DE1538349C - Anordnung zum Konstanthalten der Frequenz eines Wechselstromgenerators - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kon- spannung stark frequenzabhängig ist, und daß die stanthalten der Frequenz eines von einer Brennkraft- Ausgangsspannung dieses Verstärkers sowie die Gemaschine angetriebenen Wechselstromgenerators, bei neratorspannung einer phasenempfindlichen Gleichder einerseits die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraft- richteranordnung zuführbar sind, deren Ausgangsmaschine in Abhängigkeit von der dem Generator ent- 5 spannung die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmanommenen Leistung regelbar ist und bei der anderer- schine beeinflußt.

seits bei Abweichungen von der gewünschten Soll- Durch die Verwendung eines solchen Verstärkers

frequenz die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine wird die Selektivität, d. h. die Abhängigkeit der

in einem die Frequenzabweichung korrigierenden Phasenlage von der Frequenz, außerordentlich groß,

Sinne selbsttätig verstellbar ist. Für bestimmte io und die Regelung setzt schon bei sehr kleinen Fre-

Stromversorgungsanlagen, z. B. in Krankenhäusern, quenzabweichungen ein. Außerdem läßt sich ein

Telefonämtern oder bei Rundfunksendern, muß für solcher Verstärker mit Vorteil ohne frequenzbestim-

den Fall, daß die Versorgung mit Elektrizität ausfällt, mende induktive Bauelemente aufbauen, die gerade

eine Notstromversorgung gewährleistet sein, die der bei niedrigen Frequenzen sehr groß würden und

Versorgung aus dem öffentlichen Stromnetz gleich- 15 durch Temperatur- und Alterungseinflüsse sowie

wertig ist. Besonders bei Fernmeldeanlagen werden durch Fremdfelder zu Störungen Anlaß geben

dabei von den Verbrauchern sehr hohe Anforderungen können.

an die Frequenzkonstanz gestellt, da diese Anlagen Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird

teilweise sehr empfindlich auf Frequenzschwankungen die Anordnung so ausgebildet, daß die phasen-

reagieren. 20 empfindliche Gleichrichteranordnung zwei mit gleicher

Dieser Forderung begegnet man, wie das z. B. die Durchlaßrichtung in Serie geschaltete Gleichrichter

USA.-Patentschrift 3 128 750 in F i g. 3 in prinzipieller enthält, deren freie Anschlüsse über zwei etwa gleich

Form zeigt, durch zwei Maßnahmen: erstens wird die große Widerstände miteinander verbunden und über

vom Wechselstromgenerator abgegebene Leistung je einen Kondensator an den Ausgang des Verstärkers

gemessen und in eine elektrische Größe umgeformt, 25 bzw. den Ausgang einer an den Verstärker ange-

mit der bei plötzlicher Laststeigerung sofort die schlossenen, dessen Phase um 180° drehenden Um-

Kraftstoffzufuhr erhöht wird. Diese Maßnahme wird kehrstufe angeschlossen sind, während der Verbindungs-

in der Regelungstechnik als Störgrößenaufschaltung punkt der Gleichrichter an die Generatorspannung

bezeichnet. Da diese Maßnahme ohne zeitliche Ver- angeschlossen ist. Diese Anordnung ist außerordent-

zögerung sofort wirksam wird, erreicht man durch sie, 30 lieh einfach im Aufbau, da man für den phasen-

daß sich die Frequenzschwankungen bei plötzlichen empfindlichen Gleichrichter nur zwei Dioden benötigt.

Laststößen in engen Grenzen halten. Am Verbindungspunkt der Widerstände kann man

Als zweite Maßnahme wird die Frequenz des eine Gleichspannung abnehmen, die in bestimmten

Generators geregelt. Hierfür sieht die erwähnte Grenzen der Frequenzabweichung direkt proportional

USA.-Patentschrift die Zuführung eines Frequenz- 35 ist und in ihrem Vorzeichen vom Vorzeichen der

Sollwerts vor, mit dem der Istwert der Frequenz Frequenzabweichung abhängt. Dabei wählt man mit

verglichen wird. Eine Anlage dieser Art ist z. B. aus Vorteil die Generatorausgangsspannung, etwa doppelt

der USA.-Patentschrift 3 064 189 bekannt. Bei ihr so groß wie die am Ausgang des Verstärkers bzw. der

benötigt man jedoch einen stabilisierten Frequenz- Umkehrstufe liegenden Spannungen,

geber, der z. B. eine über lange Zeit konstante 50-Hz- 40 Zum Erzeugen der Phasenverschiebung von 90°

Spannung abgibt. kann man mit besonderem Vorteil einen Tiefpaß ver-

Eine andere Art der Frequenzregelung wird in der wenden, da bei ihm die Größe der Phasendrehung nur

USA.-Patentschrift 3 171966 beschrieben. Sie macht wenig von der Spannungsform der Generatorspannung

von einem Resonanzkreis Gebrauch, dessen Eigen- abhängig ist.

frequenz etwa'35 % über der Sollfrequenz des Gene- 45 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird rators liegt, so daß bei Abweichungen der Generator- die Anordnung so ausgebildet, daß der Verstärker frequenz von der Sollfrequenz am Resonanzkreis mög- eine frequenzabhängige Gegenkopplung enthält. Auf liehst große Spannungs- und Phasenänderungen auf- diese Weise erhält man ein aktives Filter mit einer sehr treten, die zur Regelung verwendet werden. Diese scharfen Resonanzkurve, wie sie mit passiven Bau-Anordnung hat den Nachteil, daß beim Schwingkreis 5° elementen bei tiefen Frequenzen nicht realisierbar die Änderung der Phasendrehung bei einer Frequenz- wäre.

abweichung von 1 Hertz recht klein ist, so daß die Diese Gegenkopplung wird dabei mit Vorteil so Regelgenauigkeit nicht sehr groß ist. Außerdem werden ausgebildet, daß sie ein aus Widerständen und Konfür die üblichen Netzfrequenzen große Induktivitäten densatoren aufgebautes Doppel-T-Glied enthält. Ein und Kapazitäten benötigt, die mit der Zeit ihren Wert 55 solches Doppel-T-Glied läßt sich aus hochwertigen verändern. Widerständen und Kondensatoren mit kleinen Tem-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, peraturkoeffizienten aufbauen, die sehr alterungs-

eine Frequenzregeleinrichtung zu schaffen, die ohne beständig sind. Hierdurch erreicht man die gewünschte

große Induktivitäten auskommt und dabei eine langfristige Frequenzkonstanz mit einfachen und platz-

Regelgenauigkeit ermöglicht, die besser als bei Ver- 60 sparenden Mitteln.

' wendung eines Resonanzkreises ist. Außerdem soll Zur Temperaturkompensation für das Doppel-

die Frequenzkonstanz über lange Zeiträume hinweg T-Glied und den Verstärker kann man dabei mit

besonders gut sein. Vorteil im Doppel-T-Glied einen temperaturabhän-

Erfindungsgemäß wird das bei einer eingangs gigen Widerstand vorsehen. Gerade bei einem Trangenannten Anordnung dadurch erreicht, daß eine 63 sistorverstärker ist diese Maßnahme sehr wichtig und gegenüber der Generatorspannung um etwa 90° dabei sehr leicht durchzuführen,
phasenverschobene Spannung einem Verstärker zu- Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbilführbar ist, bei dem die Phasenlage der Ausgangs- düngen ergeben sich aus dem im folgenden beschrie-

benen Ausführungsbeispiel, zusammen mit der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Regelkreises für einen Wechselstromgenerator, der von einem Dieselmotor angetrieben wird,

F i g. 2 ein Blockschaltbild des in F i g. 1 verwendeten Frequenzreglers,

F i g. 3 eine Darstellung mit Spannungskurven zur Erläuterung des Frequenzreglers nach Fig. 2,

F i g. 4 ein ausführliches Schaltbild eines Frequenzreglers,

Fig. 5 bis 7 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise des Frequenzreglers nach F i g. 4.

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt den Aufbau eines vollständigen Notstromaggregats einschließlich der für die Drehzahlregelung notwendigen Regeleinrichtungen. Ein Dieselmotor 10, der von einer Einspritzpumpe 11 mit Kraftstoff versorgt wird, treibt einen Drehstromgenerator 12 an, welcher über drei Leitungen 13 eine Last 14, z. B. einen Fernsehsender oder ein Telefonamt speist. (An Stelle des Dieselmotors 10 könnte auch ein Benzinmotor verwendet werden, bei dem dann an die Stelle der Einspritzpumpe 11 seine Drosselklappe tritt.)

An die drei Leitungen ist ein Wattmeter 15 angeschlossen (die Stromtransformatoren für die Wattmeterschaltung sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt); mit diesem Wattmeter 15 wird die vom Generator 12 abgegebene elektrische Leistung gemessen und in ein proportionales elektrisches Ausgangssignal umgewandelt, das über eine Leitung 16 einem als Stellglied dienenden Servomotor 17, z. B. einem Drehmagnetsystem, zugeführt wird.

Die bisher beschriebene Anordnung dient dazu, bei Lastschwankungen die Drehzahl des Dieselmotors 10 etwa konstant zu halten. Erhöht sich nämlich die vom Generator abgegebene Leistung, so wird vom Wattmeter 15 über die Leitung 16 dem Stellglied 17 ein größeres elektrisches Ausgangssignal zugeführt, so daß das Stellglied 17 die Einspritzpumpe 11 auf eine größere Einspritzmenge verstellt und damit den Drehzahlabfall des Dieselmotors 10, der infolge der Belastung kurzfristig aufgetreten war, wieder ausgleicht. Dieser Ausgleich erfolgt innerhalb sehr kurzer Zeit und wird als Störgrößenaufschaltung bezeichnet.

Da jedoch allein mit dieser Maßnahme keine Frequenzkonstanz am Generator 12 erzielt werden kann, ist ein Regelkreis mit einem sehr genauen Frequenzerkennungsglied 18 vorgesehen, das im folgenden als Frequenzregler bezeichnet wird und das über eine Leitung 19 an eine der Leitungen 13 angeschlossen ist und an seinem Ausgang eine Spannung erzeugt, die eine Funktion der Abweichung von der gewünschten Sollfrequenz ist. Diese Spannung wird über einen Verstärker 22 mit Integralverhalten ebenfalls dem Stellglied 17 zugeführt und beeinflußt über dieses die Stellung der Einspritzpumpe 11. Sie wird dabei in einem schematisch bei 23 angedeuteten Summierglied der Ausgangsspannung des Wattmeters 15 überlagert, d. h., je nach Vorzeichen der Spannung am Ausgang des Verstärkers 22 wird die •Spannung an der Leitung 16 vergrößert oder verkleinert.

In F i g. 2 ist der Aufbau des Frequenzreglers 18, ebenfalls in einem Blockschaltbild, ausführlicher dargestellt. Über einen aus drei Widerständen 24, 25, 26 und zwei Kondensatoren 27, 28 bestehenden Tiefpaß, der gleichzeitig eine Phasendrehung um etwa 90° bewirkt, wird die an den Leitungen 13 abgenommene Spannung U₁, deren Verlauf in F i g. 3 dargestellt ist, einem frequenzselektiven Verstärker 29 zugeführt. Dieser Verstärker ist auf die gewünschte Sollfrequenz /₀ des Generators 12 eingestellt. Hat die Spannung U₁ diese Frequenz, so sind die Spannungen am Eingang und am Ausgang des Verstärkers 29 in Phase, wie das in F i g. 3 durch die Spannung U₂

ίο (/ = /₀) dargestellt ist, die gegenüber der Spannung U₁ um 90° phasenverschoben ist (die Phasenverschiebung wird nur durch den Tiefpaß 24 bis 28 bewirkt). Ist dagegen die tatsächliche Frequenz / kleiner als die Sollfrequenz /₀, so ist die Phasenverschiebung zwischen der Ausgangsspannung des Verstärkers 29 und der Eingangsspannung kleiner als 90°, wie das in F i g. 3 durch die Spannung U₂ (f < /₀) dargestellt ist.

Ist umgekehrt die tatsächliche Frequenz zu hoch, so ist diese Phasenverschiebung größer als 90°, wie das in F i g. 7 dargestellt ist.

Die Spannung U₂ am Ausgang des Verstärkers 29 wird einer Umkehrstufe 32 zugeführt, die sie um 180° in der Phase dreht. Für eine Sinusspannung gilt dann, wie in F i g. 2 angegeben, die Beziehung U₅ — — U₂. In F i g. 3 ist die Spannung U₃ für den Fall / = /₀ dargestellt.

Die Spannungen U₁, U₂ und CZ₃ werden einem phasenempfindlichen Gleichrichter 33 zugeführt; er

•30 besteht im wesentlichen aus zwei mit gleicher Durchlaßrichtung in Serie geschalteten Gleichrichtern 34, 35 gleichen Typs, deren freie Anschlüsse über zwei gleich große Widerstände 36, 37 miteinander verbunden und über je einen Kondensator 38, 39 an den Ausgang der Umkehrstufe 32 bzw. des Verstärkers 29 angeschlossen sind. Der Verbindungspunkt der Gleichrichter 34 und 35 ist an die Generatorspannung CZ₁ angeschlossen. Am Verbindungspunkt der Widerstände 36 und 37 kann dann eine Regelspannung Ub abgenommen werden, die durch einen Kondensator 42 geglättet ist.

Fig. 4 zeigt das ausführliche Schaltbild eines Frequenzreglers bzw. Frequenzerkennungsgliedes, das im wesentlichen wie dasjenige nach F i g. 2 aufgebaut ist. Für gleiche oder, gleichwirkende Teile werden deshalb die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 verwendet.

Während bei der Anordnung nach F i g. 2 ein Tiefpaß 24 bis 28 verwendet wurde, um die Phase der Spannung U₁ um 90° zu drehen, wird bei der Anordnung nach F i g. 4 ein einfacher Phasenschieber, bestehend aus einem verstellbaren Widerstand 41, einem Kondensator 43 und einem mit diesem in Serie geschalteten verstellbaren Widerstand 44 verwendet.

Ein solcher Phasenschieber genügt, falls die Spannung U₁ sinusförmig ist. Bei einer Spannung mit vielen Oberwellen, wie man sie besonders bei kleinen, hochausgenützten Generatoren erhält, wenn diese stark belastet werden, ist ein Tiefpaß nach F i g. 2 günstiger.

Der Widerstand 44 liegt am Eingang des frequenzselektiven Verstärkers 29, der zwei pnp-Transistoren 45, 46 und zwei npn-Transistoren 47, 48 aufweist. An den Ausgang des Verstärkers 29 ist die Umkehrstufe 32 angeschlossen, die einen npn-Transistor 49 enthält, an dessen Emitter-Kollektor-Strecke eine gegenüber der Spannung U₂ (am Ausgang des Verstärkers 29) um 180° phasenverschobene Spannung CZ₃ entsteht.

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Der phasenempfindliche Gleichrichter 33, dem die 45 liegen, und der Serienschaltung dreier Widerstände

Spannungen U₁, U₂ und U₃ zugeführt werden, ent- 67, 68, 69, die zwischen dem Verbindungspunkt 64

spricht dem bei der Erläuterung von F i g. 2 beschrie- und der Nulleitung 52 liegen. Der Widerstand 67 ist

benen. An seinem Ausgang tritt bei Abweichungen von dabei als temperaturabhängiger Widerstand ausge-

der Sollfrequenz /₀ eine Spannung Ub auf. 5 bildet, der Widerstand 69 als Einstellpotentiometer.

Der frequenzselektive Verstärker 29 ist im einzelnen Das zweite T besteht aus zwei über einen Ver-

wie folgt aufgebaut: Der Transistor 47 dient als Vor- bindungspunkt 72 in Serie geschalteten Widerständen

stufe der beiden Komplementärtransistoren 46 und 48, 73 und 74 und einem Kondensator 75, der zwischen

die zusammen als Gegentaktverstärker arbeiten, wobei dem Verbindungspunkt 72 und der Nulleitung 52

der Arbeitspunkt so gelegt ist, daß der Kollektorruhe- io liegt.

strom ungefähr gleich Null ist. Der Transistor 47 wird Die Kondensatoren 65 und 66 sind gleich groß; in Emitterschaltung betrieben, wobei der Widerstand der Kondensator 75 ist doppelt so groß wie jeder der 44 des Phasenschiebers 41, 43, 44 zwischen dem an Kondensatoren 65 und 66. Ebenso sind die Widerden Widerstand 41 angeschlossenen Emitter dieses stände 73 und 74 gleichgroß, während die WiderTransistors und einer im folgenden als Nulleitung 15 stände 67, 68, 69 zusammenaddiert einen Widerbezeichneten Leitung 52 liegt. Diese Leitung ist an standswert haben, der halb so groß ist wie jeder der eine nicht dargestellte Spannungsquelle von beispiels- Widerstände 73 oder 74. Der Heißleiterwiderstand 67 weise 2 · 18 V so angeschlossen, daß eine im folgenden dient zum Kompensieren des Temperaturgangs des mit Plusleitung bezeichnete Leitung 53 gegenüber der Doppel-T-Glieds 65 bis 75. Die Widerstände und Nulleitung 52 ein Potential von +18 V hat, während 20 Kondensatoren des Doppel-T-Gliedes sind im übrigen eine im folgenden als Minusleitung bezeichnete so berechnet, daß dieses bei der gewünschten Soll-Leitung 54 gegenüber der Nulleitung 52 ein Potential frequenz einen hohen Wechselstromwiderstand hat, von —18 V aufweist. Die Nulleitung dient als Refe- also kaum als Gegenkopplung wirkt. Für 50 Hz renzpotential Null und ist an Masse angeschlossen. ergeben sich dabei folgende Werte

Der Kollektor des Vorstufentransistors 47 ist direkt 25 / 1 \

mit der Basis des Transistors 46 sowie mit der Kathode [f — ) ^:

einer Diode 55 verbunden, deren Anode an der Basis \ 2 π · R ■ C j

des Transistors 48 liegt. Außerdem ist diese Anode w;,Wo+·· ^-η,,^ΐ/ΐ ;» λ λ λί vrw,

.., . . „ . ° , ,, , ,,,., ... j -_r -- Widerstände 73 und 74 je 14,47 kOhm

über zwei m Serie geschaltete Widerstände 56, 57 „,., , ,_ ,„ , ,„ ^J '

... τ,. , -^ --? , , ,· _Λϊτ·_. ... , Widerstände 67,68 und 69... mit der Plusleitung 53 verbunden; diese Widerstände 30 rmssmmp 7 ?is vnh

bilden zusammen den Gleichstrom-Kollektorwider- γ λ' * <« ^zu^^a™^meQ . ''fr tr^nm

. jjT · . _Λη Kondensatoren 65 und 66 ... je 0,22 oF

stand des Transistors 47. _{v A} . -- ^_λΛ ^₁-,

_ _T, „ , , j _ . , ,<*· · * j· 1 * α- Kondensator 75 0,44 aF

Der Kollektor des Transistors 46 ist direkt an die ' ^r

Nulleitung 52, der Kollektor des Transistors 48 direkt Mit dem verstellbaren Widerstand 69 ist eine

an die Plusleitung 53 angeschlossen. Der Emitter des 35 Feinabstimmung möglich, ebenso mit dem verstell-

Transistors 48 ist über einen Widerstand 58, derjenige baren Widerstand 41, da beide Widerstände die

des Transistors 46 über einen Widerstand 59 mit einem Phasenlage der Ausgangsspannung U₂ bestimmen, die

Punkt A verbunden, der als Ausgang des Verstärkers für die Schaltung allein maßgebend ist. Hier liegt

29 dient. Die Widerstände 58, 59 sind gleich groß und auch ein sehr wesentlicher Vorteil der vorliegenden

niederohmig (10 Ohm). 40 Anordnung, denn die Frequenzkonstanz ist allein

Ein Kondensator 62 von beispielsweise 100 \xP abhängig von der Konstanz der Bauelemente des liegt zwischen dem Punkt A und dem Verbindungs- Doppel-T-Glieds 65 bis 75 und des Phasenschiebers punkt der Widerstände 56 und 57, so daß für Wechsel- 41, 43, 44. Diese Bauelemente können mit geringem ströme dieser Verbindungspunkt etwa das gleiche Aufwand temperatur- und alterungsunabhängig gePotential hat wie der Punkte. Da die aus den Tran- 45 macht werden; man erreicht dadurch auf einfache sistoren 46 und 48 bestehende Endstufe einen hohen Weise die gewünschte langfristige Frequenzkonstanz, Eingangswiderstand hat, wird durch diese Maßnahme und zwar ohne Verwendung induktiver Bauelemente, der gesamte Wechselstrom-Kollektorwiderstand des Der Widerstand 44 dient gleichzeitig als Gegen-Transistors 47 sehr groß, und man erhält eine hohe kopplung, mit der die Verstärkung des Vorstufen-Spannungsverstärkung dieses Transtistors, wie sie 50 transistors 47 eingestellt werden kann, zur Aussteuerung der Endstufe erforderlich ist. Die Die Basis des Transistors 45 ist über einen WiderDiode 55 erzeugt die für den Betrieb der beiden stand 76 (56 kOhm) an die Minusleitung 54 ange-Transistoren 46 und 48 erforderliche Vorspannung schlossen. Zwischen den Kollektoren der Transistoren und wirkt temperaturstabilisierend der Änderung der 45 und 47 liegt ein Kondensator 77 von 0,44 nF, der Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 46 und 48 55 als Wechselstrom-Gegenkopplung dient, und zwar entgegen. besonders für hohe Frequenzen, die hier nicht benötigt

Vom Punkt A führt außerdem eine frequenz- werden.

abhängige Gegenkopplung zur Basis des in Kollektor- Ehe die Schaltung nach F i g. 4 weiter beschrieben schaltung betriebenen Transistors 45, dessen Kollektor wird, soll zunächst die Wirkungsweise des Verstärkers direkt an der Nulleitung 52 liegt und dessen Emitter 60 29 erläutert werden. Die dem Emitter des Transistors direkt mit der Basis des Transistors 47 sowie über 47 zugeführte Spannung wird von diesem Transistor einen Emitterwiderstand 63 mit der Plusleitung 53 verstärkt und den Basen der beiden Komplementärverbunden ist. transistoren 46 und 48 zugeführt. Dabei verstärkt der

Die frequenzabhängige Gegenkopplung besteht aus npn-Transistor 48 nur die positive Halbwelle, der

einem sogenannten Doppel-T-Glied. Das eine T 65 pnp-Transistor 46 dagegen nur die negative Halbwelle

besteht aus zwei über einen Verbindungspunkt 64 des ihnen zugeführten Signals. Wenn der eine Tranin Serie geschalteten Kondensatoren 65 und 66, die sistor leitet, ist der andere gesperrt. Das Potential des

zwischen dem Punkt A und der Basis des Transistors Punktes A durchläuft dabei den vollen Bereich vom

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Potential der Plusleitung 53 (Transistor 48 leitend) Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

bis zum Potential der Nulleitung 52 (Transistor 46 Solange der Generator 12 vom Dieselmotor 10 mit

leitend). der gewünschten Drehzahl angetrieben wird, ergibt

Hat die Frequenz der Spannung CZ₂ am Punkt A sich für die Spannungen U₁, U₂ und CZ₃ am phasen-

den gewünschten Wert /₀, auf den das Doppel- 5 empfindlichen Gleichrichter 33 das in F i g. 5 dar-

T-Glied 65 bis 75 eingestellt ist, so wird im Verstärker gestellte Bild. Dabei laden sich die Kondensatoren 38

29 die Phase nicht gedreht, und die Verstärkung ist und 39 über die Gleichrichter 34 und 35 auf negative

groß. Weicht dagegen die Frequenz vom gewünschten und positive Spannungen auf. Da die Spannungen U₂

Sollwert /₀ ab, so greift die Gegenkopplung über das und U₃ gerade durch Null gehen, wenn CZ₁ seinen

Doppel-T-Glied stärker ein und bewirkt neben einer io Maximalwert hat (sie sind nur der Deutlichkeit halber

gewissen Verringerung der Ausgangsspannung eine übereinander gezeichnet), werden die Kondensatoren

Phasendrehung, wie das in den Fig. 5 bis 7 dargestellt auf den Maximalwert von CZ₁ aufgeladen, jedoch wie

ist. F i g. 5 zeigt dabei den Zustand für f — f₀ mit in F i g. 4 durch Plus- und Minuszeichen angedeutet,

einem Phasenunterschied von 90° zwischen CZ₁ und CZ₂, in umgekehrter Richtung. Diesen Ladespannungen

der im wesentlichen nur vom Phasenschieber 43, 44 15 überlagern sich die Spannungen U₂ und CZ₃. An den

stammt. F i g. 6 zeigt den Zustand für / < /„ mit Widerständen 36 und 37 (je 50 kOhm) erfolgt eine

einem Phasenunterschied von 60° und F i g. 7 den Addition der Spannungen, die in diesem Fall den

Zustand für / > /₀ mit einem Phasenunterschied Wert Null ergibt, d. h., für / = /₀ ist die in F i g. 4

von 120°. (Die einzelnen Spannungskurven sind nur mit Ub bezeichnete Spannung gleich Null,

der Übersichtlichkeit halber nicht auf eine Achse 20 Wird der Generator 12 stärker belastet, so sinkt

gezeichnet.) die Drehzahl des Dieselmotors 10 und damit auch die

An Stelle des Doppel-T-Gliedes könnte auch ein Frequenz / der Spannung an der Leitung 13. Am

anderes frequenzabhängiges Glied Verwendung finden. phasenempfindlichen Gleichrichter 32 erhält man für

Ein Doppel-T-Glied hat jedoch den Vorteil, daß es diesen Fall den in F i g. 6 dargestellten Spannungs-

den Verstärker 29 außerordentlich stark frequenz- 25 verlauf der Spannungen CZ₁, CZ₂ und CZ₃. Wenn die

abhängig macht und schon bei kleinen Frequenz- Spannung CZ₁ ihren positiven Maximalwert .erreicht,

abweichungen große Phasenverschiebungen ergibt. hat die Spannung CZ₃ bereits einen negativen Wert, so

Eine Frequenzabweichung von 50 auf 48,5 Hz ergibt daß sich der Kondensator 38 auf einen Wert auflädt,

beispielsweise schon eine Drehung der Phase um 60°, der größer ist als der Spitzenwert der Spannung CZ₁.

also etwa 20° je 1% Frequenzabweichung. Mit einem 30 Umgekehrt hat die Spannung CZ₂ bereits einen ne-

gewöhnlichen Resonanzkreis wären solche Werte gativen Wert, wenn die Spannung U₁ ihren negativen

nicht annähernd zu erreichen. Maximalwert erreicht, so daß sich der Kondensator 39

An den Verstärker 29 ist die Umkehrstufe 32 an- nicht auf den vollen Spitzenwert der Spannung U₁ geschlossen, und zwar über einen Kondensator 78 aufladen kann. Bei der Addition der Spannungen an (10 μΈ), dessen eine Elektrode am Punkt A liegt und 35 den Widerständen 36 und 37 erhält man also eine nedessen andere Elektrode über einen verstellbaren gative Ausgangsspannung Ub, die vom Verstärker 22 Widerstand 79 mit der Basis des Transistors 49 verstärkt und dem Stellglied 17, beispielsweise einem verbunden ist, die über einen Widerstand 82 mit der elektrohydraulischen Stellkolben zugeführt wird, der Minusleitung 54 und über einen Widerstand 83 mit die Regelstange der Einspritzpumpe 11 in Richtung dem Kollektor des Transistors 49 verbunden ist. Der 40 auf höhere Einspritzmengen verstellt, so daß die Dreh-Emitter dieses Transistors liegt direkt an der Nulleitung zahl des Dieselmotors 10 ansteigt und die Frequenz / 52, indes sein Kollektor über einen Kollektorwider- wieder den gewünschten Sollwert annimmt. (Um stand 84 an die Plusleitung 53 angeschlossen ist. Pendelungen zu vermeiden, ist zwischen Servomotor 17

Der Transistor 49 wirkt wie ersichtlich als Phasen- und Ausgang des Verstärkers 22 in bekannter Weise umkehrstufe, d. h., wenn seine Basis positiver wird, wird 45 noch eine — nicht dargestellte — Rückführung vorsein Kollektor negativer, und umgekehrt. Seine Ver- gesehen.)

Stärkung ist auf 1 eingestellt, d.h., wenn man die Wird die Last 14 abgeschaltet, so steigt die Drehzahl

Spannungen CZ₂ und U₃ mit einem Voltmeter mißt, des Dieselmotors 10 an. Ein Teil dieses Anstieges

erhält man jedesmal denselben Meßwert. Die Ver- wird durch die Störgrößenauf schaltung (Wattmeter 15)

Stärkung des Verstärkers 29 ist dagegen so eingestellt, 50 ausgeglichen, doch bleibt noch eine Frequenzerhöhung

daß die Spannung CZ₁ etwa doppelt so groß ist wie die zurück, so daß />/₀ wird. Die Spannungen CZ₁, CZ₂

Spannungen CZ₁ und U_z, wie das auch in den F i g. 5 und CZ₃ am phasenempfindlichen Gleichrichter 32 sind

bis 7 dargestellt ist. für diesen Zustand in F i g. 7 dargestellt. Wenn die

Die Kondensatoren 38 und 39 des phasenempfind- Spannung CZ₁ ihren positiven Maximalwert erreicht, liehen Gleichrichters sind entsprechend der niedrigen 55 hat die Spannung CZ₃ noch einen positiven Wert, so

Frequenz groß, z. B. je 25 [lF. Der Kondensator 38 daß Kondensator 38 nicht auf den vollen Wert der

ist an den Kollektor des Transistors 49, der Konden- Spitzenspannung von CZ₁ aufgeladen wird. Umgekehrt

sator 39 an den Punkt A angeschlossen. Die erhalten hat die Spannung CZ₂ noch einen positiven Wert, wenn

also in jedem Augenblick zwei um 180° versetzte die Spannung CZ₁ ihr negatives Maximum erreicht, so Spannungen zugeführt. Das gleiche würde erreicht, 60 daß sich der Kondensator 39 auf einen Wert auflädt,

wenn der Umkehrstufe 32 eine zweite Umkehrstufe der größer ist als der Spitzenwert der Spannung CZ₁.

nachgeschaltet würde, die nochmals um 180° dreht, Bei der Addition der Spannungen an den Wider-

und der Kondensator 39 an diese zweite Umkehrstufe ständen 36 und 37 erhält man deshalb eine positive

angeschlossen würde. Die dargestellte Lösung ist Ausgangsspannung CZ₅, die vom Verstärker 22 verjedoch einfacher und wirtschaftlicher. Die Ankopplung 65 stärkt und dem Servomotor 17 zugeführt wird,

durch die Kondensatoren 38 und 39 ergibt zusätzlich welcher die Einspritzmenge verringert, so daß die

den Vorteil, daß die Ausgangsspannung unabhängig Drehzahl des Dieselmotors 10 sinkt und die Frequenz/

vom Temperaturgang der übrigen Schaltung ist. wieder dem Wert /₀ entgegenstrebt.

Die durch langsame Entladung der Kondensatoren und 39 während einer Periode entstehende kleine Welligkeit der Ausgangsspannung Ub wird durch den Kondensator 42 geglättet.

Die phasenempfindliche Gleichrichteranordnung 33 ist unempfindlich gegen Oberwellen und arbeitet sogar noch, wenn U₁ eine Rechteck- oder Dreieckspannung ist. Sie ist also auch sehr gut für Drehzahlregelungen geeignet, die mit nichtsinusförmigen Geberspannungen arbeiten.

Claims (11)

Patentansprüche : IO

1. Anordnung zum Konstanthalten der Frequenz eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Wechselstromgenerators, bei der einerseits die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der dem Generator entnommenen Leistung regelbar ist und bei der andererseits bei Abweichungen von der gewünschten Sollfrequenz die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine in einem die Frequenzabweichung korrigierenden Sinne selbsttätig verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenüber der Generatorspannung (CZ₁) um etwa 90° phasenverschobene Spannung einem Verstärker (29) zuführbar ist, bei dem die Phasenlage der Ausgangsspannung (CZ₂) stark frequenzabhängig ist, und daß die Ausgangsspannung (CZ₂) dieses Verstärkers (29) sowie die Generatorspannung (U₁) einer phasenempfindlichen Gleichrichteranordnung (33) zuführbar sind, deren Ausgangsspannung (Ub) die Kraftstoffzufuhr (11) zur Brennkraftmaschine (10) beeinflußt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenempfindliche Gleichrichteranordnung (33) zwei mit gleicher Durchlaßrichtung in Serie geschaltete Gleichrichter (34, 35) enthält, deren freie Anschlüsse über zwei etwa gleich große Widerstände (36, 37) miteinander verbunden und über je einen Kondensator (38, 39) an den Ausgang des Verstärkers (29) bzw. den Ausgang einer an den Verstärker (29) angeschlossenen, dessen Phase um 180° drehenden Umkehrstufe (2)

angeschlossen sind, während der Verbindungspunkt der Gleichrichter (34, 35) an die Generatorspannung (CZ₁) angeschlossen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorspannung (CZ₁) etwa doppelt so groß ist wie die am Ausgang des Verstärkers (29) bzw. der Umkehrstufe (32) liegenden Spannungen (U₂ bzw. CZ₃.)

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Phasendrehung dem Verstärker (29) ein Phasendrehglied (24 bis 28; 43, 44) vorgeschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasendrehglied (41, 42, 44) ein Stellglied (41) enthält, mit dem die Phasendrehung eingestellt werden kann.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasendrehglied als Tiefpaß (24 bis 28) ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (29) eine frequenzabhängige Gegenkopplung (65 bis 75) enthält.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker eine einstellbare Gegenkopplung — Emitterwiderstand (44) — enthält, so daß die Verstärkung und die Resonanzbreite des Verstärkers (29) eingestellt werden können.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Gegenkopplung ein aus Widerständen (76, 68, 69, 73, 74) und Kondensatoren (65, 66, 67) aufgebautes Doppel-T-Glied enthält.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Doppel-T-Glied ein einstellbarer Widerstand (69) zum Abgleichen vorgesehen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Doppel-T-GIied ein temperaturabhängiger Widerstand (67) vorgesehen ist, um den Temperaturgang des Verstärkers und des Doppel-r-Gliedes zu kompensieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen