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Regelvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung (z. B. Konstanthalten) der Amplitude einer
Speisewechselspannung oder eines Speise- wechselstromes bei einem Verbraucher.
Zum Konstanthalten einer Speisewechsel- spannung sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein mit Anzapfungen versehener Transformator verwendet wird und die wirksame Anzapfung mittels Relais, die von der am Verbraucher auftretenden Spannung gespeist werden, bei
Speisespannungsänderungen derart geändert wird, dass die am Verbraucher auftretenden Spannungs- schwankungen innerhalb gewisser Grenzen ge- halten werden. Die Regelempfindlichkeit und - geschwindigkeit derartiger Vorrichtungen ist naturgemäss sehr beschränkt.
Diese Nachteile werden zwar durch mit gesättigten Transformatoren ausgestattete
Spannungsregler vermieden ; es tritt hiebei aber eine oft unerwünschte Verzerrung und eine
Frequenzabhängigkeit der Verbraucherspannung auf.
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung, bei der sämtliche erwähnten Nachteile vermieden werden.
Nach der Erfindung ist zur Regelung der Speisewechselspannung oder des Speisewechselstromes eines Verbrauchers in Reihe mit ihm eine Regelspannung wirksam, die durch Verstärkung des Spannungsunterschiedes zwischen einer der zu regelnden Grösse proportionalen Spannung und einer Vergleichsspannung, deren Frequenz derjenigen der Speisespannung entspricht, erzielt wird und sie ist derart wirksam, dass der erwähnte Spannungsunterschied geringer wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist vorteilhaft weil die von der Vergleichsspannungsquelle abzugebende Leistung praktisch Null ist, so dass das Konstanthalten oder Ändern derselben in bestimmter Weise z. B. entsprechend der Spannung der Verbraucherspeisequelle, praktisch keine Schwierigkeiten bereitet.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung folgt der Verbraucherstrom oder die Verbraucherspannung immer der Vergleichsspannung, u. zw. nicht nur in bezug auf Grösse, sondern auch in bezug auf ihre Form und sogar ihre Phase, sofern der Phasenunterschied zwischen der ungeregelten
Spannung und der Vergleichsspannung gering ist.
Die übereinstimmende Form der Vergleichs- spannung und des Verbraucherstromes oder der
Verbraucherspannung ermöglicht es, dass man höhere Harmonische oder andere Verzerrungen der Speisequelle (z. B. Starkstromnetz) praktisch ganz vermeiden kann. Zugleich werden Störungen anderer Art geschwächt, falls die Frequenz dieser Störungen nur innerhalb des Frequenzbereiches des Verstärkers liegt.
Die Regelempfindlichkeit der erfindunggemässen Vorrichtung und die Störungsverringerung nehmen mit dem Verstärkungsgrad des Verstärkers zu, der zur Verstärkung des Spannungsunterschiedes zwischen der Vergleichsspannung und der zu regelnden Grösse vorgesehen ist.
Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 eine Vorrichtung zur Regelung der an einem Verbraucher auftretenden Spannung darstellt, und in der Fig. 2 eine Vorrichtung zur Regelung des einen Verbraucher durchfliessenden Stromes schematisch darstellt.
In Fig. 1 ist ein Verbraucher 1 dargestellt, der aus einem mit den Anschlussklemmen 2, 3 zu verbindenden Starkstromnetz mit einer Wechselspannung gespeist werden muss, die unabhängig von den Netzschwankungen ist.
Zu diesem Zweck ist ein Elektronenröhrenverstärker 4 von an sich aus der Verstärkertechnik bekannten Art vorgesehen, der vom Spannungsunterschied zwischen der am Ver-
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Die erforderliche Vergleichsspannung lässt sich auf verschiedene Weise erzeugen. Sie kann z. B. einem aus dem Netz gespeisten und mit der
Netzspannung synchronisierten Elektronenröhren- generator entnommen werden, wobei an sich bekannte Mittel zur Vermeidung von Amplituden- schwankungen Anwendung finden. Ausserdem ist es z. B. möglich, die Vergleichsspannung durch
Umwandlung einer konstanten Gleichspannung mittels eines mechanisch schwingenden, von der
Netzspannung erregten Umformers zu erhalten, wobei höhere Harmonische der Vergleichs- spannung durch Filter unterdrückt werden.
Die Verbraucherspannung ist durch Ein- stellung der Amplitude der Vergleichsspannung, wie in der Zeichnung bei 5 mit einem Pfeil angedeutet ist, auf einen bestimmten gewünschten Wert einstellbar. Auch ist es möglich, die Verbraucherspannung entsprechend einer beliebigen
Grösse, z. B. der Netzspannung selbst, gemäss einer bestimmten Gesetzmässigkeit zu ändern, indem man dafür Sorge trägt, dass sich die Vergleichsspannung entsprechend ändert, was zu Prüfungszwecken oder z. B. zur Temperaturregelung od. dgl. erwünscht sein kann.
Die Amplitude der Vergleichsspannung braucht nicht derjenigen der Verbraucherspannung zu entsprechen, sondern kann bei Verwendung der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Schaltung beträchtlich kleiner sein, bei der ein vom Schwächungsgrad eines parallel zum Verbraucher geschalteten Spannungsteilers 7 bestimmter Bruchteil in Reihe mit der Vergleichsspannung dem Verstärkerkreis zugeführt wird. Diese Schaltung ist vielfach günstig im Zusammenhang mit der Erzeugung der Vergleichsspannung. Zwar nimmt die Regelempfindlichkeit entsprechend dem Schwächungsgrad des verwendeten Spannungsteilers ab, aber dies kann auf einfache und wenig kostspielige Weise durch entsprechende Vergrösserung des verwendeten Verstärkungsgrades ausgeglichen werden. Durch den einstellbaren Schwächungsgrad ist zugleich auf einfache Weise die Verbraucherspannung regelbar.
Die vom Verstärker abzugebende Leistung entspricht dem Unterschied in der vom Verbraucher aufgenommenen Leistung bei Speisung mit der erwünschten Spannung und der ungeregelten Spannung. Wenn also die zu erwartenden Netzspannungsschwankungen zirka
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aufgenommenenLeistung bei der vorgeschriebenen Spannung bemessen werden.
Im Zusammenhang hiemit ist es bei grösseren Verbrauchern, namentlich wenn die zu erwartenden Netzspannungsschwankungen grösser sind, vorteilhafter in bezug auf die Nutzwirkung und Anlagekosten, die dargestellte Vorrichtung zusammen mit einer vorgeschalteten Regelvorrichtung anderer Art, z. B. der eingangs erwähnten Art, zu verwenden. Letztere verursacht dann eine im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung grobe und träge
Regelung, was aber keinen Nachteil bildet, weil bei einem Starkstromnetz die grossen Änderungen normalerweise langsam erfolgen und nur kleine Änderungen schnell stattfinden.
Diese schnellen, kleinen Änderungen und gegebenenfalls von der anderen Regelvorrichtung verursachten Ver- zerrungen werden dann mittels der dem Ver- stärker entnommenen Regelspannung ausgeglichen wobei die Ausgangsleistung des Verstärkers verhältnismässig gering gewählt sein kann.
Bei der Speisung des Verbrauchers aus einer
Speisequelle mit einer geerdeten Anschlussklemme 2 ist es erwünscht, die Regelspannung in dem nicht geerdeten Verbindungsleiter zwischen Netz und Verbraucher wie dargestellt einzuführen, weil dann der Verbraucher und zugleich eine der Verstärkereingangsklemmen geerdet werden kann.
Auf die gleiche Weise wie die Verbraucherspannung ist auch der Verbraucherstrom regelbar.
Die der zu regelnden Grösse proportionale Spannung wird dabei, wie in Fig. 2 dargestellt ist, einem mit dem Verbraucher in Reihe geschalteten Widerstand 8 entnommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung der Speisewechselspannung oder des Speisewechselstromes eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem Verbraucher eine Regelspannung die durch Verstärkung des Spannungsunterschiedes zwischen einer der zu regelnden Grösse proportionalen Spannung und einer Vergleichsspannung von der der Speisespannung entsprechenden Frequenz erzielt wird, derart wirksam ist, dass der erwähnte Spannungsunterschied geringer wird.
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Control device
The invention relates to the regulation (z. B. keeping constant) the amplitude of a
AC supply voltage or an AC supply current for a consumer.
In order to keep an alternating supply voltage constant, devices are known in which a transformer provided with taps is used and effective tapping by means of relays which are fed by the voltage occurring at the consumer
Supply voltage changes are changed in such a way that the voltage fluctuations occurring at the consumer are kept within certain limits. The control sensitivity and speed of such devices is naturally very limited.
These disadvantages are admittedly due to equipped with saturated transformers
Voltage regulator avoided; but an often undesirable distortion and a
Frequency dependence of the consumer voltage.
The invention relates to a control device in which all the disadvantages mentioned are avoided.
According to the invention, a control voltage is effective for regulating the AC supply voltage or the AC supply current of a load in series with it, which is achieved by amplifying the voltage difference between a voltage proportional to the variable to be controlled and a comparison voltage whose frequency corresponds to that of the supply voltage so effective that the mentioned voltage difference becomes smaller.
The device according to the invention is advantageous because the power to be output by the reference voltage source is practically zero, so that keeping it constant or changing it in a certain manner, for. B. according to the voltage of the consumer supply source, practically no problems.
In the device according to the invention, the consumer current or the consumer voltage always follows the comparison voltage, u. between not only in terms of size, but also in terms of their shape and even their phase, provided the phase difference between the unregulated
Voltage and the equivalent voltage is low.
The matching form of the reference voltage and the consumer current or the
Load voltage makes it possible that higher harmonics or other distortions of the supply source (e.g. high voltage network) can practically be avoided completely. At the same time, other types of interference are weakened if the frequency of this interference is only within the frequency range of the amplifier.
The control sensitivity of the device according to the invention and the reduction in interference increase with the gain of the amplifier which is provided for amplifying the voltage difference between the reference voltage and the variable to be controlled.
The invention is explained in more detail by the drawing, in which FIG. 1 shows a device for regulating the voltage occurring at a consumer, and in FIG. 2 a device for regulating the current flowing through a consumer is shown schematically.
In Fig. 1, a consumer 1 is shown, which has to be fed from a power network to be connected to the connection terminals 2, 3 with an alternating voltage that is independent of the network fluctuations.
For this purpose, an electron tube amplifier 4 of a type known per se from amplifier technology is provided, which depends on the voltage difference between the
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The required equivalent stress can be generated in various ways. You can z. B. one fed from the network and with the
Mains voltage synchronized electron tube generator can be taken, whereby known means for avoiding amplitude fluctuations are used. It is also z. B. possible, the equivalent voltage through
Conversion of a constant DC voltage by means of a mechanically oscillating, from the
Mains voltage of the energized converter, with higher harmonics of the reference voltage being suppressed by filters.
The consumer voltage can be adjusted to a specific desired value by adjusting the amplitude of the comparison voltage, as indicated in the drawing at 5 with an arrow. It is also possible to adjust the load voltage according to any
Size, e.g. B. the mains voltage itself to change according to a certain law, by ensuring that the comparison voltage changes accordingly, which is for testing purposes or z. B. od for temperature control. Like. May be desirable.
The amplitude of the comparison voltage does not have to correspond to that of the consumer voltage, but can be considerably smaller when using the circuit shown in dashed lines in Fig. 1, in which a fraction determined by the degree of attenuation of a voltage divider 7 connected in parallel to the consumer is fed in series with the comparison voltage to the amplifier circuit becomes. This circuit is often beneficial in connection with the generation of the comparison voltage. Although the control sensitivity decreases according to the degree of attenuation of the voltage divider used, this can be compensated for in a simple and inexpensive manner by correspondingly increasing the degree of amplification used. Due to the adjustable degree of attenuation, the consumer voltage can also be easily regulated.
The power to be delivered by the amplifier corresponds to the difference in the power consumed by the consumer when the desired voltage is supplied and the voltage is not regulated. So if the expected mains voltage fluctuations are around
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absorbed power at the specified voltage.
In connection with this, for larger consumers, especially if the expected mains voltage fluctuations are greater, it is more advantageous in terms of usefulness and system costs to use the device shown together with an upstream control device of another type, e.g. B. of the type mentioned to use. The latter then causes a device that is coarse and sluggish compared to the device shown in FIG
Regulation, which is not a disadvantage, because in a high-voltage network the large changes usually take place slowly and only small changes take place quickly.
These rapid, small changes and any distortions caused by the other control device are then compensated for by means of the control voltage taken from the amplifier, and the output power of the amplifier can be selected to be relatively low.
When feeding the consumer from a
Supply source with a grounded connection terminal 2, it is desirable to introduce the control voltage in the ungrounded connecting conductor between the network and consumer as shown, because then the consumer and one of the amplifier input terminals can be grounded at the same time.
The consumer current can also be regulated in the same way as the consumer voltage.
The voltage that is proportional to the variable to be controlled is taken from a resistor 8 connected in series with the consumer, as shown in FIG.
PATENT CLAIMS:
1. A device for regulating the AC supply voltage or the AC supply current of a consumer, characterized in that in series with the consumer a control voltage is achieved by amplifying the voltage difference between one of the variable to be controlled proportional voltage and a reference voltage of the frequency corresponding to the supply voltage, such what is effective is that the mentioned voltage difference becomes smaller.