DE643586C

DE643586C - Anordnung zur Erzeugung von niederperiodigen Amplitudenschwankungen in Wechselstromkreisen

Info

Publication number: DE643586C
Application number: DES105907D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Friedlaender
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-08-19
Filing date: 1932-08-19
Publication date: 1937-04-12

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Erzeugung von niederperiodigen Amplitudenschwankungen in Wechselstromkreisen. Gemäß der Erfindung wird eine Drosselspule vorgesehen, die außer einer Vormagnetisierungswicklung, " die vom gleichgerichteten Wechselstrom der Drosselspule erregt wird, noch eine zweite vom Gleichstrom erregte Wicklung besitzt, welche der

ίο ersten entgegenwirkt, und es wird ein veränderlicher Widerstand vorgesehen, durch welchen die Spannung an der Drosselspule oder deren Gegenerregung, derart geändert wird, daß selbsttätig Kippvorgänge mit wechselndem Vorzeichen auftreten.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung und Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der einzelnen Anordnungen.

In der Fig. 1 liegt an der Wechselstromquelle 8 in Reihe mit einem Widerstand 7 die Wechselstromwicklung 2 einer dreischenkligen Gleichstromdrosselspule 1. Der mittlere Schenkel der Drosselspule trägt zwei Wicklungen 3 und 4, die einander entgegenwirken. Die eine Wicklung des Schenkels wird vom Wechselstrom der Drosselspule unter Zwischenschaltung von Gleichrichtern 6 in Graetzscher Schaltung gespeist. An Stelle dieser Graetzschen Schaltung könnte man auch beispielsweise die Gleichstromwicklung 3 von einem Strom speisen, der durch Gleichrichtung einer Spannung an einem konstanten Widerstand, der im Stromkreis der Drosselspule liegt, gewonnen wird. Die zweite Wicklung 4 wird von einer konstanten Stromquelle 5 gespeist. Der Widerstand 7 ist ein thermisch veränderlicher Widerstand, der bei steigendem Strom seinen Widerstand vergrößert. Die Wirkungsweise der Anordnung sei an Hand der Fig. 2 und 4 erläutert. In Fig. 4 ist der Zusammenhang zwischen dem Wechselstrom /,„ der Drosselspule und der Stärke der Gleichstromvormagnetisierung J_g aufgetragen. Ist der Strom in der Wicklung 4 gleich Null, so stellt die gestrichelte Gerade 10 den Zusammenhang zwischen dem Wechselstrom der Drosselspule und dem vormagnetisierenden Gleichstrom dar. Andererseits schreibt die Charakteristik des Eisenkreises einen Zusammenhang zwischen dem Wechselstrom und der Gleichstromvormagnetisierung vor, der nicht geradlinig ist (gekrümmte Kurve 14 in Fig. 4). Diese Charakteristik ist besonders dadurch gekennzeichnet, daß J_w für J_g—0 nicht Null werden kann, sondern ein kleiner Rest als Magnetisierungsstrom des nicht vormagnetisierten Eisens übrigbleiben muß. Andererseits gibt es einen Grenzwert von J_w, der allein durch den Ohmsehen Widerstand in die Streuung der Drosselspule bestimmt ist, der auch bei beliebig

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Erich Friedländer in Berlin-Siemensstadt.

in die Höhe getriebener Vormagnetisierung J₁ nicht überschritten werden kann. Schließlich muß die Charakteristik aus Symmetriegründen unabhängig vom \~orzeichen der Gleichstromvormagnetisierung sein, also symmetrisch auch zur Ordinate ins negative Gebiet hinüberlaufen. Wird auch die Wicklung 4 erregt, so bedingt dies, daß die Gerade 10 in Richtung auf negative Werte von /„ verschoben wird (Geraden 11 und 12 der Fig. 4). Geht man beispielsweise vom Punkt P aus und verstärkt man die Gegenerregung, bis man zur Geraden 12 kommt, so findet vom Punkt P₁ ein Überkippen auf den Punkt P₂ statt. In entsprechender Weise wird bei Verringerung der Gegenerregung auf den Wert der Geraden 11 ein Überkippen vom Punkt P₂ auf den Punkt P₁ erfolgen, bzw. beim Verschwinden der Gegenerregung kommt man hierbei auf den Punkt P. Um die Charakteristik in dieser Weise durchlaufen zu lassen, kann man erfindungsgemäß die Gegenerregung periodisch ändern. Man kann aber auch die Gegenerregung konstant lassen und die Spanimng an der Drosselspule ändern. Läßt man die Gegenerregung konstant und ändert man die Spannung an der Drosselspule, so erhält man ein der Fig. 4 ähnliches Kippbild, das in Fig. 2 dargestellt ist. Denkt man sich in Fig. ι den Widerstand 7 fort und nur die treibende Spannung [^r des Wechselstromgenerators S verändert, so wird bei dieser Anordnung bei wachsender Spannung, wie aus der Figur ersichtlich, ein plötzliches Hochschnellen des Stromes eintreten, bei sinkender Spannung jedoch bei einem anderen Wert ein plötzliches Absinken des Stromes erfolgen. Macht man nun den Widerstand 7 stromzeitabhängig, d. h. der Widerstand ändert seinen Ohmbetrag in Abhängigkeit vom Strom und Zeit bzw. in Abhängigkeit vom /' i^ädt, wobei bei steigendem Strom der Widerstand größer wird, so kann man bei geeigneter Bemessung der erregenden Spannung und des Widerstandes erreichen, daß selbsterregte Schwingungen auftreten. Zu diesem Zweck ist der Widerstand so zu bemessen, daß, wenn durch den Widerstand dauernd ein Strom von der Größe /_e fließen würde is. Figur), der Widerstand einen

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Wert R₉ besitzt, der gleich -~ (vgl. die

Figur) oder kleiner als —^- ist, während bei

einem Strom, der der Größe J₇ entspricht, sich ein Widerstandswert Pl₇ im Dauerzustand

einstellen muß, der gleich —.-'- oder größer als

-γ- ist. Der Spannungsabfall am Widerstand 7 bei den Werten Pv₉ und Pv₇ ist in der Figur durch die Geraden 15 und 16 dargestellt, und zwar ist der Abstand dieser Geraden von der Geraden 17 (Spannung der Spannungsquelle 8) gleich dem Spannungsabfall am Widerstand. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Nehmen wir an, daß wir uns im Punkt P₆ befinden. Durch den dort herrschenden großen Strom wird der Ohmbetrag des Widerstandes 7 größer. Dadurch wird der Strom verringert, der Ohmbetrag wächst aber mit der Zeit noch weiter an, so daß man, wie durch Pfeile angedeutet, zum Punkt P₇ kommt. Dieser Punkt ist instabil, so daß der Strom plötzlich verkleinert wird und man auf den Punkt P₈ kommt. Der Ohmbetrag des Widerstandes wird nun bei diesem Strom abnehmen, und zwar so weit, bis man an den Punkt P₉ kommt. Hier springt der Strom plötzlich wieder auf einen großen Wert um, und das Spiel wiederholt sich von neuem.

Als Widerstand 7 kann man jeden Widerstand mit großem positivem Temperaturkoeffizienten und großer Wärmeträgheit, z.B. einen Eisenwiderstand, benutzen.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 3. In der Anordnung nach der Fig. 3 sind zwei rückgekoppelte Drosselspulen 20 und 30 vorgesehen, deren Wechselstromwicklungen 21 und 31 über Widerstände 25 und 35 an die Spannungsquelle 40 angeschlossen sind. Die Verbraucher des erzeugten niederperiodigen Stromes liegen mit den Widerständen in Reihe oder können diese selbst sein. Jede Drosselspule besitzt einen dreischenkligen Eisenkern. Der mittlere Schenkel der Drosselspule 20 trägt eine Rückkopplungswicklung 23, die über Gleichrichter in Graetzscher Schaltung 24 vom Strom der Drosselspule 20 erregt wird. In entsprechender Weise besitzt die Drosselspule 30 eine Wicklung 32, die über die Gleichrichteranordnung 34 vom Strom der Drosselspule 30 gespeist wird. Die Drosselspule 20 besitzt außerdem noch eine Wicklung 22, die der Wicklung 23 entgegenwirkt und vom gleichgerichteten Strom der Drosselspule 30 gespeist wird. Die Drosselspule 30 besitzt eine zusätzliche Wicklung 36, die der Wick- 11c lung 32 entgegenwirkt und über Gleichrichter 37 von der Netzspannung 40 erregt wird. In demselben Sinne wie die Wicklung 32 wirkt eine Wicklung 33 magnetisierend, die vom gleichgerichteten Strom der Wicklung erregt ist. Die Gegenerregung für die Gleichstrommagnetisierung der Drosselspule setzt sich also aus einem vom Strom der Drosselspule 20 herrührenden Anteil und einem konstanten Anteil so zusammen, daß iao die Gegenerregung mit wachsendem Strom der Drosselspule 20 abnimmt. Dagegen ist

die Gegenerregung der Drosselspule 20 nur vom Strom der Drosselspule 30 abhängig. Man erreicht dadurch, daß, wenn beispielsweise der Strom in· der Drosselspule 30 hoch ist, die Drosselspule 20 eine hohe Gegenerregung erhält, so· daß diese auf den kleinen Stromwert kippt. Hierdurch wird die Gegenerregung der Drosselspule 30 hochgetrieben, so daß der starke Strom in der Drosselspule 30 verschwindet. Dadurch wird wieder die Gegenerregung der Drosselspule 20 verringert, und das Spiel fängt von neuem an. Man kann die Schaltung noch in mannigfach abgeänderter Form zur Ausführung bringen, beispielsweise könnte man an Stelle der Gleichrichter 24 und 34 Gleichrichter verwenden, welche die Spannung an den Widerständen 25 bzw. 35 gleichrichten, da die Spannung an diesen Widerständen proportional den Strömen in den zugehörigen Drosselspulen ist. Man könnte auch beispielsweise der Drosselspule 30 an Stelle der Wicklungen 33 und 36 eine einzige Wicklung geben, die von der gleichgerichteten Spannung an der Drosselspule 20 erregt wird.

Die beschriebene Schaltung zeigt die Eigentümlichkeit, daß die auftretenden Frequenzen sehr niedrig sind (in der Größenordnung von ι bis 30 Per./Sek.), so daß man z. B. eine für Reklamebeleuchtungszwecke, Blinksignalanlagen bzw. Flackerlichtsignalanlagen (Leuchtschaltbilder) gut geeignete periodische Ein- und Ausschaltung eines Stromes bekommt, ohne daß irgendwelche bewegliche Teile vorhanden sind und ohne daß Kontakte erforderlich wären und ohne daß z. B. auch Rundfunkstörwellen durch eine solche Anordnung angeregt werden können. Man kann auch diese periodischen kontaktlosen Schaltvorgänge ausnutzen, um Schrittschaltwerke damit in Gang zu setzen. Man kann auch größere mechanische Leistungen damit bewältigen, z. B. Pump- und Stoßbewegungen aller Art durch einfache Elektromagnete oder

+5 Solenoide hervorrufen. Der Vorteil, der auch hierbei in Erscheinung tritt, besteht darin, daß es möglich ist, beliebig große Leistungen ohne Kontakte oder andere der Abnutzung unterworfene, mechanisch bewegte Teile periodisch ein- und auszuschalten.

Claims

Patentansprüche·.

i. Anordnung zur Erzeugung von

niederperiodigen Amplitudenschwankungen in Wechselstromkreisen, gekennzeichnet durch eine in dem Stromkreis eingeschaltete eisenhaltige Drosselspule, die außer einer Vormagnetisierungswicklung, welche vom gleichgerichteten Strom der Drosselspule oder einem dem Drossel- Go spulenstrom proportionalen gleichgerichteten Strom gespeist wird, noch eine zweite vom Gleichstrom erregte Wicklung trägt, welche der ersten entgegenwirkt, und durch Mittel, welche ein zeitlich veränderliches Verhältnis zwischen dem Strom der Drosselspule und der - Spannung oder der Gegenerregung der Drosselspule bewirken, so daß selbsttätig Kippvorgänge mit wechselndem Vorzeichen auftreten.
2. Anordnung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromgegenerregung konstant ist und mit der Wechselstromwicklung der Drosselspule ein thermisch veränderlicher Widerstand in Reihe geschaltet ist, dessen Widerstand bei steigendem Strom zunimmt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch . gekennzeichnet, daß zwei mit je einem Widerstand in Reihe geschaltete Drosselspulen vorgesehen sind, die je eine von ihrem gleichgerichteten Strom oder ihrem Strom proportionalen gleichgerichteten Strom erregte Wicklung besitzen, die beiden Reihenschaltungen von Drosselspule und Widerstand parallel geschaltet sind, und daß die Gegenerregung jeder Drosselspule von den Verhältnissen im Stromkreis der anderen Drosselspule derart abhängig ist, daß bei kleinem Strom in der ersten Drosselspule die Gegenerregung der zweiten Drosselspule vergrößert wird, während bei kleinem Strom in der zweiten Drosselspule die Gegenerregung der ersten verkleinert wird und umgekehrt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich-Stromgegenerregung der ersten Drosselspule abhängig ist vom gleichgerichteten Strom der zweiten Drosselspule, während die Gegenerregung der zweiten Drosselspule gleich ist der Differenz der Wirr kungen zweier Wicklungen, von denen die eine konstant erregt ist und eine größere Erregung liefert als die andere, die vom gleichgerichteten Strom der ersten Drosselspule erregt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen