DE1050421B

DE1050421B -

Info

Publication number: DE1050421B
Application number: DENDAT1050421D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-12

Description

DEUTSCHES

INTERNATIONALE KL. PATENTAMT G05f;g

L 19431 VIIIb/21 c

ANMELDETAG: 22.juli1954

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AU S LE GE S CHRI FT: 12. februar 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen. Solche Anordnungen werden z. B. in Regelkreisen als »elektrischer Anschlag« verwendet, um eine Übersteuerung des Reglers über einen vorgegebenen Schwellwert zu verhindern. Als zusätzliches Element in Regelkreisen, etwa zur Spannungsregelung, kann mit der elektrischen Schwellwertbildung ein Stromeinfluß eingeschleift werden, um eine Strombegrenzung zu erhalten, die eine Übersteuerung der Regelstrecke verhindert. Die bekannten Anordnungen dieser Art arbeiten meistens in der Weise, daß den Stellgliedern eine Zusatzgröße zugeführt wird, die von der zu begrenzenden Größe abhängig ist, wobei durch nichtlineare Schaltelemente und Gegenspannungen ein nichtlinearer Verlauf der Zusatzgröße erzwungen wird. Die ganze Anordnung wirkt dann auf die zu beeinflussende Größe oder eine von ihr abhängige Größe im begrenzenden Sinne.

Die notwendige Kopplung von Steuersystem und Begrenzungssystem brachte bei den bekannten Anordnungen eine Rückwirkung des ersten auf das zweite, so daß der Schwellwert nicht genau festlag, sondern in Abhängigkeit von der Steuergröße schwankte. Außerdem wurden in den bekannten Anordnungen Elemente mit natürlichen geknickten Kennlinien verwendet (Trockengleichrichter, Dioden), deren Knickpunkte temperaturabhängig sind und der Alterung unterliegen. Es ist auch bekannt, zur Schwellwertbildung, wenn die Bedingung der Punktsymmetrie der Kennlinie nicht gestellt ist, magnetische Verstärker zu verwenden. Zu diesem Zweck wird die zu steuernde Größe oder ein ihr proportionaler Anteil über eine zusätzliche Steuerwicklung auf den magnetischen Verstärker zur Einwirkung gebracht. Zur Erzielung mehrerer Knickpunkte in der Kennlinie werden dabei mehrere magnetische Verstärker verwendet, die so geschaltet sind, daß jeder entsprechend seiner Aussteuerung einen Knickpunkt hervorruft. Mit diesen bekannten Anordnungen ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, punktsymmetrische geknickte Kennlinien zu erzielen und unter Wahrung dieser Symmetrie die Lage der Knickpunkte zu verändern.

Diese Nachteile lassen sich bei einer Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen unter Verwendung zweier Steuergeneratoren mit mindestens in einem einseitig begrenzten Bereich linearer Kennlinien sowie einer Bürde, die von Ausgangs- und Steuerströmen durchflossen wird, dadurch vermeiden, daß nach der Erfindung die von der gemeinsamen Steuergröße der beiden Steuergeneratoren gegensinnig gesteuerten Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen

Anmelder:

LICENTIA Patent -Verwaltungs - G. m. b. H.₍ Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Werner Jentsch₁ Berlin, ist als Erfinder genannt worden

Ausgangsgrößen zusammen mit der Steuergröße selbst derart über eine Bürde geleitet werden, daß die Bürdenspannung in einem vorgegebenen zum Nullpunkt punktsymmetrischen linearen Steuerbereich bis zum Knickpunkt verschwindet oder proportional anwächst.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. 3 zeigt einen gewünschten Zusammenhang allgemein zwischen der Eingangsgröße 0_si und der Ausgangsgröße Θ β der Begrenzungsanordnung. Solange die Eingangsgröße kleiner als der vorgegebene Schwellwert bleibt, ist die Ausgangsgröße gleich Null. Erreicht sie dagegen in einer von beiden Richtungen diesen Schwellwert, so nimmt die Ausgangsgröße bei einem weiteren Anwachsen von Θ_$ί beispielsweise linear zu. Hierbei stellt <9_S/ ein Maß für die Größe dar, die begrenzt werden soll. Θβ ist diejenige Größe, die diese Begrenzung durchzuführen hat, und gegebenenfalls, wie oben ausgeführt, als Zusatzgröße in Steuer- oder Regelkreisen anzusehen. Darüber hinaus wird noch die Forderung gestellt, daß diese Charakteristik selbst unabhängig von den elektrischen Größen ist, die mittelbar oder unmittelbar als Veränderliche auf die Anordnung einwirken.

Eine Schaltung, die diese Bedingungen erfüllt, ist im Blockschaltbild in der Fig. 1 wiedergegeben. Darin bedeuten 11 und 12 Gleichstromwandler mit einer V-Charakteristik nach Fig. 2. Das können beispielsweise stromsteuernde Reihendrosseln sein, die

809 749/289

Claims

jeweils zwei Vorerregerwicklungen mit den Windungszahlen n„ und wsi tragen. Der durch die Drossel 4 geglättete Hilfsstrom /„ fließt zum Zwecke der Nullpunktverschiebung über die Vorerregerwicklungen, wodurch der PunktP0 auf der Kennlinie der Fig. 2 eingestellt wird. Dadurch ist der Schwellwert festgelegt. Sind die Wandler 11 und 12 gleichartig aufgebaut und bzw. gleichdimensioniert, so wird auch P0 in beiden Wandlern an der gleichen Stelle festgelegt. Der positive Steuerstrom Jst, als Eingangsgröße im Begrenzungskreis und als vorzugsweise proportionales Maß für die zu begrenzende Größe, ruft in dem Wandler 11 eine der Nullpunktverschiebung gleichsinnige und in dem Wandler 12 der Nullpunktverschiebung gegensinnige zusätzliche Vorerregung hervor. Dadurch wird die gesamte Vorerregung des Wandlers 11 vergrößert und die des Wandlers 12 verkleinert; entsprechend wird der Ausgangsstrom von H-Zffl größer und der von Vl-Jg2 kleiner. Durch die Wahl der Windungszahl nst und rifj (nH ist die Windungszahl der Wechselstromwicklungen des Wandlers) in der Weise, daß J1 2 ist, wird erreicht, daß der Steuerstrom Jst gleich der Differenz der Ströme Jn und Jg2 ist. Bei Abweichung von diesem Windungszahlenverhältnis erhält man statt einer verschwindenden Bürdenspannung eine sich mit dem Steuerstrom proportional ändernde Bürdenspannung, jedoch mit anderem Proportionalitätsfaktor als beim Überschreiten des Schwellwertes. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Verhältnisse für -5* <-! bzw. «a 2 n3t 1 na 2 Die Spannung über der Bürde 2 und damit der Bürdenstrom Jß ist daher gleich Null bzw. wächst linear, solange die obige Betrachtung zulässig ist, d.h. solange die gesamte Vorerregung jedes Gleichstromwandlers sein Vorzeichen behält bzw. solange jeder Wandler den gleichen linearen Bereich durchläuft. Es bleibt immer (Αι — /,«) — /* = 0 oder =A-Jst. 31 und 32 bedeuten Konstantspannungsquellen, die ein Negativwerden der Ausgangsspannungen der Wandler Ugl und Ug2 verhindern, wenn die Spannung an der Bürde in bezug auf einen Wandler negativ ist. Durch die Verwendung von durch eingeprägte Größen gesteuerten Generatoren, also beispielsweise von Gleichstromwandlern, ist die Forderung erfüllt, daß die Charakteristik der Gesamtanordnung unabhängig etwa von Gegenspannungen in der Bürde ist, da die Ausgangsströme der Wandler Jgi und Js2 eingeprägte Größen sind. Statt der Gleichstromwandler können auch andere Gleichstromverstärker verwendet werden, wie Verstärkerröhren oder Transistoren, spannungssteuernde magnetische Verstärker, Verstärkermaschinen oder Entladungsgefäße. Entscheidendes Merkmal der Erfindung ist die Subtraktion der sich mit der Steuergröße gegensinnig ändernden Ausgangsgröße innerhalb eines genau festgelegten Bereiches. Dieser Bereich darf von sonstigen veränderlichen Größen nicht abhängig sein. In diesem Bereich wird die Steuergröße entgegengeschaltet, so daß die gesamte Ausgangsgröße ver- a5 schwindet. Erst, wenn infolge Nichtlinearität die genannte subtrahierte Größe sich nicht mehr linear mit der Steuergröße ändert, verschwindet die gesamte Ausgangsgröße nicht mehr. Mittels Gegenkopplung, Spannungsteiler, Transformatoren usw. ist es immer zu erreichen, daß die notwendige Bemessung für die Steuer- und Ausgangsgrößen zur Erfüllung oben angegebener Gleichung vorgenommen werden kann. Wie an obigem Beispiel anschaulich dargelegt, ist bei Verwendung der Anordnung gemäß der Erfindung der Schwellwert unabhängig von Strömen, die noch außerdem über 2 gehen. Der so erzeugte zusätzliche Spannungsabfall, also der Potentialunterschied an den Widerstandsklemmen, hat auf den Schwellwert keinen Einfluß. Die Spannung an 2 wird bei der Schwellwertbildung gar nicht benötigt. Die an 2 erzeugte EMK bei der Schwellwertüberschreitung dient zur Einleitung von Maßnahmen zur Begrenzung der entsprechenden Größe. Bei gleichem Aufbau bzw. gleicher Bemessung der Steuergeneratoren arbeitet die Anordnung symmetrisch. Wird die Festlegung des Arbeitspunktes in beiden verschieden vorgenommen, kann man eine verschiedene Begrenzung in beiden Richtungen erreichen. 50 Sobald aber die vom Steuerstrom Jst herrührende Vorerregung gleich der vom Strom /„ herrührenden Durchflutung geworden ist, arbeitet der Wandler 12 auf dem linken Ast der V-Charakteristik. Der über die Bürde geführte Steuerstrom hebt jetzt nicht mehr die Differenz der Ströme Jgl und Jg2 auf, denn der Wandler 11 hat den vorher durchlaufenden linearen Bereich verlassen und auf einen anderen ebenfalls linearen Bereich übergewechselt. Mit über den Schwellwert hinauswachsendem Steuerstrom erfolgt ein linearer Anstieg des Bürdenstromes JB, jedoch auf jeden Fall mit einem Proportionalitätsfaktor A. Diese Betrachtungen gelten für beide Richtungen des Steuerstromes Jst. Das ist jedoch nicht durch die symmetrische V-Charakteristik bedingt. Letzteres erleichtert aber den Anschluß eines solchen Wandlers, der keinen bevorzugten Arbeitsbereich hat. Die Vorzeichenfestlegung für die Eingangsgröße ist willkürlich. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzielung einer punktsymmetrischen geknickten Kennlinie in elektrischen Anlagen unter Verwendung zweier Steuergeneratoren mit mindestens in einem einseitig begrenzten Bereich linearer Kennlinie, sowie einer Bürde, die von Ausgangs- und Steuerströmen durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von der gemeinsamen Steuergröße der beiden S teuer generatoren gegensinnig ge* steuerten Ausgangsgrößen zusammen mit der Steuergröße selbst derart über eine. Bürde geleitet werden, daß die Bürdenspannung in einem vorgegebenen zum Nullpunkt punktsymmetrischen linearen Steuerbereich bis zum Knickpunkt verschwindet oder proportional anwächst.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Steuergenerator die

Vorerregungen oder Vorspannungen einer konstanten Steuergröße zur Schwellwertfestlegung zu der zu begrenzenden Steuergröße addiert, im anderen Generator subtrahiert werden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung elektronischer, magne-

tischer oder Maschinenverstärker als Steuergeneratoren.

In Betracht gezogene Druckschriften: AEG-Mitteilungen, Bd. 41, 1951, Heft9/10, S.250/

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen