DE1719798U - Spannungsregler fuer elektrofilter. - Google Patents

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ΠΛ "irnnOC-1 Seilschaft m.b.H., Krefeld. I Spannungsr/\ / DU l\1 C I reg'" für Elektrofilter. 13. 12. 55: E7850.

ATENTANWALT DiPL.-iNG. H^tTTAFfIEK"

KREFELD, RHEINSTRASSE 19

FERNSPRECHER 20469

datum: 12. Dezember 1955 E.

ΛΛΕ1ΝΕ AKTEi 55 232

Elektro-Industrie-Geseilschaft m.b.H., Krefeld, Wiedstr«

Spannungsregler für Elektrofilter.

Bekanntlich erreicht man bei Elektrofilter^, die mit hochgespanntem Gleichstrom arbeiten, den besten Abscheidungsgrad dann, wenn die Filterspannung nur um einen geringen Betrag unterhalb der Uberschlagsgrenze des Filters gehalten wird. Man muß dabei berücksichtigen, daß die Filterspannung von den im Filter herrschenden Betriebsverhältnissen abhängig ist und sich bei einem Wechsel dieser Verhältnisse ändern kann. Es genügt daher nicht, die Filterspannung mit Hilfe der bekannten Regeleinrichtungen soweit hochzufahren, daß ein Überschlag erfolgt, und dann etwas unterhalb des so ermittelten Grenzwertes einzustellen. Für einen möglichst ungestörten Betrieb des Elektrofilters sind vielmehr Vorrichtungen erforderlich, die nach einem durch Änderung der Betriebsverhältnisse hervorgerufenen unbeabsichtigten Überschlag die dabei abgesunkene Filterspannung selbsttätig bis nahe an die ursprüngliche oder eine sich neu einstellende Über— schlagsgrenze hinaufzuregeln vermögen. Diese Aufgaben vermögen die üblichen Spannungsregler für Elektrofilter nicht oder nur unvollkommen zu lösen.

Die vergleichsweise besten, an sich aber noch ungenügenden Ergebnisse werden erreicht, wenn man im Primärkreis des Hochspannungstransformators des KLektrofilters einen Transduktor in Strombegrenzungsschaltung mit regelbarer Vormagnetisierung vorsieht. Mittels der Vormagnetisierung des Trans-

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duktors kann man die Spannung im Filter bis kurz unter die Überschlagsgrenze hochregeln, wobei sich ein Betriebspunkt mit einem Strom einstellt, der durch die Vormagnetisierung des Transduktore bestimmt ist. Bei Beginn eines Überschlages sinkt durch die damit verbundene Neigung zur Strome rhö hung die Filterspannung gemäß der eingestellten U-I-Kennlinie des Transduktors ab, bis wieder ein stabiler Betriebspunkt niedrigerer Spannung bei praktisch gleichem Strom erreicht ist. Nimmt die Überschlagsneigung ab, zeigt der Strom also fallende Tendenz, so steigt die FiIterspannung wieder auf der eingestellten Kennlinie an. Erfolgt der Überschlag spontan, so sinkt die Spannung so weit ab, bis der Überschlag beseitigt ist und steigt dann wieder auf den ursprünglichen Wert an.

Man hat ferner vorgeschlagen, im Primärkreis des Hochspannungstransformators ein Unterspannungsrelais oder im Magneti— sierungskreis des Transduktors ein Überspannungsrelais vorzusehen, das beim Absinken der Filterspannung unter einen vorgegebenen und gegebenenfalls einstellbaren Wert anspricht. Dieses Relais vermag ein Zeitglied zu betätigen, das bei längerer Dauer des Spannungsabfalls im Elektrofilter selbsttätig über ein Netzschütz o.dgl. die Anlage abschaltet. Bei Bedarf kann durch ein Wiedereinschaltrelais die Anlage auch selbsttätig wieder eingeschaltet werden, bis sie nach Ablauf der vorgesehenen Wiedereinschaltungen endgültig abgeschaltet wirdo

Der vorerwähnte Vorschlag weist eine Reihe von Nachteilen auf. Wenn es durch Änderung der Betriebsverhältnisse zu einem Überschlag im Elektrofilter kommt, kann der entstehende Lichtbogen eine solche Länge annehmen, daß sein Strom die Spannung im Elektrofilter nicht bis zur Ansprechgrenze des Über- oder Unterspannungsrelais absinken läßt. Man erhält dann einen

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Lauerüberschlag in Form eines Lichtbogens, ohne daß die Anlage selbsttätig abgeschaltet wird. Bei dem bekannten Vorschlage steigt ferner nach einem Überschlage und Wiedereinschaltung der Anlage die FiIt er spannung auf den ursprünglichen Wert an<> Ist dann die Überschlagsursache noch nicht behoben, so erfolgt ein erneuter Überschlag. Kommt es auf diese Weise zu einer Kette von Überschlagen, so sinkt der Wirkungsgrad des Filters stark ab, da die Filterspannung nur noch stoßweise die erforderlichen hohen Werte erreicht. Der Ausweg, die Filterspannung nach einem Überschlage vonhand neu einzuregeln, erfordert eine ständige sorgfältige Überwachung der Anlage und ist daher recht kostspielig. Will man eine Spannungsregelung vonhand vermeiden, so muß man die Filterspannung von vornherein so niedrig halten, daß wenigstens bei kleineren Änderungen der Betriebsverhältnis— se im Elektrofilter die Uberschlagsgrenze nicht ständig überschritten wird. Das bedeutet aber eine fühlbare Verringerung des Filterabscheidungsgrades.

Die Neuerung bezweckt, diese Nachteile in einfacher und betriebssicherer Weise zu vermeiden, ohne daß hierbei die Vorzüge der Transduktοranordnung, nämlich die Begrenzung von Kurzschlußströmen und die Steuerung der Anlage unter geringem Energieaufwand, beeinträchtigt werden. Zu diesem Zweck hat sich die Neuerung die Aufgabe gestellt, einen Spannungsregler für Elektrofilter zu schaffen, der in Abhängigkeit von den jeweils im Filter herrschenden Betriebsverhältnissen und der dadurch bedingten jeweiligen Überschlagsgrenze die Filterspan— nung selbsttätig auf einem möglichst nahe unterhalb der Über— schlagsgrenze liegenden Wert zu halten vermag. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Neuerung vor, die Vormagnetisierung des im Primärkreis des Hochspannungstransformators liegenden Transduktors selbsttätig und in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsverhältnissen im Elektrofilter zu regeln. Und zwar

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vorzugsweise mit Hilfe eines im Magnetisierungskreis des Transduktors angeordneten Schaltgliedes und eines auf dieses Schaltglied einwirkenden Überspannungsrelais, das an der Klemmenspannung des Transduktors liegt und bei Überschreiten einer bestimmten Spannung selbsttätig anspricht.

Die Wirkung sowie weitere Einzelheiten des neuerungsgemäßen Spannungsreglers seien anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild der Gesamtanlage eines ELektrofilters und

Fig. 2 ein Kurvendiagramm mit den U-I-Kennlinien des Transduktors sowie einigen idealisiert angenommenen Filterkennlinien.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, liegt im Sekundärkreis 1a eines Hochspannungstransformators 1 eine Gleichrichteranlage 2, an die ein Elektrofilter 3 sowie übliche Nebeneinrichtungen wie ein überspannungsschutz 4- oder eine Mehrzahl solcher, ferner ein Strommesser 5 u^cL ei*¹ Meßrelais 6 angeschlossen sind. Der Primär— oder Netzkreis 1b des Transformators 1 liegt in der üblichen Weise an Niederspannungsklemmen an und enthält einen Hauptschalter 7» einen thermischen Auslöser 8, ein Netzschütz 9» einen Transduktor 10 mit Vormagnetisierungs— wicklung 11 und einen einstellbaren Widerstand 12 mit einem Kontaktschalter 13, die parallel zur Primärwicklung des Transformators 1 in Reihe geschaltet sind.

Die Vormagnetisierungswicklung 11 des Transduktors 10 wird durch eine Erregeranlage 14- mit Transformator und Gleichrichter gespeist, die durch einen vonhand einstellbaren Transformator 15, ein Schaltwerk 16 und einen Erregertrans—

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formator 17 eine regelbare und im folgenden als Vormagne— ti sierungsspannung bezeichnete Wechselspannung erhält· Die Primärwicklung des Erregertransformators 17 liegt an dem unter niederspannung stehenden Stromkreis 1b an, der außerdem einen Spannungsmesser 18 enthält. Das Schaltwerk 16, das zusammen mit dem Transformator 17 das Schaltglied des neuerungsgemäßen Spannungsregler bildet, ist mit mehreren Stufen ausgerüstet und wird in der nachstehend beschriebenen Weise durch je ein Uberspannungsrelais 20 oder 30 selbsttätig bedient·

Im Normalfall ist der oberste Kontakt des Schaltwerkes 16 geschlossen, wobei die volle Sekundärspannung dee Erreger— transformator 17 an dem Stelltransformator 15 liegt· Durch entsprechende Einstellung des Transformators 15 wird über die Anlage 14 die Vormagnetisierungswicklung 11 des Transduktors 10 so erregt, daß die Filterspannung dicht unter der Über— schlagsgrenze bleibt. Angenommen, der Transduktor 10 sei auf eine U-I-Kennlinie 19a eingestellt (Fig. 2) und die im Elektrofilter 3 herrschenden Betriebsverhältnisse ergäben eine Filterkennlinie I, so soll sich bei der eingeregelten Vormagnetisierung des Transduktors 10 ein Betriebspunkt a ergeben, der den Schnittpunkt der Kurven 19a und I darstellt. Wie Figo zeigt, liegt der Betriebspunkt a dicht unterhalb einer vorher bei der Einstellung des Regeltransformators 15 ermittelten uberschlagsgrenze Ao

Wenn sich nun, ζ·Β. durch Erhöhung des Filterwiderstandes, die Filterkennlinie ändert, so kann es vorkommen, daß der Schnittpunkt b der neuen Filterkennlinie II mit der Kennlinie 19a des Transduktors 10 oberhalb der Uberschlagsgrenze A liegt. Bei dem nun erfolgenden Überschlag im Filter 3 sinkt dessen Betriebsspannung ab und der Transduktor 10 nimmt eine höhere

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Spannung auf. Wenn dabei die Klemmenspannung des Transduktors 10 einen gewissen, in Fig. 2 als Linie B eingezeichneten Grenzwert überschreitet, so spricht ein an der Klemmen spannung liegendes, im Ganzen mit 20 bezeichnetesOberspannungsrelais an (Fig. 1). Das Eelais 20 öffnet selbsttätig den bisher geschlossenen Kontakt des Schaltwerkes 16 und unterbricht kurzzeitig die Vormagnetisierung des Transduktors 10. Mit der durch die Trägheit des Transduktors bedingten Geschwindigkeit sinkt die Filterspannung auf der Kennlinie II bis zu einem Punkt c, nämlich dem Schnittpunkt der Linie II mit einer Kennlinie 19b des Transduktors bei der Vormagnetisierung Null. Durch die nunmehr nur noch vorhandene geringe Restspannung im Elektrofilter 3 kommt der Überschlag im Regelfall zum Erlöschen.

Sollte dies einmal nicht eintreten, d.h. sollte die Restspannung des Filters 3 im Betriebspunkt c noch zu hoch sein, so wird diese Gefahrenquelle durch den Widerstand 12 beseitigt. Beim Ansprechen des Relais 20 wird nämlich selbsttätig auch der Kontakt 13 geschlossen, so daß der Außenwiderstand des Transduktors 10 weiter absinkt und dadurch die Restspannung im Filter sich weiter dem Nullwert nähert. Die Anordnung des einstellbaren Widerstandes 12, der jeden beliebigen Wert einschließlich Null annehmen kann, und des durch das Relais 20 betätigten Kontaktes 13 empfiehlt sich besonders dann, wenn zwischen der Gleichrichteranlage 2 und dem EOL ekt ro filter 3 ein langes Kabel 21 liegt, das durch seine Kapazität den einmal erfolgten Überschlag weiter speisen kann.

Das Uberspannungsrelais 20 enthält zwei auf einen gemeinsamen Kern 22 einwirkende Spulen 23 und 24-, wobei die Spule 23 über einen Transformator 25 und einen Gleichrichter 26 an der Klemmenspannung des Transduktors 10 liegt und somit von dieser Spannung erregt wird. Die andere Spule 24 dagegen liegt unter Zwi se hei.schaltung eines einstellbaren Widerstandes

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27» eines Transformators 28 und eines Gleichrichters 29 an der Vormagnetisierungsspannung des Transduktors 10. Durch entsprechende Einstellung des Widerstandes 27 kann man ohne weiteres erreichen, daß das Relais 20 selbsttätig anspricht, wenn die Spannung im Elektrofilter unter den vorerwähnten Grenzwert abgesunken ist, d.h. die Transduktorklernmenspannung den Grenzwert B überschreitet.

Das Schaltwerk 16 ist so ausgebildet, daß sich bei jeder Betätigung durch das Relais 20 selbsttätig die nächst untere Stufe einschaltet, in dem angenommenen Fall also die zweite Stufe. Dadurch wird die Wicklung 11 des Transduktors 10 etwas weniger stark vormagnetisiert und auf der angenommenen Filter— kennlinie II stellt sich ein stabiler Betriebspunkt d ein, der auf der neuen U-I-Kennlinie 19c des Transduktors 10 liegt. fier neuerungsgemäße Spannungsregler vermag somit die Vormagnetisierung des Transduktors 10 in Abhängigkeit von jeder Änderung der Filterkennlinie selbsttätig so zu beeinflussen, daß die Filterspannung immer nur um einen geringen Betrag unterhalb der im Normalfall gegebenen Uberschlagsgrenze liegt.

Die vorstehend geschilderte selbsttätige Spannungsregelung des .Elektrofilters 3 erfolgt im Prinzip in der gleichen Weise, wenn die mit dem Grenzwert A angenommene Überschlagsgrenze des Filters aus -irgend einem durch Änderung der Betriebsver— hältnisse im Filter bedingten Grunde absinkt. Dabei kann es jedoch vorkommen, daß die neue Uberschlagsgrenze unter die Ansprechgrenze B des Relais 20 zu liegen kommt. Bei Verwendung eines üblichen Uberspannungsrelais würde in diesem Fall das Relais dauernd ansprechen, ohne daß ein Überschlag erfolgt, und das Filter 5 fast ohne Wirkung sein, da die Filterspannung

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dann nur noch stoßweise auf hohe Werte heraufgeregelt werden kann. Die vorstehend geschilderte Ausbildung und Schaltung des Überspannungsrelais 20 schließt jedoch diese nachteiligen Möglichkeiten mit Sicherheit aus· Nur bei voller Vormagnetisierung des Transduktors 10 wird das Relais 20 schon durch eine vergleichsweise geringe Transduktor spannung zum Ansprechen gebracht, da in diesem Fall der Kern 22 schon durch die an der Vormagnetisierungsspannung anliegende Spule 24-stark vormagnetisiert ist. Ergibt sich jedoch ein neuer stabiler Betriebspunkt des ELektrofilters 3 erst bei einer geringeren Vormagnetisierung des Transduktors 10, so muß die Spule 23 eine entsprechend größere Induktionswirkung zur Auslösung des Relais 20 aufbringen. Diese Auslösung erfolgt dann erst bei höherer Transduktor spannung, d. h· bei niedrigerer Filterspannung, wobei man die Ansprechspannung durch Veränderung des Einstellwiderstandes 27 innerhalb der gebotenen Grenzen variieren kann·

Bei einem Absinken der Uberschlagsgrenze im Elektrofilter 3 z.B. von der Linie A auf die Linie D der Fig. 2 würde das Relais 20 ansprechen und die Filterspannung vom Betriebspunkt a neu auf den Betriebspunkt e auf der U-I-Kennlinie 19d selbsttätig einregeln, wobei dieser stabile Betriebspunkt dicht unterhalb der neuen Uberschlagsgrenze D und oberhalb der sich neu einstellenden Ansprechspannung B 1 des Relais 20 liegt,.

Wie aus Fig» 2 ersichtlich ist, ergibt sich bei dem Betriebspunkt β im Vergleich zu den Betriebspunkten a und d ein beträchtlich geringerer Wirkungsgrad des Elektrofilters. Dieser Nachteil kann nach einer Weiterbildung der Neuerung selbsttätig vermieden werden, indem ein weiteres, im Ganzen mit 30 bezeichnetes Uberspannungsrelais ähnlicher Bauart und Schaltung wie das Relais 20 vorgesehen ist, das jedoch mit einem Zeitglied arbeitet. Auch bei dem Relais 30 wirken zwei Spulen

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und 32 auf einen gemeinsamen Kern 33 ein, wobei die Spule über einen Transformator JA- und einen Gleichrichter 35 a*¹ der Klemmenspannung des Transduktors 10 liegt· Die andere Spule 32 wird über einen Transformator 36 und einen Gleichrichter sowie einen einstellbaren Anpassungswiderstand 38 von der Sekundärspannung des Erregertransformators 17 erregt. Außerdem befindet sich in dem Stromkreis der Spule 32 ein Regelwiderstand 39» der mit der Einstelleinrichtung des Transformators 15 in mechanischer Verbindung steht. Die Verhältnisse sind hierbei so gewählt, daß der Widerstand im Kreise der Spule um so größer wird, je mehr sich die JTormagnetisierung des Transduktors 10 durch entsprechende Einstellung des Transformators 15 verringert, wodurch gleichzeitig auch die Vormagnetisierung des Relaiskernes 33 sinkt. Dementsprechend muß die an der Klemmenspannung des Transduktors 10 liegende Spule 31 eine höhere Magnetisierung des Relaiskernes bewirken· Das kann nur durch Erhöhung der Transduktorspannung, also Verringerung der Filterspannung erfolgen. Umgekehrt verhält es sich bei einer Erhöhung der Vormagnetisierung des Transduktors 10 durch den Stelltransformator 15.

Infolge der mechanischen Kupplung des Widerstandes 39 mit dem Stelltransformator I5» durch den die oberste Grenze der Vormagnetisierung des Transduktors und damit die Filterspannung eingeregelt werden kann, ist die in Figur 2 durch die Linie C angedeutete Ansprechspannung des Relais 30 von der eingestellten obersten Spannungsgrenze am Filter 3 abhängig. Das Relais 30 spricht daher immer dann an, wenn die Filterspannung um einen durch den Anpassungswiderstand 38 einstellbaren Betrag unter die mit Hilfe des Transformators 15 eingeregelte oberste Spannungsgrenze absinkt. Das Relais 30 wirkt dann über das vorerwähnte Zeitglied auf das Schaltwerk 16 in dem Sinne ein, daß es jedesmal die nächstobere Stufe dieses Schalt-

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werkes einzuschalten sucht. Das der Übersichtlichkeit halber aus der Zeichnung fortgelassene Zeitglied Z ist zweckmäßig einstellbar und läßt erst nach Ablauf der eingestellten Zeitdauer eine Einwirkung des Relais 30 auf das Schaltwerk 16 zu.

Bei dem angenommenen Beispiel liegt der Betriebspunkt β des Elektrofilters 3 unterhalb der eingestellten Ansprechgrenze C des Relais 30. Beim früheren Heraufregeln der illterspannung von c auf den Betriebspunkt d mit Hilfe des Relais 20 war aber das Zeitglied Z noch nicht abgelaufen und infolgedessen das Relais 30 auch noch nicht zur Wirkung gekommen. Das tritt erst dann ein, wenn die Fi It er spannung durch Änderung der Betriebsverhältnisse im Filter von dem Betriebspunkt d z.B. auf einen in Bezug auf das Relais 20 stabilen Betriebspunkt f absinkt. Während das Relais 20 nach Erreichen dieses Betriebspunktes f zurückgefallen war, spricht das Relais 30 an und verstellt das Schaltwerk 16 nach Ablauf des Zeitgliedes Z wieder nach oben, sodaß der Betriebspunkt f auf der Filter— kennlinie I nach oben wandert und sich der Anfangswert a der Filterspannung ergibt»

In der gleichen Weise kommt das Relais 30 zur Wirkung, wenn das Relais 20 bei einem Absinken der Überschlagsgrenze von der Linie A auf D die FiIt er spannung auf den Betriebspunkt e eingeregelt hat· Das Relais 30 versucht dann unter Zwischenschaltung des Zeitgliedes Z immer wieder, über das Schaltglied 16,17 die Vormagnetisierung des Transduktors 10 und damit die Spannung des ELektrofilters 3 auf den ursprünglich eingestellten Höchstwert (Betriebspunkt a) hochzuregeln. Dabei kommt es zu wiederholten überschlagen im Filter, bis die Überschlagsursache, beispielsweise eine Verschmutzung des Filters, behoben ist und die (Jberschlagsgrenze wieder einen

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über der Ansprechspannung G des Relais 30 liegenden Wert angenommen hat· Oüer aber es tritt je nach den Bedingungen des Einzelfalles der thermische Auslöser 8 und/oder das Netzschütz 9 in Tätigkeit und schaltet die gesamte Anlage ab. Danach kann man die Überschlagsursache mit Hilfe der üblichen selbsttätigen oder willkürlich bedienbaren Hilfseinrichtungen des Eletrof liters beseitigen und die ursprüngliche Über— schlagsgrenze A wieder herstellen. Nach Wiedereinschalten der Anlage wird dann die Filterspannung auf den noch zulässigen Höchstwert a selbsttätig nochgeregelt.

Anstelle des aus dem Schaltwerk 16 und dem angezapften Erre— gertransformator 17 bestehenden Schaltgliedes kann auch jede andere bekannte Spannungsregelung benutzt werden, z.B. ein motorisch oder magnetisch angetriebener Schiebe- oder Drehtransformator. Als Zeitglied zwischen dem Überspannungsrelais 50 und dem Schaltglied 16,17 bzw. der an dessen Stelle vorgesehenen Einrichtung läßt sich jedes beliebige Verzögerungs— Relais mit unverzögerter Rückstellung bei Portfall der Erregung verwenden.

Claims (1)

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Schut zansprüche

1o Spannungsregler für Elektrofilter mit einem Hochspannungstransformator und einem in dessen Primärkreis liegenden Transduktors, dessen Vormagnetisierung die im Elektrofilter herrschende Spannung beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung des stromsteuernden Transduktors (10) in Abhängigkeit von den im Elektrofilter (3) jeweils herrschenden Betriebsverhältnissen selbsttätig einzuregeln ist, und zwar vorzugsweise mit Hilfe eines an die Vo magnetisierung s_t wicklung (11) des Transduktors angeschlossenen Schalt— gliedes (16,17) und eines auf dieses Schaltglied selbsttätig einwirkenden Überspannungsrelais (20), das an der Klemmenspannung des Transduktors liegt.

\ 2. Spannungsregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch -* eine derartige Ausbildung und Schaltung des Uberspannungsrelais (20), daß seine An sp rech spannung (B oder B^j) von der jeweiligen Vormagnetisierung des Transduktors (10) abhängig ist.

3. Spannungsregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansprechen des Uberspannungsrelais (20) die Vormagnetisierung des Transduktors (10) kurzzeitig unterbrochen wird,

4-O Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Uberspannungsrelais (20) beim Ansprechen selbsttätig einen Widerstand (12,13) einzuschalten vermag, der in Reihe parallel zur Primärwicklung des Hochspannungstransformators (1) liegt und einen vorzugsweise einstellbaren beliebigen V/i de rs tandswert einschließlich Null hat.

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5· Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klemmenspannung des Traasduktors (10) ein weiteres Überspannungsrelais (30) mit vorzugsweise einstellbarer Ansprechspannung (C) anliegt, das selbsttätig auf das Schaltglied (16,17) gemäß Anspruch 1 einzuwirken vermag und zur Verstärkung der Vormagnetisierung des Transduktors nach Erreichen eines stabilen Betriebspunktes unterhalb der eingestellten Höchst spannung dient.