DE893369C - Anordnung zum Erzeugen eines konstanten Stromes - Google Patents

Description

Es ist bekannt, aus einer Wechselspannung einen Strom, der innerhalb weiter Grenzen vom Widerstand in dem von ihm durchflossenen Kreis unabhängig ist, dadurch herzuleiten, daß die Wechselstromquelle über einen überwiegend induktiven und einen überwiegend kapazitiven Stromkreis zwei Transformatorwicklungen derart speist, daß ihre Amperewindungen zusammenwirken, wobei der Strom demselben Transformator entnommen wird. Besonders wenn der Widerstand im Belastungskreis überwiegend Ohmscher Natur ist, hat er auf den Strom einen sehr kleinen Einfluß. Gleichzeitig wird die Stromquelle nur in geringem Maße induktiv belastet, da die beiden primären Stromkreise sich in dieser Hinsicht kompensieren.

Durch die beschriebene Anordnung wird der entnommene Strom, wie erwähnt, ziemlich unabhängig vom Widerstand im Belastungskreie, er wird dagegen aber von der Spannung der Stromquelle direkt abhängig. Um diese Abhängigkeit auf ein Mindestmaß zu beschränken, schließt man gemäß der Erfindung an die Stromquelle einen dritten Stromkreis an, der eine Induktanz mit gesättigtem Eisen enthält, und speist über diesen durch die Stromquelle eine Wicklung desselben Transfermators, deren Amperewindungen denen der beiden erstgenannten Wicklungen entgegenwirken. In Reihe mit der Induktanz liegt zweckmäßig ein Ohmscher Widerstand.

Eingehende mathematische Untersuchungen haben dargelegt, daß man durch eine geeignete Bemessung des dritten Stromkreises Und der von ihm gespeisten Wicklung des Transformators, die voreinen Teil der kapazitiv gespeisten

Wicklung bilden kann, eine,,genaue Kompensation dar Schwankungen in der Spannung und Frequenz der Stromquelle erhalten kann.

Eine Ausführungsfarm der Erfindung ist in Abb. ι der Zeichnung schematisch dargestellt, während Abb. 2 ein Diagramm ihrer Wirkungsweise darstellt.

In Abb. ι bezeichnet ι zwei Wechselstrompole, zwischen denen eine etwas schwankende Spannung ίο herrschen kann. Zwischen den Polen sind drei parallele Strombahnen geschaltet, welche nahe dem einen Pol eine konstante Induktanz 2, eine Induktanz mit gesättigtem Eisen 3 in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand 11 und einen Kondensator 4 enthalten.. Die konstante Induktanz 2 und der Kondensator 4 sind an je ein Ende einer Transformatorwicklung 5 angeschlossen, deren Mittelpunkt an den anderen Wechselstrompol angeschlossen ist. Falls man von den Ohmschen Widerständen der Strombahnen durch 2 und 4 absehen kann, sind die sie durchfließenden Ströme um i8ö^a phasenverschoben, und da sie an entgegengesetzte Enden der Transformato.rwicklung angeschlossen sind, liegen ihre Amperewindungen in Phase und wirken also zusammen. Der Transformator hat eine Sekundärwicklung 6, die an eine Belastung 7 in der dargestellten Ausführungsform über einen Gleichrichter 8 und Glättungsmittel 9, 10 angeschlossen ist. Solange der Spannungsabfall in dieser Be-3Q lastung, .welcher als rein ohmisoh angenommen wird und bei gleichgerichtetem Strom selbsttätig ohmisch wird, auf die Primärseite des Transformators bezogen um eine technische Größenordnung kleiner als die Spannungsabfälle in der Induktanz 2 und im Kondensator 4 gehalten wird, werden die Schwankungen des Stromes in der Belastung 7 noch um eine Größenordnung kleiner. Eine kleine Frequenzschwankung des Wechselstromes ruft auch keine nennenswerte Änderung des Stromes hervor, aber dagegen wird der Strom im wesentlichen proportional der zwischen den Polen 1 herrschenden Spannung.

Die erfindungsgemäß hinzugefügte dritte Strombahn, die die Induktanz 3 enthält, vermindert dagegen bei geeigneter Bemessung in hohem Maße die Spannungsabhängigkeit des Stromes. Eine genaue Auseinandersetzung der diesbezüglichen Wirkung erfordert eine ziemlich umständliche mathematische Behandlung, aber eine Übersicht der Wirkungsweise wird durch das in Abb. 2 dargestellte Diagramm erhalten. In diesem Diagramm bezeichnet E die Spannung zwischen den Wechselstrompolen und E_L und E_T zwei Komponenten derselben, nämlich die Spannung über der Induktanz 3 mit dem Widerstand 11 und die Spannung über der an den letzteren angeschlossenen Transformatorwicklung. Letztere Komponente erhält zwar in der Wirklichkeit keine reine Sinusform, aber da sie verhältnismäßig klein ist, kann von ihrer Abweichung von dieser Form bei der Übersicht abgesehen werden. I_T bezeichnet den durch die Strombahnen durch 2 und 4 bestimmten Primärstrom des Transformators. Dieser Strom liegt praktisch in Phase mit der Spannung E_T und eilt E_L um 90⁰ nach. Ihre Kurve kann deshalb auch während der Zeitabschnitte, wenn vom Strom durch 3 und 11 abgesehen werden kann, den Kraftfluß im Eisenkern der Induktanz 3 vertreten. Ii bezeichnet den Strom durch 3 und 11. Je mehr die Sättigungskurve für den genannten Eisenkern sich der idealen Gestalt derart nähert, daß sie als von einem geraden senkrechten und einem geraden waagerechten Teil zusammengesetzt betrachtet werden kann, desto mehr wird die eben genannte Bedingung des Stromes Ιγ, nämlich daß er dam Kraftfluß im Eisenkern der Induktanz 3 proportional ist, während des ersten Teils einer Halbperiode von I_T erfüllt sein. Die Erregung des Eisenkerns steigt dann bis nahe an den Sättigungswert, ohne einen nennenswerten. Strom zu erfordern. Der erste Teil der Kurve I_L ist deshalb beinahe waagerecht. Nachdem der Eisenkern gesättigt ist, wird die Spannung E_L im wesentlichen vom Widerstand 11 aufgenommen. Der Strom Ii nähert sich dann der Phasengleichhedt mit der Spannung E_L. Der Übergang erfolgt jedoch in der Wirklichkeit nicht augenblicklich, sondern die Stromkurve erhält etwa den in Abb. 2 dargestellten Verlauf. Da dieser Strom im Transformator 5, 6 den Strömen von der Induktanz 2 und dem Kondensator 4 entgegenwirkt, aber einen kleineren Teil der Transformatorwicklung als diese Ströme durchfließt, werden die resultierenden Amperewindlungen in der Primärwicklung 5 von der Kurve I_R dargestellt, wo letztere von I_T abweicht.

Falls die (Spannung £ nun beispielsweise etwas steigen sollte, wobei E_L in demselben Verhältnis steigt, so kann der von der Induktanz 3 aufgenommene Teil dieser Spannung nicht nennenswert steigen, sondern der Hauptteil der Steigerung wird vom Widerstand 11 aufgenommen. Der Strom Ii steigt deshalb schneller als der Strom I_T, und das Verhältnis zwischen den entgegenwirkenden Windungen der Trans formatorwicklung und der ganzen Wicklung kann immer derart abgepaßt werden, daß der gleichgerichtete Mittelwert von I_R annähernd konstant bleibt, unabhängig von den Schwankungen von I_T. Hierbei soll jedoch beachtet werden, daß eine Grenze dadurch gesetzt ist, daß der Scheit el wert von I_L so groß wenden kann, daß die Vertiefung in I_R auf die negative Seite übertritt. Bei Gleichrichtung wirkt dann sein negativer Teil erhöhend anstatt erniedrigend auf die gesamte Amperewindungszahl, weshalb letzterer dann fehlerhaft wird. Falls die Spannung £ sinkt, anstatt zu steigen, tritt eine ähnliche Kompensation bis zu der Grenze auf, bei der die Induktanz 3 nicht mehr gesättigt ist.

Die in Abb. 1 dargestellte Schaltung kann in verschiedener Weise im Rahmen der Erfindung abgeändert werden. So ist es z. B. nicht notwendig, daß der Kondensator 4 und die Induktanz 3 unmittelbar an den einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen ist, sondern sie können an eine oder mehrere zwischenliegende Anzapfungen der Induktanz 2 angeschlossen werden, wobei letztere als Spannungsteiler wirkt. Die Glieder 3, il und 4

sollen dann selbstverständlich mit Rücksicht auf die mit ihnen parallel geschalteten Teile der Induktanz bemessen werden. Der Transformator kann natürlich ohne besondere Sekundärwicklung ausgeführt werden, oder umgekehrt können die über die Induktanz 3 und den Widerstand 11 gespeisten . Windungen eine besondere Wicklung bilden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zur Herstellung eines Stromes mit konstantem gleichgerichteten Mittelwert, bei der eine Wechselstromquelle über eine überwiegend induktive und eine überwiegend kapazitive Strombahn zwei Transformatorwicklungen derart speist, daß die Amperewindungen der Ströme sich addieren, während der Strom demselben Transformator entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Stromquelle über eine dritte Strombahn, die eine Drosselspule mit Eisen in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand enthält, eine Wicklung desselben Transformators speist, deren Amperewindungen denen der beiden erstgenannten Wicklungen entgegenwirken.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die dritte Strombahn gespeiste Transfdrmatorwicklung einen Tbil der kapazitiv gespeisten Wicklung danstellt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überwiegend kapazitive Strombahn oder die dritte Strombahn oder beide an einen oder zwei von den Wechselstrompolen getrennte Punkte der überwiegend induktiven Strombahn angeschlossen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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