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Durch Vormagnetisierung regelbare Drosselanordnung Die Erfindung bezieht
sich auf die Regelung in Wechsel- oder Drehstromkreisen mit Hilfe von Drosselspulen,
die .durch Gleichstrom vormagnetisiert werden. Es ist bekannt, für diesen Zweck
zwei Drosselspulen zu benutzen, die in parallelen Zweigen des zu regelnden Wechselstromkreises
liegen. Anstatt die Drosseln mit besonderen Vormagnetisierungswicklungen auszurüsten,
kann man den zur Vormagnetisierung dienenden Gleichstrom bei entsprechender Wahl
der Schaltung auch über die Arbeitswicklungen der Drosseln führen, so daß an Wickelraum
gespart wird. Bei der erwähnten Parallelanordnung der Drosseln kann dies in der
Weise geschehen, daß die Arbeitswicklung jeder Drossel in zwei Teilwicklungen aufgelöst
wird, wobei jeder der beiden Parallelzweige je eine Teilwicklung beider Drosseln
in Hintereinanderschaltung enthält. Es entstehen an den beiden Verbindungen zwischen
den zu verschiedenen Drosseln gehörigen Teilwicklungen Punkte gleichen Potentials,
denen der Vormagnetisierungsgleichstrom unmittelbar zugeführt werden kann. Für diesen
stehen dann zwei parallele Wege zur Verfügung, und zwar derart, daß die beiden Teilwicklungen
der einen Drossel in entgegengesetztem Sinne von dem Vormagnetisierungsstrom durchflossen
werden wie die beiden Teilwicklungen der anderen Drossel. In diesem Falle muß jedoch
die gesamte Leistung für die Vormagnetisierung der Drosseln von der den Vormagnetisierungsstrom
liefernden Gleichspannungsquelle aufgebracht werden.
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Zur Herabsetzung der Leistung der Gleichstromquelle bei einer Anordnung,
bei der die Arbeitswicklungen der Drosseln ebenfalls zugleich als
Steuerwicklungen
dienen, ist es bekannt, den beiden in parallelen Zweigen liegenden Drosseln je ein
Ventil derart vorzuschalten, daß über die eine Drossel nur die positiven, über die
andere nur die negativen Halbwellen des Laststromes fließen.-Hierdurch entsteht
bereits eine Vormagnetisierung, die von dem Laststrom selbst bewirkt wird und demgemäß
lastabhängig ist.
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Um eine Regelung dieser Vormagnetisnerung herbeizuführen, ist es weiterhin
bekannt, die den Ventilen zugekehrten Drosselklemmen über einen regelbaren Widerstand
zu verbinden. In dem so gebildeten Gleichstromkreis entsteht ein Strom, der die
beiden Drosseln gegensinnig durchfließt und sie zusätzlich vormagnetisiert. Durch
Veränderung, des Verbindungswiderstandes kann die Vormagnetisierung geregelt werden,
jedoch nur im Sinne einer Verminderung.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, in solchen Anordnungen eine Regelung
der Vorm.agnetisierung sowohl im schwächenden als auch im verstärkenden Sinne zu
ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in oder an
die Widerstandsverbindung zwischen den ventilseitigen Drosselklemmen eine zusätzliche
konstante, regelbare oder nach einer beliebigen Gesetzmäßigkeit von den Verhältnissen
im Laststromkreis abhängige bzw. auch eine aus mehreren Komponenten verschiedenen
Verhaltens zusammengesetzte Gleichspannung gelegt ist.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele möge
die Erfindung noch näher erläutert werden.
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In Fig. i wird ein Wechselstromverbraucher q. über einen Transformator
3 aus den Klemmen RS einer Wechselspannungsquelle gespeist. In der Zuleitung von
der Klemme S zu dem @ Transformator liegen in parallelen Stromzweigen die beiden
Drosseln i und a. Jeder dieser beiden Drosseln ist ein Ventil 5 bzw. 6 auf der einen
Seite so vorgeschaltet, daß die von S nach 3 fließenden Halbwellen des Laststromes
nur über die Drossel i, die umgekehrt gerichteten Halbwellen nur über die Drossel
a fließen. Die induzierten Wechselspannungen in den beiden Drosseln i und z sind
in jedem Augenblick einander gleich oder lassen sich durch bekannte Mittel gleichmachen,
so daß sich zwischen den ventilseitigen Drosselklemmen A und B die induzierten Wechselspannungen
aufheben. Der durch die Drosseln fließende gleichgerichtete Strom verursacht infolge
des Ohmschen Widerstandes der Drosselwicklungen einen Spannungsabfall, der an den
Klemmen A und B als Gleichspannung in Erscheinung tritt. Fließt der
Strom von S nach B durch die Drossel i, so ist S positiv gegenüber B. Wenn in der
anderen Halbwelle dann der Strom über die Drossele von R nach S fließt, so ist A
positiv gegenüber S. Die Klemme A besitzt somit ständig positives Potential gegenüber
B.
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Verbindet man nun die Klemmen A und B über einen Widerstand,
so fließt unter dem Einfluß der zwischen A und B auftretenden Potentialdifferenz
über diesen Widerstand ein Gleichstrom, der die .Vormagnetisierung der Drosseln
herabsetzt, und zwar um so mehr, je kleiner der- Widerstand der Verbindung gemacht
wird. Wird der Widerstand der Verbindungsleitung schließlich bis auf Null herabgesetzt,
werden die Klemmen A und B also unmittelbar kurzgeschlossen, so-verschwindet
die Vormagnetisierung der Drossel vollständig, und diese erreichen ihren größtmöglichen
induktiven Widerstand.
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Erfindungsgemäß wird nun an die Widerstandsverbindung zwischen den
Klemmen A und B eine zusätzliche Gleichspannung gelegt, die in dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. i der Gleichstromquelle PN entnommen wird. Soll die Vormagnetisierung
der Drosseln durch die eingefügte Gleichspannurig verstärkt werden, so muß diese
so groß sein, daß sie die zwischen den Klemmen A und B auftretende Gegenspannung
überwindet. Sie muß also größer sein als der in einer Drossel auftretende Ohmsche
Spannungsabfall.
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Legt man an die Klemmen A und B eine konstante Gleichspannung,
so ist die zusätzliche Vormagnetisierung bei kleinen Belastungsströmen groß und
nimmt mit steigender Belastung ab, bis sie schließlich zu Null wird. Eine solche
Anordnung kann z. B. dazu benutzt werden, um für den Verbraucher q. eine stark fallende
Spannungsstromkennlirnie zu erzeugen, wenn etwa der Strom in dem Verbraucher q.
annähernd konstant gehalten werden soll. Diese. Tendenz wird noch verstärkt, wenn
an die Anschlüsse A und B eine Gleichspannung angelegt wird, die sich
aus einer konstanten Spannung und einer weiteren Spannungskomponente zusammensetzt,
die der am Verbraucher q. auftretenden Spannung verhältnisgleich ist. Die letztgenannte
Spannungskomponente kann durch Gleichrichtung der Verbraucherspannung ,gewonnen
werden.
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Der in Fig. i verwendete Spannungsteiler 17 gestattet eine einfache
Einstellung der Größe der zusätzlichen Vormagnetisierung. Ist die Gegenspannung
zwischen A und B größer als die an dem Spannungsteiler 17 abgegriffene
Spannung, so fließt ein Gleichstrom von A über den Widerstand des Spannungsteilers
nach B; was, wie schon oben erwähnt, einer Schwächung der Vormagnetisierung bzw.
.einer zusätzlichen Gegenerregung der Drosseln entspricht. Diese Gegenerregung verschwindet,
wenn die am Spannungsteiler 17 abgegriffene Spannung gleich der Gegenspannung
zwischen A und B wird. Bei noch weiterer Vergrößerung der abgegriffenen
Spannung tritt eine zusätzliche Vormagnetisierung der Drosseln ein. Wird der verstellbare
Kontakt des Spannungsteilers i7 ganz nach oben gelegt, so sind die Klemmen A und
B
kurzgeschlossen, und die Drosseln werden, wie bereits auseinandergesetzt,
überhaupt nicht mehr vormagnetisiert. Es läßt sich also mit der Schaltung nach Fig.
z innerhalb gewisser Grenzen jede beliebige Vormagnetsierung einstellen, wobei aber
die an dem Spannungsteiler angeschlossene Gleichspannungsquelle PN nur für einen
Bruchteil der
Leistung ausgelegt zu -,verden braucht, die bei der
eingangs erwähnten bekannten Anordnung erforderlich ist.
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Legt man in Fig. i zwischen A und B eine Gleichspannung, die dem Laststrom
verhältnisgleich ist so steht auch die Zusatzerregung stets im gleichen Verhältnis
zum Drosselstrom. Das durch die Grundschaltung gegebene Verhältnis zwischen Gleich-
und Wechselspannung kann auf diese Weise also beliebig geändert werden. Ist die
zwischen A und B gelegte Gleichspannung jeweils gleich der Gegenspannung,
so tritt keine Veränderung der Vormagnetisierung ein.
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Besteht die zwischen A und B gelegte Gleichspannung aus der Summe
einer der Gegenspannung gleichen Komponente und einer weiteren Steuerspannung, so
ergeben sich für die letztere die gleichen Verhältnisse hinsichtlich ihrer Wirkung
wie bei einer normalen V.entilstromdrossel mit besonderer Steuerwicklung, beider
die Windungszahl und der Ohmsche Widerstand der Steuerwicklung mit der Windungszahl
und dem Ohmschen Widerstand der Drosselanordnung nach Fig. i übereinstimmen. Um
in beiden Fällen auf dieselbe Steuerleistung zu kommen, würde man für die bekannte
Drosselanordnung mit besonderen Steuerwicklungen eine größere Drosseltype benötigen
als bei der Schaltung gemäß der Erfindung. Setzt man andererseits für beide Ausführungsarten
dieselbe Drosseltype voraus, so steht für die Anordnung nach der Erfindung gewissermaßen
der gesamte Wickelraum für die Steuerwicklung zur Verfügung, während man für die
Ausführung mit getrennten Wicklungen höchstens die Hälfte des Wickelraumes hierfür
benutzen könnte. Bei gleicher Windungszahl wäre im letzteren Falle der Widerstand
der Steuerwicklung und dementsprechend auch die Steuerleistung mindestens doppelt
so groß wie bei der Anordnung nach der Erfindung. Dasselbe gilt aber auch für die
Arbeitswicklungen, d. h., der Spannungsabfall und die Verluste in den Arbeitswicklungen
wären unter den gemachten Voraussetzungen bei der Anordnung nach der Erfindung nur
halb so groß wie bei einer Ventilstromdrossel mit getrennten Arb.eits- und Steuerwicklungen.
Abgesehen von diesen Vorteilen hinsichtlich der Leistungsverluste ergibt sich für
die Ausführung nach der Erfindung noch der weitere Vorteil einer billigeren Herstellung
der Drosseln, da auf diese je nur eine einzige Wicklung aufzubringen ist.
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Es wurde bereits oben erwähnt, daß man gegebenenfalls auch noch weitere
Gleichspannungen in den Steuerkreis einfügen kann, um bestimmte Effekte zu erzielen.
So ist es z. B. zur weiteren Herabsetzung der Steuerleistung von Vorteil, eine Spannung
einzuführen, die der Drosselspannung proportional ist und die gleiche Richtung hat
wie die zwischen den Klemmen A und B auftretende Gegenspannung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. z wird der Verbraucher .l aus
der Sekundärwicklung 8 des Transformators 3 über einen Gleichrichter in Graetzscher
Schaltung, bestehend aus den Ventilen io, 11, 1z und 13, mit Gleichstrom gespeist.
In diesem Falle braucht man für die Drosseln keine besonderen Ventile vorzusehen.
Man kann vielmehr entsprechende Ventile des Gleichrichters für diesen Zweck mitbenutzen.
Aus diesem Grunde sind die Drosseln i und z bei diesem Ausführungsbeispiel beiderseits
eines Wechselstromanschlusses an den Gleichrichter zwischen diesem Wechselstromanschluß
und die ihm zugeordneten Ventile i i und 13 des Gleichrichters gelegt. Die Ventile
i i und 13 treten also hier an die Stelle der Ventile 5 und 6 des Ausführungsbeispiels
nach Fig. i. Der Spannungsteiler 15, an dem die zusätzliche Steuergleichspannung
abgegriffen und den Drosselklemmen A und B zugeführt wird, liegt über
einen Hilfsgleichrichter 14 an einer zweiten Sekundärwicklung 9 des Haupttransformators
3. Im übrigen gelten für diese Schaltung dieselben Gesichtspunkte, die an Hand von
Fig. i dargelegt wurden.
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Es sei noch erwähnt, daß die Anordnung der Erfindung auch für dreiphasige
Schaltungen Verwendung finden kann. Es muß in diesem Falle in jede Phase ein Drosselpaar
mit den entsprechenden Ventilen gelegt werden, wobei die letzteren wiederum durch
entsprechende Ventile eines Graetz-Gleichrichters gebildet werden können. Es ist
dann allerdings erforderlich, die für die zusätzliche Beeinflussung der Vormagnetisierung
dienenden Gleichstromkreise der verschiedenen Phasen galvanisch voneinander zu trennen.