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Anordnung zur Erzielung einer geknickten Kennlinie Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzielung einer gelnickten Kennlinie. Solehe Anordnungen werden meistens in Regelkreisen als elektrischer Anschlag verwendet, um eine Übersteuerung des Reglers über einen vorzugebenden Schwellwert zu verhindern. Als zusätzliches Element in Regelkreisen, etwa zur Spannungsregelung, kann mit elektrischer Schwellwertbildung ein Stromeinfluss eingeschleift werden, unm eine Strombegrenzung zu erhalten. Hier soll i also eine Übersteu ersung der Regelstrecke verhindert werden.
Die bekannten Anordnungen dieser Art arbeiten meistens derart, dass in den eigentlichen Steuerkreis (Haupt- Steuerkreis) eine Zusatzgrösse eingeführt wird, welche von der zu begrenzenden Grösse abhängig ist, wobei durch nichtlineare Schaltelemente und Gegenspannungen ein nichtlinearer Verlauf der eingeführten Zusatzsteuergrösse erzwungen wird. Die ganze Anordnung wirkte dann auf die zu steuernde Grösse in diese oder eine von ihr abhängige Grösse begrenzendem Sinne.
Die notwendige Kopplung von Steuerkreis und Begrenzungskreis brachte bei den bekannten Anordnungen eine Rückwirkung des ersten auf den letzten, so dass der Schwell- wert nicht genau festlag, sondern etwa in Albhängigkeit von der Steuergrösse des Hauptsteuerkreises schwankte. Ausserdem werden in den bekannten Anordnungen Ele- mente mit natürlicher, geknickter Kennlinie verwendet. (Troekengleichrichterzellen, Dioden), deren Knickpunkt jedoch temperaturabhängig ist und der Alterung unterliegt.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es wird vorgeschlagen, zwei Steuergeneratoren mit einer mindestens in einem einseitig begrenzten Bereich linearen Kennlinie vorzusehen, deren von der Steuergrösse gegensinnig gesteuerte Ausgangsgrössen zusammen mit der Steuergrösse derart über eine Bürde geleitet werden, dass die Bürdenspannung in einem vorgegebenen linearen Steuerbereich bis zum Knickpunkt verschwindet bzw. linear anwächst.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. 3 zeigt einen gei@@iinschten Zusammenhang allgemein zwischen der Einga.ngsgmösse O, und der Ausgangsgrösse OB der Begrenzungsanordnung. Solange die Eingangsgrösse kleiner als der vorgegebene Schwellwert bleibt, ist die Aus- gangsgTöss.e gleich Null. Erreicht sie dagegen in einer von beiden Richtungen diesen Sehwellwert, so nimmt die Ausgangsgrösse bei einem \weiteren Anwachsen von O,t beispielsweise linear zu.
Hierbei stellt O, ein Mass für die Grösse dar, die begrenzt werden soll. 0E ist diejenige Grösse, die diese Begrenzung durchzuführen hat, und gegebenenfalls, wie oben ausgeführt, als Zusatzgrösse in Steuer- oder Regelkreisen anzusehen. Darüber
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hinaus wird noch die Forderung gestellt, dass diese Charakteristik selbst unabhängig von den elektrischen Grössen ist, die mittelbar oder unmittelbar als Veränderliche auf die Anordnung einwirken. Eine Schaltung, die diese Bedingaingen erfüllt, ist im Blockschaltbild in der Fig. 1 wiedergegeben. Darin bedeuten 11 und 12 Gleichstromwandler mit einer V-Charakteristik nach Fig. 2. Das können beispielsweise stromsteuernde Reihendrosseln sein, die jeweils zwei Vorerregerwicklungen mit. den Windungszahlen ia" und nst tragen.
Der durch die Drossel 4 geglättete Hilfsstrom J" fliesst über die Vorerregerwicklungen zur Nullpunktverschiebung, wodurch der Punkt Po auf der Kennlinie der Fig. 2 eingestellt wird. Dadurch ist der Schwellwert festgelegt. Sind die Wandler 11 und 12 gleichartig, aufgebaut und bzw. gleich .dimensioniert, so wird auch Po in beiden Wandlern an der gleichen Stelle festgelegt. Der positive Steuerstrom J,t, als Eingangsgrösse im Begrenzungskreis und als vorzugsweise proportionales Mass für die zu begrenzende Grösse, ruft in dem Wandler 11 eine der Nullpunktverschiebung gleichsinnige und in dem Wandler 12 .der Nullpunktverschiebung gegensinnige zusätzliche Vorerregung hervor. Dadurch wird die gesamte Vorerregung des Wandlers 11. vergrö- ssert und die des Wandlers 12 verkleinert; entsprechend wird der Ausgangsstrom von 11 Jgl grösser und der von 12 Ja., kleiner.
Durch die Wahl der Windungszahl %t und n.I; (nH ist die Windüngsza,hl der Wechselstromwicklungen des Wandlers) in der Weise, dass _net _ 1 nH 2 ist, wird erreicht, dass der Steuerstrom J,t gleich der Differenz der Ströme J,.1 und J,,2 ist. Bei Abweichung von diesem Windungszahlenverhältnis erhält man statt einer verschwindenden Bürdenspannung eine sich mitdem Steuerstrom proportional ändernde Bürdenspannung, jedoch mit. anderem Proportionalitätsfaktor als beim Überschreiten des
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Schwellwertes.
Die Fig. 4 und ö zeigen die Verhältnisse für net < 1 bzw. nst > 1 nH 2 nH Die Spannung über der Bürde 2 und damit der Bürdenstrom Ja ist daher gleich Null bzw. wächst linear, solange die obige Betrachtung zulässig ist, das heisst solange die gesamte Vorerregung jedes Gleichstromwandlers sein Vorzeichen behält bzw. solange jeder Wandler den gleichen linearen Bereich durchläuft. Es bleibt immer (J,,1- J-2) - J,t = 0 oder = A # J,, Sobald aber die vom Steuerstrom J, herrührende Vorerregung gleich der vom Strom J" herrührenden Durchflutung geworden ist, arbeitet der Wandler 12 auf dem linken Ast der V-Charakteristik. Der über die Bürde geführte Steuerstrom hebt. jetzt nicht mehr die Differenz der Ströme Jäl und Jg2 auf, denn der Wandler 11 hat. den vorher durchlaufenden linearen Bereich verlassen und auf einen andern ebenfalls linearen Bereich übergewechselt.
Mit über den Schwellwert hinauswachsendem Steuerstrom erfolgt ein linearer Anstieg des Bürdenstromes J$, jedoch auf jeden Fall mit einem Proportiona.litätsfaktor =A A. Diese Betrachtungen gelten für beide Richtungen des Steuerstromes J,t. Das ist jedoch nicht durch die symmetrische V-Charakteristik bedingt. Letzteres erleichtert aber den Anschluss eines solchen Wandlers, der keinen bevorzugten Arbeitsbereich hat.. Die Vorzeichenfestlegung für die Eingangsgrösse ist willkürlich. 31 und 32 bedeuten Konstantspannungsquellen, die ein Negativwerden der Ausgangsspannungen der Wandler Tj,l und ZTg2 verhindern, wenn die Spannung an der Bürde in bezug auf einen Wandler negativ ist.
Durch die Verwendung von durch eingeprägte Grössen gesteuerten Generatoren, also beispielsweise von Gleichstromwandlern, ist die Forderung erfüllt, dass die Charakteristik der Gesamtanordnung unabhängig
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etwa von Gegenspannungen in der Bürde ist, da die Ausgangsströme der Wandler Jg1 und Jg2, eingeprägte Grössen sind.
Statt der Gleichstromwandler können auch andere Gleichstromverstärker verwendet werden, wie V erstärkerröhren oder Transistoren, spannungssteuernde magnetische Verstärker, Verstärkermaschinen oder Entladungsgefässe.
Entscheidendes Merkmal ist die Subtraktion der sieh mit der Steuergrösse gegensinnig ändernden Ausgangsgrösse innerhalb eines festgelegten Bereiches. Dieser Bereich darf von sonstigen veränderlichen Grössen nicht abhängig sein. In diesem Bereich wird die Steuergrösse entgegengeschaltet, so dass die gesamte Ausgangsgrösse verschwindet. Erst wenn infolge Nichtlinearität die genannte subtrahierte Grösse sich nicht mehr linear mit der Steuergrösse ändert, verschwindet die gesamte Ausgangsgrösse nicht mehr.
Mittels Gegenkopplung, Spannungsteiler, Transformatoren usw. ist es immer zu errei- clen, dass die notwendige Bemessung für die Steuer- und Ausgangsgrössen zur Erfüllung oben angegebener Gleichung vorgenommen werden kann.
Wie an obigem Beispiel anschaulich dargelegt, ist bei Verwendung der allgemeinen Lehre der Schwellwert von Strömen, die noch ausserdem über 2 gehen, unabhängig. Der so erzeugte zusätzliche Spannungsabfall, also der Potentialunterschied an den Widerstandsklemmen, hat auf den Schwellwert keinen Einfluss. Die Spannung an 2 wird bei der Schwellwertbildung gar nicht benötigt. Die an 2 erzeugte EMK bei der Schellwert überschreitung dient zur Einleitung von Massnahmen zur Begrenzung der entsprechenden Grösse. Bei gleichem Aufbau bzw. gleicher Bemessung der Steuergeneratoren arbeitet die Anordnung symmetrisch. Wird die Festlegung des Arbeitspunktes in beiden verschieden vorgenommen, kann man eine verschiedene Begrenzung in beiden Richtungen erreichen.