DE1061374B - Transductor in self-draining circuit - Google Patents
Transductor in self-draining circuitInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transduktor in Selbstsättigungsschaltung, bei dem im Falle einer Vollwellenausnutzung des Wechselstromes also mindestens zwei Drosselwicklüngen in Reihe mit je einem elektrischen Ventil AOrhanden sind bei solcher Polung der Ventile, daß jede einzelne der Drosselwicklungen in Reihe mit ihrem Ventil nur von den Halbwellen einer Polarität durchflossen ist, während die jeweilige andere Drosselwicklung von den Halbwellen der anderen Polarität durchflossen ist. Bei solchen Anordnungen muß mit der Erscheinung gerechnet werden, daß beim Einschalten der Transduktoranordnung sich von einem vorausgegangenen Betrieb der Anordnung der eine Drosselkern der z. B. aus zwei Drosseln bestehenden Transduktoranordnung im Zustand der negativen Remanenz befindet. In diesem Falle können aber beim Einschalten des Transduktors an den Ventilen oder an den an diese Ventile zur Steuerung des Transduktors angeschlossenen zusätzlichen Elementen unzulässig hohe spannungs- strorn- oder leistungsmäßige elektrische Beanspruchungen auftreten.The invention relates to a transducer in a self-saturation circuit, in which in the case of a Full wave utilization of the alternating current, i.e. at least two inductor windings in series with each an electric valve are available with such a polarity of the valves that each of the inductor windings in series with its valve only the half-waves of one polarity flow through it, while the respective other inductor winding is traversed by the half-waves of the other polarity. In such Arrangements must be expected with the phenomenon that when switching on the transductor arrangement from a previous operation of the arrangement of a choke core of the z. B. off two chokes existing transducer arrangement is in the state of negative remanence. In this However, trap can occur when switching on the transductor on the valves or on the one of these valves Control of the transducer connected additional elements impermissibly high voltage currents or power-related electrical stresses occur.
Um solche nachteiligen Erscheinungen zu vermeiden, ist bei einem Transduktor in Selbstsättigungsschaltung, bei dem in Reihe mit den einzelnen Arbeitswicklungen' je ein Ventil geschaltet ist, erfindungsgemäß vom Wechselstromnetz zugleich mit den Arbeitswicklungen des Transduktors eine Wicklungsanordnung zur " positiven Vormagnetisierung der Drosselkerne gespeist und sind dem Stromkreis dieser Wicklungsanordnung solche Zeitverzögerungsmittel zugeordnet, daß der Vormagnetisierüngsström nachdem Abschalten oder dem Ausbleiben' der Netzspeisung mindestens noch während einer halben Periode des Wechselstromes fließt.In order to avoid such disadvantageous phenomena, a transductor in a self-saturation circuit, in which a valve is connected in series with the individual working windings, according to the invention A winding arrangement from the alternating current network at the same time as the working windings of the transducer for the "positive premagnetization of the reactor cores and are fed to the circuit of these Winding arrangement assigned such time delay means that the Vormagnetisierüngsström after Shutdown or failure of the mains supply for at least another half a period of the alternating current flows.
Als Zeitverzögerungsmittel können dabei an sich mechanische, relaisartige Mittel, jedoch vorzugsweise elektrische Schaltungselemente, benutzt' werden. Iii diesem Sinne können als zeitverzögernde Mittel Induktivitäten oder Kondensatoren benutzt werden.In this case, mechanical, relay-like means can be used as time delay means, but preferably electrical circuit elements are 'used'. III this can be used as a time delay means Inductors or capacitors are used.
Gemäß der Erfindung in dieser Weise aufgebaute Schaltungsanofdnungen mit Transduktoren können dann vorzugsweise für solche Transduktoren benutzt werden, deren Steuerung mittels einer als Schalter benutzbaren Halbleiteranordnung mit p-n-Übergang erfolgt.Circuit arrangements with transducers constructed in this way can be according to the invention are then preferably used for such transducers, their control by means of a switch usable semiconductor device with p-n junction takes place.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele, wobei sich noch weitere
vorteilhafte Einzelmerlanale der Erfindung ergeben werden, wird nunmehr auf die Ausführungsbeispiele
nach der Zeichnung Bezug genommen.
' In Fig. 1 ist eine Transduktoranordnung in Gleichrichtefbrückenschaltung dargestellt, die an ihren
Klemmen 1 und 2 vom Wechselstfö'mnetz " gespeist Transduktor in SelbstsättigungsschaltungFor a more detailed explanation of the invention on the basis of a few exemplary embodiments, further advantageous individual elements of the invention being revealed, reference is now made to the exemplary embodiments according to the drawing.
1 shows a transductor arrangement in a rectifier bridge circuit, the transductor in a self-saturation circuit being fed at its terminals 1 and 2 by the alternating current network
Anmelder:Applicant:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens-Schuckertwerke
Corporation,
Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Otto Werner, Berlin-Siemensstadt,
ist'als Erfinder genannt wordenOtto Werner, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor
2 ·2 ·
wird. Die. Drosselwicklungen des Transduktor^ - sind mit 3 jmd 4 bezeichnet, die mit diesen Drosselwicklungen in Reihe, liegenden Ventile mit 5 und 6. Die in den anderen beiden Zweigen, der .Gleichrichterbrücke liegenden Ventile sind mit 7 und .8 .bezeichnet. Die Ausgangsklemmen.der Gleichrichterbriicke sind..mit 9 und 10 bezeichnet. Zur Steuerung des Transduktors dient ein.e Halbleiteranordnung in Form eines Transi.stors, der mit 11 bezeichnet ist. Dieser Transistor 11, der im .'Falle des Ausführungsbeispiels als ein solcher der p-n-p-T.ype angenommen ist, ist mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke an die Reihenschaltung, der beiden Ventile 5 und 6 angeschlossen, welche dem Wechselstromanschluß 1 benachbart liegen. An der Emitter-Basis-Strecke des Transistors liegt eine geeignete Steuergleichspannungsquelle. DieArbeitsweise einer solchen bisher beschriebenen..Schaltungsanordr nung nach Fig. 1 ist die folgende, wenn angenommen wird, daß der Transistor 11 als Schalttransistor von einer taktmäßig an die Klemmen 12 . und .13 angeschlossenen Gleichstromquelle gesteuert wird: Bei gesperrtem Transistor 11 werden die Drosseln mit ihrenwill. The. Choke windings of the transducer ^ - are denoted by 3 and 4, those with these choke windings in series, lying valves with 5 and 6. Those in the other two branches, the rectifier bridge horizontal valves are marked with 7 and .8. The output terminals of the rectifier bridge are ... with 9 and 10 denotes. A semiconductor arrangement in the form of a Transi.stors is used to control the transducer, which is denoted by 11. This transistor 11, in the .'Falle of the embodiment as a such the p-n-p-T.ype is assumed to be connected to the series circuit with its emitter-collector path two valves 5 and 6 connected, which are the AC connection 1 adjacent. At the A suitable control DC voltage source is connected to the emitter-base path of the transistor. The way of working Such a circuit arrangement according to FIG. 1 described so far is the following, if assumed is that the transistor 11 as a switching transistor from a clockwise to the terminals 12. and .13 connected Direct current source is controlled: When the transistor 11 is blocked, the chokes with their
^ Wicklungen 3 bzw. 4 während der Arbeitshalbwelle in den Zustand der positiven Sättigung-übergeführt Unter der Voraussetzung, daß es sich um ein. Eisenkernmaterial mit rechteckfÖrmiger Magnetisierungsschleife, handelt, bei dem. die S ättigungs induktion an-"nähernd mit der Remanenzinduktion übereinstimmt,^ Windings 3 or 4 transferred to the state of positive saturation during the working half-wave Provided that it is a. Iron core material with a rectangular magnetizing loop, is where. the saturation induction approximates coincides with the remanent induction,
909 577/296909 577/296
I Ubl 5 IA I Ubl 5 IA
würde auf diese Weise nach dem Aufhören der Arbeitshalbwelle der Kern gesättigt bleiben, da während der folgenden Halbwelle das in Reihe mit der Arbeitswicklung liegende Ventil einen Strom über die Arbeitswicklung sperrt. Bei der anschließend an die negative Halbwelle folgenden Arbeitshalbwelle ist somit der Drosselkern gesättigt, und an den Klemmen 9,10 entsteht eine Spannung, die bis auf den kleinen Durchlaßabfall der Ventile mit der zugehörigen Wechselspannung in ihrer Höhe übereinstimmt. Bei geöffnetem, d. h. an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässigem Transistorll ist quasi das Ventil, das in Reihe mit der Arbeitswicklung während der der Arbeitshalbwelle folgenden negativen Halbwelle in Sperrrichtung beansprucht ist, durch diese Transistorstrecke überbrückt, so daß während dieser negativen Halbwelle die den Klemmen 1 und 2 zugeführte Wechselspannung praktisch in voller Höhe an der Drossel wicklung liegt. Es werde hierfür z. B. angenommen, daß die Anschlußklemme 1 positiv ist gegenüber der Anschlußklemme 2. Dann befindet sich die Drossel 3 in der Arbeitshalbwelle, wobei das Ventil 5 in Durchlaßrichtung beansprucht ist. Bei an seiner Emitter-Kollektor-Strecke geöffnetem Transistor 11 fließt dann außerdem ein Strom über das Ventil 5, den Transistor 11, die Drosselwicklung 4 und das Ventil 8 zurück zum Anschluß 2 der Wechselspannung. Die Drossel mit der Wicklung 4 wird während dieser Zeit praktisch mit der vollen Wechselspannung, die an 1, 2 anliegt, rückmagnetisiert. In der nun folgenden Arbeitshalbwelle nimmt die Drossel 4 dann die volle Wechselspannung auf, so daß an den Anschlüssen 9 und 10 die Ausgangsspannung einen Kleinstwert erreicht. Aussteuerungswerte zwischen den beiden erwähnten Werten der vollen Aussteuerung des Transduktors entsprechend der höchsten Gleichspannung an den Klemmen 9, 10 und an der geringsten Aussteuerung entsprechend der niedrigsten Ausgangsspannung an den Anschlußklemmen 9, 10 werden durch eine entsprechende Wahl des Tastverhältnisses der an den Klemmen 12 und 13 speisenden Gleichstromquelle erreicht.in this way the core would remain saturated after the end of the working half-wave, since during the following half-wave the valve lying in series with the working winding over a current the work winding locks. In the working half-wave that follows the negative half-wave, is thus the choke core is saturated, and a voltage is created at the terminals 9,10, which is up to the small passage drop of the valves with the corresponding alternating voltage corresponds in height. When open, d. H. Transistorll, which is permeable at its emitter-collector path, is quasi that Valve in series with the working winding during the negative half-wave following the working half-wave is claimed in the reverse direction, bridged by this transistor path, so that during this negative half-wave, the AC voltage fed to terminals 1 and 2 is practically in full the throttle is winding. There will be z. B. Assume that terminal 1 is positive opposite the terminal 2. Then the throttle 3 is in the working half-wave, the Valve 5 is stressed in the forward direction. With the transistor open at its emitter-collector path 11, a current then also flows via the valve 5, the transistor 11, the inductor winding 4 and the valve 8 back to the connection 2 of the alternating voltage. The choke with the winding 4 is during this time practically with the full alternating voltage applied to 1, 2, magnetized back. In the now the following working half-wave, the choke 4 then absorbs the full AC voltage, so that to the Connections 9 and 10 the output voltage reaches a minimum value. Levels between the two mentioned values of the full modulation of the transducer corresponding to the highest DC voltage at terminals 9, 10 and at the lowest level corresponding to the lowest Output voltage at the terminals 9, 10 are determined by a corresponding choice of the duty cycle the direct current source feeding at terminals 12 and 13 is reached.
Erfolgt die Abschaltung der Wechselspannung an den Klemmen 1, 2 oder deren Ausfall zu einem Zeitpunkt, zu dem eine der Drosseln sich etwa im Zustand der vollen Rückmagnetisierung befindet, so geht diese Drossel nach dem Wegfall der Wechselspannung in einen negativen Remanenzzustand über. Erfolgt nun das Wiedereinschalten der Wechselspannung zu einem Zeitpunkt, in welchem die Drossel, deren Kern im negativen Remanenzzustandl ist, durch die auftretende negative Halbwelle des Wechselstromes in Richtung ihrer Abmagnetisierung gespeist wird, so würde bei an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässigen Transistor 11 der Eisenkern dieser Drossel weiter in Richtung seiner negativen magnetischen Sättigung abmagnetisiert werden. Sobald diese negative Sättigung erreicht ist, liegt dann die an den Klemmen 1, 2 zugeführte Wechselspannung praktisch in ihrer vollen Höhe an dem durchlässigen Transistor 11. Dieser wird daher entsprechend dem ihm zugeführten Steuerstrom über seine Emitter-Basis-Strecke einen seiner Stromverstärkung entsprechend großen Kollektorstrom führen und außerdem zwischen seiner Emitter-Kollektor-Strecke eine Spannung aufnehmen, die, wie bereits erwähnt, praktisch gleich der an den Klemmen 1, 2 anliegenden Wechselspannung ist. Da ein Schalttransistor in der Regel aber nur bemessen wird für einen großen Strom bei kleiner Emitter-Kollektor-Spannung oder für eine große Emitter-Kollektor-Spannung bei gleichzeitig nur kleinem Strom über die Emitter-Kollektor-Strecke, so entstehen in dem Transistor in dem geschilderten Fall derart große Verluste, daß mit seiner Zerstörung zu rechnen ist.If the AC voltage is switched off at terminals 1, 2 or if it fails at a point in time at which one of the chokes is approximately in the state of full reverse magnetization, this choke changes to a negative remanence state after the AC voltage has ceased. If the AC voltage is switched on again at a point in time at which the choke, the core of which is in the negative remanence state, is fed in the direction of its demagnetization by the negative half-wave of the alternating current, then if the transistor 11 is permeable at its emitter-collector path, the The iron core of this choke continues to be demagnetized in the direction of its negative magnetic saturation. As soon as this negative saturation is reached, the alternating voltage supplied to terminals 1, 2 is practically at its full level on the permeable transistor 11. This therefore becomes a collector current corresponding to its current gain according to the control current supplied to it via its emitter-base path lead and also take up a voltage between its emitter-collector path, which, as already mentioned, is practically equal to the AC voltage applied to terminals 1, 2. Since a switching transistor is usually only rated for a large current with a low emitter-collector voltage or for a high emitter-collector voltage with only a small current across the emitter-collector path, the transistor in the In the case described, losses are so great that it can be expected to be destroyed.
Um einer solchen Mangelerscheinung in einer solchen Anordnung vorzubeugen, sind in dieser Schaltung weitere zusätzliche Schaltungselemente vorgesehen. Diese bestehen aus den beiden Voarmagnetisierungswicklungen 14 und 15, welche über eine Drossel 16 und einen Reihenwiderstand 17 von einer an den Klemmen 18 und 19 liegenden Gleichspannung gespeist werden. Als Gleichspannungsquelle ist unmittelbar eine Gleichrichterbrücke 20 benutzt, welche von dem gleichen Wechselstromnetz gespeist wird, welches auch zur Speisung der Transduktoranordnung an den Klemmen 1 und 2 dient. Diese zusätzliche Anordnung hat die Wirkung, daß dauernd während des Betriebes des Transduktors, während also die Wechseiao spannungsquelle eingeschaltet ist, eine Vormagnetisierung der Eisenkerne mit den beiden Drosselwicklungen 3 bzw. 4 durch die Gleichstromerregung erfolgt, welche die Vormagnetisierung 14 und 15 liefern. Es wird außerdem in der Drossel 16 eine dem Strom ent-In order to prevent such a deficiency in such an arrangement, are in this circuit further additional circuit elements are provided. These consist of the two pre-magnetization windings 14 and 15, which via a choke 16 and a series resistor 17 from one to the Terminals 18 and 19 are fed direct voltage. As a DC voltage source is immediate a rectifier bridge 20 is used, which is fed from the same AC network, which is also used to supply the transducer arrangement at terminals 1 and 2. This additional arrangement has the effect that continuously during the operation of the transductor, so while the Wechseiao voltage source is switched on, a premagnetization of the iron cores with the two inductor windings 3 or 4 takes place by the direct current excitation, which supply the premagnetization 14 and 15. It in addition, a current is generated in the choke 16
a5 sprechende elektromagnetische Energie gespeichert. Beim Ausfall der an den Klemmen 1, 2 liegenden Wechselspannung wird infolgedessen der Strom über die Wicklungen 14 und 15 noch eine Zeitlang durch die von der Drossel 16 gelieferte Spannung aufrechterhalten. Durch diesen noch nach der Abschaltung der Wechselspannung über die Drosselwicklungen 14, 15 fließenden Strom werden beide Drosselkerne unabhängig von ihrem vorherigen Magnetisierungszustand in einen Zustand der positiven Remanenz übergeführt. a 5 speaking electromagnetic energy stored. If the alternating voltage applied to the terminals 1, 2 fails, the current through the windings 14 and 15 is maintained for a while by the voltage supplied by the choke 16. As a result of this current still flowing through the inductor windings 14, 15 after the alternating voltage has been switched off, both inductor cores are converted into a state of positive remanence regardless of their previous magnetization state.
Beim Wiederanlegen der Wechselspannung an den Klemmenl und 2 ist dann jede der Drosseln in der Lage, die volle zugeführte Wechselspannung zu übernehmen, ohne daß hierbei für den Transistor 11 schädliche Beanspruchungen auftreten können.When the AC voltage is reapplied to terminals 1 and 2, each of the chokes is then in the Able to take over the full AC voltage supplied without damaging the transistor 11 Stresses can occur.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wobei in diesem Falle ein Transduktor in einer dreiphasigen Brückenschaltung benutzt ist. Die Transduktoranordnung wird vom Wechselstrom-In Fig. 2, a further embodiment is illustrated, in this case a transducer is used in a three-phase bridge circuit. The transducer arrangement is controlled by the alternating current
■ netz über einen Transformator 21 gespeist, dessen Sekundärwicklungen mit 21 & bezeichnet sind. Von diesen Sekundärwicklungen werden die in den sechs Brückenzweigen der Brückenschaltung liegenden Arbeits wicklungen 22, 23, 24, 25, 26 und 27 der Drosseln gespeist, von denen jede in Reihe mit je einem der Ventile 28 bis 33 liegt. Der Ausgang der Gleichrichterbrückenschaltung, an dem die Gleichstromleistung geliefert wird, ist durch die Klemmen 34 und 35 bezeichnet. Dieser Gleichrichterbrückenschaltung ist eine weitere dreiphasige Gleichrichterbrückenschaltung zugeordnet, welche zur Rückmagnetisierung der Drosselkerne dient. Diese dreiphasige Brückenschaltung besteht in ihren Brückenzweigen aus den Wicklungen 36 bis 41, von denen jede in Reihe mit je einem der Ventile 42 bis 47 liegt. Die Einspeisung dieser Brücke erfolgt von den Anzapfungen 48 bis 50 der Transformatorwicklung 21 b über die Leitungen 51 bis 53. Am Ausgang dieser Gleichrichterbrücke, welcher durch die Klemmen 54 und 55 bezeichnet ist, ist mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke der als vom p-n-p-Typ angenommene Transistor 56 angeschlossen. Dieser ist an seiner Emitter-Basis-Strecke mittels einer Gleichstromquelle in einem bestimmten Tastverhältnis gesteuert. Auf den einzelnen Drosselkernen sind weiterhin noch die Vormagnetisierungswicklungen 57 bis 62 vorgesehen, deren Speisung über eine■ Mains fed via a transformer 21, the secondary windings of which are denoted by 21 &. From these secondary windings lying in the six bridge branches of the bridge circuit working windings 22, 23, 24, 25, 26 and 27 of the throttles are fed, each of which is in series with one of the valves 28 to 33. The output of the rectifier bridge circuit at which the DC power is supplied is indicated by terminals 34 and 35. This rectifier bridge circuit is assigned a further three-phase rectifier bridge circuit, which serves to reverse magnetize the inductor cores. This three-phase bridge circuit consists in its bridge branches of the windings 36 to 41, each of which is in series with one of the valves 42 to 47. The feed of this bridge is from the taps 48 to 50 of the transformer winding 21b via the lines 51 to 53. At the output of this rectifier bridge, which is indicated by the terminals 54 and 55, with its emitter-collector path of, as the PNP Type assumed transistor 56 connected. This is controlled at its emitter-base path by means of a direct current source in a certain duty cycle. On the individual choke cores, the bias windings 57 to 62 are still provided, whose feed via a
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