Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Kenngrösse eines Wechselstromes. Es sind Verfahren zur Regelung von Wech selspannungen und Wechselströmen bekannt, bei welchen der Effektivwert der letzteren auf konstante Werte oder auf nach einem Zeitprogramm vorgeschriebene Werte geregelt wird.
Solche Regelungsverfahren sind für die Kontrolle und Eichung von Gleichrichter Wcehselstrom-Instrumenten und für die Kon trolle, Eichung oder den Betrieb von andern (reräteii, welche ebenfalls auf die Kenngrösse eines gleichgerichteten Wechselstromes reagie ren, in) allgemeinen nur dann geeignet, wenn die @Vechselspannungen oder Wechselströme von der gleielren Grössenordnung rein harmo- niseli sind wie die Grössenordnung der er wünschten Regelgenauigkeit.
Ansonst verän dern sieh die gleichgerichteten Werte der Weeliselsparinungen und der Wechselströme ,je naeli der Verzerrung der letzteren durch höhere Harmonische in unzulässigem Masse auch dann, wenn der Effekti vert der ge nannten Spannungen und Ströme mit der er wünschten Genauigkeit geregelt wird, weil je nach der Krümmung der Gleichriehterkenn- linie und der Grösse des angelegten Wechsel stromes diese Instrumente mehr auf den arith- metisehen Mittelwert oder mehr auf den Spit zenwert der Wechselspannung reagieren und nur in seltenen Fällen rein auf den Effektiv wert desselben.
Die Erzielung der notwendigen Verzerrungsfreiheit der Wechselspannungen und Wechselströme erfordert zusätzliche Massnahmen, welche kostspielig sind. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Ausschaltung der Notwendigkeit' dieser zu sätzlichen, kostspieligen Massnahmen, wodurch der Bau von Regelgeräten für Kontrolle, Ei chung oder Betrieb von Instrumenten und Ge räten, welche auf verschiedene Kennwerte von Wechselspannungen reagieren, wesentlich ver einfacht und verbilligt wird.
Die zu lösende Aufgabe besteht darin, durch ein neues Regelverfahren bzw. Regel gerät Verzerrungen der geregelten Wechsel spannungen und Wechselströme zulassen zu können, welche Verzerrungen von höherer Grössenordnung sind als jene der erwünsch ten Regelgenauigkeit, ohne dadurch letztere herabzusetzen.
Die Lösung der Aufgabe besteht verfah rensgemäss darin, dass vom Wechselstrom eine Gleichspannung derart abgeleitet wird, dass sie ein eindeutiges Mass für die betreffende Kenngrösse des gleichgerichteten Wechselstro mes ist und dass durch Vergleich dieser Gleichspannung mit einer Normalspannung die zur Regelung dienende elektrische Grösse erzeugt. wird.
Die Erfindung bezieht sieh ferner auf Re gelgeräte zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens, mit einer durch Gleich strom steuerbaren WechselstromübertragUngs- einrichtung, bei welcher erfindungsgemäss ein mindestens ein Gleichrichterelement enthalten der Regelfühler am Ausgang der Übertra gungseinrichtung angeschlossen ist und dass Mittel vorhanden sind, um eine vom Regel- Fühler abgegebene Gleichspannung mit einer elektrischen Normalspannung zu vergleichen, das Ganze derart,
dass bei Änderungen der Ausgangsgleichspannung die Wechselstrom- übertrag-ungseinriehtung derart steuerbar ist, dass die vom Regelfühler abgegebene Clleich- spannung selbständig auf einen v orgeschrie- benen, in einem bestimmten, einstellbaren Ver hältnis zur elektrischen Normalspannung ste henden Wert sich einreguliert.
Die Zeichnungen zeigen rein beispielsweise mehrere Ausführungsformen von Regelgerä ten zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.1 liefert die Sekundärspule des Transformators 36 die erwünschte geregelte Wechselspannung für die mit einem Gleichrichter versehene Be lastung 1. Der aus den Gleichrichtern 2 und 3 und den Widerständen 4, 5, 6 und 7, die gleichzeitig zur Temperaturkompensation ver wendet werden können, z.
B. auch unter Ver wendung von Kalt- und Heissleitern, be stehende Regelfühler liefert eine von der ge regelten Wechselspannung abhängige gleich- geriehtete, pulsierende Spannung, welche mit tels der Kapazitäten 8 und 10 und Drossel spule 9 geglättet wird. Der Regelfühler 2-7 ist derart ausgebildet, dass er möglichst die gleiche Gleichrichtungskennlinie aufweist wie der Verbraucher 1. Im vorliegenden Beispiel ist. die Kennlinie angenähert linear, so da.ss die erzeugte Gleichspannung dem arithmeti schen Mittelwert der Wechselspannung ent spricht.
Die geglättete Gleichspannung wird an die Drehspule 13 des Galvanometers 11 an ,gelegt und mit einer Normalspannung v ergli- chen, welche der Gleichstromstabilisator 14 über den Regulierwiderstand 15 liefert. Der an der Drehspule 12 befestigte Drehspiegel 13 reflektiert den durch die Optik 17 gebündelten Lichtstrom der Lichtquelle 16 auf die Photo zelle 18, welche in Serie mit dem Gitterwider stand 19 zwischen den Klemmen + B und -B einer Gleichstromquelle liegt. Der Span nungsabfall am Gitterwiderstand 19 beeinflusst das Potential am Gitter 23 der Elektronen röhre 22. Die passende negative Gittervorspan- nun- für die Elektronenröhre 22 wird durch den Kathodenwiderstand ''0 bestimmt.
Durch die Kathodenkapazität 21. wird der Wechsel strom der Elektronenröhre ?'? geleitet, welcher Wechselstrom durch die zwischen den Klem men 26 und 27 geschaltete und über den Transformator 28 ,wirkende Eingangs-Weeh- selspannungsquelle geliefert wird.
Der zwi schen der Kathode 2.1 und der Anode '?:5 der Elektronenröhre ?2, ferner durch die Primär- wieklum-, des Transformators 29 fliessende Wechselstrom erzeugt in der Sekundärwick lung des Transformators 29 eine @Veeliselspan- nung, welche das Gitter 31. der :Elektronen röhre 30 beeinflusst. Der hiedureh entstehende Wechselstrom in der Elektronenröhre 30 fliesst durch die Kathodenkapazität 35 und durch die Primärwicklung des Transformators 36.
Der Arbeitspunkt der Elektronenröhre 30 wird durch den Kathodenwiderstand 34 pas send bestimmt. Der Transformator 36 über trägt den Wechselstrom auf die an seine Se kundärwicklung geschaltete Belastung 1.
Die Wirkun--sweise des beschriebenen Re gelgerätes ist die folgende: Steigt die an der Belastung 1 liegende Ausgangswechselspannung über den erwünsch- ten Sollwert. an, so nimmt auch die gleich gerichtete pulsierende Spannung zu, welche die den Regelfühler bildenden Gleiehriehter 2 und 3 und die Widerstände .1, 5, 6 und 7 ent sprechend der Ausgangswechselspannung lie fern.
Die ebenfalls sich erhöhende geglättete Gleichspannung, wird nun durch die Normal spannung, welche dureli den Regulierwider stand 1.5 entsprechend dein erwünschten Soll wert der an der Belastung 1 liegenden Aus gangswechselspannung passend eingestellt wird, nicht mehr kompensiert. Dies bewirkt eine Verdrehung der Galvanometerdrehspule 12 und des daran befestigten Spiegels 13 der art, dass der auf die Photozelle 18 fallende Lichtstrom schwächer wird.
Die hierdurch verminderte Leitfähigkeit der Photozelle 18 verringert den Gleichstrom, welchen die zwi schen den Klemmen<I>+ B</I> und<I>-B</I> liegende Gleichstromquelle liefert und der, den Gitter widerstand 19 durchfliessend, an diesem einen Spannungsabfall erzeugt.
Dem verringerten Gleichstrom zufolge nimmt der genannte Slianniingsabfall in der Weise ab, dass das am Kathodenwiderstand 20 erzeugte negative Po tential des < < itters 23 gegenüber der Kathode 2-1 der Elektronenröhre 22 sich vergrössert und den Arbeitspunkt der L'lel:ti-onenröhre 22 in Richtung geringerer Steilheit verlagert.
Zufolge der geringeren Steilheit nimmt der durch die Elektronenröhre 22 fliessende Weeliselstroni ab, welchen die zwischen den Kleininen 26 und 27 liegende Eingangsweeh- seispannung über den Transformator 28, auf die Kathode 24 wirkend, auslöst.
Demzufolge empfängt aueli die Primärwicklung des Trans formators 29 einen geringeren Wechselstrom und das an der Sekundärwieklung des Trans- formators 29 liegende Gitter 31 der Elektro nenröhre 30 eine geringere Wechselspannung finit <I>der</I> Folge, dass der durch die Elektronen röhre 30 und die Primärwicklung des Trans formators 36 fliessende Wechselstrom ab nimmt.
Dementsprechend erfährt die Aus gangsweehselspannung der Sekundärwicklung des Transformators 36 eine Abnahme, welche dein eingan \;:s angenommenen Anstieg der an der Belastung 1 liegenden Weehselspannung entgegensteuert und dadurch den erwünsch ten Regeleffekt bewirkt. Dureh die Verwen dung eines gleichriehtenden Regelfühlers mit gleicher Kennlinie, wie sie die Belastung 1 zeigt, ist eine hohe Regelgenauigkeit der Weehselspannung für die\ Belastung 1, z. B.
(*leiehriellter-Weeliselstrom-Instrumente, die auf den Mittelwert des Wechselstromes rea gieren, auch dann erreichbar, wenn die Ver zerrung der Wechselspannung durch höhere Harmonische eine höhere Grössenordnung auf weist als jene der erwünschten Regelgenauig keit. Demzufolge können solche Regelgeräte ohne zusätzlichen technischen Aufwand für Filter billiger gebaut werden, womit die ge stellte Aufgabe gelöst ist.
Soll die Ausgangsweehselspannung an der Belastung 1 nach einem vorgesehriebenen Zeitprogramm verlaufen, so erreicht man dies durch Regulierung der Normalspannung aus dem Gleichstromstabilisator 14 nach dem glei- eben Zeitprogramm mittels des Regulierwider standes 15.
Zur Erzielung hoher Regelgenauigkeit ist es erforderlich, dass die Gleichrichtereigen- schaften der Gleichrichter 2 und 3 keine zeit lichen Veränderungen erfahren. Dies erreicht man durch die Verwendung von mechanischen Gleichriehtern, wie z. B. von Seliwingkontakt- gleichriehtern oder von Halbleitergleiehrieh- tern mit geringer Alterung, wie z.
B. Gernia- nium-Dioden. Die Temperaturabhängigkeit der letzteren kann durch passende Wahl der Wi derstände -1, 5, 6 und 7 in einem weiten Tem- peraturbereieh kompensiert werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die an die Verzerrungsfreiheit. der Aus gangswechselspannung an der Belastung 1 gestellten Anforderungen gering, das heisst es ist ein relativ hoher Klirrfaktor zugelassen. Der zulässige Wert desselben kann beim be schriebenen Ausführungsbeispiel besonders einfach und billig eingehalten werden, da die Eingangsweehselspannung am Transformator 28 nur eine geringe Leistung liefern muss und somit deren erforderliche Verzerrungsfreiheit finit wenig Aufwand erzielt werden kann. Im allgemeinen kann die Eingangsspannung dem Wechselstromnetz entnommen werden.
Für höchste Anforderungen kann die Eingangs spannung durch billige, für kleine Leistungen bemessene Filter entzerrt oder von einem Wechselspannungsgenerator kleiner Leistung geliefert werden, welcher durch einen ans Weehselstromnetz angeschlossenen Wechsel strommotor angetrieben wird. Hierdurch wird der Einfluss der Verzerrungen der Netzspan nung ausgeschaltet. Die zusätzlichen Verzer rungen durch die Elektronenröhre können mit bekannten Mitteln, wie Schwachstromfilter, Gegentaktschaltung, Gegenkopplung innerhalb zulässiger Grenzen gehalten werden.
Im Falle eines Gleichstromnetzes wird der genannte Wechselspannungsgenerator durch einen Gleichstrommotor angetrieben. Die Lö sung mit Motor-Generator-Gruppe zur Erzeu gung der Eingangswechselspannung gestattet schliesslich die Erzielung verschiedener Fre quenzen für die Ausgangswechselspannung an der Belastung 1. Mit der gleichen Regel leistung, welche das Regelgerät gemäss Fig. 1 liefert, können auch grössere Gesamtleistun gen an der Belastung 1 geregelt werden, wenn ein grosser Teil dieser Leistung dein Wechsel stromnetz direkt entnommen wird und die Regelleistung bloss zur Deckung der fehlen den Leistung bei sinkender Netzspannung ver wendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 2 dargestellt.
Das echselstromnetz liegt zwischen den Klemmen 38 und 39 der Primärwicklung des Netztransformators 37 und liefert einen gro ssen Teil der Gesamtleistung an der Be lastung 1. Die fehlende Leistung wird durch die Sekundärwicklung des Transformators 36 geliefert, an dessen Primärwicklung die Blei ehe, hier nicht gezeichnete Einrichtung ange schlossen ist wie in Fig.1. Der aus den glei chen Elementen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 wie in Fig.1 bestellende Regelfühler hat die gleichen Funktionen auszuüben wie im Ausführungs beispiel gemäss Fig. 1, und an seinen Aus gangsleitungen am Widerstand 7 ist die Blei ehe,
hier nicht gezeichnete Einrichtung all- gesehlossen wie in Fig. 1.
Ein Ausführungsbeispiel zur Regelung der Stromstärke zeigt Fig.3. Der Transformator 36, an dessen Primärwicklung die gleiche, hier nicht gezeichnete Einrichtung angeschlossen ist wie in Fig. 1, liefert mittels seiner Sekun därwicklung den Strom für die Belastung 1, welche hier in Serie geschaltet ist, mit dem Regelfühler, der aus den Gleiehriehtern 2 und 3 und den Widerständen 4, 5, 6 und 7 be steht.
Die am Widerstand 7 liegenden Aus gangsleitungen des Regelfühlers werden zur gleichen, hier nicht gezeichneten Einrichtung geführt wie in Fig. 1. Ähnlich wie im Falle der Spannungsregulierung lässt sich auch im Falle der Stromregulierung mit einer be stimmten Regelleistung eine grössere Gesamt leistung an der Belastung 1 bewältigen, wenn zur Stromlieferung das Wechselstromnetz her angezogen wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist. in Fig. 4 gegeben.
Der mit seiner Primärwieldung an das zwischen Klemmen 38 und 39 befindliche Wechselstromnetz ange- schaltete Transformator 37 liefert einen gro ssen Teil der Gesamtleistung an der Belastung 1.
Die fehlende Leistung bei zu niedriger Netzspannung wird durch den Transformator 36 geliefert, an dessen Primärwicklung die gleiche, hier nicht gezeichnete Einrichtung angeschlossen ist. wie in Fig.1. Die Belastung 1 ist in Serie aesellaltet iiiit dein Regelfühler, welcher aus den Gleiehriehtern 2 und 3 und den Widerständen -1, 5, 6 und 7 bestellt. Die ain Widerstand 7 liegenden Ausgangsleitun gen des Regelfühlers werden zur gleichen, hier nicht gezeichneten Einrichtung geführt wie in Fig. 1.
Eine von den in Fig.1, 2 3 und 4 dar gestellten Ausführungsbeispielen verschiedene Ausführung der Erfindung ist im folgenden beschrieben und in Fig. 5 dargestellt. In gleicher Weise wie bei den Ausführungs beispielen gemäss Fig. 1 bis 4 wird durch einen Regelfühler 2, 3, 4, 5, 6. 7 und ein Glättungs- netzwerk 8, 9, 10 eine Gleichspannung er zeugt., die über den Sollwert-Einstellwider- stand 11 an den Heizfaden 1.3 einer Diode 12 angelegt wird.
Die Diode 12 bildet finit den Widerständen 14, 15 und 16 eine Gleiehstrom- brüeke,welche in der einen Diagonale aus der an den Klemmen + B1 und -B1 liegenden Gleichstromquelle gespeist wird. Die in der andern Diagonale auftretende C,'leiclispannung ist zwischen Kathode 18 und Gitter 19 der Elektronenröhre 17 geschaltet.
Diese ist über die Gleiehst.romwicklung der gleichstromvor magnetisierten Drossel 20 all die Anodenbat terie zwischen den Klemmen + B. und -Bz z an-# -esehlossen und steuert den vorma-netisie- C renden Gleichstrom für die Drossel 20.
Letz tere ist als variable Impedanz dem Spartrans formator 21 vorgeschaltet und vermag dessen Primärspannung zu verändern, indem die Drossel 20 das Teilungsverhältnis der an den Klemmen 22 und 23 lie;-enden Netzweelisel- spannung je nach der Grösse des vormagneti sierenden Gleichstromes variiert. Damit kann auch die all der Belastun- 1 liegende Aus gangswechselspannung des aus Drossel 20 und Spartransformator 21 bestehenden S@-stemes verändert werden.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Re gelgerätes ist die folgende: Steigt die an der Belastung 1. liegende Ausgangsweehselspan- nung über den erwünschten Sollwert an, so nimmt aueb die am Ausgang des Filters 8-10 auftretende (Tleiehspannung zu, so dass nach der Glättun- nur der Mittelwert und nicht der Effektivwert des gleieligeriehteten Stro mes wirksam ist.
Dadurch wird es möglich, diesen Strom auf ein effektivwertempfind- liches Steuerelement, nämlich auf den heiz faden 13 der Diode 12, wirken zu lassen und hierbei trotzdem eine Spannungsregulierung zti erhalten, welche auf Kurvenformverände- rungen der Ausgangswechselspannung in der ()]eichen Weise rea--iei-t wie Gleiehriehterinstru- inente, ferner Apparate, welche ebenfalls auf ,
l.#leielig-erielitete Werte von @'V eeliselspannun- gen ansprechen. Die Intensität. des geglätteten Gleiehstronies wird ausser durch die Ausgangs- weeliselspannung an der Belastung 1 auch dureli die Grösse des einstellbaren Sollwert- widerstandes 11.
bestimmt, so dass die Aus- # 11(YSweell.,#el.spaniiiiiig auf verschiedene feste <B>g</B> # Werte oder auf gemäss einem Zeitprogramm \-orgesehriebene Werte reguliert werden kann, .je nachdem, ob der Sollwert-Einstellwider- stand 71 auf verschiedene feste Werte ein gestellt wird oder ob er nach dem gewünsch ten Zeitprogramm. verändert wird.
Zufolge der -eiter oben betrachteten Zunahme der Aus- ,,aiiris%veehselspannunc an der Belastung 1 wird nun der I-Ieizfaden 13 der Diode 12 stär- I;ei- erhitzt und damit seine Elektronenemis sion erhöht, wodurch der Widerstand der Di ode 12 abnimmt.
Dementsprechend wird auch der Spannungsabfall an der Diode 1.2 kleiner, indem jetzt von der gesamten Batteriespan- iiung zwischen den Klemmen +B1 und -R1 iiielir auf den konstanten Brückenwiderstand 1-1 anfällt. Dagegen hat. sieh der Spannungs abfall am Brückenwiderstand 16 nicht ver- iindert, da beide Widerstände 15 und 16 kon stant sind.
Am (Titter 19 der Elektronenröhre 17 ist die Differenz des eingestellten konstan ten Spannungsabfalles am Brückenwiderstand 16 und des nun kleineren Spannungsabfalles ;in der Diode<B>12</B> wirksam, welche Differenz sich zufolge Abnahme des Diodenspannungs- abfalles vergrössert hat. Der Schaltung eilt sprechend wird somit das Gitter 19 gegenüber der Kathode 18 negativer und der Anoden strom der Elektronenröhre 17 kleiner.
Die Abnahme des zugleich die Drossel 20 vor magnetisierenden Anodenstromes bewirkt eine Impedanzerhöhung der Drossel 20, wodurch von der zwischen den Klemmen 22 und 23 lie genden 1Vetzweehselspannung weniger auf die Primärseite des Spartransformators 21 an fällt und gleichzeitig die Ausgangswechsel spannung sinkt, der eingangs angenommenen Zunahme der Spannung an der Belastung 1 entgegensteuernd und dadurch den erwünsch ten Regeleffekt unter Wahrung der weitgehen den Unabhängigkeit von der Kurvenform der Wechselspannung bewirkend.
Fig.6 zeigt die entsprechende Schaltung für den Fall der Stromregulierung, wobei die Belastung 1 und der aus den Gleichrichtern 2 und 3 und den Widerständen d, 5, 6 und 7 bestehende Regelfühler hier in Serie an die Wechselspannung geschaltet ist, welche die Drossel 20 und der Transformator 21 regu lieren. An der vormagnetisierenden Gleich stromwicklung der Drossel 20 und an den Ausgangsleitungen am Widerstand 7 des Re gelfühlers sind die Bleiehen, hier nicht ge zeichneten Einrichtungen angeschlossen wie in Fig. 5.
Die gleichen Regelgeräte können auch zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung oder eines geregelten Gleielistromes verwendet. werden. Zu diesem Zwecke sind lediglich der Regelfühler, insbesondere die Gleichrichter elemente und das Glättungsfilter, für die zu liefernde Gleichstromleistung zu dimensio nieren.
Diese durch die Erfindung ermöglichte Vereinigung von Wechselstrom- und Gleich stromstabilisierung bietet besonders bei Eich- vorriehtungen für Universalmessinstrumente, welche ein Gleichstrommesswerk und zusätz liche Gleichrichterelemente aufweisen, be- trächtliclie Vorteile in bezug auf Anlage kosten und Einfachheit in der Bedienung.
Zum Eichen von Gleichrichterinstrumen- ten ist zur Erzielung guter Genauigkeit er forderlich, dass die Gleichrichterkennlinie des Regelfühlers und der in den Instrumenten eingebauten Gleiehriehterelemente möglichst identisch sind, um die Einflüsse allfälliger Kurvenformverzerrungen der geregelten Weeh- selspannungen bzw. Wechselströme auszu schalten.
Wenn zum Beispiel die zu eichen den Instrumente auf den Effektiv-wert der Wechselspannung reagieren, so muss der Re gelfühler eine quadratische Kennlinie besit zen, während für den Fall, dass die Instru mente auf den Mittelwert der Wechselspan nung ansprechen, die Kennlinie des Regel fühlers linear sein soll. Reagieren die zu eichenden Instrumente aber auf den Spitzen wert der Wechselspannung, wie beispielsweise Röhrenvoltmeter mit Vakuum- oder Kristall dioden, so muss auch der Regelfühler so aus gebildet sein, dass die von ihm erzeugte Gleichspannung dem Spitzenwert der geregel ten Wechselspannung proportional ist, was zum Beispiel mit Hilfe eines Ladekondensa- tors erreicht werden kann.
Da in der Praxis diese drei genannten Gleicliriehtungsarten je doch in den seltensten Fällen rein v orkom- inen, sondern meistens gemischt auftreten, je nach der Grösse des Wechselstromes, so ist es im allgemeinen das Vorteilhafteste, den Re- gelfüliler möglichst den Gleiehriehterwerken der zu eichenden Instrumente nachzubilden.
Method and device for regulating a parameter of an alternating current. There are known methods for regulating alternating voltages and alternating currents, in which the effective value of the latter is regulated to constant values or to values prescribed according to a time program.
Such control methods are generally only suitable for the control and calibration of rectifier AC instruments and for the control, calibration or operation of other devices (devices that also react to the parameters of a rectified alternating current) if the @VAC voltages or alternating currents of the same order of magnitude are purely harmonic as the order of magnitude of the desired control accuracy.
Otherwise, the rectified values of the alternating currents and the alternating currents change, depending on the distortion of the latter due to higher harmonics, to an inadmissible degree, even if the effect of the voltages and currents mentioned is regulated with the desired accuracy, because depending on the Curvature of the characteristic curve in the same direction and the size of the applied alternating current, these instruments react more to the arithmetic mean value or more to the peak value of the alternating voltage and only in rare cases purely to the effective value of the same.
Achieving the necessary freedom from distortion of the alternating voltages and alternating currents requires additional measures, which are expensive. The present invention aims to eliminate the need to 'these additional, costly measures, whereby the construction of control devices for control, Ei chung or operation of instruments and devices that respond to various parameters of AC voltages, is significantly simplified and cheaper.
The task to be solved is to use a new control method or control device to allow distortions of the regulated AC voltages and currents, which distortions are of a higher order of magnitude than those of the desired control accuracy, without thereby reducing the latter.
The solution to the problem is, according to the procedure, that a direct voltage is derived from the alternating current in such a way that it is a clear measure for the relevant parameter of the rectified alternating current and that by comparing this direct voltage with a normal voltage, the electrical variable used for regulation is generated. becomes.
The invention also relates to control devices for carrying out the method according to the invention, with an alternating current transmission device controllable by direct current, in which according to the invention contain at least one rectifier element, the control sensor is connected to the output of the transmission device and that means are available for a to compare the DC voltage output by the control sensor with a normal electrical voltage, the whole thing in such a way,
In the event of changes in the DC output voltage, the AC power transmission unit can be controlled in such a way that the DC voltage output by the control sensor is automatically adjusted to a prescribed value that is in a specific, adjustable ratio to the normal electrical voltage.
The drawings show, purely by way of example, several embodiments of control devices for carrying out the method according to the invention.
In the embodiment according to FIG. 1, the secondary coil of the transformer 36 provides the desired regulated AC voltage for the load 1 provided with a rectifier. The one from rectifiers 2 and 3 and resistors 4, 5, 6 and 7, which are used simultaneously for temperature compensation can be, e.g.
B. also using cold and hot conductors, existing control sensor supplies a rectified, pulsating voltage dependent on the regulated alternating voltage, which is smoothed by means of capacitors 8 and 10 and choke coil 9. The control sensor 2-7 is designed in such a way that it has the same rectification characteristic as possible as the consumer 1. In the present example. the characteristic curve is approximately linear, so that the generated direct voltage corresponds to the arithmetic mean value of the alternating voltage.
The smoothed direct voltage is applied to the rotating coil 13 of the galvanometer 11 and compared with a normal voltage which the direct current stabilizer 14 supplies via the regulating resistor 15. The rotating mirror 13 attached to the rotating coil 12 reflects the light flux of the light source 16 bundled by the optics 17 onto the photo cell 18, which was in series with the grid resistor 19 between the terminals + B and -B of a direct current source. The voltage drop at the grid resistor 19 influences the potential at the grid 23 of the electron tube 22. The suitable negative grid bias for the electron tube 22 is determined by the cathode resistance '' 0.
The cathode capacitance 21. the alternating current of the electron tube? '? which alternating current is supplied by the input alternating voltage source connected between the terminals 26 and 27 and acting via the transformer 28.
The alternating current flowing between the cathode 2.1 and the anode 5 of the electron tube 2 and also through the primary and the transformer 29 generates a Veelisel voltage in the secondary winding of the transformer 29, which the grid 31. the: electron tube 30 influences. The alternating current produced in this way in the electron tube 30 flows through the cathode capacitance 35 and through the primary winding of the transformer 36.
The operating point of the electron tube 30 is determined by the cathode resistor 34 pas send. The transformer 36 transfers the alternating current to the load 1 connected to its secondary winding.
The mode of operation of the control device described is as follows: If the AC output voltage applied to load 1 rises above the desired setpoint. on, the pulsating voltage in the same direction also increases, which the sliding elements 2 and 3 forming the control sensor and the resistors 1, 5, 6 and 7 according to the AC output voltage supply.
The smoothed DC voltage, which is also increasing, is no longer compensated for by the normal voltage, which is set by the regulating resistor 1.5 according to your desired target value of the AC output voltage applied to load 1. This causes the rotating galvanometer coil 12 and the mirror 13 attached to it to rotate in such a way that the luminous flux falling on the photocell 18 becomes weaker.
The resulting reduced conductivity of the photocell 18 reduces the direct current that the direct current source between the terminals <I> + B </I> and <I> -B </I> supplies and that flowing through the grid resistor 19 at this creates a voltage drop.
As a result of the reduced direct current, the mentioned slippage drop decreases in such a way that the negative potential of the itter 23 generated at the cathode resistor 20 increases with respect to the cathode 2-1 of the electron tube 22 and the working point of the electrode tube 22 increases shifted towards the lower slope.
As a result of the lower steepness, the Weeliselstroni flowing through the electron tube 22, which the input path voltage lying between the small lines 26 and 27 via the transformer 28 and acting on the cathode 24, triggers.
Accordingly, the primary winding of the transformer 29 receives a lower alternating current and the grid 31 of the electron tube 30 located at the secondary wave of the transformer 29 receives a lower alternating voltage finitely the consequence that the electron tube 30 and the primary winding of the transformer 36 from flowing alternating current takes.
Accordingly, the output alternating voltage of the secondary winding of the transformer 36 experiences a decrease, which counteracts the assumed increase in the alternating voltage applied to the load 1 and thereby causes the desired control effect. Dureh the use of an identical control sensor with the same characteristic as shown by load 1, a high control accuracy of the alternating voltage for \ load 1, z. B.
(* Leiehriellter-Weeliselstrom instruments, which react to the mean value of the alternating current, can also be achieved if the distortion of the alternating voltage due to higher harmonics is of a higher order of magnitude than that of the desired control accuracy. As a result, such control devices can be used without additional technical effort be built cheaper for filters, which solves the problem posed.
If the alternating output voltage at load 1 is to run according to a predetermined time program, this is achieved by regulating the normal voltage from direct current stabilizer 14 according to the same time program by means of regulating resistor 15.
To achieve high control accuracy, it is necessary that the rectifier properties of rectifiers 2 and 3 do not change over time. This is achieved through the use of mechanical aligners, such. B. of Seliwingkontakt- equalizing or of semiconductor gauges with low aging, such.
B. Gernianium diodes. The temperature dependency of the latter can be compensated for over a wide temperature range by a suitable choice of resistors -1, 5, 6 and 7.
In the embodiment described, they are aimed at freedom from distortion. The requirements placed on the AC output voltage on load 1 are low, i.e. a relatively high distortion factor is permitted. The permissible value of the same can be adhered to particularly easily and cheaply in the exemplary embodiment described, since the input alternating voltage at the transformer 28 only has to deliver a small amount of power and thus its required freedom from distortion can be achieved with little effort. In general, the input voltage can be taken from the AC network.
For the most stringent requirements, the input voltage can be equalized by cheap filters designed for small powers or supplied by an alternating voltage generator with low power, which is driven by an alternating current motor connected to the alternating current network. This eliminates the influence of the mains voltage distortion. The additional distortions caused by the electron tube can be kept within permissible limits using known means, such as low-current filters, push-pull circuits and negative feedback.
In the case of a direct current network, said alternating voltage generator is driven by a direct current motor. The solution with a motor-generator group for generating the AC input voltage finally allows different frequencies to be achieved for the AC output voltage at load 1. With the same control power that the control device according to FIG. 1 delivers, larger total power can also be achieved load 1 can be regulated if a large part of this power is taken directly from your alternating current network and the control power is only used to cover the missing power when the mains voltage drops.
An exemplary embodiment for this is shown in FIG.
The echselstromnetz lies between the terminals 38 and 39 of the primary winding of the mains transformer 37 and supplies a large part of the total power at load 1. The missing power is supplied by the secondary winding of the transformer 36, on whose primary winding the lead, not shown here Device is connected as in Fig.1. The control sensor ordering from the same elements 2, 3, 4, 5, 6 and 7 as in FIG. 1 has the same functions as in the execution example according to FIG. 1, and on its output lines at the resistor 7, the lead is before ,
The device not shown here is closed as in FIG. 1.
An embodiment for regulating the current intensity is shown in FIG. The transformer 36, to whose primary winding the same device, not shown here, is connected as in Fig. 1, by means of its secondary winding supplies the current for the load 1, which is connected in series here, with the control sensor, which consists of the sliding gauges 2 and 3 and resistors 4, 5, 6 and 7 be.
The output lines of the control sensor located at the resistor 7 are routed to the same device, not shown here, as in Fig. 1.Similar to the case of voltage regulation, a greater total power can be achieved at load 1 in the case of current regulation with a certain control power cope with when the AC grid is used to deliver electricity. One embodiment for this is. given in Fig. 4.
The transformer 37, which is connected with its primary winding to the alternating current network located between terminals 38 and 39, supplies a large part of the total power to the load 1.
The missing power when the mains voltage is too low is supplied by the transformer 36, to whose primary winding the same device, not shown here, is connected. as in Fig.1. The load 1 is in series with your control sensor, which is ordered from the slide bars 2 and 3 and the resistors -1, 5, 6 and 7. The output lines of the control sensor located ain resistor 7 are routed to the same device, not shown here, as in FIG. 1.
One of the embodiments of the invention shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4 is presented differently is described below and shown in FIG. In the same way as in the embodiment examples according to FIGS. 1 to 4, a control sensor 2, 3, 4, 5, 6, 7 and a smoothing network 8, 9, 10 generate a DC voltage. Setting resistor 11 is applied to the filament 1.3 of a diode 12.
The diode 12 finitely forms a direct current bridge with the resistors 14, 15 and 16, which is fed in one diagonal from the direct current source connected to the terminals + B1 and -B1. The C 'electrical voltage occurring in the other diagonal is connected between the cathode 18 and the grid 19 of the electron tube 17.
This is connected via the DC winding of the direct current pre-magnetized choke 20 to all the anode batteries between the terminals + B. and -Bz z and controls the pre-magnetized direct current for the choke 20.
The latter is connected upstream of the autotransformer 21 as a variable impedance and is able to change its primary voltage by the choke 20 varying the division ratio of the Netzweeliselvoltage at terminals 22 and 23 depending on the magnitude of the biasing direct current. This means that the AC output voltage of the S @ system consisting of choke 20 and autotransformer 21 can also be changed.
The operating principle of the control device described is as follows: If the alternating output voltage applied to the load 1 rises above the desired setpoint, the voltage at the output of the filter 8-10 also increases, so that after smoothing only the mean value and not the rms value of the equalized current is effective.
This makes it possible to let this current act on a control element that is sensitive to the effective value, namely on the heating filament 13 of the diode 12 and still obtain a voltage regulation zti which reacts to changes in the AC output voltage in the ()] calibrated manner --iei-t like joint instru- ments, furthermore apparatus which are also on,
l. # address leielig-erielitete values of @ 'V eelisel voltages. The intensity. of the smoothed balancing tronies, the size of the adjustable setpoint resistance 11 is also determined by the output wave voltage at the load 1.
determined, so that the output # 11 (YSweell., # el.spaniiiiiig can be regulated to various fixed <B> g </B> # values or to values according to a time program, depending on whether the setpoint Setting resistor 71 is set to various fixed values or whether it is changed according to the desired time program.
As a result of the increase in the output voltage at the load 1 considered above, the filament 13 of the diode 12 is now heated more intensely and its electron emission is increased, whereby the resistance of the diode 12 decreases.
Correspondingly, the voltage drop across the diode 1.2 is also smaller, in that the entire battery voltage between the terminals + B1 and -R1 is applied to the constant bridge resistance 1-1. Has against it. do not see the voltage drop across the bridge resistor 16, since both resistors 15 and 16 are constant.
The difference between the set constant voltage drop across the bridge resistor 16 and the now smaller voltage drop is effective at the (titter 19 of the electron tube 17); in the diode <B> 12 </B>, the difference has increased due to the decrease in the diode voltage drop Circuit rushes speaking thus the grid 19 relative to the cathode 18 is more negative and the anode current of the electron tube 17 is smaller.
The decrease in the anode current magnetizing the choke 20 at the same time causes an increase in the impedance of the choke 20, whereby less of the 1Vetzweehselvoltage between the terminals 22 and 23 falls on the primary side of the autotransformer 21 and at the same time the output AC voltage drops, the initially assumed increase in Counteracting voltage at load 1 and thereby causing the desired control effect while maintaining the independence of the waveform of the AC voltage.
6 shows the corresponding circuit for the case of current regulation, where the load 1 and the control sensor consisting of the rectifiers 2 and 3 and the resistors d, 5, 6 and 7 are connected in series to the alternating voltage which the choke 20 and the transformer 21 regulate. On the pre-magnetizing direct current winding of the choke 20 and on the output lines at the resistor 7 of the Re gel sensor, the lead, not shown here, devices are connected as in FIG.
The same control devices can also be used to generate a regulated DC voltage or a regulated track current. will. For this purpose, only the control sensor, especially the rectifier elements and the smoothing filter, are to be dimensioned for the DC power to be supplied.
This combination of alternating current and direct current stabilization made possible by the invention offers considerable advantages in terms of system costs and simplicity in operation, especially in the case of calibration devices for universal measuring instruments which have a direct current measuring mechanism and additional rectifier elements.
To calibrate rectifier instruments, in order to achieve good accuracy, it is necessary that the rectifier characteristic of the control sensor and the linear elements built into the instruments are as identical as possible in order to eliminate the effects of any curve distortion of the regulated AC voltages or alternating currents.
For example, if the instruments to be calibrated react to the rms value of the alternating voltage, the control sensor must have a quadratic characteristic curve, while the characteristic curve of the control sensor must be used in the event that the instruments respond to the mean value of the alternating voltage should be linear. However, if the instruments to be calibrated react to the peak value of the alternating voltage, such as tube voltmeters with vacuum or crystal diodes, the control sensor must also be designed in such a way that the direct voltage it generates is proportional to the peak value of the controlled alternating voltage Example can be achieved with the help of a charging capacitor.
Since in practice these three types of equilibrium only occur in the rarest cases, but mostly appear mixed, depending on the size of the alternating current, it is generally the most advantageous to use the rule filler as closely as possible to the equations to be calibrated To replicate instruments.