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Anordnung zur Steuerung magnetischer Verstärker mittels Rückstromkreis
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung magnetischer Verstärker
mittels Rückstromkreis aus Rückstromventil und Steuerglied, der in Reihe zu der
Sättigungsdrossel parallel zu Sättigungsventil und Last liegt. Es ist vorgeschlagen
worden, eine derartige Steuerung magnetischer Verstärker unter Verwendung von steuerbaren
rückarbeitsfähigen Steuerquellen im Rückstromkreis als Gegen-EMK durchzuführen.
Dient der magnetische Verstärker beispielsweise zur Speisung einer fremderregten
Gleichstrommaschine, so kann er aber nicht ohne weiteres plötzlich gesperrt werden,
indem die Gegen-EMK im Rückstromkreis auf den Wert Null gesteuert wird. Fig. i zeigt
eine derartige Schaltung. Mit i ist dabei eine Sättigungsdrossel des magnetischen
Verstärkers bezeichnet, der das Selbstsättigungsventil z vorgeschaltet ist, durch
das der Laststrom fließt. Als Last ist der Anker eines Gleichstrommotors 3 angenommen,
der durch das aus der Selbstsättigungsdrossel und dem Selbstsättigungsventil bestehende
Halbwellenelemerit eines spannungssteuernden magnetischen Verstärkers gespeist wird.
Die Steuerung der Selbstsättigungsdrossel erfolgt dabei über den aus Rückstromventil
q. und steuerbarer Gegen-EMK 5 bestehenden Rückstromkreis. Es sei angenommen, daß
die eingestellte Gegen-EMK die Größe der Amplitude der an den Klemmen 6 und 7 liegenden
speisenden Wechselspannung
hat. Dann ist das Rückstromventil4 ständig
gesperrt, und es kann kein Rückstrom fließen. Dies hat zur Folge, daß die Sättigungsdrossel
i, die nach der Sättigung in der Arbeitshalbwelle am Remanenzpunkt der Magnetisierungskurve
angelangt war, während der Steuerhalbwelle dort stehenbleibt, weil einerseits ein
Fließen des Magnetisierungsstromes entgegen der Flußrichtung von Sättigungsventil
e nicht möglich ist, andererseits das Rückstromv entil 4 durch die Gegen-EMK dauernd
gesperrt ist. Die Sättigungsdrossel i bleibt also praktisch dauernd gesättigt, und
der magnetische Verstärker ist geöffnet, d. h., an der Last liegt die volle Spannung.
Soll der magnetische Verstärker sperren, so muß die Gegen-EMK während der Steuerhalbwelle
Null sein. Dann kann während der Steuerhalbwelle der an 6 und 7 liegenden Wechselspannung
ein Magnetisierungsstrom durch das Rückstromventil4 und damit durch die Sättigungsdrossel
i fließen. Die Sättigungsdrossel durchläuft dabei die Magnetisierungskennlinie.
Die dabei auftretende Flußänderung entspricht dem an der Sättigungsdrossel i liegenden
Spannungszeitintegral der speisenden Wechselspannung. Kommt nun die Arbeitshalbwelle,
bei der die Sättigungsdrossel i sperren soll, so erfolgt dies, falls der Gleichstrommotor
3 infolge der an ihm wirkenden rotierenden Massen seine Drehzahl zunächst beibehält,
bereits durch Sperrung des Selbstsättigungsventils 2 durch die EMK des Gleichstrommotors.
Da dadurch kein Spannungsabfall und damit eine Flußänderung an der Sättigungsdrossel
i auftreten kann, bleibt diese auf dem Punkt der Magnetisierungskurve stehen, den
sie nach Beendigung der vorhergehenden Steuerhalbwelle erreicht hatte. Während der
nächsten Steuerhalbwelle liegt wieder die volle Wechselspannung an der Sättigungsdrossel
i. Dadurch erfolgt eine weitere Flußänderung in der gleichen Richtung wie während
der vorhergehenden Steuerhalbwelle, und es wird sehr bald der andere Sättigungsknick
auf der Magnetisierungskurve erreicht, zumal wenn die Sättigungsdrossel, wie es
die Theorie lehrt, so bemessen ist, daß die maximal mögliche Flußänderung der Spannungszeitfläche
einer Halbwelle der Speisewechselspannung entspricht. Ist aber der andere Sättigungsknick
erreicht, dann stellt die Sättigungsdrossel i und damit der Rückstromkreis während
der weiteren Steuerhalbwellen einen Kurzschluß für die Speise-Wechselspannung dar,
d. h., die Verhältnisse am Steuer- und Arbeitskreis kehren sich um. Ursache hierfür
ist die noch vorhandene EMK an dem Gleichstrommotor 3.
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Erfindungsgemäß ist daher eine Anordnung zur Steuerung magnetischer
Verstärker mittels Rückstromkreis aus Rückstromventil und Steuerglied, der in Reihe
zu der Sättigungsdrossel parallel zu Sättigungsventil und Last liegt, derart ausgebildet,
daß bei einer eine EMK aufweisenden Nutzlast parallel zum Rückstromkreis wenigstens
ein zusätzlicher Lastkreis mit linearer oder nicht linearer Kennlinie als Belastung
an die Sättigungsdrossel geschaltet ist. Dabei wird man für den zusätzlichen Lastkreis
ein eigenes Ventil mit dem Rückstromv entil entgegengesetzter Durchlaßrichtung vorsehen.
Der zusätzliche Lastkreis muß dabei so bemessen werden, daß in der Arbeitswelle,
in der das Sättigungsventil des Nutzlastzweiges durch die EMK der Nutzlast gesperrt
ist, der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel über den zusätzlichen Lastkreis
fließen kann. Als Steuerglied im Rückstromkreis kann dabei wie bei den bereits vorgeschlagenen
Anordnungen zur Steuerung magnetischer Verstärker mittels Rückstromkreis eine steuerbare,
rückarbeitsfähige Spannungsquelle als Gegen-EMK verwendet werden. Die vorgeschlagene
Anordnung ist jedoch nicht auf diese Art der Rückstromkreissteuerung beschränkt.
Sie läßt sich auch anwenden, wenn im Rückstromkreis andere Steuerglieder, beispielsweise
veränderliche Widerstände od. dgl., liegen.
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Die Fig. 2 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Anordnung. In Fig. 2 ist die in Fig. i dargestellte Schaltung um einen zusätzlichen
Lastzweig erweitert, der aus einem Sättigungsventil 9 und einer Last io besteht.
Die Bemessung des zusätzlichen Lastkreises erfolgt dabei in der oben beschriebenen
Weise.
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Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung bei einer unvollständigen
Brückenschaltung angewandt. Bei dieser Schaltung erfolgt die Steuerung der Selbstsättigungsdrosseln
ii und i2 über den aus den Rückstromventilen 13 und der Gegen-EMK 14 bestehenden
Rückstromkreis. Die Selbstsättigungsventile sind bei dieser Schaltung mit 15 bis
18 und 45 bis 48 bezeichnet. Als Belastung ist wiederum der Anker eines Gleichstrommotors
i9 angenommen. Parallel zu dieser Belastung liegt die zusätzliche Last 2o.
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Fig.4 zeigt eine Drehstromsternschaltung, die aus den Sättigungsdrosseln
25, 26 und 27 besteht. Ihre Steuerung erfolgt über einen dreiphasigen Rückstromkreis,
in dem eine steuerbare Spannungsquelle 28 als Gegen-EMK und die Rückstromventile
29, 30, 31 liegen. Als Last ist wiederum der Anker eines Gleichstrommotors
32 angenommen, der durch die Halbwellenelemente aus Sättigungsdrossel 25 bis 27
und zugehörigen Selbstsättigungsventilen 33 bis 35 erfolgt. Parallel zu diesem Lastkreis
liegt der zusätzliche Lastkreis, bestehend aus dem Lastwiderstand 36 und den Sättigungsventilen
37, 38, 39. Auch bei dieser Schaltung wirkt der zusätzliche Lastkreis in der oben
beschriebenen Weise. Es ist somit auf einfachste Weise eine Steuerung magnetischer
Verstärker über Rückstromkreis auch dann möglich, wenn der Lastkreis selbst eine
EMK besitzt.