DE1920987A1 - Servosystem - Google Patents

Description

Servosystem

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Servore gel system mit einem Zyklokonverter, bei dem ein Gleichstrommotor zum Betrieb einer mehrphasigen WachseiSpannungsquelle geregelt wird.

In den aus den amerikanischen Patentschriften 2,859,399 und 3,237,o75 "bekannten Systemen dieser Art werden zwei Konverter verwendet, von denen jeder aus einer Gruppe von Gleichrichtern besteht, und die EMK und Gegen-EMK der Konverter wird für die Zündpunkte der Gleichrichter in jeder Gruppe gleich gehalten. IOlglich ergeben sich verhältnismäßig hohe Leerlaufströme in den Induktivitäten und es werden Induktivitäten verhältnismäßig hoher Werte notwendig. Die in den genannten Patentschriften beschriebenen Systeme haben somit einen verhältnismäßig hohen Energieverbrauch und eine verhältnismäßig schlechte Frequenzabhängigkeit.

Eine Induktivität in der Schaltung dient als Schutz gegen möglichen Ausfall der Gleichrichter und gegen die Möglichkeit von durch Leitungsfehler in den leitenden Zustand gebrachten Gleichrichtern. Eine Induktivität läßt auch den Motor in hochreaktivem Zustand ohne Gefahr eines Kurzschlusses an der Leitung beim gleichzeitigen Zünden zweier Gleichrichter laufen.

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Es ist deshalb sehr erwünscht, die Vorteile einer Induktivität in der Schaltung ohne die Nachteile schlechten Wirkungsgrades und schlechter Frequenzabhängigkeit der bekannten Systeme zu erhalten.

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird ein. niedriger Induktivitätswert verwendet. Die niedrigeren Induktivitätswerte verbessern den Frequenzgang der Servoschaltung. Nach der Erfindung wird auch der Blindleistungsverbrauch des Systems verringert. Der kleinere Wert der" induktiven Reaktanz ist im System nach der Erfindung möglich, weil P die Stromflußwinkel der beiden Konverter asymmetrisch verschoben sind, so daß der Stromflußwinkel des einen Konverters mehr zunimmt _t als der Stromflußwinkel des anderen Konverters abnimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Servosystem anzugeben, das in beschleunigender und verzögernder Weise durch den ganzen Bereich des Motorbetriebes, aber mit besserem Wirkungsgrad gegenüber vergleichbaren bekannten Geräten arbeitet.

Das Servosystem nach der Erfindung enthält Schutz gegen zufällige Kurzschlüsse, bei dem aber die Leerlaufströme " gegenüber bei bekannten Geräten klein sind,,

Beim Servosystem nach der Erfindung können die Stromflußwinkel der beiden dem Motor zugeordneten Konverter asymmetrisch geändert werden.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel dient das Servosystem zum Regeln eines Gleichstrommotors, der von einer Wechselspannungsquelle gespeist wird. Das Servosystem besitzt zwei entgegengesetzt gepolte Gleichrichter für jede Phase einer Mehrphasen-

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spannung, eine Verbindung der gemeinsamen Elektroden jeder Gruppe ähnlich gepolter Gleichrichter, Verbindungen der Induktivität mit der gemeinsamen Elektrode einer der Gruppen, eine Verbindung des Motors zwischen der Induktivität und einer Bezugsspannung, eine Einrichtung zum einmaligen Zünden jedes Gleichrichters während einer jeden Wechselspannungsperiode, die den Stromflußwinkel jedes Gleichrichters kleiner als den Quotienten von 36o Grad, geteilt durch die Zahl der Gleichrichtereinheiten der beiden Gruppen, macht, und eine Regelung zum Ändern der Stromflußwinkel beider Gruppen in umgekehrtem Verhältnis, wobei der Stromflußwinkel der einen Gruppe durch diese Einrichtung um einen größeren Wert geändert wird als der der anderen Gruppe.

In den Zeichnungen ist:

Figur 1 ein Funktions-Blockdiagramm eines Servosystems eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung;

Figur 2 ein schematisches Schaltbild des Stromversorgungsteils des Gerätes nach Figur 1;

Figur 3 ein schematisches Schaltbild des Schwellwertteils des Gerätes nach Figur 1;

Figur 4 ein schematisches Schaltbild eines der Sägezahngeneratoren, eines der Vergleichskreise und eines der Triggerkreise des Gerätes nach Figur 1"

Figur 5 ein Diagramm der JA£K und Gegen-SLÜK beider Gruppen von gesteuerten Silikon-Gleichrichtern, die im Gerät nach Figur 1 verwendet werden;

Figur 6 ein Kurvendiagramm einer dreiphasigen Spannungsquelle, die im Ausführungsbeispiel nach der Erfindung verwendet wird;

die Figuren 7> 8 und 9 sind Kurvendiagramme einer dreiphasigen Spannungsquelle, die den Leitfähigkeitsbereich der einzelnen Gleichrichter und den Strom-

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versorgungsteil für Hulleistungseingang des Motors, den Vorwärtslauf und den Rückwärtslauf des Motors angeben.

Figur 1o ist ein schematisehes Schaltbild eines Wechselspannungsgenerators ;

Figur 11 das Diagramm der von der Schaltung nach Figur erzeugten Frequenzkurven;

die Figuren 12a und 12b sind Wechselstromtransformatorschaltungen ■ und

Figur 13 zeigt die Schwingungskurven des Gerätes nach Fi-P gur 1 bei Verwendung von Transformatorschaltun

gen nach Figur 12b.

Figur 1 zeigt ein Servosystem eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung. Der Transformator besitzt eine Primärwicklung 1o und liegt mit seinen Klemmen 12 an einer Dreiphasenspannungsquelle. Die Primärwicklung kann, wie üblich, in Dreieckschaltung liegen. Die Sekundärwicklungen 14 des Transformators liegen in Sternschaltung und der Motor 16 liegt mit einer seiner Klemmen am Sternmittelpunkt. Der Motor 16 ist ein Gleichstromnebenschlußmotor und seine Feldwicklung 18 wird von einer unabhängigen Gleichspannungsquelle 2o gespeist. Diese Gleichspannungs-™ quelle wird in üblicher Weise durch Gleichrichtung einer der drei Phasen der Eingangsspannung gewonnen.

Die andere Klemme des Motors 16 liegt am Mittelpunkt einer Induktivität 22.

Sechs gesteuerte Silikongleichrichter sind in zwei Gruppen 24 und 26 unterteilt, die im folgenden als Konverter bezeichnet werden. Der Konverter 24 enthält die Gleichrichter 28, 3o und 32, von denen jeder mit seiner Kathode an verschiedenen Sekundärwicklungen 14 liegt. Alle Kathoden sind gemeinsam mit einem Ende der Induktivität 22

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verbunden. Der Konverter 26 enthält die Gleichrichter 36, 38 und 4o, von denen jeder mit seiner Anode an verschiedenen Sekundärwicklungen 14 liegt und deren Kathoden gemeinsam am anderen Inde der Induktivität angeschlossen sind. Ein Relais mit einer Erregerwicklung 44 und den Kontakten 44a, 44b und 44c liegt zu jeder Sekundärwicklung in Serie. Das Relais wird durch einen Schalter 46 ferngesteuert, der in Serie zur Relaiswicklung 44 und der Klemme 48 einer Spannungsquelle liegt und zum Abschalten des Gerätes dient.

Die Konverter 24 und 26 arbeiten so, daß einer von ihnen den Motor speist und der andere Leistung an die Leitung führt. Welcher Konverter welche Funktion zu gegebener Zeit ausführt, hängt von den Zündzeiten der Gleichrichter ab, wie noch beschrieben werden wird.

Die drei Gleichrichter 28, 3o und 32 des Konverters 24 liegen an den Leitungen 5°» 52 und 54 der drei Verstärker 56a, 56b und 56c. Die drei Gleichrichter 36, 38 und 4o des Konverters 26 liegen über den Leitungen 58» 6o und 62 an drei zusätzlichen Verstärkern 56d, 56e und 56f. Die Ausgänge der Impulsverstärker 56 zünden jeden Gleichrichter in zeitlicher Folge entsprechend der durch das System zu gegebener Zeit ausgeführten Steuerung.

Die Systemsteuerung ist in der Form eines Signals an der Steuerklemme 64 dargestellt, die als Eingang mit einem Schwellwertkreis 66 verbunden ist. Der Schwellwertkreis baut ein Gleichspannungspotential an beiden Ausgangsleitungen 68 und 69 auf. Die Leitung 68 liegt am Eingang der drei Vergleichskreise 74a, 74b und 74c und die Leitung 69 am Eingang anderer Vergleichskreise 74d, 7^e'und ?4f. Ein zweiter Eingang jedes Vergleichskreises wird von einem zugeordneten Sägezahngenerator 7o abgeleitet. Die Sägezahngeneratoren 7oa bis 7of erzeugen Sägezahnschwingungen,

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.die mit einer der drei Wechselspannungsphasen synchronisiert sind. Die Generatoren 7°a und 7of sind mit einer und derselben Phase synchronisiert und über die Leitungen 72a und 72f mit einem zweiten Eingang der Vergleichkreise 74a und 74f verbunden. In ähnlicher Weise sind die Generatoren 7°b und Joe mit einer anderen Phase synchronisiert und über die Leitungen 72b und 72f an die Vergleichskreise 74b und 74e gekoppelt. Die Generatoren 7oc und 7od werden von einer dritten Phase synchronisiert und sind über die Leitungen 72c und 72d mit den Vergleichskreisen 74c und 74d gekoppelt.

Die Vergleichskreise 74 erzeugen an ihren entsprechenden Leitungen 76 Ausgangsimpulse, wenn eine Übereinstimmung zwischen einer kombinierten Spannung, die sich aus der Kombination der beiden Eingänge jedes Vergleichskreises ergibt, und einem festen Spannungspegel festgestellt wird. Das Verändern des Potentials an den Leitungen 68 und 69 durch Ändern des Eingangssignals an der Steuerklemme 64 ändert die Zeit der Erzeugung des Impulsausgangs an den Vergleichskreisen 74. Diese Ausgänge sind einzeln als Eingänge mit mehreren Triggern 78^a bis 78f verbunden, die die Ausgangsimpulse der Vergleichsschaltung verformen und sie dann an die Verstärker 56 legen. Dort werden sie so verstärkt, daß sie die Gleichrichter in den Konvertern 24 und 26 zur richtigen Zeit in jeder Periode auslösen.

Die Schwingungskurven der drei Phasen zeigt Figur 6. Zur Zeit C wird in Figur 6 der Zündpunkt für eine Phase im unbelasteten Zustand bezeichnete Nach der Erfindung wird der Zündpunkt für den unbelasteten Zustand durch eine Zeitdauer Y zum Zeitpunkt O^ verschoben. Dieser Zündpunkt gilt für einen der Gleichrichter im Konverter, dessen Anode an der Phase B der Dreiphasenspannung liegt» Beim unbelasteten Zustand muß alle zwischen den Zeiten CL und C_p durch den Gleichrichter hindurchgehende Energie in der Induktivität 22 gespeichert werden« In der Zeit von G_p

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"bis O, wird die Energie durch die anhaltende Leitfähigkeit des Gleichrichters auf die Leitung zurückgeführt. Diese zurückgeführte Energie ist bei unbelastetem Zustand dieselbe wie die Energie zwischen Gv und G^, mit Ausnahme der Eigenverluste des Systems. Die Schwingungskurven der Spannung nach Figur 6 (und auch der Figuren 7 bis °,) sind auf Erde oder die Mittenverbindung der Sekundärwicklungen 14 bezogen. Die Spannung der Phase B kann also unter Erdpotential sinken, während die Spannung am Gleichrichter bis zur Zeit C^ weiter positiv bleibt. In der Induktivität muß wegen der Verschiebung Y zwischen dem unbelasteten Zündpunkt C bei bekannten Geräten und dem unbelasteten Zündpunkt bei CL nach der Erfindung weniger Energie gespeichert werden.

Die Arbeitsweise der Konverter 24 und 26 wird anhand der Figuren 7 bis 9 erläutert. In jeder Figur sind die Kurven A, B und C dargestellt. Jede stellt eine Phase der Dreiphasenspannung dar.

In Figur 7 wird der Zündpunkt Jedes der sechs Gleichrichter in den Konvertern 24 und 26 gezeigt. Die Gleichrichter 28, 3o und 32 des Konverters 24 werden während des letzten Teils der negativen Halbwellen der drei Sinuskurven A, B und C gezündet. Der Stromflußwinkel dieser Gleichrichter ist in Figur 7 durch VertikalSchraffierung dargestellt. Die'Gleichrichter 36, 38 und 4o werden während des letzten Teils der positiven Halbwellen der Sinuskurven A, 3 und C gezündet. Der Stromflußwinkel ist durch Horizontalschraffierung dargestellt. Die Polarität an allen Gleichrichtern ist für die Leitfähigkeit richtig. Die Gleichrichter im Konverter 24, die mit ihren Kathoden aij&er Dreiphasenquelle liegen, machen es notwendig, daß die Kathodenspannung gegenüber der Anode für die Leitfähigkeit negativ ist.

Bei Zündung eines Gleichrichters bleibt dieser für den 909847/0556 -^ß-

Rest der Halbwelle leitend, in der er gezündet worden ist und bleibt es auch für den ersten Teil der folgenden Halbwelle, wie in Figur 7 dargestellt ist. Im unbelasteten Zustand ist jeder Gleichrichter für eine gleiche Zeitdauer während jeder Periode leitend, aber es bestehen dort Zwischenräume, in denen kein .Gleichrichter zwischen jeder Leitfähigkeitszeit leitend wird. Weil die Gleichrichter in beiden Konvertern 24- und 26 für eine gleiche Zeitdauer während jeder Periode leitend werden, fließt dort kein Strom durch den Motoranker 16 in irgend einer Richtung. Das heißt, der Durchschnittsstrom durch den Motoranker in Rechtsrichtung, wie Figur 1 zeigt, der durch die Leitfähigkeit des Konverters 24- bedingt ist, ist genau gleich dem DurchSchnittsstrom durch den Motoranker in entgegengesetzter Richtung, was eine Wirkung des Konverters 26 ist. Der Motor besitzt somit kein Drehmoment und wird weder beschleunigt noch verzögert.

Um den Motor in einer Richtung zu beschleunigen, werden die Zündpunkte für· die Gleichrichter 28, 3o und 32 in der einen Richtung (entweder vor oder zurück) und die Zündpunkte für die Gleichrichter 36, 38 und 4·ο in der entge- gengesetzten Richtung verschoben. In dem in Figur 8 dargestellten Zustand werden die Gleichrichter 28, 3o und 32 während jeder Periode später gezündet (das heißt, die Zündpunkte werden verzögert), während die Zündpunkte der Gleichrichter 36, 38, 4o vorgerückt worden sind. Deshalb gibt es dort einen Stromfluß durch den Anker 16 nach' links, wie Figur 1 zeigt, da die stärkeren Ströme durch den Konverter 26 fließen. Nach Figur 8 haben die Gleichrichter des Konverters 24 einen sehr kleinen Stromflußwinkel, da diese Gleichrichter kurz vor der Spannungsumkehrung an ihren Anoden-Kathodenklemmen gezündet werden,, V/enn die Spannung an den Anoden-Kathoden-Klemmen jedes Gleichrichters nicht nur von der Größe der Transformator-Spannung der Phase abhängt, an der er unmittelbar liegt, sondern auch vom Spannungspegel am Anker, kann diese

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Spannung lange nach der Änderung des Transformatorspannungsvorzeichens umkehren, wie durch die ersten Zündpunkte der Gleichrichter 28, 3o und 32 in Figur 8 gezeigt wird.

Der Motor kann durch Vertauschen der Verschieberichtung der Zündpunkte der Gleichrichter in den Konvertern 24· und 26 in entgegengesetzter Richtung betrieben werden. Dies zeigt Figur 9> in d-er die Gleichrichter 36, 38 und 4o später und die Gleichrichter 28, 3o und 32 früher während jeder Periode gezündet werden.

Bei der Verschiebung der Zündpunkte in einer Richtung von den Stellungen nach Figur 7 aus ateigt der Stromflußwinkel für den einen Konverter (bei konstanter Belastung) stärker an, als der Stromflußwinkel für den anderen Konverter abnimmt. Dies wird für die beiden entgegengesetzten Zustände in den Figuren 8 und 9 gezeigt, die die Speisung des Motors in entgegengesetzten Richtungen darstellen. In Figur 8 können die Gleichrichter des Konverters 26 (horizontale Schr%ffur) Stromflußwinkel von 12o° haben, während die Gleichrichter des Konverters 24 (vertikale Schraffur) sehr kurz zünden. In Figur 9 ist das Gegenteil der Fall. Durch diese Bemessung der Stromflußwinkel kann der Leerlaufstrom durch die Induktivität 22 wäh^ rend ihres Nullzustandes sehr klein gehalten werden, während die Motorregelung über ihren vollen Bereich aufrecht erhalten wird. Die für die Induktivität erforderliche Größe wird ebenfalls verringert, damit weniger Energie gespeichert werden muß.

Obwohl die Stromflußwinkel der drei Gleichrichter zur Speisung des Motors (Gleichrichter 36, 38 und 4-0 im Beispiel der Figur 8) für je weniger als 12o° bei geringer Belastung zünden können, bleiben bei hohem Drehmoment die Gleichrichter für 12o° bis zum Abschalten durch Zünden des nächsten Gleichrichters derselben Polarität leitend.

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• Die Darstellung der Beziehung zwischen den Durchschnittswerten der EMK und der Gegen-EMK der Konverter 24- und am Motoranker für einen Bereich der Zündwinkel der Gleichrichter wird in Figur 5 gezeigt« Wenn der Zündwinkel eines Konverters ansteigt, nimmt die Gegen-EMK des Konverters mit dem abnehmenden Zündwin&el fühlbar zu und nähert sich einem Endwert, während die EMK des anderen Konverters konstant ansteigt. Figur 5 zeigt, daß diese Bedingung ohne Rücksicht, welcher Konverter den ansteigenden Zündwinkel aufweist, erfüllt wird. Wesentlich ist, daß die Gegen-EMK stets gleich der EMK ist oder sie überschreitet» Diese Bedingung wird bei der Anordnung nach der Erfindung erfüllt. Die Erfindung ist durch die früher für die Arbeitsfähigkeit als notwendig gehaltene Bedingung nicht begrenzt» Diese Gleichheit, die stets in bisherigen Geräten erfüllt sein mußte, wird beim Arbeiten der Anordnung nach der Erfindung gewöhnlich nicht erfüllt.

Die Differenz zwischen den Werten von EMK und Gegen-EMK ist das Ergebnis der asymmetrischen Zündung der Gleichrichter der Konverter 24- und 26, was in Verbindung mit den Figuren 7» 8 und 9 beschrieben ist_o

Eine schematische Darstellung der Zündkreise des Gleichrichters 28 zeigt Figur 2. Jeder Gleichrichter der Konverter 24 und 26 besitzt eine identisch aufgebaute Zündschaltung, so daß nur eine beschrieben zu werden braucht. Eine Diode 86 liegt zur Wicklung 9° in. Serie. Diese Wicklung ist die Sekundärwicklung eines Impulstransformators 91, der einen Impuls zum Zünden des Gleichrichters 28 im richtigen Zeitpunkt erzeugt. Das Abschalten des Gleichrichters 28 erfolgt durch Umkehren der Polarität der Speisespannung, die in Serie zum Gleichrichter liegt. Bin Kondensator 88 zwischen dem Tor und der Kathode des Gleichrichters stellt sicher, daß die Impulse der Wicklung 9o ausreichend lange andauern, um den Gleichrichter einzuschalten.

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Die Primärwicklung 92 des Impuls transformator 91 liegt zum Gleichrichter 94- in Serie und wird durch Entladen eines Kondensators 96 über die Wicklung 92 erregt, wenn das Torsignal an den Gleichrichter 94 gelegt wird. Der Kondensator 96 wird über einen Widerstand 98 geladen, der zwischen dem Kondensator 96 und einem positiven Po-

tential an der Klemme 99 liegt.

Der Gleichrichter 94- und seine Schaltung enthalten einen Verstärker 56, der in Figur 1 dargestellt ist. Ein solcher Impulsverstärker ist für jeden Gleichrichter beider Konverter vorgesehen. Mit Hilfe der Figuren 3 und 3 wird die Art der Erzeugung der Torimpulse für den Gleichrichter 94 beschrieben.

Die Eingangssteuerung des Schwellwertes nach Figur 3 enthält ein Potentiometer 1oo, an dem eine geregelte. Spannung liegt, so daB die Stellung seines Abgriffs eine definierte Spannung an eine Leitung 1o2 liefert. Diese Leitung ist in einem Beispiel nach der Erfindung über ein Tachometer 1o4- mit der Klemme 64 verbunden. Das Tachometer stellt die Geschwindigkeit des bewegenden Teils der durch die Serienanordnung gespeisten Maschine fest.

Die geregelte .Spannung am Potentiometer 1oo wird von einem Transformator mit zwei Sekundärwicklungen 1o6 und Mittelabgriff gewonnen,- die in einer Gleichrichterbrückenschaltung mit den Dioden 1o8 liegen. Der Ausgang der Brückenschaltung liegt zwischen den Leitungen 11o und 112, die positive bzw* negative Polarität aufweisen. Der Mittelabgriff der Sekundär«icklung 1o6 liegt an einer Leitung 114- und liefert das 3ezugspotential. Die Spannung an der Leitung 11o wird durch eine Pi-Schaltung mit dem V/iderstand 116 und den aociensatoren 118 gefiltert und durch die Zenerdiode 12ο geregelt. Die Spannung an der Leitung 112 wird durch eine ähnliche Schaltung 122 und durch die Ze-

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nerdiode 124 gefiltert "bzw. geregelt. Die Anode der Zenerdiode 12o liegt an einer Seite des Potentiometers 1oo und die Kathode an dessen entgegengesetzter Seite.

Die Eingangskiemme 64, an der durch Stellen des Abgriffes des Potentiometers 1oo ein G-leichs.pannungspegel und die durch das Tachometer 1o4 erzeugte Spannung liegen, ist durch einen Widerstand 128 mit dem Eingang 13o eines Verstärkers 132 verbunden. Der andere Eingang 134 dieses Verstärkers liegt über der Leitung 136 an einem Bezugspotentialo Das dem Eingang 13o zugeordnete Minus-Zeichen fe besagt, daß der Ausgang des Verstärkers mit dem Eingang außer Phase liegt.

Die Leitung 136 liegt an der Verbindung zweier Zenerdioden 135 und 137, die zu einem Widerstand 139 zwischen den Leitungen 114 und 112 in Serie geschaltet sind. Das Potential an der Leitung 136 wird auf einem Niveau unter dem der Leitung 114 gehalten.

Der Verstärker 132 wird über die Klemmen 138 und 14ο gespeist, die an Anode und Kathode der Zenerdioden 135 bzw» 137 liegen. Der Ausgang des Verstärkers 132, der an der Klemme 141 entsteht, liegt über einem Widerstand 142 an ψ der Basis eines Transistors 146 in Emitterfolgeschaltung. Ein Widerstand 148 zwischen dem Emitter und einer Leitung 151 führt zur Kathode der Zenerdiode 124. Der Kollektor des Transistors 146 ist über einen Widerstand 150 mit der Anode der Zenerdiode 12o verbunden. Der Ausgang des Transistors 146 wird von seinem Emitter abgenommen und über die Leitung 68 an die drei Vergleichskreise 74a, 74b und 74c geführt (Figur 1). Die Ausgangsklemme 141 liegt über aer Leitung I60 und einen Widerstand 163 am Eingang 162 eines Verstärkers 164, der mit seinem anderen Eingang 166 mit der Leitung 133 verbunden ist. Er wird durch die Verbindungen der Zenerdioden 135 und 137 gespeist.

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Der Ausgang des Verstärkers 164 liegt über einem Widerstand 174 in Emitterschaltung, die einen Emitterwiderstand 180, der mit der Leitung 15I verbunden ist, und einen Widerstand 182 aufweist, der von seinem Kollektor zur Anode der Zenerdiode 12o geschaltet isto Ein Ausgang am Emitter des Transistors 178 wird über die Leitung 69 an die Vergleichsschaltungen 74d, 74e und 74 f gegeben.

Der Verstärker 132 ist mit, einer Rückkopplungsschaltung 191 versehen, die zwischen seinem Ausgang 14-1 und seinem Eingang 13o liegt und aus einem in Sefcie mit einer Parallelschaltung eines Widerstandes 194 und eines Kondensators 196 liegenden Widerstand 192, einem Widerstand 198 und einem parallel hierzu liegenden Kondensator 199 Gesteht. An den Eingang I30 des Verstärkers 132 wird über ein Potentiometer 2o4 und einen festen Widerstand 2o6 eine Vorspannung gelegt.

Der Verstärker 164 ist mit einer Rückkopplungsschaltung zwischen seinem Ausgang und Eingang versehen, die eine Serienschaltung eines Widerstandes 2o1 und eines Kondensators 2o3 und einen parallel zum Widerstand 2o1 und dem Kondensator 2o3 liegenden Widerstand 2o5 enthält. Die Rückkopplung ist so gewählt, daß der Verstärker einen einheitlichen Verstärkungsgrad aufweist. Die Ausgänge der beiden Verstärker 132 und 164· sind deshalb stets vom unbelasteten Wert gleich weit entfernt. Diese Spannungen behalten nach ihrer Verstärkung durch die Transistoren 14-6 und 178 mit gemeinsamen Emitterkreisen dieselbe Beziehung und werden durch die Vergleichskreise 74 zum Liefern der Zündzeiten der Gleichrichter der Konverter 24 und 26 verwendet.

Da der Sägezahngenerator 7°> die Vergleichskreise 74 und die Trigger 78 für jeden der sechs Gleichrichter identisch aufgebaut sind, braucht nur eine Kombination dieser BIe-

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mente beschrieben zu werden. Eine schematische Darstellung dieser Kreise zeigt Figur 4. Die Primärklemmen 215 eines Spitzentransformators 214 sind mit einer Phase der Dreiphasenspannung verbunden. Die Sekundärwicklung liegt mit einem Diodenkreis 216, einem Rheostat 218 und dem Eingang eines Darlington-Verstärkers 22o, der aus zwei EPN-Transistoren 222 und 224 besteht, in Serie. Der Eingang des Verstärkers 22o liegt zwischen der Basis des Transistors 222 und dem Emitter des Transistors 224, wobei der letztere geerdet ist.

Die Basis des Transistors 222 liegt auch über einem festen Widerstand 226 und einem .Rheostat 228 an der Klemme 23o, die mit der negativen Klemme einer Spannungsquelle verbunden ist. Die Kollektoren der beiden Transistoren der Darlington-Schaltung 22o sind miteinander und über einen Widerstand 232 mit der Klemme 231 verbunden, die an positiver Spannung liegt. Ein Kondensator verbindet die gemeinsamen Kollektoren mit der Basis des Transistors 222.

Der Ausgang des Kreises führt über einen Widerstand 236, der von den Kollektoren zum Verbindungspunkt 237 führt, an dem auch der zur Leitung 68 des Schwellwertkreises der Figur 3 liegt.

Der Verbindungspunkt der Widerstände 236 und 24o ist mit dem Eingang eines Schmidt-Triggers 242 mit den Transistoren 244 und 246 verbunden. Die Emitter dieser Transistoren liegen gemeinsam und über einen Widerstand 248 an Erde. Die Kollektoren der Transistoren sind mit positivem Potential bzw. über die Widerstände 249 und 251 verbunden. Die Basis des Transistors 244 wird von einem Widerstand 253 vorgespannt, der von seiner Basis zu dem Spannungsteiler mit den Widerständen 259 und 26? führt, der zwischen der Klemme 231 und Erde liegt. Der Kreis 242

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besitzt einen im wesentlichen bistabilen Ausgang und bildet den Trigger 78. Der Zustand des Ausgangs hängt vom Wert der Eingangsspannung im Verhältnis zum Abschneidepotential ab. In seinem normalen Zustand liegt der Kollektor des Transistors 246 an negativem Potential.

Beim Ansteigen der Eingangsspannung über den Schwellwert leitet der Transistor 224 und der Schwellwerttransistor 246 gibt einen positiven Impuls, der von einem Kondensator 25o abgeleitet wird, der zwischen dem Kollektor des Transistors 246 und dem Tor des Gleichrichters 94- liegt. Ein Widerstand 252 befindet sich zwischen dem Tor und der Kathode des Gleichrichters. Die Kathode liegt auch an der Klemme 25^- negativen Potentials. Ein durch den Kreis 242 erzeugter Impuls zündet den Gleichrichter 94, · der den Kondensator 96 über den Transformator 9^ entlädt und dadurch den Gleichrichter 28 (Figur 2) zündet. Die Induktivität des Transformators 91 schaltet zusammen mit dem Kondensator 96 den Gleichrichter ab, nachdem er kurze Zeit geleitet hat. Ein './iderstand 255 und ein Kondensat:-:· 257» die zwischen dem Ausgang des Kreises 242 und der Anode des Gleichrichters 94 in Serie geschaltet sind, helfen ebenfalls, den Gleichrichter 9^- an der hinteren Kante des Impulses aus dem Schmidt-Trigger abzuschalten.

Der Spitzentransformator liefert einmal während jeder Periode der Phase der Dreiphasenspannung einen Impuls und entlädt den Kondensator 234 über den Diodenkreis 216 und den Widerstand 232 sehr schnell. In diesem Kreis befindet sich auch ein veränderbarer 'Widerstand 218, so daß die Zeitkonstante des Kreises eingestellt werden kann_o

Nach der Entladung wird der Kondensator 234 mit konstantem Strom ü'.^r die Darlington-Schaltung 22o wieder entladen, die einen Miller-Integrator rait dem Kondensator 234 als Rückkopplungselement bildet. Die Spannung am Ausgang

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des Kreises am Widerstand 236 steigt nach, dem Impuls aus dem Transformator 2-14 konstant an. Die Zeitkonstante des Ladekreises kann durch den veränderbaren Widerstand 228 geregelt werden. Die Spannung an der Basis des Transistors 244 ist eine Funktion der Summe (1) der Spannung an der Leitung 68 und (2) der Spannung am-Kollektor des Transistors 224-. Da die Spannung an der Leitung 68 konstant ist, steigt die Spannung an der Basis des Transistors 244 bis zur Sohwellwertspannung am Triggerkreis 242 an. An diesem Punkt erzeugt der Kreis einen positiven Impuls, um die Gleichrichter 94 und-28 zu zünden. Der Zeitpunkt während Jeder Periode bei Erreichen des Schwellwertpotentials hängt vom Niveau der Spannung an der Leitung 68 ab, so daß eine Änderung des Wertes dieser Spannung unmittelbar den Stromflußwinkel des Gleichrichters 28 (Figur 2) beeinflußt. Wenn das Niveau an der Leitung 68 hoch ist, wird der Schwellwert während Jeder Periode eher erreicht. Wenn das Niveau niedrig ist, wird der Schwellwert später erreicht und der Zündpunkt des Gleichrichters 28 wird verzögert.

Die anderen fünf Schaltungsgruppen im Blockdiagramm der Figur 1 sind identisch dem in Figur 4 gezeigten, mit Ausnahme, daß die drei Vergleichskreise 7^d, 74e und 7^-f an. der Leitung 69 liegen, die ein dem an der Linie umgekehrtes Spannungsniveau besitzt. Wenn demgemäß die Stromflußwinkel der drei Kreise an der Leitung 68 durch Verringern des Spannungsniveaus an der Leitung 68 größer werden, wird der Stromflußwinkel der anderen drei Kreise durch entsprechendes Ansteigen des Spannungsniveaus an der Leitung 69 kleiner.

Bei der Anordnung nach der Erfindung ist es wichtig, daß die Zündzeit der Gleichrichter im Speisekreis mehr vorverlegt wird, als sie zurückgestellt wird. Dies erfolgt durch eine zusätzliche, in Figur 3 dargestellte, Schaltung, die jetzt beschrieben werden wird»

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Der Ausgang des Verstärkers 132 ist durch den Widerstand 142 mit dem Eingang des Emitterfolger mit dem Transistor 146 verbunden. Er liegt auch über denselben Widerstand und die Leitung 256 am Verbindungspunkt zweier in Serie liegender Dioden 258 und 26o„ Die Diode 258 liegt mit ihrer Kathode am Abgriff eines Potentiometers 262, das parallel zur Zenerdiode geschaltet ist. In ähnlicher Weise liegt die Anode der Diode 26σ am Abgriff eines Potentiometers 264, das parallel zur Zenerdiode 137 geschaltet ist. Die Stellung des Abgriffes des Potentiometers 262 begrenzt die höchste positive Spannung, die auf der Leitung 256 auftreten kann (und dadurch auch die höchste Spannung, die auf der Leitung 68 auftreten kann) auf einen durch die Stellung des Abgriffs des Potentiometers 262 eingestellten Wert. In ähnlicher Weise begrenzt die Stellung des Potentiometers 264 die am meisten negative Spannung, die an der Leitung 68 auftreten kann.

Der Ausgang des Verstärkers 164 liegt über dem Widerstand 174 am Verbindungspunkt zweier in Serie geschalteter Dioden 266 und 268, die mit den Dioden 258 und 26o in ähnlicher Weise verbunden sind. Zwei Potentiometer 27o und 272 sind den Dioden 266 und 268 zugeordnet und werden so eingestellt, daß sie die Maximal- und die Minimal-Spannungen an der Leitung 69 liefern.

Das Spannungsniveau an der Leitung 68 beeinflußt den Stromflußwinkel des Gleichrichters 28 (Figur 2). Deshalb entsprechen die Maximal- und die Minimal-Spannungen der frühesten bzw_o der spätesten Zeit, bei der der Gleichrichter 28 zünden kann. Die Potentiometer 262, 264, 27o und 272 werden so eingestellt, daß die Spannung an den Leitungen 68 und 69 über dem dem unbelasteten Spannungsniveau entsprechenden Niveau um einen größeren Betrag schwingen kann als unter ihm. Das Niveau der unbelasteten Spannung ist das einzige, das die Verstärker 132 und 164

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gleichzeitig erzeugen und es entspricht auch dem erzeugten, wenn sich der Abgriff des Potentiometers 1oo ungefähr im mittleren Bereich "befindet und das Tachometer keine Spannung liefert. Die Zündpunkte der sechs Gleichrichter 28, Jo, 32, 36, 38 und 4o werden durch die veränderbaren Widerstände 218 und 228 (Figur 4) auf den unbelasteten Zustand eingestellt. Durch geeignete Einstellung dieser Widerstände für jeden der sechs Sägezahngeneratoren zünden die sechs Gleichrichter 28, 3o, 32, 36, 38 und 4o alle gleich für eine kurze Dauer nahe dem Ende einer Halbwelle jeder Phase (Figur 7)·

Die sechs Sägezahngeneratoren und die zugehörigen Schaltungen im Gerät nach der Erfindung sind notwendig, weil die Gleichrichter an verschiedenen Zeiten während einer einzelnen Periode gezündet werden müssen. Diese Zeiten werden durch die Spitzentransformatoren 214 synchronisiert, von denen jeder an der Phase der Dreuphasenspannungsquelle liegt. Die drei Gleichrichter 28, 3o und 32, die den Konverter 24 bilden, werden stets um 12o° gegeneinander versetzt gezündet und die Gleichrichter 36, 38 und 4o des Konverters 26 werden ebenfalls um 12o° gegeneinander versetzt gezündet. V/enn ein Konverter vorgerückt und der andere zurückgestellt wird, werden die drei Gleichrichter des einen Konverters zusammen vorgestellt, wobei sie den Abstand von 12o° beibehalten, und die drei Gleichrichter des anderen Konverters werden zusammen zurückgestellt, wobei sie ebenfalls die Abstände von 12o° einhalten.

Figur 1o zeigt einen Schwingungsgenerator, der anstelle des Sägezahngenerators nach Figur 4 verwendet werden kann., Dieser Generator erzeugt Schwingungen in komplexer Sägezahnart, bestehend aus Halbschwingungen, von denen jede eine steile Anstiegskante und eine flache Abfallkante aufweist. Der unbelastete Zustand wird durch eine Linie 274· bei einem Durchschnittswert der Schwingung dargestellt» Die Linie 27^· kreuzt die Kurve bei Beginn jeder Halbperiode

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am Verbindungspunkt der steilen und der flachen Teile der Schwingung. Wenn der Generator nach Figur 1o anstelle des Sägezahngenerators 7o -verwendet wird, liegt der Ausgang eines jeden über dem Widerstand 236 (Figur 4) am Kreis 24-2, so daß dieser nur durch den ansteigenden Teil der Schwingung "betätigt wird. Der Leistungsgleichrichtier an diesem Kreis wird bei jeder Periode zu der in Figur 11 mit KL bezeichneten Zeit gezündet. Wenn der Stromflußwinkel des Gleichrichters größer wird, wird der Gleichrichter tiefer am flachen Teil der Schwingung zu der in Figur 11 mit A bezeichneten Zeit gezündet. Wenn der Stromflußwinkel abnehmen soll, wird der Gleichrichter höher am steilen Teil der Schwingung (Zeit B) gezündet. Die Anstiegsgeschwindigkeit beim Stromflußwinkel ist somit viel größer als seine Abnahmegeschwindigkeit bei Änderungen des Steuerspannungsniveaus, das dureh den Schwellwertkreis 66 erzeugt wird (Figur 1).

Der Generator nach Fifeur 1o verwendet zwei Zenerdioden 2?6 und" 278, die zwischen einer.Quelle positiven Potentials mit der Klemme 28o und einer Quelle negativen Potentials mit der Klemme 282 in Serie geschaltet sind. Die beiden Zenerdioden ergeben ein geregeltes Stromversorgungsgerät für die Schaltung.

Bin Spitzentransformator 284 liegt mit seinen Primärklemmen 286 an einer Phase der Eingangsspannung, um den Kreis zu synchronisieren. Der Transformator 284 erzeugt einmal während jeder Periode Impulse aim Aufladen eines Kondensators über eine Diode 29o und erzeugt 18o° später einen Impuls zum Laden eines zweiten Kondensators 292 über eine zweite ^iode 294. Die Ladungen an den beiden Kondensatoren 288 und 292 besitzen entgegengesetzte Vorzeichen zur Spannung auf der Leitung 315 an der Klemme 317· Die Bezugsklemme jedes Kondensators liegt am Verbindungspunkt der Dioden 276 und 278, am Abgriff der Sekundärwicklung des Transformators 284 und an der Leitung 315.

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- 2ο -

Das obere Ende des Kondensators 288 ist über einen veränderbaren Widerstand 296 mit der Basis eines Transistors
. 298 verbunden, der zusammen mit einem anderen Transistor 299 einen Schmidt-Trigger 3oo bildet. Die Arbeitsweise
des Schmidt-Triggers 3oo ist es, verhältnismäßig hohe
Spannungen am Transistor 299 zu erzeugen, wenn die Eingangsspannung an der Basis des Transistors 298 einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Wenn die Spannung an der Basis des Transistors unter den Schwellwert absinkt, wird der Transistor plötzlich leitend und verringert die Spannung an seinem Kollektor.

Der Schmidt-Trigger 3oo läßt die Spannung am Kollektor
des Transistors 299 beginnend mit dem Ladeimpuls des Kondensators 288 ansteigen und hält an, bis der Kondensator auf einen Wert unterhalb der Schwellwertspannung des
Schmidt-Triggers abgesunken ist. Diese Dauer wird durch
den veränderbaren Widerstand 296 geregelt, der für die
Dauer zwischen den Zeiten T. und Tp eingeschaltet ist,
wie Figur 31 zeigt. Der Ausgang des Schmidt-Triggers 3oo liegt über einem veränderbaren Widerstand 3o2 an der Basis eines Transistors 3o4, dessen Basis des Transistors
3o4- durch einen anderen veränderbaren Widerstand 3o6 auch mit der negatives Potential führenden Klemme 282 verbun- * den ist. Der Transistor 3o4 befindet sich in einer Darlington-Schaltung mit einem weiteren Transistor 3o8. Ein Kondensator 31ο liegt zwischen der gemeinsamen Kollektorverbindung und der Basis des Transformators 3o4- und bildet einen Miller-Integrator. Die Kollektoren der Transistoren 3o4 und 3o8 liegen über einem festen Widerstand
312 und einem veränderbaren Widerstand 314- an der positiven Klemme 28o. Am Emitter des Transistors 3o8 liegt
die Ausgangskieinme. 316. Wenn der Kreis den Sägezahngenerator 7o der Figur 1 ersetzen soll, wird die Klemme 316
über den 7/iderstand 236 mit dem Eingang des Triggerkreises 242 in Figur 4- verbunden.

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Der Miller-Integrator enthält die Transistoren 3o4- und 3o8 und erzeugt am Emitter des Transistors 3o8, an dem das Zeitintegral des Eingangs liegt, einen Ausgang. Der Eingang ergibt ein Signal, das vom Kollektor des Transistors 299 abgeleitet und über den veränderbaren Widerstand 3o2 geliefert wird. Er ist durch den veränderbaren Widerstand 3o6 vorgespannt, der die Basis des Transistors J5o4 mit der negatives Potential führenden Klemme 282 verbindet« Der Ausgang des Integrators enthält während der Periode, in der der Kollektor des Transistors 299 hoch liegt, ein schnell ansteigendes Signal und nach dem Absinken des Spannungspegels am Kollektor des Transistors 299 ein langsam abfallendes Signal» Dies ergibt die positive Halbwelle der Schwingung nach Figur 11. Das Niveau steigt von der Zeit T. zur Zeit T₂ schnell an und fällt von der Zeit Tp zur Zeit T^ langsam ab (Figur 11).

Die untere Hälfte der Schaltung nach Figur 1o ist mit der bereits beschriebenen identisch, jedoch werden PNP-Transistoren benutzt, so daß der Ausgang der unteren Hälfte der Schaltung die untere Halbwelle erzeugt, die die Umkehrung der durch die obere Hälfte der Schaltung erzeugte istο Sie fällt von der Zeit T^ zur Zeit T, steil ab und steigt von der Zeit T, zur Zeit T,. langsam an. Die untere Halbwelle wird außerdem wegen der abwechselnd mit dem Kondensator 288 erfolgenden Ladung des Kondensators 292 von der unteren Halbwelle um I8o° verschobene Der Ausgang der unteren Hälfte der Schaltung, ist am Emitter des Transistors 318 vorhanden, der das Gegenstück zum Transistor 3o8 ist, und liegt an der Klemme 316.

Die beiden veränderbaren Widerstände 3o2 und 306 und ihre Gegenstücke in der unteren Schaltungshälfte werden so eingestellt, daß sie eine Wellenform nach Figur 11 ergeben. Der Wert des veränderbaren Widerstandes, 3o6 bestimmt die Neigung des flachen Teils der Schwingung. Ist der

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Widerstand 3o6 einmal eingestellt, so ergibt der Widerstand 3o2 die Neigung des steilen Schwingungsteils. Beide Widerstände werden so eingestellt, daß jede Halbperiode kurz vor Beginn der nächsten endet. Der veränderbare Widerstand 3o4 und sein Gegenstück in der unteren Schaltungshälfte stellen die Amplitude ein. Diese Widerstände werden so eingestellt, daß beide Halbperioden von gleicher und solcher Amplitude sind, daß sie mit dem Bereich des Spannungsniveaus an den Leitungen 68 und 69' zusammenarbeiten.

^ Drei Generatoren 7o können im Gerät nach Figur 1 weggelassen werden, wenn die Schaltung nach Figur 1o für jeden der Generatoren 7oa, 7ob und 7°o gesetzt wird und die umgekehrten Schwingungen dieser Generatoren entsprechend an die Vergleichskreise 7^f, 7^-e und 7^d angelegt werden. Bei Verwendung der Schaltung nach Figur 1o v/erden die Potentiometer 262, 264, 27o und 272 des Schwellwertkreises (Figur 3) vorzugsweise so eingestellt, daß sie gleiche Spannungsausschläge an den Leitungen 68 und 69 gestatten, da sich das symmetrische Triggern aus der durch die Schaltung nach der Figur "Io erzeugten Schwingungsform ergibtο

W Obwohl die Schaltung nach Figur 1o die relativen Vorschub- und Rückstellgeschwindigkeiten der Zündzeit eines der Gleichrichter durch Erzeugen einer besonderen Sägezahnschwingung steuert, könnte dasselbe Ergebnis auch durch einen Funktionsgenerator erreicht werden, der in Serie mit den Leitungen 68 und 69 zum Verändern der Spannungspegel gemäß seiner Größe und insbesondere gemäß seiner Abweichung von dem den unbelasteten Zustand darstellenden Spannungspegel dient. Beispielsweise könnten die Spannungspegel über dem unbelasteten Pegel, der die verkleinerten Stromflufiwinkel erzeugt, auf die unbelastete Spannung zusammengedrückt werden, während die Spannungspegel unter der unbelasteten Spannung unverändert bleiben würden.

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Die Stromflußwinkel des einen Konverters würden aus dem unbelasteten Pegel schneller ansteigen, als die. Stromflußwinkel des anderen. Konverter abnehmen. Die Differenz zwischen den Spannungspegeln unter dem unbelasteten Pegel könnte zum Liefern desselben Ergebnisses gedehnt werden«, In jedem Fall kann das Zusammendrücken oder das Dehnen mittels Verstärker mit verschiedenen Verstärkungsgraden und unter einem gegebenen Pegel oder durch Funktionsgeneratoren ausgeführt werden, die aus Dioden und Widerständen bestehen. Beide Schaltungsarten sind für sich bekannt.

Die Schaltung nach Figur 1o kann auch bei Servosystemen bekannter Art in Verbindung mit einer Anordnung nach der Erfindung verwendet werden. Sie wird zusammen mit der Schwellwertschaltung nach Figur 5 und den Vergleichsund Triggerschaltungen nach Figur einfach durch eine Zündschaltung bekannter Art ersetzt. Ein solch abgeändertes System würde einen Schwingungsgenerator ähnlich dem der Figur 1o für jede Phase der Transformatorspannung aufweisen. Für ein Einphasensystem mit vier Gleichrichtern in Brückeηschaltung werden die normalen, invertierten Ausgänge der Schaltung nach Figur 1o zum Zünden von zwei Gleichrichtern um 18o° verschoben verwendet. Die Schwingung nach Figur 11 wird invertiert, der unbelastete Zündpunkt würde bei T^, liegen, die Zeit B würde zwischen den Zeiten T^, und T,' in umgekehrter Schwingungsform liegen, während die Zeitdauer A zwischen den Zeitpunkten T~ und T₁. bzw. aus der Phase mit den Zeiten A und B liegen, wie Figur 11 zeigt.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine Dreiphasen-Speisespannung, deren Sekundärwicklungen in Stern geschaltet sind. Die Verwendung eines Dreiphasentransformators mit sechs Sekundärwicklungen anstelle von drei, die mit in jeden Schenkel eines Jreiecks geschaltet sind und zwei Serienwicklungen enthalten, sind

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jedoch, vorzuziehen (Figur 12a). Die in den "beiden Wicklungen eines jeden Schenkels des Dreiecks erzeugten Spannungen sind nicht in Phase, so daß eine leichte Sättigung des Transformators während des Betriebes besteht.

Figur 12b zeigt eine andere Transformatoranordnung, bei der neun Sekundärwicklungen zur Gewinnung einer Sechsphasenspannung verwendet werden. Bei Verwendung eines Transformators nach Figur 12b ist geder der sechs Gleichrichter in den Konvertern 24 und 26 (Figur 1) mit einer besonderen Sekundärklemme des Transformators verbunden. Die Schwingung des LeerlaufzuStandes für diese Schaltung zeigt Figur 13· Die Gleichrichter werden während des Leerlaufzustandes paarweise und die Gleichrichter 32 und 4o, 3o und 36, und 28 und 38 werden zusammen gezündet. Dies ergibt, daß kein Strom durch den unbelasteten Motor fließt, wodurch Rattern, Vibrationen und Erwärmung des Motors vermieden werden. Die Sägezahngeneratoren 7o (Figur 1) liegen an den entsprechenden Klemmen der Sekundärwicklung und erzeugen die Zündpunkte, wie Figur 13 zeigt.

Wenn eine Einrichtung zum Feststellen des Durchgangs des Ausgangs des Schwingungsgenerators unter oder über einem gegebenen Spannungspegel verwendet'wird, kann eine durch die Schaltung nach Figur 1o erzeugte Sinze1schwingung zum Zünden von vier getrennten Gleichrichtern verwendet werden. Wie ein Abfallen durch die hintere Kante des durch den Schmidt-Trigger 242 nach Figur 4 erzeugten Impulses angezeigt wird, kann auch der invertierte Ausgang des Schmidt-Triggers zum Anzeigen des Abfalls durch den gegebenen Spannungspegel angezeigt werden. Eine Schaltung, ähnlich der mit dem Gleichrichter (Figur 4), dient zum Zünden der Leistungsgleichrichter. Die normale und die invertierte Schwingung nach Figur 11 liegen an getrennten Vergleichskreisen, von denen Jeder einen Gleichrichter am ansteigenden Teil der Halbperiode und einen zweiten Gleichrichter am abfallenden Teil zündet. Die vier Zünd-

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punkte werden in Figur 11 gezeigt, wo die Schwingungsform die gestrichelten Linien 32o und 322 kreuzt. Jede gestrichelte Linie kreuzt die Schwingung zweimal und der Kreuzungspunkt löst einen Gleichrichter auso Die vier Zündpunkte, die durch die Linien 32o und 322 dargestellt sind, unterscheiden sich vom unbelasteten Pegel 274- durch den gleichen Wert, so daß beide Gleichrichter jedes Konverters stets um 18o° versetzt gezündet werden. Dies ist das richtige Verhältnis bei Einphasenbetrieb, wenn die vier Gleichrichter in Vollweg-Brückenschaltung liegen.

Eine der eben beschriebenen ähnliche Anordnung dient zum Abändern des Systems nach der amerikanischen Patentschrift 3,237>o75 für die Durchführung der Erfindung. Bei einer solchen Abänderung ersetzt die Schaltung nach Figur 1o den Transformator 81 und den Kondensator nach Figur 1 der erwähnten Patentschrift mit den Ausgangsklemmen 316 und 317 von Figur 1o an den Widerständen 85 und 86 nach der Patentschrift. Dabei werden die beiden Transistoren 82 und 83 nach der Patentschrift mit der Summe und der Differenz des Ausgangs des Schwingungsgenerators und die .durch den Transistor 69 nach der Patentschrift erzeugten Spannung gesteuert. Der Generator nach Figurio wird mit einer.Wechselspannung synchronisiert, so daß die Schwingung eine Linie kreuzt, die den Durchschnittswert der Speisespannung nahe dem Ende jeder Halbperiode darstellt, und der Spitzenwert jeder Halbperiode der Schwingung eintritt, wenn die Speisespannung Null ist. Dies stellt sicher, daß der Leerlaufstrom, der beim Zünden-der"Gleichrichter zu Zeiten des Durchganges der Schwingung durch den Durchschnittswert erhalten wird, niedrig ist. Demgemäß kann der Wert der Induktivität in der Schaltung nach der erwähnten Patentschrift verringert werden,,

Die Beschreibung bezieht sich auf Gleichrichter als Steuerelemente für den Motorstronu Es können aber auch Thyri-

-26-

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stören an die Stelle der Gleichrichter treten. Der Ausdruck Thyristor wird im breiten Sinne benutzt, der Thyratrons und andere äquivalente Schalter einschließt, ebenso wie auch Elemente mit festem Zustand.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die verwendeten Schaltelemente folgende Werte:

96	6 uj?	2o6	470	kOhm	255	470 kOhm
98	4,7 kOhm	218	1	kOhm	257	o,o1 uj?
1oo	loo kOhm	226	33	kOhm	259	39 kOhm
128	47 kOhm	228	2oo	kOhm	262	1 kOhm
142	1o kOhm	232	1,5	kOhm	264	1 kOhm
163	loo kOhm	234	0,2	Uj?	267	1,5 kOhm
174	1o kOhm	236	15	kOhm	270	1 kOhm
192	30 kOhm	24o	15	kOhm	272	1 kOhm
194	2 MOhm	248	27	kOhm	288	o,o57 uj?
196	1,o uj?	249	4,7	kOhm	296	- 2o kOhm
198	47 kOhm	250 0	,o47 ι	IJ?	3o2	2o kOhm
2o1	1o kOhm	251	2,7	kOhm	3o6	25o kOhm
2o3	o,oo1 uj?	252	1	kOhm	3I0	0,1 uj?
2o4	5oo kOhm	253	2,2	kOhm	312	1 kOhm
2o5	loo kOhm				314	2 kOhm

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Claims (6)

1. Patentanwälte Dipi.-ing. Walter Meissner Dipi.-ing. Herbert Tischer

   BERLIN 33, HERBERTSTRASSE 22 MÜNCHEN

   Fernsprecher: 8 87 72 37 — Drahtwort: Invention Berlin

   OsUcheckkonto: W. Meissner, Berlin Wert 12282 «C.« 7 7 ADD 1GCQ

   Sankkonto:W.Meissner,Barilner Bank Α.-Θ., Depka 38 "VT L L. MrIt. I3Ö3

   Beriln-Halensee.KurfarstendammiSO 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den

   HerbertstraBe 22

   HIPER-LQOP, ING., Summit/Illinois - USA '

   (US 724,418) Patentansprüche

   Servosystem zum Steuern eines von einer Wechselstromquelle gespeisten Gleichstrommotors mit einer in den Motorkreis geschalteten Induktivität, gekennzeichnet durch zwei Konverter (24 und 26) mit je mehreren Thyristoren (28, 3o, 32, 36, 38, 4o) für jede Phase der Wechselspannung, von denen jeder Thyristor im ersten Konverter mit einer seiner Klemmen an einer ersten Klemme der Induktivität und jeder Thyristor in einem der Konverter mit seiner anderen Klemme an einer Phase der Wechselspannung liegt und jeder Thyristor im zweiten Konverter mit einer seiner Klemmen mit der zweiten Klemme der Induktivität verbunden ist; durch Auslöseschaltungen (7oa bis 7of, 74a bis 74f und 78a bis 78f) zum Zünden der Thyristoren; und durch die Quelle (66) einer Steuerspannung, auf die die Auslöseschaltungen zum Ändern der Stromflußwinkel der Thyristoren bei Änderung der Steuerspannung durch Ansteigen der Stromflußwinkel der Thyristoren eines Konverters um einen ersten Wert ansprechen, der eine Funktion der Steuerspannung ist, wobei der Stromflußwinkel der Thyristoren im zweiten Konverter durch einen zweiten Wert abnimmt, der kleiner als der erste Wert ist.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseschaltungen einen Schwingungsgenerator (7oa bis 7of) enthält, der mit einer Phase des Wechselspannung synchronisiert wird, und die Vergleichsschaltungen (74a 90984 7/055G _₂_

   bis 74f ) auf äen Schwingungsgenerator und auf die Steuerspannung zum Zünden eines der Thyristoren ansprechen.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Begrenzer (258, 266) für das Pegelmaximum der Steuerspannung und einen zweiten Begrenzer (26o, 268) für das Pegelminimum der Steuerspannung unter dem gegebenen Pegel, der gleiche Stromflußwinkel aller Thyristoren bewirkt, wobei das Pegel-Maximal und Pegel-Minimal im Wert ihres Abstandes vom gegebenen Pegel abweichen,,·
4. 4„ System nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator während jeder Wechselspannungsperiode eine Spannung erzeugt (Figur 1o), die von einem Bezugsspannungswert konstant und steil ansteigt und dann verhältnismäßig konstant auf den Bezugsspannungspegel flach abfällt, und die Vergleichsschaltung eine Einrichtung (236, 24o, 253 > 259) zum Zusammenfassen der Schwingung und der Steuerspannung zum Erzeugen einer kombinierten Spannung, eine Einrichtung (244) zum Feststellen des Überschreitens eines festen Span— nungswertes durch die kombinierte Spannung und eine Einrichtung (91) enthält, die auf die Feststelleinrichtung (244) anspricht und den Thyristor zündet„
5. 5· System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator eine Einrichtung (3oo), die auf eine Phase der Wechselspannung zum Erzeugen eines verhältnismäßig konstanten Signals für weniger als ein Viertel einer ü/echselspannungsperiode anspricht, und ferner einen Integrator (3o4, 3o8, 318) enthält, der eine während der Periode des verhältnismäßig konstanten Signals steil ansteigende Spannung und eine während der restlichen Wechselspannungshalbperiode flach abfallende Spannung erzeugt„

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   192098?
6. 6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung eine Einrichtung (2o4) zum Liefern eines einer gegebenen Bedingung für den Motor entsprechendes Eingangssignal, und ein Tachometer (1o4) entb'ilt, das mit dem Motorkreis verbunden ist und eine, der Motorgeschwindigkeit proportionale Spannung erzeugt, ferner eine Einrichtung (132), die auf das Eingangssignal und auf die Tachometerspannung zum Erzeugen einer Steuerspannung anspricht, und.eine Einrichtung (164) aufweist, die auf die Steuerspannung zum Liefern einer invertierten Steuerspannung anspricht, daß die Auslöseeinrichtung eine besondere Vergleichsschaltung (7²O für jeden Thyristor enthält, daß eine Einrichtung (69) die invertierte Steuerspan— nung an die andere Hälfte der Vergleichsschaltungen legt, und daß eine Einrichtung (?o) jede Vergleichsschaltung mit der Wechselspannung synchronisiert, wobei diese Vergleichsschaltungen auf die Steuerspannungen oder die invertierte Steuerspannung und auf die Synchronisiereinrichtung zum Zünden der Thyristoren im zeitlichen Verhältnis ansprechen.

   7« System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung Zündeinrichtungen (74 und 78) enthält, die die Thyristoren bei gleichen Stromflußwinkeln mit weniger als 60 Grad entsprechend einem gegebenen Steuerspannungspegel zünden.

   80 Verfahren zum Steuern eines von einer Wechsel-stromquelle gespeisten Gleichstrommotors unter Benutzung eines Systems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Schalter einmal während einer Y/echselspannungsperiode schließt und sich jeder Schalter öffnet, wenn der Strom durch die Schalter Null wird\ wobei das Schließen der Schalter des ersten und des zweiten Satzes während jeder

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   - if—

   IO

   Periode erfolgt und die Schließzeiten der Schalter des ersten Satzes vorrücken und die Schließzeiten der Schalter des zweiten Satzes zurückbleiben und das Vorrücken größer als das Zurückbleiben ist.

   9· "Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten des Schließens der Schalter des ersten Satzes schneller vorrücken, als die Zeiten des Schließens der Schalter des zweiten Satzes zurückbleiben.

   1o, Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schalter in gleichen zeitlichen Abständen schließt und jeder der Schalter in gleichen zeitlichen Abständen öffnet, bevor ein anderer Schalter geschlossen wird.

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