DE930883C

DE930883C - Gleichrichteranordnung mit zur Regelung dienenden Eisendrosselspulen

Info

Publication number: DE930883C
Application number: DEP2906D
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Daellenbach
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1937-04-28
Filing date: 1937-04-28
Publication date: 1955-07-25

Description

Gleichrichtera.nordnung mit zur Regelung dienenden Eisendrosselspulen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen Regelung der von einer Gleichrichteranlage abgegebenen Gleichspannung unter Verwendung von vormagnetisierten Drosselspulen. Insonderheit betrifft die Erfindung eine Anordnung, mittels welcher die Gleichspannung innerhalb eines vorgeschriebenen Belastungsbereiches in vorgegebener Weise selbsttätig eingeregelt, insbesondere konstant gehalten werden kann. Die Erfindung ist sowohl bei Gleichrichtern, die mit Entladungsgefäßen, vorzugsweise solchen mit Gas- oder Dampf füllung und Quecksilberkathode bzw. Glühkathode, arbeiten, als auch bei Trockengleichrichtern mit Vorteil anwendbar.
Für viele Zwecke, insbesondere immer dann, wenn durch einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer, z. B. einen Gleichrichter, eine Gasentladung mit konstanter Stromstärke unterhalten werden soll, wie dieses z. B. bei Lichtbogenschweißgeräten der Fall ist, empfiehlt es sich, dem Gleichrichter eine Stromspannungskennlinie zu geben, bei welcher über einen von Null anwachsenden Bereich der Stromstärke die Spannung nahezu konstant ist und bei einer bestimmten, die Grenze des Bereiches darstellenden Stromstärke steil auf Null abfällt.
Zu diesem Zweck ist bei einer Gleichrichteranor dnung zur Speisung von elektrischen Verbrauchern mit fallender Stromspannungscharakteristik, insbesondere für Lichtbogenschweißgeräte, bei der eine vormagnetisierte Drosselspule dem Gleichrichter vorgeschaltet ist, erfindungsgemäß die Drosselspule mit einer vom Lastgleichstrom durchflossenen Hilf sspule und einer dieser entgegenwirkenden und von einer auf verschiedene Werte einstellbaren konstanten Hilfsgleichspannung gespeisten Vormagnetisierungsspule ausgerüstet; so daß bei einer bestimmten einstellbaren Gleichrichterbelastung die Wirkung der vom Laststrom durchflossenen Spule gleich und entgegengesetzt der Wirkung der von der Hilfsgleichspannung durchflossenen Vormagnetisierungsspule ist, wodurch die Drosselspule voll zur Wirkung kommt und damit die Spannung steil absinkt.
Gleichrichteranordnungen mit vorgeschalteten, vormagnetisierten Drosselspulen sind an sich bekannt, jedoch hat man bei den bekannten Anordnungen Wicklungen und Vormagnetisierungsstrom im Gegensatz zur Erfindung nicht so gewählt, daß die vom Gleichrichter abgegebene Gleichspannung über einen vorgegebenen Belastungsbereich praktisch konstant bleibt und erst bei Erreichen eines bestimmten Laststroms auf Null absinkt.
Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der die Abb, i und 3 zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellen, während die Abb.2 beispielsweise eine Stromspannungscharakteristik zeigt, wie sie sich mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung erzielen läßt.
In Abb. i bedeutet i die Primärwicklung und 2 die Sekundärwicklung eines Gleichrichtertransformators, an welchen eine Gleichrichteranordnung 3, z. B. Trockengleichrichter in Graetzschaltung, angeschlossen ist. Im Gleichstromkreis liegt als Belastung z. B. ein Schweißlichtbogen q.. Irgendwo im Kreis der Wechselströme oder aber statt dessen in einem Kreis, der intermittierenden Gleichstrom führt, sind zur Regelung der Lichtbogenspannung Eisendrosselspulen angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Drosseln 5 im Primärkreis des Transformators i, 2. Die Drosseln würden an sich einen starken Abfall der Gleichspannung verursachen. Die Wirkung der- Drosselspulen wird aber dadurch aufgehoben, daß die Drosselspulen hochgesättigt sind. Zu diesem Zweck sind die Drosseln 5 außer mit .der Wechselstromwicklung 8 mit einer Vormagnetisierungswicklung7 versehen. Die beiden Wicklungen 7 sind vorzugsweise in Reihe geschaltet und über ein Potentiometer 9, einen Hilfsgleichrichter (Trockengleichrichter) io -und einen Transformator i i an das Wechselstromnetz gelegt. Als Hilfsspannung kann jedoch unter Umständen auch eine andere Spannung; eine Batterie oder aber die vom Gleichrichter 3 abgegebene Gleichspannung dienen. Der sättigenden Gleichstromwirkung der Wicklungen- 7 ist nun erfindungsgemäß eine zweite vom Belastungsstrom der Gleichrichteranlage durchsetzte ICompound-Wicklung 6 gegengeschaltet. Sobald die Amperewindungen dieser beiden Wicklungen 6 und 7 sich praktisch völlig aufheben, was nur in einem verhältnismäßig kleinen Belastungsbereich der Fall sein wird, treten die für kleine Stromstärken unwirksamen Drosselspulen plötzlich in Wirksamkeit und rufen den durch ihre Induktivitäten bestimmten hohen Spannungsabfall hervor. Die Stromspannungskennlinie hat dann den in Abb. 2 dargestellten Verlauf. Von der Stromstärke Null an bleibt die Gleichspannung V nahezu konstant bis zu einer bestimmten kritischen (Last-) Stromstärke Ti, bei der ein durch das Wirksamwerden der Drosselspulen 5 bewirkter sehr steiler Abfall auf nahezu den Wert Null. auftritt. Jenseits dieses kritischen Wertes f1 bewirkt die durch den steigenden Laststrom hervorgerufene erhöhte Sättigung der Drosselspulen 5 ein Wiederansteigen der Kennlinie unter Umständen auf den alten Wert, bis schließlich ein weiterer, neuer Abfall der Kennlinie, bedingt durch die Streureaktanzen des Transformators, einsetzt. Durch diesen Verlauf der Kennlinie gelingt es, den Schweißstrom auf einen dem Wert Ji benachbarten Stromwert exakt einzustellen, und zwar allein dadurch, daß die Amperewindungen der durch die Hilfsgleichspannung gespeisten und die Drosselspulen 5 sättigenden Hilfswicklung 7, etwa mittels des Potentiometers 9, passend eingestellt werden. Man kann also durch die angegebene Anordnung durch Betätigung eines Rheostaten mit einem Regelschalter ähnlich dem Bedienungsknopf eines Radioapparates die beispielsweise ioo Amp. betragende Belastungsstromstärke regulieren.
Die Drosselspulen 5 werden zweckmäßig in der Weise ausgebildet, daß jede einzelne Drosselspule in mehrere Teildrosselspulen, die in einer gemeinsamen Brückenschaltung liegen, aufgeteilt wird. An zwei Punkten der Brückenschaltung wird die Wechselspannung zugeführt, während an zwei anderen bezüglich der Wechselspannung neutralen Punkten die Gleichsparinung zur Vormagnetisierung angeschlossen wird. Diese Anordnung besitzt den Vorteil, daß von besonderen Vormagnetisierungswicklungen auf der Drosselspule abgesehen werden kann. In der Abb.3 ist ein Ausführungsbeispiel dieser Art dargestellt.
Im Primärkreis des Gleichrichtertransformators liegt die Drosselspulenanordnung 15. Sie besteht aus vier Einzeldrosselspulen mit Eisenkern, die zu einer Brückenschaltung mit- den Eckpunkten 16, 17, 18 und i9 zusammengeschlossen ist. An den Punkten 16 und 18 ist die Brücke in den Wechselstromkreis eingeschaltet, während die konstante Hilfsgleichspannung zur Vormagnetisierung zwischen die bezüglich des Wechselpotentials neutralen Eckpunkte 17 und i9 gelegt ist. Als Hilfsgleichspannung dient bei dieser Anordnung unmittelbar die Gleichspannung des von dem Hauptgleichrichter 3 gespeisten Netzes. Zur Veränderung der Hilfsgleichspannung ist ein Regelwiderstand 21 vorgesehen.
Jede einzelne der Drosselspulen ist außer der Hauptwicklung noch mit einer vorzugsweise dickdrähtigen und nur wenige Windungen besitzenden Hilfswicklung 2o versehen. Sämtliche Wicklungen 2o sind in Reihe geschaltet und werden von .dem Lastgleichstrom der Anlage durchflossen. Die Schaltung der Wicklungen 2o ist derart, daß der von ihnen erzeugte Vormagnetisierungsfluß dem von der an den Brückeneckpunkten 17 und i9 liegenden Gleich- i Spannung erzeugten Vormagnetisierungsfluß entgegen gerichtet ist. Bei einer bestimmten Stromstärke in den Wicklungen 2o heben sich dann die Vormagnetisierungsflüsse gegeneinander auf und die Induktiv ität der Drosselspulenanordnung 15 steigt plötzlich auf einen sehr hohen Wert, was zu einem steilen Abfall der Gleichspannung führt. Der Wert des Laststromes, bei dem dieser Abfall der Gleichspannung auftritt, läßt sich mittels des Widerstandes 21 einstellen.
Wie aus der Abb. 3 hervorgeht, ist bei dieser Einrichtung an Stelle von zwei Vormagnetisierungsw-icklungen nur eine erforderlich, da der von der Hilfsgleichspannung abgeleitete Vormagnetisierungsstrom unmittelbar die Drosselwicklungen durchfließt. In bestimmten Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die Hilfswicklungen 20 wegzulassen und auch den Lastgleichstrom die Brückenschaltung, und zwar in entgegengesetzter Richtung als den HilfsgleichstTom, durchfließen zu lassien. auch wird es in vielen Fällen vorteilhaft sein, den Lastgleichstrom die Brückenschaltung durchfließen zu lassen, die Hilfsgleichspannung dagegen an eine zusätzliche Vormagnetisierungswicklung anzulegen.
Außer der angegebenen Brückenschaltung kann es in vielen Fällen zweckmäßig sein, andere Brückenschaltungen anzuwenden. Insbesondere ist es vielfach vorteilhaft, unmittelbar den Gleichrichtertransformator i, 2 als Brückenschaltung auszubilden und durch die Gleichspannungen bzw. Gleichströme vorzumagnetisieren. Zweckmäßig werden dann in die Wechselstromzuleitungen des Transformators Kondensatoren gelegt, welche die Netzspannung im Falle der Vormagnetisierung des Transformators aufnehmen können.

Claims

PATENTANSPRUGHE: i. Gleichrichteranordnung zur Speisung von elektrischen Verbrauchern mit fallender Stromspannungscharakteristik, insbesondere für Lichtbogenschweißgeräte, bei der dem Gleichrichter eine vormagnetisierteDrosselspule vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule mit einer vom Lastgleichstrom durchflossenen Hilfsspule und einer dieser entgegenwirkenden und von einer auf verschiedene Werte einstellbaren konstanten Hilfsgleichspannung gespeisten Vormagnetisierungsspule ausgerüstet ist, so daß bei einer bestimmten, einstellbaren Glei@ch,ri,chterbelastum@g die Wirkung der vom Laststrom durchflossenen Spule gleich und entgegengesetzt der Wirkung der von der Hilfsgleichspannung durchflossenen Vormagnetisierungsspule ist, wodurch die Drosselspule voll zur Wirkung kommt und damit die Spannung steil absinkt.
2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der über ein Potentiometer einstellbaren konstanten Hilfsgleichspannung für die Vormagnetisierung ein Hilfsgleichrichter, vorzugsweise ein Trockengleichrichter, vorgesehen ist.
3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der zur Vor magnetisierung dienenden Hilfsgleichspannungen unmittelbar an die Wechselstromwicklungen der Drosselspule angeschaltet ist.
4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule in mehrere Einzeldrosselspulen aufgeteilt ist, die in einer Brückenschaltung liegen, an deren zwei bezüglich der angelegten Wechselspannung neutrale PunIcte die Gleichstromquelle zur Vormagnetis.ierun@g anges,dhlossen ist.
5. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 3 oder 4., dadurch gekennzeichnet, daß nur der Hilfsgleichstrom zur Vormagnetisierung die Drosselspulenbrücke durchfließt, zur Vormagnetisierung durch den Lastgleichstrom dagegen besondere Wicklungen vorgesehen sind. Angezobgene Druck ,sichriften: Deutsche Patentschriften Nr. 488 534, 641 92o, 672 011 .