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Anordnung zur Beeinflussung der Steuerkennlinie einer gleichstromvormagnetisierten
Drosselspule Eine gleichstromvormagnetisierte Drossel (Transduktor), wie sie in
neuerer Zeit vielfach zu Steuer- und Regelzwecken verwendet werden, hat im allgemeinen
eine Steuerkennlinie nach Art der Kurve A in Abb. 1, welche die von dem Transduktor
an einen Verbraucher abgegebene Ausgangswechselspannung UA in Abhängigkeit von dem
seiner Steuerwicklung (Vormagnetisierung) zugeführten Steuergleichstrom js wiedergibt.
Mit UN ist die den Arbeitskreis des Transduktors speisende Netzspannung bezeichnet.
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In vielen Fällen ist es erwünscht, von diesem typischen Verlauf der
Steuerkennlinie eines Transduktors abzuweichen. Beispielsweise soll in manchen Fällen
die Steuerkennlinie gemäß der Kurve B in Abb. 1 verlaufen, so daß es möglich ist,
dem Verbraucher eine Spannung zuzuführen, welche die Netzspannung erreicht und sogar
übersteigt. In anderen Fällen wird eine unstetige Kennlinie gemäß Abb. 2 benötigt,
bei welcher bei einem bestimmten Steuerstrom Isa die dem Verbraucher zugeführte
Wechselspannung UA sprungartig einsetzt und dadurch eine relaisartige Wirkung der
Steuerung erzielt wird.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Anordnung zur Beeinflussung der
Steuerkennlinie einer gleichstromvormagnetisierten Drosselspule, bei welcher in
Reihe mit der Arbeitswicklung der Drosselspule ein Kondensator liegt, der Kondensator
mit dem Verbraucher parallel oder mit dem Verbraucher und einer zusätzlichen eisenhaltigen
Drosselspule in Reihe geschaltet.
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Im Gegensatz zu einem bekannten magnetischen Verstärker, bei welchem
die vom Wechselstrom durchflossene Spule mit einem Parallel- oder Serienkondensator
einen auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Resonanzkreis bildet, ist dies bei der
durch die Erfindung geschaffenen Anordnung nicht der Fall. Gemäß der Erfindung liegt
vielmehr der Kondensator mit dem Verbraucher parallel oder mit dem Verbraucher und
einer zusätzlichen eisenhaltigen Drosselspule in Reihe und dient im ersteren Falle
dazu, den induktiven Spannungsabfall des Transduktors durch einen kapazitiven, parallel
zum Verbraucher fließenden Strom zu kompensieren, um die dem Verbraucher zugeführte
Betriebsspannung zu erhöhen. Im zweiten Falle bildet der Kondensator mit der Drossel
und dem Verbraucher ein kippfähiges Glied, durch welches eine unstetige Steuerkennlinie
und somit eine relaisartige Wirkungsweise der Steuerung ermöglicht wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung.
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Abb. 3 zeigt das an sich bekannte Grundschema einer mit Sättigungswinkelsteuerung
arbeitenden Transduktoranordnung TU, welcher an den Klemmen 1, 2 die zu regelnde
Spannung U12 zugeführt wird, um einen Verbraucher V mit einer regelbaren Spannung
U34 zu speisen. Gemäß der Erfindung ist parallel zu dem Verbraucher V eine Kapazität
C angeschlossen, deren Einfluß an Hand der Abb. 4 erläutert wird.
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In dem Schema der Abb.4a ist der Verbraucher V als ohmisch-induktiv
angenommen und die Induktivität des Transduktors T U durch die Drosselspule
L dargestellt. In diesem Falle gilt (wenn man zunächst von dem Kondensator
C absieht) das Vektordiagramm nach Abb. 4b, aus welchem sich ergibt, daß infolge
der Nacheilung des Stromes J die dem Verbraucher zugeführte Spannung U34 kleiner
ist als die zugeführte Spannung U12. Nach Einschaltung des Kondensators C ergibt
sich das Vektordiagramm nach Abb. 4c, welches erkennen läßt, daß die Verbraucherspannung
U34 größer geworden und dadurch eine Steuerkennlinie etwa gemäß Kurve B der Abb.
1 erreicht ist.
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Erfindungsgemäß kann ferner in Reihe mit dem Kondensator C eine eisenhaltige
Drossel L' in einer Anordnung vorgesehen werden, wie sie beispielsweise in Abb.
5 und 6 gezeigt ist. Bei der Anordnung nach Abb. 5 wird der Verbraucher V mit Wechselstrom
gespeist, während bei der Anordnung nach Abb. 6 dem Verbraucher V eine gleichgerichtete
Spannung zugeführt wird. Die Wirkungsweise der in Abb. 5 und 6 gezeigten Anordnungen
wird an Hand der Abb. 7 a bis 7 c erläutert.
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Abb. 7 a zeigt das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Abb. 5, wobei
die im gesättigten Zustand vorhandene Induktivität des Transduktors in die Drossel
L'
einbezogen ist. Der Verbraucher R ist beispielsweise als rein
ohmisch anzunehmen.
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Abb. 7 b zeigt die Kennlinie UL der an der Drossel auftretenden Spannung
und die Kennlinie der an dem Kondensator C auftretenden Spannung UC in Abhängigkeit
von dem in dem Stromkreis fließenden Strom JA.
Die Kennlinie UL ist entsprechend
der Sättigung des Drosselkernes gekrümmt, während die Kennlinie Uo eine Gerade ist.
Die Spannungsvektoren UL, Uc, UR und U4, setzen sich gemäß Abb. 7 c zusammen und
sind in Abb. 7 b für mehrere Werte des Stromes JA eingetragen. Wie ersichtlich,
wird, wenn die vom Transduktor abgegebene Spannung U45 von Null an gesteigert wird,
der Strom Jg zunächst linear wenig zunehmen, bis ein Wert JA, erreicht ist,
bei welchem der Stromkreis unstabil ist und der Strom auf den Wert JA, springt.
Dabei schlägt auch die Phasenlage des Stromes um, und der Strom, der links von dem
Schnittpunkt P (Resonanzpunkt) nacheilend war, ist nun voreilend. Wird die zugeführte
Spannung U" weiterhin erhöht, nimmt der Strom JA nach einer stetigen Kennlinie
etwa linear weiterhin zu.
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Bei Verminderung der zugeführten Spannung U" ergibt sich ein entsprechender
sprunghafter Rückgang des Stromes JA.
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Es ergibt sich somit für die gesamte Anordnung eine Steuerkennlinie
nach Abb. 8, welche den im Arbeitskreis des Transduktors fließenden Strom
JA in Abhängigkeit von dem Steuerstrom js zeigt. Die erzielte unstetige Kennlinie
ermöglicht, wie erwähnt, eine relaisartige Wirkungsweise der Steuerung, die für
viele Anwendungen von Vorteil ist.