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Transduktorischer Spannungskonstanthalter Zur Versorgung von Geräten
mit konstanter Spannung aus einem Wechselstromnetz mit schwankender Spannung werden
u. a. transduktorische Spannungs-, konstanthalter benutzt.
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Es ist bereits ein transduktorischer Spannungskonstanthalter bekannt,
bei welchem einem Transduktor ein Autotransformator nachgeschaltet ist, wobei dessen
aus einem Wicklungsabschnitt bestehende Primärseite in Reihe mit dem Transduktor
liegt, der über eine Regeleinrichtung gemäß der Ausgangsspannung des transduktorischen
Spannungskonstanthalters gesteuert wird. Die Last liegt hierbei parallel zu der
aus der Gesamtwicklung gebildeten Sekundärseite des Transformators. In dieser stromsteuernden
Sättigungsschaltung muß die Nennleistung des Transduktors das Mehrfache der sich
aus der Differenz zwischen Soll- und Istspannung ergebenden Leistung betragen, weil
der Transduktor mit seinem im wewesentlichen induktiven Widerstand vor einer Wirklast
liegt. Andere Nachteile sind der hohe Steuerstrom, wenn,das Gerät für kleine Zeitkonstanten
ausgelegt ist, und die infolgedessen leistungsfähigere Regeleinrichtung. Spannungssteuernde
Transduktoren, d. h. solche in der sogenannten Selbstsättigungsschaltung, werden
im allgemeinen in dieser Anordnung nicht verwendet, da sie infolge der An.schnittsteuerung
einen lückenden Strom abgeben.
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Bei einem anderen bereits bekannten transduktorischen Spannungskonstanthalter
ist ein spannungsoller stromsteuernder Transduktor mit einer Wicklung eines Transformators
verbunden, dessen andere Wicklung mit,der Last in Serie liegt. Der Transduktor wird
wieder von einem Steuerglied gemäß den Netzschwankungen gesteuert und bietet dem
Transformator im gleichen Verhältnis eine Zusatzspannung an, die als Korrektionsgröße
der Netzspannung überlagert wird. Bei dieser Schaltung muß der Transduktor für eine
sehr hohe Spannung ausgelegt sein. Hat nämlich die Netzspannung ihren Maximalwert,
so überträgt der Transformator keine Korrekturspannung, vielmehr wirkt nur die Netzspannung
in umgekehrter Richtung auf die mit dem Transduktor verbundene Transformatorspule,
so daß sich diesem eine zusätzliche Spannung überlagert. Bei den bekannten transduktorischen
Spannungskonstanthaltern mußte der Transduktor für die reichlich doppelte Netzspannung
ausgelegt sein. Stromsteuernde Transduktoren haben den weiteren Nachteil, daß sie
nicht überlastungsfähig .sind. Der abgegebene Strom wird durch die Höhe des Steuerstromes,
der zur Verfügung steht, begrenzt.
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Beiden Spannungskonstanthaltern haftet der gemeinsame Nachteil einer
starken Verzerrung des Strom- bzw. Spannungsverlaufes an. Die Klirrfaktoren liegen
zwischen 25 und 40 %.
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Der Spannungskonstanthalter gemäß der Erfindung besteht ebenfalls
aus einem Steuerglied, welches entsprechend den Netzschwankungen einen Steuerstrom
abgibt, einem Transduktor, dessen. Steuerwicklung mit dem Steuerglied verbunden
ist, und einer Transformatoranordnung, deren eine Wicklung den Netzstrom aufnimmt
und deren andere Wicklung mit den Arbeitswicklungen des Transduktors verbunden ist.
Er zeichnet sich dadurch aus, daß die Transformatoranordnung aus zwei Transformatoren
mit Primärwicklungen und Sekundärwicklungen und mit mindestens je einer Steuerwicklung
besteht, die mit dem Regelglied verbunden ist.
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Der wesentliche Vorteil eines derartigen Spannungskonstanthalters
ist der geringe Klirrfaktor, der in den beiden Endzuständen, d. h. bei größter und
kleinster Netzspannung, praktisch gleich Null ist und dazwischen auf etwa 6 bis
7 % ansteigt.
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Ist der Transduktor in Selbstsättigungsschaltung, so kommt ferner
die gute Überlastungsfähigkeit hinzu; es können ohne wesentliche Spannungssenkungen
z. B. Motore, deren Anlaufstrom das Dreifache der Nennleistung beträgt, eingeschaltet
werden. Auch ist die Zeitkonstante eines solchen Gerätes sehr kurz; sie wird nur
durch die Zeitkonstante des Transduktors bestimmt. Die wesentlich größere Zeitkonstante
des Transformators macht sich nicht bemerkbar, es treten lediglich Pendelungen eines
Blindstromes auf,
die auf den Ausgang ohne Einfluß sind. Alle Teile
brauchen außerdem nur für die tatsächlich benötigten Spannungen und Ströme dimensioniert
zu werden; eine Überdimensionierung ist nicht nötig.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Die Anordnung, die einen transduktorischen Spannungskonstanthalter
zeigt, weist die Eingangsklemmen 1, 2 und die Ausgangsklemmen 3, 4
auf, zwischen denen die Last 5 liegt. In Serie zu der Last 5 liegt die Sekundärseite
6 des Transformators 7. Parallel zu ihr ist die Reihenschaltung des Transduktors
8 mit den Wicklungen 9 und 10 und mit den Gleichrichtern 11
und 12 sowie der Primärseite 13 des Transformators 7 geschaltet. Ferner liegt
das Regelglied 14 parallel zur Last 5. Die Ausgangsklemmen des Steuergliedes
sind einerseits mit der Regelwicklung 15 des Transduktors 8 und andererseits
mit den Steuerwicklungen 16 des Transformators 7 verbunden.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise des transduktorischen Spannungskonstanthalters
nach der Erfindung wird am besten von den beiden Endzuständen des Regelbereiches
ausgegangen. Bei hoher Netzspannung, bei der keine Korrekturspannung von der Primärwicklung
13 auf die Sekundärwicklung 6 des Transformators 7 übertragen wird,
liefert das Regelglied 14 einen relativ. hohen Steuerstrom, der den Transformatorkern
in die Sättigung bringt und den Kern des Transduktors 8, der in Selbstsättigungsschaltung
liegt, in den ungesättigten Bereich bringt. Der Transformator 7 überträgt
dann keine Spannung von der einen Wicklung auf die andere, und außerdem wird der
Transduktor 8 gesperrt.
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Bei sehr niedriger Netzspannung liefert das Regelglied 14 keine
Steuerspannung. Der Transduktor 8 ist geöffnet und der Transformator
7 überlagert der Netzspannung eine Zusatzspannung, die nun in der Wicklung
6 durch den in der Wicklung 13 fließenden Strom erzeugt werden kann.
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Bei Zwischenwerten sind Transformator 7 und Transduktor
8 teilweise geöffnet, und der Netzspannung werden je nach der Abweichung
der Istspannung vom Sollwert gewisse Korrektionsspannungen zugesetzt. Zusätzlich
fließt über die Primärwicklung 13 des Transformators 7, dessen Induktivität
bzw. dessen Wechselstromwiderstand durch den noch fließenden Steuerstrom herabgesetzt
ist, noch ein Blindstrom. Durch geeignete Dimensionierung aller Bauteile kann dieser
aber in verhältnismäßig kleinen Grenzen gehalten werden.
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Im Prinzip könnte für den Transduktor 8 auch ein stromsteuernder
Transduktor verwendet werden; jedoch wäre dann das Gerät nicht mehr überlastbar,
und die von dem Steuerglied aufzubringende Steuerleistung wäre wesentlich größer.
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Ein transduktorischer Spannungskonstanthalter, wie er in der Zeichnung
dargestellt ist, ist etwa dreifach kurzzeitig überlastbar, ohne daß wesentliche
Spannungssenkungen auftreten. Neben vielen Anwendungsgebieten für den transduktorischen
Spannungskonstanthalter wird die Verwendung als Spannungskonstanthalter für Motore
insbesondere beim Anlauf genannt.