Schaltung zur Erzeugung von Stromimpulsen für durch einen Elektromagnet angetriebene Maschinen mit hin und her gehender Bewegung In der Schwingungstechnik besteht ein Bedarf an Vorschaltanordnungen für durch einen Elektroma gnet angetriebene Maschinen mit hin und her gehen der Bewegung, deren Schwingfrequenz<B>25</B> Hz oder weniger beträgt, deren Arbeitsenergie jedoch aus einem normalen<B>50-</B> oder 60-Hz-Versorgungsnetz entnommen werden soll.
Es kommen hier Schwing pumpen, Schwingschere oder Schwingsägen der ver schiedensten Konstruktionen in Betracht, insbeson dere aber sogenannte elektromagnetische Vibratoren, die als reine Antriebselemente zu betrachten sind und mit ihrem jeweiligen Nutzgerät (Förderrinne, Schwingsieb oder dergleichen) zusammen ein Zwei- massen-Schwingsystem bilden.
Zum Antrieb solcher Maschinen wurde schon eine Schaltung vorgeschlagen, die unter Verwendung einer Reihenschaltung eines Sättigungsventils und einer durch den Arbeitsstrom hoch gesättigten Dros sel mit Kernmaterial hoher Remanenz Impulse im Takt eines ganzzahligen Bruchteiles der Netzfrequenz erzeugt. Diese Schaltung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass mittels eines periodisch betätigten Schaltorgans das Sättigungsventil überbrückt ist, wo bei ein weiteres Ventil entgegengesetzter Durchlass- einrichtung mit dem Schaltorgan in Reihe liegt.
Bei Betätigung des Schaltorgans während jeder zweiten gleich gerichteten Halbwelle der Netzspan nung oder auch nur während jeder dritten oder vier ten Halbwelle oder entsprechend in noch grösseren Abständen wirkt die vorgeschlagene Anordnung in der Weise, dass während mindestens einer auf eine positive Durchlasshalbwelle folgenden negativen Halb welle eine solche Rückmagnetisierung der Drossel herbeigeführt wird, dass während mindestens einer der Rückmagnetisierung folgenden positiven Durch- lasshalbwelle nur der Magnetisierungsstrom fliesst.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Schaltung anzugeben, die die eingangs beschrie bene Forderung auch erfüllt, der traditionellen Vor- schaltdrossel jedoch nicht mehr bedarf. Die Drossel erhöht das Gewicht der Vorschaltgeräte und verbietet oft deren Installation an der betrieblich günstigsten Stelle. Sie senkt ferner den Wirkungsgrad des An triebs.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass ein dem Elektromagnet vorgeschalteter steuerbarer Gleichrichter von den mit der Netzwechselspannung synchronisierten, im Vergleich zur Netzperioden- dauer kurzen Impulsen eines Multivibrators in<B>öff-</B> nendem Sinne beaufschlagt wird, wobei die Summe. von Impulsdauer (t1) und dazwischenliegender Pause (t2) gleich dem Produkt aus Netzperioden- dauer JN) und Netzfrequenz (fN) dividiert durch die mechanische Schwingfrequenz (fs) ist.
Als For mel ausgedrückt lautet die letztgenannte Bedingung:
EMI0001.0036
Es wird also jede dritte, fünfte oder jede positive Netzspannungshalbwelle noch höherer ungerader Ordnungszahl als Antriebsimpuls für den Magneten herangezogen, wodurch sich wie bei dem früheren Vorschlag das ganzzahlige Verhältnis von Schwing frequenz zu Netzfrequenz ergibt.
Der hier zu verwendende sogenannte astabile Multivibrator ist an sich bekannt und wird gewöhn lich als Transistorschaltung ausgeführt. Er kippt ständig vom Schaltzustand Aus in den Schaltzu stand Ein um und liefert so je nach Bemessung der diesbezüglichen Schaltelemente, meist Kondensa- toren oder Widerstände, Impulse beliebiger Dauer und beliebigen Abstandes.
Um die Phasenlage der Impulse gegenüber der Netzspannung über eine lange Zeit unverändert auf rechtzuerhalten, ist eine Synchronisierung erforder lich, die zweckmässig durch Einführen einer netz- frequenten Wechselspannung in den Multivibrator erfolgt.
Durch richtige Polung ist dafür zu sorgen, dass die Impulse des Multivibrators den steuerbaren Gleichrichter während einer Durchlasshalbwelle der Netzspannung treffen. Dieser öffnet dann und sperrt ähnlich einem Thyratron erst wieder beim Nullwer den des Stromes.
Gewöhnlich muss die Schwingbreite der vorge nannten Maschinen einstellbar sein, was auf eine Veränderung der Antriebs-Stromstösse hinausläuft. Als Weiterbildung der Erfindung wird hierzu vor geschlagen, dass die synchronisierende Wechselspan nung von einer am Netz angeschlossenen Phasen- schieberbrücke hergeleitet ist, wodurch die Phasen lage der Steuerimpulse und damit der Anschnitt der treibenden Netzspannungshalbwelle um nahezu<B>1800</B> geändert werden kann.
Im folgenden soll an Hand der Fig. <B>1</B> bis<B>3</B> die Erfindung beispielsweise näher beschrieben wer den.
Fig. <B>1</B> zeigt die erfindungsgemässe Schaltung in zum Teil nur schematischer Darstellung.
<B>Die</B> Fig. 2 und<B>3</B> zeigen für eine Schwingfrequenz <B>gleich</B> der halben Netzfrequenz die einzelnen in Fig. <B>1</B> auftretenden Ströme und Spannungen über der Zeit aufgetragen. Bei der Einstellung nach Fig. 2 wird die maximale, nach Fig. <B>3</B> eine stark gedrosselte Schwingbreite erzielt.
Bei Fig. <B>1</B> ist die Netzwechselspannung mit U, bezeichnet. An ihr ist in Reihenschaltung der steuer bare Siliziumgleichrichter <B>5</B> und das Magnetsystem<B>6</B> der Schwingmaschine angeschlossen. Der astabile Multivibrator 2 wird von einer Gleichspannungsquelle <B>1</B> gespeist und liefert die Spannungsimpulse<B>U3,</B> welche -über einen Verstärker<B>3</B> den beiden Steuer anschlüssen des steuerbaren Siliziumgleichrichters <B>5</B> zugeführt sind.
Die Gleichspannungsquelle bezieht ihre Energie zweckmässigerweise über einen Um spanner und Gleichrichter aus dem Netz. Der Ver stärker besteht im Falle der Verwendung von Tran sistoren beim Multivibrator gewöhnlich aus einer oder mehreren Transistorstufen, jedoch ist dies für die Erfindung nicht erheblich. Das mit 4 bezeichnete Kästchen stellt eine an sich bekannte Phasenschieber- brücke dar, welche an die Netzspannung angeschlos sen ist und durch Verstellen eines Potentiometers oder eines Kondensators die um (P <B>= 1800</B> phasen veränderliche Wechselspannung<B>U2</B> liefert.
Diese ist in den Multivibrator eingeführt und steht in unveränderter Phasenrelation zu den gelieferten Steuerimpulsen.
Die Wirkungsweise soll zunächst an Hand von Fig. 2 erläutert werden. Hiernach ist die Einstellung der Phasenschieberbrücke so gewählt, dass die Netz spannung U, mit der Ausgangsspannung<B>U2</B> in Phase ist (99 <B>= 0).</B> Die Impulse<B>U3</B> beginnen mit dem Anstieg der Spannung<B>U2</B> von Null und dauern über die Zeit tj. Die Impulsdauer ist an sich uner heblich und wird nur so lange gewählt, wie zum sicheren öffnen des steuerbaren Gleichrichters<B>5</B> nötig ist.
Bei Beginn der nächsten gleichgerichteten Halbwelle der Spannung<B>U2</B> erscheint kein Impuls, erst wieder mit Beginn der dritten Halbwelle. Jeder Impuls öffnet den steuerbaren Gleichrichter<B>5</B> und lässt den Laststrom<B>1</B> durch das Magnetsystem flie ssen.
Infolge dessen Induktivität fliesst der Strom über den nächsten Nulldurchgang der Netzspannung hin- aus und endet erst nach ungefähr 11/ .2 Halbwellen.
Solange liegt also die Netzspannung am Magnet system, was durch<B>U4</B> dargestellt ist. Während der übrigen Zeit des Spiels von zwei Netzperioden-Dauer liegt die Netzspannung am steuerbaren Gleichrich ter, der, wie Spannung<B>U5</B> zeigt, währenddessen in beiden Richtungen sperrt.
Fig. <B>3</B> stellt die Spannungs- und Stromverhält nisse für eine andere Einstellung der Phasenschieber- brücke dar. Wie ersichtlich, eilt die Spannung<B>U2</B> um (p <B><I>=</I> 135'</B> der Netzspannung nach. Dementspre chend sind auch die Spannungsimpulse<B>U3</B> in der Phasenlage verschoben. Dies wirkt sich so aus, dass der steuerbare Gleichrichter später öffnet und im Vergleich zu Fig. 2 nur ein kleiner Bruchteil der ersten und dritten Netzhalbwelle als Spannung U,1 am Magnet auftritt.
Damit sind auch die Antriebs- stromimpulse <B>1</B> stark gedrosselt. Die Schwingbreite ist klein. Die Spannung<B>U5</B> ergänzt die Spannung <B>U4</B> wiederum zur vollen Netzspannung.
Soll die Schwingbreite ferngesteuert oder durch einen Regler beeinflusst werden, so empfiehlt es sich, den einstellbaren Widerstand in der Phasenschieber- brücke durch einen Transistor auszutauschen, der dann eine Einstellung von nahezu R<B><I>=</I> 0</B> bis R<B><I>=</I> 00</B> ermöglicht.