Wechselspannungs-bzw. Wechselstromstabilisator mit wechselspannungsgesteuerten
Elektronenröhren oder Transistoren Die Erfindung betrifft einen geregelten Wechselspannungsstabilisator
bzw. Wechselstromstabilisator mit vernachlässigbarer Regelzeitkonstante und Ausregelung
von Kurvenformfehlern.AC voltage or AC stabilizer with AC voltage controlled
Electron tubes or transistors The invention relates to a regulated AC voltage stabilizer
or alternating current stabilizer with negligible control time constant and regulation
of waveform errors.
Es sind bereits Wechselspannungsstabilisatoren bekannt, bei denen
die Ausgangsspannung durch den veränderlichen Widerstand einer durch Gleichstrom
vormagnetisierten Drossel als Stellglied konstant gehalten wird. Der hierzu erforderliche
Gleichstrom kann, wie bekannt, durch Spannungsvergleich der gleichgerichteten Ausgangsspannung
mit der konstanten Spannung an einer Glimmlampe oder durch Widerstandsvergleich
eines spannungsabhängigen Widerstandes in einer Brückenschaltung und Gleichrichtung
des Stromes im Brückennullzweig gewonnen werden.There are already known AC voltage stabilizers in which
the output voltage through the variable resistance one through direct current
pre-magnetized throttle is kept constant as an actuator. The required for this
As is known, direct current can be generated by comparing the voltage of the rectified output voltage
with the constant voltage on a glow lamp or by comparing the resistance
a voltage-dependent resistor in a bridge circuit and rectification
of the current in the bridge zero branch can be obtained.
Die Verwendung einer vormagnetisierten Drossel als Stellglied weist
verschiedene Mängel auf. Die nichtlineare Magnetisierungskennlinie der vormagnetisierten
Drossel verursacht starke nichtlineare Verzerrungen der zu regelnden Spannung, die
nur teilweise und mit großem Aufwand beseitigt werden können. Weiter besitzen vormagnetisierte
Drosseln als Stellglieder durch die Induktivität der Steuerwicklung und den Widerstand
der steuernden Gleichstromquelle eine große Zeitkonstante, die das Ausregeln kurzdauernder
Spannungsschwankungen verhindert.The use of a premagnetized throttle as an actuator has
various defects. The non-linear magnetization characteristic of the premagnetized
Throttle causes strong non-linear distortions in the voltage to be regulated
can only be partially eliminated and with great effort. Next have pre-magnetized
Chokes as actuators due to the inductance of the control winding and the resistance
the controlling direct current source has a large time constant, which makes the correction shorter
Prevents voltage fluctuations.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, als Stellglied zwei gegengeschaltete
Elektronenröhren oder Transistoren zu verwenden, die abwechselnd von je einer Halbwelle
des zu regelnden Stromes durchflossen werden und deren Steuerelektroden gegenphasig
Wechselspannung zugeführt erhalten, wobei die Amplitude eine Funktion der Ausgangsspannung
des Reglers ist, und die Frequenz mit der Frequenz der zu regelnden Spannung übereinstimmt.
Die nötige Steuerspannung soll dabei einer am Ausgang des Wechselspannungsstabilisators
liegenden nichtlinearen Brücke entnommen werden. Diese Anordnung ist jedoch noch
mit der Regelzeitkonstante des nichtlinearen Schaltelementes (z. B. Kaltleiter)
in der als Meßglied arbeitenden Brückenschaltung behaftet und kann nur die zusätzlich
durch die Stabilisierungsanordnung erzeugten Kurvenformfehler klein halten, die
am Eingang des Stabilisators liegende Netz-Oberwellenspannung aber nicht beseitigen.It has therefore already been proposed to use two counter-connected actuators
Electron tubes or transistors to use, which alternate each of a half-wave
of the current to be regulated are flowing through and their control electrodes are in phase opposition
AC voltage supplied, the amplitude being a function of the output voltage
of the regulator and the frequency corresponds to the frequency of the voltage to be regulated.
The necessary control voltage should be one at the output of the AC voltage stabilizer
lying non-linear bridge. However, this arrangement is still in place
with the control time constant of the non-linear switching element (e.g. PTC thermistor)
tainted in the bridge circuit working as a measuring element and can only use the additional
Keep the waveform errors generated by the stabilization arrangement small, the
However, do not eliminate the mains harmonic voltage at the input of the stabilizer.
Es ist auch ein Wechselspannungsstabilisator bekannt, der ebenfalls
als Stellglied zwei gegenparallel geschaltete Elektronenröhren aufweist, die abwechselnd
von je einer Halbwelle des zu regelnden Stromes durchflossen werden. Bei dieser
bekannten Anordnung wird ein Teil der Ausgangsspannung gleichgerichtet und mit einer
Referenzspannung verglichen. Die entstehende Differenzspannung dient als Stellgröße
und wird über einen Verstärker den Steuergittern der Elektronenröhren im Stellglied
zugeführt. - Bei diesem Wechselspannungsstabilisator werden evtl. vorhandene Verzerrungen
der am Eingang des Stabilisators liegenden Spannung nicht ausgeregelt.There is also an AC voltage stabilizer known that also
has two electron tubes connected in opposite parallel as an actuator, which alternately
are traversed by a half-wave of the current to be regulated. At this
known arrangement, part of the output voltage is rectified and with a
Reference voltage compared. The resulting differential voltage is used as a manipulated variable
and is connected to the control grids of the electron tubes in the actuator via an amplifier
fed. - With this AC voltage stabilizer, any existing distortions
the voltage at the input of the stabilizer is not regulated.
Weiterhin ist eine Wechselstrom-Stabilisierungsschaltung mit gegenparallel
geschalteten Elektronenröhren bekannt, bei der die Sollspannung über einen Verstärker,
einen Amplitudenbegrenzer und ein Tiefpaßfilter aus der zu regelnden Spannung gewonnen
wird. - Diese Schaltung weist u. a. den Nachteil auf, daß nur mit großem Aufwand:
eine Sollspannung mit annehmbarer Effektivwert-Konstanz erreichbar ist.Furthermore, there is an alternating current stabilization circuit with counter-parallel
switched electron tubes known, in which the nominal voltage via an amplifier,
an amplitude limiter and a low-pass filter obtained from the voltage to be regulated
will. - This circuit has, inter alia. the disadvantage that only with great effort:
a target voltage with acceptable rms constancy can be achieved.
Bei einem Wechselspannungsstabilisator mit wechselspannungsgesteuerten
Elektronenröhren oder Transistoren als Stellglied und einer Einrichtung, die die
Differenz aus der Soll- und der Istspannung unter gleichzeitiger Verstärkung als
Stellgröße bildet, werden erfindungsgemäß die geschilderten Nachteile dadurch vermieden,
daß die Sollspannung aus der zu regelnden Wechselspannung abgeleitet und durch ein
resonanzfähiges Gebilde hoher Einschwingzeit, vorzugsweise einen elektrischen Schwingkreis,
sowohl von Oberwellen gereinigt als auch gegen kurzzeitige Amplitudenänderung stabilisiert
wird.
Das Prinzip der Schaltung wird an Fig.1 erläutert. Der Wechselspannungsstabilisator
arbeitet auf eine konstante Last Ra. Die Ausgangsspannung wird an die Diagonalpunkte
einer Brücke gelegt, die aus den Widerständen R 1, R 2, R 3 und dem als resonanzfähiges
Gebilde hoher Einschwingzeit dienenden: Schwingkreis S besteht. Unter der Voraussetzung
konstanten Resonanzwiderstandes und xichtiger -Frequenz und Phase des Schwingkreises
bleibt die Spannung bei kurzzeitigen Netzspannungsstößen am Schwingkreis durch dessen
»Speicherwirkung« konstant und außerdem sinusförmig,.so daß -.über- den übertrager
Ü 2 im Brückennullzweig die Differenzspannung zwischen Ist-und Sollwert (nach
Augenblickswerten) abgenommen, verstärkt und dem Stellglied zugeführt werden kann.
Als Stellglied finden beispielsweise die gegenparallel geschalteten Röhren Rö 1
und Rö 2 'Verwendung, die über den Übertrager Ü 3 gegenphasig mit der Steuerspannung
gespeist werden. Der Übertrager Ü 1 übernimmt die Anpassung des Anodenstromes
an den Laststrom. Er ist nur dann erforderlich, wenn Ströme und Spannungen in den
Röhren Rö 1 und Rö 2 nicht mit den Strom- und Spannungswerten identisch
sind, die in der Regelstrecke benötigt werden. Das Stellglied arbeitet damit wie
ein regelbarer Vorwiderstand.In an AC voltage stabilizer with AC voltage-controlled electron tubes or transistors as the actuator and a device that forms the difference between the setpoint and actual voltage with simultaneous amplification as a manipulated variable, the disadvantages described are avoided according to the invention in that the setpoint voltage is derived from the AC voltage to be regulated and through a structure capable of resonance with a long settling time, preferably an electrical oscillating circuit, is both cleaned of harmonics and stabilized against brief amplitude changes. The principle of the circuit is explained in Fig.1. The AC voltage stabilizer works on a constant load Ra. The output voltage is applied to the diagonal points of a bridge, which consists of the resistors R 1, R 2, R 3 and the resonant circuit S, which serves as a resonance-capable structure with a long settling time. Assuming constant resonance resistance and the correct frequency and phase of the oscillating circuit, the voltage in the case of brief mains voltage surges on the oscillating circuit remains constant and also sinusoidal due to its "storage effect", so that - via the transformer Ü 2 in the bridge zero branch, the difference voltage between actual and Setpoint (according to instantaneous values) can be taken off, amplified and fed to the actuator. The tubes Rö 1 and Rö 2 ', which are connected in opposite parallel and are fed in phase opposition with the control voltage via the transformer Ü 3, are used as the actuator. The transformer Ü 1 takes over the adaptation of the anode current to the load current. It is only required if the currents and voltages in tubes Rö 1 and Rö 2 are not identical to the current and voltage values that are required in the controlled system. The actuator works like a controllable series resistor.
Um den Wechselspannungsstabilisator bei Schwankungen der Netzfrequenz
funktionstüchtig zu erhalten und mit ihm Spannungsschwankungen über längere Zeit
ausregeln zu können, sind in Weiterbildung der Erfindung Verbesserungen möglich.
Fig.2 zeigt als Kombination eine Frequenz- und Amplitudenregelung der Schwingkreisspannung.
Hierin ist eine Beeinflussung der Induktivität des Schwingkreises durch die Vormagnetisierung
der dazu verwendeten Eisenspule mit der Zusatzwicklung W vorgesehen. Die Röhre Rö
3, in deren Anodenkreis diese Wicklung liegt, erhält die den Anodenstrom
beeinflussende Steuerspannung aus einem Phasendiskriminator Plz, der Frequenz und
Phase am Schwingkreis mit Frequenz und Phase am Ausgang des Wechselspannungsstabilisators
vergleicht. Die Amplitude der sinusförmigen Spannung am Schwingkreis wird durch
eine zweite Brückenschaltung bestimmt, die aus den Widerständen R 3
und R
4, dem Schwingkreis S und einem nichtlinearen Widerstand (z. B. einem Kaltleiter)
KL besteht. Die Spannung im Brückennullzweig (Ü 4) weicht gegenphasig vom
Nullwert ab, wenn die Spannung am Schwingkreis einen größeren oder kleineren Wert
als den Sollwert annimmt. Sie wird im Verstärker V 2
verstärkt und beispielsweise
ebenfalls der Verstärkerröhre Rö 3 zugeführt, die über die gleiche Zusatzwicklung
W die Schwingkreisspannung erhöht oder erniedrigt. Selbstverständlich sind auch
beliebige andere bekannte Einrichtungen anwendbar, die die Regelung der Schwingkreisspannung
bzw. des Schwingkreisresonanzwiderstandes zum Ziel haben.In order to keep the AC voltage stabilizer functional in the event of fluctuations in the network frequency and to be able to use it to regulate voltage fluctuations over a longer period of time, improvements are possible in a further development of the invention. 2 shows a combination of frequency and amplitude control of the resonant circuit voltage. Here, the inductance of the resonant circuit is influenced by the premagnetization of the iron coil with the additional winding W used for this purpose. The tube Rö 3, in the anode circuit of which this winding is located, receives the control voltage influencing the anode current from a phase discriminator Plz, which compares the frequency and phase on the oscillating circuit with the frequency and phase at the output of the AC voltage stabilizer. The amplitude of the sinusoidal voltage on the resonant circuit is determined by a second bridge circuit, which consists of the resistors R 3 and R 4, the resonant circuit S and a non-linear resistor (e.g. a PTC thermistor) KL. The voltage in the bridge zero branch (Ü 4) deviates in phase opposition from the zero value if the voltage on the resonant circuit assumes a value greater or less than the setpoint value. It is amplified in the amplifier V 2 and, for example, also fed to the amplifier tube Rö 3 , which increases or decreases the resonant circuit voltage via the same additional winding W. Of course, any other known devices can also be used which aim to regulate the resonant circuit voltage or the resonant circuit resonance resistance.