DE2049742C2 - Regelschaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Spannung oder des Stroms an einer Last, insbesondere an einem Universalmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelschaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Regelschaltungsanordnung ist aus der BE-PS 6 24 295 bekannt. Es handelt sich dort um eine klassische Phasenanschnittssteuerung. Zur Ansteuerung der antiparallel geschalteten Thyristoren dient ein Oszillator, der auf einer wesentlich höheren Frequenz schwingt als die Netzfrequenz. Durch diese Schaltungsart ist ein wesentlich größerer Schaltungsaufwand gegeben. Weiterhin ist bei der bekannten Schaltung ungünstig, daß die die Spannungskonstanthaltung beeinträchtigenden Spannungsschwankungen unverstärkt, d. h. im linearen Maß der Abweichung von der geforderten Spannung, für die Istwertregelung herangezogen werden. Hierdurch wird die Schaltung jedoch relativ träge in ihrem Regelungsverhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Regelschaltungsanordnung mit wesentlich geringerem Schaltungsaufwand zu realisieren, mit der auftretende Spannungs- oder Stromschwankungen wesentlich schneller und effektiver ausgeregelt werden sollen, als dies bisher möglich war.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Sekundärwicklung des Transformators im Gegentakt über eine als Brückenschaltung ausgebildete Dioden-Thyristor-Anordnung geschaltete Primärwicklungen zweier Steuertransformatoren liegen, deren Sekundärwicklungen den Zündkreis der antiparallel geschalteten Thyristoren bilden und daß der Steuerschaltkreis für die Thyristoren der Dioden-Thyristor-Anordnung an einem die Laststromänderungen erfassenden Schaltkreis angeschlossen ist.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß eine induktive Kopplung des Steuerkreises an den Zündkreis der antiparallel geschalteten Thyristoren mittels Transformatoren vorhanden ist, wobei diese Transformatoren mit Netzfrequenz schwingen. Dies bedingt einen wesentlich geringeren Schaltungsaufwand und bessere Übertragungsergebnisse.

Ein weiteres wesentliches Merkmal ist, daß durch eine als Brückenschaltung ausgebildete Dioden-Thyristor-Anordnung die Spannung konstant gehalten wird, so daß die im Steuerschaltkreis auftretenden Spannungsschwankungen, die auf die Sekundärwicklung des

t> Transformators eingekoppelt werden, über die Brükkenschaltung verstärkt werden und über die Primärwicklungen der Steuertransformatoren auf die Sekundärwicklungen der entsprechenden Steuertransformatoren zurückgekoppelt werden, um damit die antiparallel

geschalteten Thyristoren anzusteuern. Neben der Spannungskonstanthaltung ist bei der Regelschaltungsanordnung nach der Erfindung auch eine Konstanthaltung des Stromes vorgesehen.

Die Erfindung wird nachstehend an einer Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt

Fi g. 1 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2 ein Schaltbild einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.3 und Fig.4 Schaltbildeinzelheiten der Schaltung nach F i g. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Regelschaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus einem Hauptschaltkreis 10 und einem Steuerkreis 12. Der Hauptschaltkreis 10 umfaßt einen Wechselstromschaltkreis 14 und einen Laststromkreis 16 für einen Universalmotor 30. Der Wechselstromschaltkreis 14 enthält Leitungen 18, 20, die mit einer Wechselstrom-Eingangsversorgung 22 verbunden sind. An den Leitungen 18, 20 ist eine Primärwicklung 24P eines Transformators 24 angeschlossen. An den Leitungen 18, 20 setzt ebenfalls ein Brückengleichrichter 26 an, der pulsierenden Gleichstrom an die Nebenschlußwicklung 28 des Universalmotors 30 abgibt, der darüber hinaus noch eine Hauptwicklung 32 aufweist. In einer der Leitungen, z. B. der Leitung 20, ist eine Schaltungsanordnung 34 vorgesehen, die gegensinnig gepolte Stromrichterröhren oder Thyristoren 36, 38 aufweist, deren Torsteuerung durch Sekundärwicklungen 4OS, 425 von Steuertransformatoren 40, 42 gebildet sind. Zwischen dem Wechselstromschaltkreis 14 und dem Laststromkreis 16 ist ein weiterer Brückengleichrichter 44 eingeschaltet. Vor der Ausgangsseite der Gleichrichter führen zusätzliche Leitungen 46,48 zu dem Universalmotor 30, wobei eine der Leitungen, z. B. die Leitung 46, ar. die oben erwähnte Hauptwicklung 32 des Universalmotors 30 angeschlossen ist.

Der Steuerkreis 12 enthält Leitungen 50, 52, die an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind, zweckmäßigerweise an den Transformator 24, der für diesen Zweck eine Sekundärwicklung 245 aufweist. An den Leitungen 50,52 sind Leitungen 54,56 angeschlossen, an denen Primärwicklungen 4OP und 42Pder Steuertransformatoren 40, 42 angeschaltet sind. Im Zuge dieser Leitungen sind Thyristor 58, 60 mit relativ geringer Strombelastbarkeit enthalten, sofern man die Strombelastbarkeit dieser Thyristoren 58, 60 mit der hoher Strombelastbarkeit der oben genannten Thyristoren 36, 38 vergleicht.

Die Leitungen 54, 56 sind an einer Schaltungsnulleitung 62 angeschlossen, die an einem Ende mit von den Leitungen 50, 52 her führenden Leitungen 64, 66 is verbunden ist, an die Dioden 68, 70 angeschlossen sind. Der vorstehend beschriebene Schaltkreis verwendet ar.tiparallel geschaltete Stromrichterröhren bzw. Thyristoren; es können jedoch auch Mittembgriff- und Brückenschaltungen oder ähnliche Anordnungen verwendet werden.

Die Schaltungsnulleitung 62 ist mit dem Mittenabgriff einer Sekundärwicklung 715 verbunden, welche die Sekundärwicklungen einer Primärwicklung 71P eines Transformators 71 bilden, die von einer geeigneten Quelle, z. B. über die Leitungen 50, 52 (F i g. 3), gespeist wird. Die Sekundärwicklungen 715 sind an ihren Enden mit Leitungen 63 und Kondensatoren 65 verbunden, wobei die Anschlußenden der Kondensatoren mit weiteren Leitungen 67,69 verbunden sind, die den einen Teil des Laststromkreises der Thyristoren 58, 60 darstellen.

Die Schaltungsanordnung 34 bildet eine den Laststrom des Universalmotors 30 regelnde Schaltungsanordnung, die dem Hauptschaltkreis 10 nachgeschaltet ist. Die Thyristoren 58, 60 bilden eine Hilfsschaltung, welche die Schaltungsanordnung 34 ansteuert, wobei die Schaltungsanordnung 34 zusammen mit der Hilfsschaltung auf Spannungsschwankungen der Eingangsspannung anspricht und diese ausregelt. Ferner ist eine dritte Schaltungsanordnung vorgesehen, die auf Veränderungen des Laststiomes am Universalmotor 30 anspricht; diese dritte Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus einem Transistor 72, der in dem folgend beschriebenen Schaltkreis angeordnet ist.

Von der Basis des Transistors 72 führt eine Leitung 73 zu dem Mittenabgriff eines Potentiometers 74. Die übrigen beiden Anschlüsse des Potentiometers 74 sind mit Leitungen 76, 78 verbunden, die jeweils mit dem Mittenabgriff eines Potentiometers 80, 82 verbunden sind, wobei das Potentiometer 80 zu Fein- und das Potentiometer 82 zur Grobeinstellung der Regelung dient. Die Außenanschlüsse der Potentiometer 80, 82 sind mit Leitungen 84, 86 verbunden, zwischen denen eine Sekundärwicklung 885 eines Transformators 88 (vgl. Fig.4) angeschlossen ist. Mit der Leitung 84 ist eine weitere Leitung 90 verbunden, die einen Kondensator 91 enthält und über ein Potentiometer 47 mit einem parallel geschalteten Widerstand 49 mit der Leitung 46 des Laststromkreises 16 verbunden ist. Am einen so Anschluß des Potentiometers 47 setzt eine weitere Leitung 92 an, die mit dem Emitter des Transistors 72 (Leitung 94) verbunden ist. Am Emitter des Transistors 72 setzen noch die Leitungen 67, 69 an, die dem Laststromkreis der Thyristoren 58, 60 zugeordnet sind. Der Kollektor des Transistors 72 ist sowohl mit der Schaltungsnulleitung 62 als auch über einen Widerstand 75 mit den Leitungen 67,69 verbunden.

Am Emitter des Transistors 72 (Leitung 94) setzt die Leitung 92 an, die mi: einer weiteren Leitung % verbunden ist, in der eine Sekundärwicklung 985 eines Transformators 98 (Fig.4) enthalten ist, wobei die Sekundärwicklung 985 durch einen Kondensator überbrückt ist und wobei ferner in Serie zur Sekundärwicklung 985eine Diode 97 geschaltet ist

Fig.3 zeigt eine geeignete Stromquelle für die Sekundärwicklungen 715, die beispielsweise von der Primärwicklung 71Pdes Transformators 71 gebildet ist, die zwischen den Leitungen 50,52 angeschlossen ist.

F i g. 4 zeigt gleichermaßen eine Stromquelle für die Sekundärwicklungen 885 und 985, nämlich die Primärwicklungen 88fund 98Pder Transformatoren 88 und 98, die zwischen den Leitungen 50,52 angeschlossen sind.

Im normalen Betriebszustand wird der Universalmotor 30 durch die Schaltungsanordnung 34 so angesteuert, daß Spannungsänderungen der Eingangsspannung ausgeregelt werden. Die Schaltungsanordnung umfaßt die Steuertransformatoren 40, 42, die zwischen den Leitungen 50, 52 angeschlossen sind, die zur Sekundärwicklung 245 parallel geschaltet sind, deren Primärwicklung 24P an den Leitungen 18, 20 der Wechselstrom-Eingangsversorgung 22 angeschlossen ist Eine an der Wechselstromeingangsversorgung 22 entstehende Spannungsänderung wird vom Transformator 24 erfaßt, über dessen Sekundärwicklung 245 und die Sekundärwicklungen 405 und 425 der Steuertransformatoren 40, 42 die Thyristoren 36, 38 entsprechend angesteuert werden. Die sich hieraus ergebende Regelung der Last, insbesondere des Universalmotors, wird durch die Hauptwicklung 32 bewirkt, während die nicht zur Steuerung des Motorlaufes verwendete Nebenschlußwicklung 28 nicht durch die Schaltungsanordnung 34 gesteuert wird.

Zusätzlich zur obigen Regelung des Universalmotors 30 durch die Steuertransformatoren 40, 42 zur Ausregelung von Spannungsänderungen der Wechselstrom-Eingangsversorgung 22 enthält die Gesamtschaltung auch eine Schaltung zur Ausregelung von Stromänderungen. Im Zusammenhang mit diesen beiden Steuerungsarten wird das Potentiometer 74 verwendet, dessen Schaltung in einem entsprechenden Schaltkreis nachfolgend beschrieben wird.

Zur Ausregelung von Laststromänderungen werden die Leitungen 90, 92 herangezogen. Der Strom im Laststromkreis 16, der dem Universalmotor 30 zugeführt wird, ist ein pulsierender Gleichstrom, der einen bestimmten Wechselstromanteil enthält. Dieser Wechselstromanteil wird zur Ansteuerung des Transistors 72 verwendet. Bei einer Zunahme der Spannung wird der sich hieraus ergebende erhöhte Strom durch die Leitungen 90, 92 zur Ansteuerung des Transistors 72 übertragen, d. h. bei Zunahme des Stromes wird der Laststrom des Transistors 72 herabgeregelt.

Somit wirken Stromänderungen durch den Transistor 72 den Spannungsänderungen entgegen und somit werden die Spannungsänderungen nicht durch die Steuerung über die Schaltungsanordnung 34 und die Steuertransformatoren 40, 42 kompensiert, sondern die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung umfaßt eine zusätzliche Schaltung zur Ausregelung von Stromänderungen über die Leitungen 90, 92 und den Trasistor 72.

Die Leitung 90 im Laststromkreis 16 führt zu den Potentiometern 80,82, zwischen denen eine Zenerdiode 93 eingeschaltet ist. Der Mittenabgriff des Potentiometers 74 ist mit der Basis des Transistors 72 verbunden.

Die Leitung 92 ist mit Leitungen 96, 100 verbunden. Es wird hierdurch eine Durchlaßsteuerung für die Thyristoren 58, !JO bewirkt. Auf diese Weise werden hiermit gleichzeitig die Steuertransformatoren 40, 42 und folglich auch die Schaltungsanordnung 34 beeinflußt.

In F i g. 2 ist das Schaltbild einer modifizierten Form der Regelschaltungsanordnung von F i g. 1 dargestellt, wobei in diesem Fall ein Universalmotor 130 unmittelbar mit Wechselstrom gespeist wird. Sofern übereinstimmende Schaltungsbestandteile zwischen F i g. 1 und F i g. 2 bestehen, sind diese Schaltungsbestandteile mit der gleichen Bezugszahl wie in F i g. 1 und mit einer vorangestellten Zahl 1 bezeichnet. Die vorliegend beschriebene Schaltung besteht aus einem Lastslromkreis UO, der mit einer Wechselstromquelle verbunden ist, und enthält einen Universalmotor 130, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wechselstrommotor ausgebildet ist. An die Leitung 120 ist eine Schaltungsanordnung 134 angeschlossen, um die Spannungsänderungen der Wechselstrom-Eingangsversorgung auszuregeln.

Es ist ebenfa+ls eine dritte Schaltungsanordnung 170 vorgesehen, die im wesentlichen aus einer Transformatorenschaltung besteht. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einem Transformator 171 mit einer Primärwicklung 171P, wobei die Primärwicklung 171P an einem Ende mit einer Leitung 176 verbunden ist, die seinerseits mit Leitungen 118,120, zwischen denen eine Nebenschlußwicklung 128 liegt, verbunden ist und über eine Leitung 178 mit dem einen Pol des Laststromkreises 110 verbunden ist. Das andere Ende der Primärwicklung 171 fist mit einer Leitung 180 verbunden, die mit dem Mittenabgriff eines Potentiometers 182 verbunden ist.

Eine Sekundärwicklung 17iS ist an einem Ende mit der Basis eines Transistors 172 und mit dem anderen Ende mit einer Leitung 196 verbunden, die mit dem Emitter des Transistors 172 verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regelschaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Spannung oder des Stroms an einer Last, insbesondere an einem Universalmotor, mit einem der Last vorgeschalteten Wechselstromschaltkreis mit antiparallel geschalteten Thyristoren, die von einem von Spannungs- und Stromänderungen beeinflußten Steuerkreis steuerbar sind, wobei der Steuerkreis an einer Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen ist, dessen Primärwicklung an der Eingangsspannungsversorgung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Sekundärwicklung (245) des Transformators (24) im Gegentakt über eine als Brückenschaltung ausgebildete Dioden-Thyristor-Anordnung (68, 70, .18, 60) geschaltete Primärwicklungen (40p, 42p) zweier Steuertransformatoren (40,42) liegen, deren Sekundärwicklungen (40S, 42S) den Zündkreis der antiparallel geschalteten Thyristoren (36,38) bilden, und daß der Steuerschaltkreis (67, 69) für die Thyristoren (58,60) der Dioden-Thyristoren-Anordnung (68,70,58,60) an einem die Laststromänderungen erfassenden Schaltkreis (90, 92) angeschlossen ist.

2. Regelschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung der Dioden-Thyristor-Anordnung (68,70,58,60) an den Laststromänderungen erfassenden Schaltkreis (90, 92) induktiv über Steuertransformatoren (88, 98) erfolgt.

3. Regelschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Stromes im Laststromkreis (16; UO) ein Potentiometer (74; 182) vorgesehen ist, dessen beiden Endanschluss (Leitungen 76, 78) mit dem Laststromkreis (16; 110) verbunden sind und dessen Mittenabgriff (Leitung 73; 180) den Wechselstromanteil des Laststromes auf die Basis eines Transistors (72; 172) schaltet, der seinerseits mit seiner Kollektor-Emitterstrecke (62,94,92; 196) den Strom des Laststromkreises (16; 110) über die Dioden-Thyristor-Anordnung (68,70,58,60; 134) regelt.