DE933101C - Gleichrichter mit spannungsregelndem Transduktor - Google Patents

Description

Eine selbsttätige Spannungsregelung von Gleichrichtern mit Hilfe von Transduktoren bietet bekanntlich den Vorteil, daß sie ganz ohne bewegliche Teile durchführbar ist, die während des Betriebes sonst einer ständigen Abnutzung ausgesetzt sind und auch aus anderen Gründen ein wiederholtes Überwachen erfordern. Eine derartige Spannungsregelung wird jeweils mit einer strombegrenzenden Anordnung verbunden, die anstatt der Spannungsregelung eingreift, falls der Strom aus irgendwelchem Grunde die Neigung zum Überschreiten eines zulässigen Wertes zeigt, z. B. bei Batterieladung, wenn die Batterie aus irgendwelchem Grunde zu stark entladen wurde. Nach vorliegender Erfindung bewirkt man den Übergang von Spannungsregelung zur Strombegrenzung mittels eines mit einer Steuerwicklung des Traneduktors elektrisch verbundenen Organs, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Hierdurch kann man durch Aufopferung einer geringen Leistung einen für praktische Zwecke genügend scharfen Übergang zwischen dem Regelbereich, in dem die Spannung konstant gehalten wird, und dem, in dem der Strom zu einem gewissen Höchstwert begrenzt wird, erreichen.

Der wichtigste Zweck der Strombegrenzung ist im allgemeinen, eine Überbelastung bzw. Überhitzung der eigenen Ventilorgane des Gleichrichters zu verhindern, und die theoretisch einfachste Weise zur Erfüllung dieses Zweckes ist die unmittelbare Beeinflussung des strombegrenzenden Organs durch die Temperatur einer Ventilplatte

des Gleichrichters,-. aber in der Praxis wird es oft einfacher, das genannte Organ als eineni besonderen, vom Gleichstrom oder Wechselstrom oder einem dazu im wesentlidhen proportionalen Strom durchflossenen Körper auszuführen, der den Regler unmittelbar oder mittelbar beinflußt.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung in Fig. ι bis 6 schematiscih dargestellt.

ίο In Fig. ι bezeichnet ι den Hauptgleichrichter, der von zwei Weefasektromiklemmen 2 über einen Transduktor (gleichstromvormagnetisierte Dros^sel) 3 gespeist wird, und 4 die Gleichstrombelastung, die beispielsweise aus einer Sammlerbatterie mit oder ohne andere Belastung, in Par-" allelschaltung bestehen kann. Der Transduktor hat zwei äußere SteuerwickkLngeni5,.6. und, eine durch den Pfeil 7 schematiscih angedeutete Selbstmagnetisierung, oft vorzugsweise durch"'in Reihe mit den Wicklungshälften liegende Ventile (sogenannte Spar-Selbstmagnetisierung) bewirkt. Die Wicklung 5, die in demselben Sinne wie die Selbstmagnetisierung wirkt, wird mit konstantem. Strom von einer nicht dargestellten Stromquelle gespeist, während die entgegenwirkende Wicklung 6 von der Gleichspannung durch einen Widerstand 8 gespeist wird. Auf diese Weise wird der Transduktor auf konstante Spannung regeln, da eine Senkung der Amperewindungszahl der Wicklung 6 unter die der 3Q Wicklung 5 eine Erniedrigung des Spannungsabf alles im Transduktor verur.asoht. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, den Vergleich zwischen der konstanten Magnetisierung und der Spannung proportionalen Gegentnagnetisierung in einem besonderen, Hilfstransduktor vorzunehmen', der einen in Reihe mit dem Gleichrichter 1 geschalteten Haupttransduktor steuert. '". " .

Um eine Begrenzung .des Stromes bzw. seiner Wärmewirkung zu einem gewissen Wert zu bewirken, ist parallel zum Widerstand 8, der von der gewöhnlichen Art mit kleinem positivem Temperaturkoeffizient oder gegebenenfalls - temperaturunab'hängig sein kann, ein Viereck von Widerständen 9 mit starkem negativem Temperaturkoeffizient geschalltet. Der Widerstand 8 liegt · in einer Brücke zwischen zwei entgegengesetzten Ecken des Vierecks, während zwischen den übrigen Ecken die Sekundärwicklung'eines- in den Wechselströmhauptkreis eingeschalteten Stromwandlers 10 liegt. Wenn der Strom des letzteren steigt, sinkt der Ohmwert des Widerstandes 9, und der Transduktor wird deshalb" auf eine niedrigere Spannung regeln. Da die Gesamtheit negativ temperaturabhängiger Widerstände parallel zum im wesentliehen konstanten Widerstand 8 liegt, wird infolge der gewöhnlichen Eigenschaft negativ temperaturabhängiger Widerstände, bei Erreichung einer gewissen Temperatur rasch zuwinken, die Leitfähigkeit dieser Widerstände von der genannten Temperatur ab stark -überwiegen, weshalb der Übergang vom normalen zu einem niedrigeren Spannungswert bei einem gewissen _ Wert des Stromes vom ■ Stromwandler to scharf markiert- wird. Diese Wirkung kann noch weiter verstärkt werden, falls man parallel zum Stromwandler einen Widerstand i.i mit positivem Temperaturkoeffizient und in Reihe, mit dem Widerstandsviereck 9 einen Widerstand 12 mit negativem Temperaturkoeffizient schaltet. Durch diese Schaltung wird nämlich die Spannung über dem Widerstand 11, d.h. zwischen den Sekundärklemmen des Stromwandlers·, mit dem Strom wachsen. Die temperaturnegativen Widerstände werden deshalb einer wachsenden Spannung ausgesetzt, was von einer gewissen Grenze ab den sie enthaltenden Stromkreis labil macht, so daß der Strom schnell wächst. Man soll doch hierbei für eine solche Bemessung der Widerstände sorgen, daß sie nicht überhitzt werden.

Einer derartigen Überhitzungsgefahr wird durch die .Schaltung nach Fig. 2 vorgebeugt, gemäß welcher der Widerstand 8 in zwei Hälften aufgeteilt und in dem Widerstandsviereck 9 zusammen mit zwei temperaturnegativen Widerständen einr gebaut ist. In dem vom Stromwandler, mit wachsender Spannung gespeisten Kreis liegen die konstanten und die temperaturnegativen Widerstände hier in Reihe, weshalb die ersteren den Strom durch die letzteren begrenzen. Nicht besonders genannte Organe .sind in Fig. 2 in der gleichen Weise wie in Fig. 1 bezeichnet.

In Fig. 3 liegt parallel zum konstanten Widerstand 8 im spannungsansprechenden Kreis ein temperaturnegativer Widerstand 13, der von einem besonderen, vom Hauptstrom oder einem dazu proportionalen Strom durchflossenen Widerstand 14 erhitzt wird, der gegebenenfalls einen hohen positiven Temperaturkoeffizient besitzen oder aus einem in den Gleichrichter eingehenden Teil, z.B. einer Ventilplatte, bestehen kann. Mit den Ziffern 1 bis 7' bezeichnete Einzelheiten der Fig. 3 entsprechen denen der Fig. 1 und 2. In diesem Fall wird die Erwärmung mit den davon bedingten Wirkungen dem Quadrat des Stromes im wesentlichen proportional, was mitunter wertvoll sein kann. - - -

In Fig. 4 bezeichnen die Ziffern 1 bis 8 und 10 die gleichen Teile wie in Fig. 1. Der Stromwandler 10 speist hler über einen ■ Gleichrichter 15 ein Widerstandsviereck ί6, in dem zwei gegenüberstehende Seiten aus· thermopositiven und die zwei übrigen aus- thermonegativen Widerständen ' faestehen. Im normalen Zustand sollen die Widerstände derart bemessen sein, daß die rechte Ecke des Vierecke höheres Potential als die linke besitzt Ein Ventil 17 hindert jedoch diesen Potentialunterschied, irgendeinen Strom durch die fühlende Spule 6 des Transduktors 3 zu treiben. Wenn der vom Stromwandler 10 gelieferte Strom einen gewissen Wert überschreitet, ändert sich die Richtung der Spannung zwischen der rechten und linken Ecke des Widerstandsvierecks und treibt einen Zusatzstrom durch die Spule 6 hindurch. Man kann auch gemäß Fig. 5 auf dem Transduktor 3 eine besondere Wicklung 19 anordnen, durch welche der Strom vom Widerstandsviereck 16 geleitet wird, während der Strom von den

Spannungsklemmen allein durch den Widerstand 8 und die Wicklung 6 fließt. Im übrigen enthält Fig. 5 die gleichen Organe wie Fig. 4, die auch in der gleichen Weise bezeichnet sind. Die Wirkung wird im beiden Fällen sein, daß die magnetisierende Wirkung des durch den Brückenleiter über das Ventil 17 beim Überschreiten eines gewissen Stromes im Hauptkreis fließenden Stromes, der durch eine passende Bemessung der Widerstände viel schneller als der Hauptstrom gesteigert werden kann, sich zur Wirkung der Spannung durch den Widerstand 8 addiert, weshalb die Spannung sinkt und der Strom zu mäßigen Werten begrenzt wird. Fig. 6 zeigt zwei voneinander unabhängige Abweichttngen gegenüber Fig. 5. Erstens ist das Widerstandsviereck auf der Gleichstromseite eingeschaltet, was sich bequem durchführen läßt, da es (über das Ventil 17) eine besondere Wicklung 19 des Transduktor 3 speist. Hierdurch werden der Stromwandler 10 und der besondere Gleichrichter 15 der Fig. 5 entbehrlich. Zweitens ist der Transduktor 3 der an und für sich wohlbekannten Type, iin der die Abgleichung nicht zwischen einer Normalgröße und einer der zu regelnden Spannung proportionalen Größe, sondern zwischen zwei einander entgegenwirkenden Wicklungen 20, 21 stattfindet, die beide von der Spannung gespeist werden, obgleich über in verschiedener Weise spannungsabhängige Widerstände. Die mitwirkende Wioklung 20 wird also über einen konstanten oder positiv spannuragsabhängigen (mit steigender Spannung wachsenden) Widerstand 22, die entgegenwirkende Wicklung 21 über einem negativ spannungsabhängigen Widerstand 23 gespeist. Bei einer gewissen Spannung geben diese beiden Wicklungen dieselben Amperewindungszahlen (Abweichung Null), was dasselbe Ergebnis gibt, als wenn in Fig. 5 die entgegenwirkenden Wicklungen S und 6 dieselben Amperewindungszahlen geben. Die jetzt beschriebene Ausführung des Transduktors 3 ist natürlich auch in Fig. 1 bis 4 anwendbar.

Auch ein durch den Belastungsstrom mittelbar erhitzter Widerstandskörper (gleichartig mit dem Körper 13 der Fig. 3) kann als Widerstandsviereck ausgeführt sein, gleichartig mit dem Viereck 16 der Fig. 4 bis 6, wodurch man denselben scharfen Übergang beim Überschreiten eines gewissen Strom wertes erhält.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ι. Gleichrichter mit Transduktor zur selbsttätigen Regelung der abgegebenen Spannung des Gleichrichters im normalen Betrieb und zum selbsttätigen Übergang von dieser Regeltype zur Strombegrenzung, sobald der Strom unter dem Einfluß der bloßen Spannungsregelung einen gewissen Wert überschreiten will, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von Spannungsregelung zur Strombegrenzung durch ein mit einer Steuerwicklung des Transduktors elektrisch verbundenes Organ bewirkt wird, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert.
2. 2. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß vom Belastuingsstrom des Gleichrichters oder einem damit schwankenden Strom durchflossene Widerstände mit negativem Temper aturkoeffizient in einen spannungsregelnden Kreis derart eingeschaltet sind, daß die Spannung sinkt, wenn der Strom steigt.
3. 3. Gleichrichter mit Transduktor nach An-

   ' spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Belastungsstrom des Gleichrichters oder einem damit schwankenden Strom mittelbar erwärmter Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient in einen spannungsregelnden Kreis derart eingeschaltet ist, daß die Spannung sinkt, wenn die Belastung steigt.
4. 4. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Spannung auch beim Eingreifen der Strombegrenzung die einzige Spannungsquelle des spannungsregelnden Kreises ist, während der Belastungsstrom nur den Widerstand des Kreises beeinflußt.
5. 5. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Viereck von temperaturnegativen Widerständen mit einem mit dem Belastungsstrom schwankenden Strom über eine Diagonale gespeist wird, während ein konstanter Widerstand des spannungsregelnden Kreises in der anderen Diageniale liegt.
6. 6. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Viereck mit temperaturnegativen Widerständen in zwei angrenzenden Seiten und mit konstanten oder temperaturpositiven Widerständen in den zwei übrigen von einem mit dem Belastungsstroin schwankenden Strom über die Diagonale gespeist wird, die den Punkt zwischen den temperaturnegativen Widerständen mit dem Punkt zwischen den temperaturpositiven oder konstanten Widerständen verbindet, während die Diagonale zwischen den übrigen Ecken in den spannungsregelnden Kreis eingeschaltet ist.
7. 7. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsviereck von dem mit dem Belastungsstrom schwankenden Strom parallel zu einem verhältnismäßig 'konstanten Widerstand gespeist wird.
8. 8. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch einen mit dem Belaistungsstrom schwankenden Strom gespeiste Verbindung temperaturnegativer und sonstiger Widerstände, die derart bemessen ist, daß sie zwischen zwei Punkten normal eine negative, aber bei dem Überschreiten eines gewissen Stromes eine positive Spannung gibt, derart über ein Ventil an den spannungsregelnden Transduktor eingeschaltet ist, daß sie an den letzteren mit den

   spannungsansprechenden< Amperewindiungen zusammenwirkende Amperewindungen ■ liefert, wenn die ebengenannte Spannung positiv wird, aber gesperrt wird, wenn die genannte Spannung negativ wird.
9. 9. Gleichrichter mit Transduktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Widerstandsorgan, durch einen Teil des Gleichrichters selbst, z. B. eine Ventilplatte, erwärmt wird.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 722 004.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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