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Mit einem Spannungsregler versehene Stromlieferungseinrichtung, insbesondere für Prüf- und Eichstationen für Messgeräte An Prüf- und Eichstationen für Messgeräte, wie Wattmeter und Elektrizitätszähler oder dergleichen, wird eine konstante Spannung gefordert, welche höchstens 0,5%o vom Sollwert abweichen darf. Da die Spannung eines Kraftnetzes üblicherweise bis etwa 5% Abweichung aufweisen kann, muss die Betriebsspannung für Prüf- und Eichstationen durch einen geregelten Generator erzeugt werden, da Spannungsstabilisatoren für so grosse Netzspannungsschwankungen einerseits und Belastungsschwankungen von den Prüf- und Eichstationen her anderseits den Anforderungen nicht mehr genügen.
Da die Netzfrequenz in den meisten Verteilnetzen geregelt und wesentlich stabiler ist als die Spannung und üblicherweise Abweichungen von 0,1 bis 0,2% der Sollfrequenz nicht überschreitet, bedarf es keiner weiteren Stabilisierung der Frequenz. Zur Erzeugung einer hinreichend konstanten Spannung werden in bekannter Weise Regeleinrichtungen verwendet. Bekannte Regeleinrichtungen für diesen Zweck enthalten einen an der Netzspannung liegenden Synchronmotor, welcher mit einem Generator mit Fremderregung und einer Gleichstromerregermaschine gekuppelt ist. Der Generator liefert eine Spannung, welche der Netzfrequenz proportional ist und nur mit der Belastung durch die Eich- und Prüfstation schwankt. Die abgegebene Generatorspan- nung wird als Regelgrösse auf einen Röhrenregler gegeben, welcher die Erregung des Generators beeinflusst.
Röhrenregler bekannter Art für den genannten Zweck sind meistens dreistufige Gleichstromverstärker. Solche neigen zur Selbsterregung, und infolge der erforderlichen grossen Verstärkung benötigen sie einen beträchtlichen Aufwand in schaltungstechnischem Baumaterial und an schaltungstechnischen Massnahmen.
Ein bemerkenswerter Nachteil bekannter Röhrenregler für den genannten Zweck besteht darin, dass die Erregerwicklung im Anodenkreis der Leistungsverstärkerstufe liegt. Dies bedingt einen Potentialausgleich zwischen der Vorverstärkerstufe und der Leistungsverstärkerstufe, welcher mittels einer Batterie erreicht wird. Wohl wird dabei erreicht, dass die Leistungsstufe auch als Spannungsverstärker wirkt, wodurch jedoch die Erregerwicklung dauernd auf einem hohen Potential gegen Masse liegt.
Vielfach genügt ferner in den genannten Reglern eine Stabilisatorröhre in der Spannungsvergleichsstufe den- Anforderungen nicht, indem die abgegebene Brenn- spannung zur Bildung einer Differenzspannung mit der Messspannung nicht absolut konstant ist, sondern bei gewissen Betriebszuständen ändert, z. B. beim Übergang von Leerlauf auf Belastung der Erregermaschine, bei Raumtemperaturänderung oder Änderung der Temperatur der Erregermaschine.
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Solche störende Spannungsschwankungen führten zu der Massnahme, zur Erzeugung einer konstanten Spannung für den Spannungsvergleich eine Batterie zu verwenden.
Es sind Regler bekannt, welche die beiden genannten Batterien gleichzeitig verwenden. Die Verwendung von Batterien in einer automatischen Regelanlage wird wegen der ständig erforderlichen Wartung als nachteilig empfunden.
Die vorliegende Erfindung will diesen Nachteil beheben.
Die Erfindung betrifft eine mit einem Spannungsregler versehene Stromlieferungseinrichtung, insbesondere für Prüf- und Eich- stationen für Messgeräte, mit einem Synchronmotor, einem Generator mit Fremderregung und einem Röhrenregler, enthaltend einen Messgleichrichterteil, eine Spannungsvergleichsstufe mit Vorverstärkung und eine Leistungsstufe, welche auf die Erregerwicklung des Generators wirkt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messgleichrichterteil in jeder Phase einen, vormagnetisierten Transformator aufweist,
die Spannungsvergleichsstufe die Messspannung mit einer mittels einer Stabilisatorröhre erzeugten konstanten Spannung unter Kompensierung von Brenn- spannungsänderungen vergleicht und mit der auftretenden Differenzspannung die Leistungsstufe steuert, in deren Kathodenkreis die Erregerwicklung geschaltet ist, und dass die Spannung der Erregerwicklung zur Vormagnetisierung auf die Phasentransformatoren des Messgleichrichterteils zurückgeführt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Blockschema und in Fig. 2 ein Schaltschema (s. Beispiel). Gemäss Fig. 1 ist eine Maschinengruppe, bestehend aus einem Drehstrom-Synchronreaktionsmotor MV, der einen Drehstromgenerator G mit angekuppelter Erregermaschine GE antreibt, angeordnet. Der Synchronmotor liegt an einem Dreiphasennetz mit den Phasen RST. Der Generator liefert ebenfalls eine Dreiphasenspannung mit den Phasen UVW.
Es ist ein zweistufiger elektronischer Regler mit einem Messgleichrichter angeordnet, und die Gleichspannung, welche die Erregermaschine GE erzeugt, wird über den elektronischen Regler der Erregerwicklung E des Drehstromgenerators G zugeführt und wird so gesteuert, dass die erzeugte Wechselstromspannung für Belastungsänderungen von Null bis Vollast innerhalb 0, 5@ konstant bleibt. Der elektronische Regler wird durch die drei Teile A, B, C gebildet. Teil A enthält eine Messgleichrichteranord- nung und ist an die spannungsgeregelten Phasen UVW angeschlossen. Die vom Mess- gleichrichter abgegebene Gleichspannung ist proportional dem Mittelwert der verketteten Phasenspannungen.
Sie wird als Steuerspannung der Spannungsvergleichsstufe B zugeführt, welche eine Elektronenröhre enthält, deren Gitter durch die Steuerspannung gesteuert, und deren Kathode auf einem konstanten Potential gehalten wird. Beim Vorhandensein einer Differenzspannung findet eine Verstärkung statt, und das Anodensignal wird auf das Steuergitter der Leistungsstufe C geführt, welche mehrere parallel geschaltete Leistungsverstärkerröhren enthält, deren Anzahl durch die abzugebende Leistung bestimmt ist.
Die Erregerwicklung E liegt im Kathodenkreis der parallel geschalteten Ver- stärkerröhren. Die Spannung der Erregerwicklung erfährt zwischen Leerlauf und Vollast des Generators eine Änderung von etwa 50 bis 600/" wodurch sich das Potential der Leistungsröhrenkathoden verschiebt.In- folge einer nur beschränkt möglichen Verstärkung beeinflusst diese Potentialverschiebung die geregelte Generatorspannung, so dass besondere Massnahmen notwendig sind, um diesen Einfluss zu kompensieren.
Bei einer etwa 500fachen Verstärkung würde die Generatorspannung zwischen Leerlauf und Vollast eine Änderung von etwa 2,4 /0o erfahren. Zulässig ist aber höchstens 0,50/00 Durch Vormagnetisieren der Transformatoren im Messgleichrichterteil A gelingt es, die Steuerspannung so zu beeinflussen, dass die-
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ser Effekt ausgeglichen wird. Zu diesem Zweck besitzen diese Transformatoren eine Vormagnetisierungswicklung, und die Spannung der Erregerwicklung E wird zur Vormagnetisierung auf die Messgleichrichterstufe A zurückgeführt.
Der Ausbau der drei Teile A, B, C ist aus Fig.2 ersichtlich. Der Messgleichrichterteil enthält drei Transformatoren Trl, Tr2, Tr3, deren Primärwicklungen 1-2 in Dreieckschaltung an den Phasen UVW des Genera- tors G liegen und über Potentiometer P1, P2, P3 einstellbar sind. Jeder Transformator besitzt eine Vormagnetisierungswicklung 3-4. Diese drei Wicklungen sind in Reihe geschaltet und die Vormagnetisierungsspannung wird einem Potentiometer P6 entnommen, welches an der Spannung der Erregerwicklung E liegt. Die Sekundärwicklungen 5-6 besitzen je eine Mittelanzapfung 7 und sind in Stern geschaltet. Sie speisen die Gleichrichter GLl, GL2, GL3, welche ihre Spannung auf das Potentiometer P4 geben, von welchem die Steuerspannung für die Spannungsvergleichsstufe abgegriffen wird.
Die Messgleichrichterschaltung ist 6phasig gewählt, um die Welligkeit der Gleichspannung klein zu halten. In der getroffenen Anordnung ist die resultierende Gleichspannung am Potentiometer P4 proportional dem Mittelwert der drei verketteten Spannungen UVW und Verzerrungen des Spannungsdreiecks bei unsymmetrischer Belastung wirken sich dadurch weniger stark aus, als wenn nur einphasige Gleichrichtung vorgesehen wäre. Zum Ausgleich von unvermeidlichen kleinen unterschiedlichen Gleichrichtercharakteristiken dienen die Potentiometer P1, P2, P3, die als Spannungs- teiler an den verketteten Primärspannungen liegen. Diese Spannungsteiler werden so eingestellt, dass alle Gleichrichter gleich grosse Anteile an die Steuergleichspannung liefern.
Durch diese Anordnung können auch allfällige Alterungen der Selenventile jederzeit ausgeglichen werden.
Die Spannungsvergleichsstufe B enthält eine Vorverstärkerröhre T2, deren Steuer- gitter über einen Ohmschen Widerstand R1 mit dem Potentiometer P4 gekoppelt ist. Die Kathode dieser Röhre wird mittels einer Präzisions-Stabilisatorröhre T1 auf konstantem Potential gehalten. Das Potentiometer P5 dient als Spannungsteiler für die Schirmgitterspannung der Röhre T2.
Als Speisespannung des ganzen Verstärkerkreises wird die Spannung des Gleichstromgenera- tors GE verwendet, und der Abgriff des Potentiometers P5 kann so gewählt werden, dass die kleinen Änderungen der Brennspannung der Röhre T1 infolge Änderung der Gleichstromgeneratorspannung keine Änderung des Anodenstromes der Röhre T2 be- wirkt. Die Röhre T2 arbeitet mit einer sehr hohen Verstärkung, wodurch der Anoden-. strom sehr klein wird. Dies hat zur Folge, dass sich der Einfluss von Ileizspannungsschwan- kungen bemerkbar machen kann, der unerwünschte Änderungen des Anodenstromes zur Folge hat.
Der Heizstrom der Röhre T2 wird in üblicher Weise über einen nicht gezeichneten Transformator direkt dem Ortsnetz entnommen, so dass dieser den Netzschwankungen unterworfen ist. Um den Einfluss dieser Schwankungen auf die geregelte Spannung auszuschalten, ist im Kathodenkreis der Röhre T2 ein Widerstand R6 angeordnet, an welchem ein der Heizspannung verhältnisgleicher Spannungsabfall erzeugt wird. Der Strom hierzu wird einem an der Heizspannung liegenden Gleichrichter GL4 entnommen.
Die Einrichtung arbeitet so, dass bei steigender Heizspannung der Spannungsabfall am Widerstand R6 auch grösser wird. Dadurch verschiebt sich das Gitterpotential in der negativen Richtung und vermindert die störende Zunahme des Anodenstromes.
Die Leistungsverstärkerröhren T3 sind parallel geschaltet und ihre Steuergitter liegen über je einen Widerstand R3 an der Anode der Vorverstärkerröhre T2. , Die Schirmgitter liegen über einen Widerstand R4 und die Anoden über einen Widerstand R5 am Pluspol des Gleichstromgenerators GE, während die Erregerwicklung E im Kathodenkreis der Leistungsverstärkerröhren liegt.
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Die Messgleichrichteranordnung ist frequenzabhängig, indem eine Frequenzänderung von 1% bei 50 Hz die geregelte Spannung um etwa 2 @a beeinflusst. Da Frequenzänderungen im Netz allgemein langsam verlaufen und selten 1% überschreiten, kann ihr Einfluss auf die geregelte Spannung jedoch meistens vernachlässigt werden.
Soll der Frequenzeinfluss berücksichtigt werden, so kann durch eine einfache Kompensationseinrichtung der Frequenzeinfluss auf weniger als 0,5@o bei 1 % Frequenzabweichung herabgesetzt werden. Hierzu dienen die Transformatoren Tr4, TrS, der Kondensator C3, ein Potentiometer P9 und ein Gleichrichter GL5. Die Primärwicklung des Transformators Tr4 bildet mit dem Kondensator C3 einen Serieresonanzkreis, dessen Arbeitsbereich unterhalb der Resonanzfrequenz liegt. An der Sekundärwicklung wird eine Spannung gewonnen, die der Frequenzabweichung proportional ist. Der Resonanzkreis ist an die geregelte Generatorspannung angeschlossen, in Fig. 2 an die Phasen V und W. An dieser Spannung liegt auch das Potentiometer P9 als Ohmscher Spannungsteiler, an dem eine frequenzunabhängige Spannung abgegriffen wird.
Die Sekundärspannung des Transformators Tr4 wird mit dieser Spannung geometrisch addiert und die vektorielle Summenspannung der Primärwicklung des Transformators Tr5 zugeführt. Die Sekundärspannung des Transformators Tr5 wird gleichgerichtet und gesiebt (C4). Die so erzeugte frequenzabhängige Gleichspannung wird über den Widerstand B@ dem Steuergitter der Röhre T2 aufgedrückt und steuert somit die Vorverstärkerstufe in kompensierendem Sinne.
Der Regelvorgang spielt sich folgendermassen ab : Die konstant zu haltenden Generatorspannungen UVW werden in der Mess- gleichrichterstufe transformiert und gleichgerichtet. Diese Gleichspannung steuert die Vorverstärkerröhre T2. Steigt nun beispielsweise die Generatorspannung, so steigt auch die Gitterspannung an der Röhre T2 und damit ihr Anodenstrom. Diese Stromerhöhung bewirkt eine Zunahme des Spannungsabfalles am Anodenwiderstand R2, wodurch die Gitterspannung der Leistungsröhren T3 abnimmt. Die Leistungsstufe wird somit stärker gesperrt, d.h. deren Innenwiderstand nimmt zu.
Da dieser Innenwiderstand in Reihe mit der Erregerwicklung E des Generators G liegt, hat die Widerstandszunahme eine Verkleinerung der Spannung an der Erregerwicklung zur Folge, so dass die Generatorspannung wieder auf den Ausgangswert zurückgeführt wird. Bei sinkender Generatorspannung erfolgt der Regelvorgang in umgekehrtem Sinn. Der Regler arbeitet also stets einer Abweichung der Generatorspannung entgegen.