DE1209175B

DE1209175B - Stromversorgungsgeraet mit einem regelbaren Stromrichter und einer zwischen Stromrichter und Verbraucher liegenden Drossel

Info

Publication number: DE1209175B
Application number: DES76166A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rolf Martin
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-10-06
Filing date: 1961-10-06
Publication date: 1966-01-20

Description

Stromversorgungsgerät mit einem regelbaren Stromrichter und einer zwischen Stromrichter und Verbraucher liegenden Drossel In vielen Fällen ist es erwünscht, den Strom in Stromversorgungsgeräten zu überwachen. So soll beispielsweise bei Überschreitung oder Unterschreitung eines bestimmten Stromwertes eine bestimmte Reaktion, beispielsweise eine Abschaltung (Überstromschutz), eine Strombegrenzung oder ein Regelvorgang, etwa mit Hilfe von nachgeschalteten Regel- oder Steuergliedern, ausgelöst werden. Für diese Zwecke wird eine Meßgröße für den Strom benötigt, die bei Über- oder Unterschreitung des bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Stromwertes eine Richtungsumkehr erfährt. In der Regel werden hierzu besondere Meßgeber in Form eines Stromwandlers oder eines Meßwiderstandes vorgesehen, mit deren Hilfe der Istwert des Stromes erfaßt wird. Dieser Wert kann dann mit einem Sollwert verglichen werden, so daß dann die Differenz zwischen diesen beiden Werten die für den auszulösenden Vorgang maßgebliche Größe darstellt.
Besondere Bedeutung gewinnt diese Aufgabenstellung bei Stromversorgungsgeräten mit einem regelbaren Stromrichter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Erzeugung einer dem mittleren Laststrom proportionalen Spannung bei Anlagen dieser Art herabzusetzen, wenn zwischen dem Stromrichter und dem Verbraucher eine Glättungsdrossel liegt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsdrossel mit einer Hilfswicklung versehen ist, daß diese Hilfswicklung und die Hauptwicklung in einem Hilfsstromkreis gegensinnig hintereinandergeschaltet und so bemessen sind, daß sich die Wechselspannungen kompensieren, und daß die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an der Haupt- und der an der Hilfswicklung zur stromabhängigen Steuerung des Stromrichters verwendbar ist.
Die Hilfswicklung ist dabei vorzugsweise mit einem dünnen Draht gewickelt und weist die gleiche Windungszahl auf wie die Hauptwicklung.
An sich ist es bekannt, zu Meßzwecken eine bestimmte Wechselspannungskomponente der gemessenen Spannung durch eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete, zu kompensieren. Man hat ein derartiges Verfahren angewendet, um mit einem Voltmeter die Wirkkomponente der an einem unbekannten komplexen Verbraucher abfallenden Wechselspannung zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde dem Verbraucher ein zusätzlicher Blindwiderstand, insbesondere ein Wandler vorgeschaltet, an dem eine Spannung abfällt, dessen Vektor die gleiche Richtung wie der der Blindkomponente des Spannungsabfalles an dem Verbraucher hat. Größe und Vorzeichen dieser Zusatzspannung, die zusammen mit der Gesamtspannung dem Voltmeter zugeführt wird, wird so lange verändert, bis letzteres den kleinsten Ausschlag aufweist und somit die Wirkkomponente anzeigt.
Beim Erfindungsgegenstand wird die Zusatzwicklung zweckmäßig derart zu der Hauptwicklung benachbart angeordnet, daß Temperaturerhöhungen der Hauptwicklung unmittelbar auf die Zusatzwicklung übertragen werden, so daß beide Wicklungen praktisch die gleiche Temperatur annehmen. Eine zusätzliche Verbesserung kann es für viele Anwendungsfälle bedeuten, wenn über die Hilfswicklung noch ein konstanter Strom gesandt wird. Auf diese Weise kann bei geeigneter Bemessung der Widerstände, insbesondere wenn die Zusatzwicklung mit sehr dünnem Draht, also mit hohem Eigenwiderstand ausgeführt wird, erreicht werden, daß beispielsweise bestimmte Stromwerte, die für eine Signalgabe entscheidend sind, ohne Temperaturfehler erfaßt werden.
Ein Schaltbild einer Anordnung nach der Erfindung ist in F i g. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Mit 1 ist ein Leiter eines Stromkreises angedeutet, in dem für andere Zwecke eine Drosselspule 2 beispielsweise als Glättungsdrossel enthalten ist. Diese Drosselspule ist mit einer Hauptwicklung 21 versehen, die in den Stromkreis eingeschaltet ist. Parallel zu dieser ist auf demselben Eisenkörper eine Zusatzwicklung 22 angeordnet. Die beiden Wicklungen sind auf der Eingangsseite an dem Punkt 3 miteinander verbunden.
Infolge der induktiven Kopplung zwischen den beiden Wicklungen tritt an der Zusatzwicklung 22 eine Wechselspannung auf, die der Wechselspannung an der Wicklung 21 proportional ist. Durch geeignete Bemessung der Zusatzwicklung 22 kann man diese beiden Spannungen gleich groß machen. An der Hintereinanderschaltung der beiden Wicklungen (an den Klemmen 31, 32) kann man dann eine Gleichspannung abnehmen, die im wesentlichen dem von dem Gleichstrom i an dem Ohmschen Widerstand der Wicklung 21 hervorgerufenen mittleren Spannungsabfall entspricht. Diese Spannung ist somit ein Maß für den mittleren Gleichstrom.
Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle geschehen, wie dies gestrichelt in der Zeichnung angedeutet ist. Die Gleichspannungsquelle 4 liegt hierbei über einen einstellbaren Widerstand 5 parallel zu den Klemmen 31 und 32, drückt also dem auf diese Weise gebildeten Kreis einen Strom auf, der in der Spule 21 dem Hauptstrom entgegengerichtet ist, in der Spule 22 aber einen mit dem Hauptstrom übereinstimmenden Richtungssinn aufweist. Es ist hierbei zweckmäßig, diesen Vorstrom so klein zu bemessen, daß seine Wirkung in der Wicklung 21 in dem Vergleich zu der des Arbeitsstromes vernachlässigt werden kann.
Es ist auch möglich, Stromquelle und Widerstand zwischen den Punkten 3 und 32 anzulegen, so daß der Vorstrom lediglich in der Wicklung 22, nicht aber in der Wicklung 21 fließt. Allerdings wird bei dieser Anordnung durch die transformatorische Verkettung dem Kreis auch ein Wechselstrom aufgedrückt, der in manchen Anwendungsfällen unerwünscht ist.
Wenn die Anordnung dazu bestimmt ist, bei einem bestimmten Stromwert (im".) im Hauptstromkreis ein Signal zu geben, wird hierbei der konstante Vorstrom über die Zusatzwicklung so bemessen, daß er gleich ,Max # R21 R, also mal dem Verhältnis der Ohmschen z2 Widerstände der beiden Wicklungen ist. Es ist hierbei ohne weiteres zu ersehen, daß der Vorstrom um so geringer gewählt werden kann, je größer der Ohmsche Widerstand in der Zusatzwicklung ist.
Unter der Voraussetzung, daß die beiden Wicklungen gleiche Temperaturen haben, gilt für die an den Klemmen 31 und 32 abgegriffene Meßspannung folgende Abhängigkeit: U = (1 -f- a T) Rzikalt (i - !Max) . Die Spannung ist demnach gleich dem Spannungs- 45 abfall in der Hauptwicklung abzüglich eines konstanten Wertes.
In der graphischen Darstellung nach F i g. 2 sind hierbei diese Verhältnisse für verschiedene Temperaturen Ti und TZ dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß sich zwar die Neigung der Kennlinien ändert, daß jedoch der kritische Stromwert imax praktisch temperaturunabhängig erreicht wird.
Die Verbesserung kann sowohl in Wechselstromanlagen wie auch in Anlagen mit über Ventile gewonnenem Gleichstrom wertvolle Vorteile bringen.

Claims

Patentansprüche: 1. Stromversorgungsgerät mit einem regelbaren Stromrichter und einer zwischen Stromrichter und Verbraucher liegenden Drossel, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Drossel (2) mit einer Hilfswicklung (22) versehen ist, daß diese Hilfswicklung und die Hauptwicklung (21) in einem Hilfsstromkreis gegensinnig hintereinandergeschaltet und so bemessen sind, daß sich die Wechselspannungen kompensieren, und daß die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an der Haupt- und der an der Hilfswicklung zur stromabhängigen Steuerung des Stromrichters verwendbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung mit der Hauptwicklung in gut wärmeleitendem Kontakt steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwicklung mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle ein Vorstrom zugeführt wird, der dem Strom in der Hauptwicklung entgegengerichtet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung mit sehr geringem Drahtquerschnitt ausgeführt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstrom gleich dem Produkt aus einem bestimmten Grenzstrom (imax) und dem Verhältnis R21 der Widerstände der R22 beiden Wicklungen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 für die Signalgabe bei Erreichung eines bestimmten Stromwertes, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstrom so bemessen ist, daß er sich zu dem bestimmten Stromwert umgekehrt wie das Verhältnis der Widerstände der beiden Wicklungen verhält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 506175.