DE1191479B

DE1191479B - Circuit for generating pulses at the rate of an integer fraction of the feed frequency

Info

Publication number: DE1191479B
Application number: DEL36334A
Authority: DE
Inventors: Leo Brosch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-06-09
Filing date: 1960-06-09
Publication date: 1965-04-22

Description

Schaltung zur Erzeugung von Impulsen im Takt eines ganzzahligen Bruchteils der Speisefrequenz 1191479 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Stromimpulse im Takt eines Bruchteils der Netzfrequenz zu erzeugen, wie sie vorzugsweise zum Antrieb elektromagnetischer Schwingantriebe benötigt werden. Entsprechend dem als vorzugsweise genannten Anwendungsgebiet handelt es sich dabei um die Steuerung von Leistungen, die in den Größenordnungen der Starkstromtechnik liegen.Circuit for generating pulses at the rate of an integral fraction of the supply frequency 1191479 The object of the invention is to generate electrical current pulses at the rate of a fraction of the mains frequency, as are preferably required to drive electromagnetic vibratory drives. Corresponding to the field of application mentioned as preferred, this involves the control of powers which are in the order of magnitude of power engineering.

Elektromagnetische Schwingantriebe werden häufig für Förderanlagen verwendet. Die Förderleistung der einzelnen Fördergüter hängt dabei auch weitgehend von der Schwingfrequenz ab. Es hat sich gezeigt, daß die günstigsten Fördereigenschaften bei Schwingfrequenzen erreicht werden, die unterhalb der Wechselstrom-Netzfrequenz liegen. Aber auch bei anderen Schwingantrieben, wie z. B. Schwingsägen, -hämmern, -pumpen u. ä., werden möglichst niedrige Schwingfrequenzen verlangt.Electromagnetic vibratory drives are often used for conveyor systems used. The conveying capacity of the individual conveyed goods also largely depends on the oscillation frequency. It has been shown that the most favorable conveying properties can be achieved at oscillation frequencies that are below the AC mains frequency lie. But also with other vibratory drives, such as B. Oscillating saws, hammers, pumps and the like, the lowest possible oscillation frequencies are required.

Bekanntlich ergibt sich beim Ausnutzen der positiven und negativen Spannungshalbwellen eine Schwingfrequenz, die gleich der doppelten Netzfrequenz ist. Durch Zwischenschalten eines Ventils kann man jedoch auf einfache Weise eine Schwingfrequenz gleich der Netzfrequenz erreichen. Zur Steuerung der Schwingantriebe wird dabei bekanntlich eine Schaltung mit einer spannungszeitflächengesteuerten Drossel mit Vorteil verwendet. Die Drossel liegt in Reihe mit dem Gleichrichter und dem Verbraucher. Parallel zu der Reihenschaltung aus Gleichrichter und Verbraucher liegt die Reihenschaltung aus einem einstellbaren Widerstand und einem weiteren Gleichrichter mit entgegengesetzter Polung zur Rückmagnetisierung des Drosselkerns, der durch den Arbeitsstrom hoch gesättigt wird und aus einem Material hoher Remanenz besteht.As is well known, when taking advantage of the positive and negative results Voltage half-waves have an oscillation frequency that is equal to twice the mains frequency is. By interposing a valve, however, you can easily create a Achieve an oscillation frequency equal to the mains frequency. To control the vibratory drives is known to be a circuit with a voltage-time area-controlled Choke used with advantage. The choke is in series with the rectifier and the consumer. Parallel to the series connection of rectifier and consumer is the series connection of an adjustable resistor and another Rectifier with opposite polarity for reverse magnetization of the reactor core, which is highly saturated by the working current and made of a material with high remanence consists.

Weiter wurde auch schon vorgeschlagen, die Strom- bzw. Leistungssteuerung an magnetischen Verstärkern durch Ausschnittsteuerung zu bewirken, d. h., durch ein Schaltelement im Rückstellkreis des Verstärkers werden Ausschnitte aus der anliegenden Spannungssinuswelle und damit eine gewünschte Leistung mit Netzfrequenz gewonnen. Mit dieser bekannten Schaltung ließ sich das Verhältnis der steuerbaren Leistung zur Verlustleistung der Schaltelemente verbessern.Current or power control has also already been proposed to effect on magnetic amplifiers by cutting control, d. i.e., through a switching element in the reset circuit of the amplifier will be excerpts from the adjacent Voltage sine wave and thus a desired power obtained with mains frequency. With this known circuit, the ratio of the controllable power to improve the power dissipation of the switching elements.

Wollte man jedoch die Schwingfrequenz von Schwinggeräten noch unter die Netzfrequenz absenken, so war man zur Verwendung von kostspieligen und aufwendigen Frequenzumsetzern für die Speisefrequenz gezwungen.However, if you wanted to keep the vibration frequency of vibrating devices below Lower the network frequency, so one was to use costly and laborious Forced frequency converters for the supply frequency.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei der oben beschriebenen Schaltung eines Ventils und einer durch den Arbeitsstrom hoch gesättigten Drossel mit Kernmaterial hoher Remanenz in Reihe mit der Speisewechselspannung und der Last die Rückmagnetisierung der Drossel periodisch durch ein Schaltorgan derart synchron zu ändern, daß der Laststrom aus einer periodischen Folge von vollen Stromhalbwellen, deren zeitlicher Abstand ein ganzes Vielfaches einer Halbwelle ist, besteht.To avoid this disadvantage, it is proposed according to the invention that in the above-described switching of a valve and one by the working current Highly saturated choke with high remanence core material in series with the AC supply voltage and the load the reverse magnetization of the choke periodically by a switching element to change synchronously so that the load current from a periodic sequence of full Current half-waves, the time interval between which is a whole multiple of a half-wave is, exists.

Das Schaltorgan kann ein synchron rotierender Schalter oder eine Elektronenröhre oder ein Halbleiter sein, wobei die Steuerung der letzteren vorzugsweise mit Hilfe von Schwingkreisen erfolgt.The switching element can be a synchronously rotating switch or an electron tube or a semiconductor, the latter preferably being controlled with the aid of by oscillating circuits.

Unter Umständen kann es notwendig sein, für die Rückmagnetisierung der Drossel eine erhöhte Spannung vorzusehen, die zweckmäßigerweise aus einem zusätzlichen Transformator gewonnen wird.Under certain circumstances it may be necessary for the reverse magnetization the choke to provide an increased voltage, which is expediently made up of an additional Transformer is obtained.

Mit dieser erfindungsgemäßen Schaltung wird ein unerreicht einfaches und billiges Mittel gewonnen, um aus einem gegebenen Wechselstromnetz einen leistungsstarken pulsierenden Strom von einem ganzzahligen Bruchteil der Netzfrequenz zu gewinnen. Im allgemeinen wird für die mit der Erfindung angestrebten Zwecke, nämlich die Erregung von Transportvibratoren, eine Frequenz von 25 Hz erstrebenswert sein, so daß auf eine Arbeitshalbwelle drei gesperrte Halbwellen folgen werden. Mit der Anordnung nach der Erfindung ist jedoch auch noch ein kleinerer Bruchteil der Netzfrequenz erreichbar.With this circuit according to the invention, an unmatched simple one is achieved and a cheap means of converting a given AC network into a powerful one to generate pulsating electricity from an integer fraction of the network frequency. In general, for the purposes aimed at with the invention, namely excitation of transport vibrators, a frequency of 25 Hz is desirable, so that on a working half-wave will be followed by three blocked half-waves. With the arrangement according to the invention, however, there is also a smaller fraction of the network frequency accessible.

An Hand von Ausführungsbeispielen für ohmsche und induktive Last soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei treten weitere wesentliche Merkmale hervor.Using exemplary embodiments for ohmic and inductive loads the invention will be explained in more detail. There are other essential features emerged.

F i g. 1 zeigt die vereinfachte Magnetisierungskennlinie der Drossel 1; F i g. 2 stellt die erfindungsgemäße Prinzipschaltung mit ohmscher Last, F i g. 3 den Verlauf der einzelnen Spannungen und des Stromes entsprechend F i g. 2 dar; F i g. 4 und 5 verdeutlichen die prinzipiellen Vorgänge bei Reihenschaltung einer Induktivität mit einem Ventil; F i g. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung mit induktiver Last sowie den zeitlichen Verlauf der Spannungen und des Stromes.F i g. 1 shows the simplified magnetization characteristic of the reactor 1; F i g. 2 shows the basic circuit according to the invention with an ohmic load, FIG. 3 shows the course of the individual voltages and the current according to FIG. 2 represents; F i g. 4 and 5 illustrate the basic processes when an inductance is connected in series with a valve; F i g. 6 and 7 show an exemplary embodiment of the circuit according to the invention with an inductive load and the time profile of the voltages and the current.

Zunächst seien die F i g. 1 bis 3 betrachtet. In F i g. 1 ist eine schematische Hystereseschleife der Drossel dargestellt. über der stromproportionalen magnetischen Feldstärke H ist hierbei die spannungszeitflächenproportionale Induktion B aufgetragen. In F i g. 3 sind die sich aus dieser Hystereseschleife ergebenden Augenblickswerte von Strom und Spannung bei Betrachtung der Schaltung von F i g. 2 wiedergegeben.First let the F i g. 1 to 3 considered. In Fig. 1 is a schematic hysteresis loop of the throttle is shown. over the current proportional The magnetic field strength H is the induction proportional to the voltage-time area B applied. In Fig. 3 are those resulting from this hysteresis loop Instantaneous values of current and voltage when considering the circuit of FIG. 2 reproduced.

Im Zeitpunkt t1 schließt das Schaltorgan 4 und die Drosselt, welche in diesem Augenblick den Remanenzpunkt P1 erreicht hat, wird beispielsweise bis zum Punkt P, rückmagnetisiert. Dabei fließt nur der kleine Rückmagnetisierungsstrom (s. Stromkennlinie 1). Im Zeitpunkt t. wird die Spannung wieder positiv, die Drossel wird wieder aufmagnetisiert und erreicht im Zeitpunkt t3 die Sättigung bei P3. In der folgenden Halbperiode von t3 bis t4 ist das Schaltorgan 4 geöffnet, und die Spannung liegt am Ventil 3. Auf diese Weise wird jeweils jede zweite Halbwelle des nur aus Halbwellen bestehenden Arbeitsstromes unterdrückt. Die Kurve U" zeigt hierbei den Verlauf der Spannung am Ventil 3, die Kurve UL am Nutzwiderstand 2 und Ud, an der Drossel 1. Die Kurve U" zeigt den Verlauf der Speisewechselspannung.At time t1 the switching element 4 closes and the throttle, which has reached remanence point P1 at this moment, is magnetized back up to point P, for example. Only the small reverse magnetization current flows (see current characteristic curve 1). At time t. the voltage becomes positive again, the throttle is magnetized again and reaches saturation at P3 at time t3. In the following half-cycle from t3 to t4, the switching element 4 is open and the voltage is applied to valve 3. In this way, every second half-cycle of the working current consisting only of half-waves is suppressed. The curve U "shows the course of the voltage at the valve 3, the curve UL at the useful resistor 2 and Ud, at the throttle 1. The curve U" shows the course of the alternating supply voltage.

Dieselben Bezeichnungen sind in der die Verhältnisse bei einem induktiven Widerstand zeigenden Darstellung F i g. 6 wiederverwendet.The same designations are used in the relationships with an inductive Illustration showing resistance F i g. 6 reused.

Da bei Schwingantrieben der Lastwiderstand eine Induktivität ist, ergeben sich andere Verhältnisse. Bekanntlich ist bei Speisung einer Induktivität über ein Ventil die Stromflußdauer größer als die Halbperiodendauer, wie dies etwa in F i g. 4 und 5 dargestellt ist. Während eines Teiles der zweiten Halbperiode liegt die Spannung immer noch an der Last, so daß für eine Rückmagnetisierung nicht mehr die gesamte Spannungszeitfläche dieser Halbwelle zur Verfügung steht.Since the load resistance of vibratory drives is an inductance, other conditions arise. It is known that when an inductance is fed Via a valve, the duration of the current flow is greater than the half-cycle duration, such as this in Fig. 4 and 5 is shown. During part of the second half of the period the voltage is still on the load, so there is no reverse magnetization more the entire voltage-time area of this half-wave is available.

In der F i g. 6 ist gestrichelt dargestellt, wie schon vorzeitig im Zeitpunkt ts der Kern in Sättigung kommt und eine zweite, kleinere Stromhalbwelle fließt. Die ausgezogene Darstellung nach F i g. 6 in Verbindung mit F i g. 7 zeigt; wie nach einer Weiterbildung der Erfindung durch den Transformator S die Rückmagnetisierungsspannung so weit angehoben wird, daß die Spannungszeitfläche F1 trotz geringerer Rückmagnetisierungszeit so groß wird wie die Spannungszeitfläche F2, mit der Wirkung, daß der Kern erst am Ende der darauffolgenden Halbperiode im Zeitpunkt t4 in Sättigung kommt. Nach Ablauf der zweiten Periode der Speisespannung beginnt der Vorgang bei gesättigtem Kern mit dem Fließen der Arbeitsstromhalbwelle von neuem.In FIG. 6 is shown in dashed lines, as it was earlier in Time ts the core comes into saturation and a second, smaller current half-wave flows. The solid representation according to FIG. 6 in conjunction with FIG. 7 shows; as in a further development of the invention by the transformer S the reverse magnetization voltage is raised so far that the voltage-time area F1 despite the shorter reverse magnetization time becomes as large as the stress-time area F2, with the effect that the core is only comes into saturation at the end of the following half-period at time t4. To When the second period of the supply voltage expires, the process begins at saturated Core with the flow of the working current half-wave again.

Die öffnungs- und Schließungszeit des Schaltorgans kann so eingestellt werden, daß nicht nur während einer, sondern während beliebig vieler weiterer Perioden der Speisespannung der Arbeitsstrom unterdrückt wird, so daß sich Impulse im Takt eines ganzzahligen Bruchteils der Netzfrequenz ergeben.The opening and closing times of the switching element can be set in this way become that not only during one, but for any number of other periods the supply voltage, the working current is suppressed, so that pulses are synchronized an integer fraction of the network frequency.

Claims

Claims: 1. Circuit for generating pulses in time with a integer fraction of the supply frequency using a series connection a valve and a throttle with core material which is highly saturated by the working current high remanence in series with the AC supply voltage and the load, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the reverse magnetization of the choke periodically through a switching element is changed synchronously so that the load current from a periodic Sequence of full current half-waves, the time interval between which is a whole multiple is a half-wave.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that that the switching element is a rotating switch.

3. Circuit according to claim 1, characterized in that the switching element is an electron tube or a semiconductor component is.

4. A circuit according to claim 3, characterized in that the control of the Switching organ takes place with the help of resonant circuits.

5. Circuit according to claim 1 to 4, characterized in that for the reverse magnetization of the choke, if necessary required increased voltage is taken from an additional transformer. In Publications considered: German Auslegeschrift No. 1051330; ETZ-A, 1958, H.14, p. 495; AEG-Mitteilungen, 1959, no. 8/9, p. 350.