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Regeleinrichtung Elektrische Regler, die kein magnetisch betätigtes
Steuerglied besitzen, haben die unangenehme Eigenschaft, daß sie auf die zu regelnde
Größe einen unterkompoundierenden Einfluß ausüben. Besonders stark tritt dies bei
Hochfrequenzstromkreisen in Erscheinung, wie sie häufig bei Induktionsöfen verwendet
werden. Der Grund für diese Erscheinung ist darin zu suchen, daß der Anker oder
Kern das Magneten in Abhängigkeit von Änderungen. der zu regelnden Größe verschiedene
Lagen einnimmt. Hierdurch wird die Induktivität der Magnetspule und damit die induktive
Reaktanz des Stromkreises, der diese Spule enthält, verändert, so daß das eingestellte
Verhältnis zwischen der zu regelnden Größe und des durch die Magnetspule fließenden
Stromes nicht mehr eingehalten ist. Die Folge davon ist, daß die Bewegung des von
der Magnetspule beeinflußten Steuerhebels nicht so groß ist, wie sie sein sollte.
Es ergibt sich hierdurch eine Unterkompoundierung, die je nach der Größe der Frequenz
mehr oder weniger in Erscheinung tritt. Bei sehr hohen Frequenzen tritt außerdem
noch die Schwierigkeit auf, daß die induktive Reaktanz der Magnetspule so groß wird,
daß es unmöglich ist mit der verfügbaren Spannung den erforderlichen Strom durch
die Spule zu schicken.
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DieseSchwierigkeiten sinderfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß in
dem die Magnetspule enthaltenden Stromkreis Mittel vorgesehen sind, welche den Leistungsfaktor
dieses Stromkreises auf eins oder annähernd auf _eiris bringen. Hierdurch wird erreicht,
daß # `wenn der Spulenkern oder der Magnetanker sich bewegen, nur geringe Stromänderungen
stattfinden, so daß sich eine im wesentlichen flache Regelungscharakteristik ergibt.
Außerdem ist auf diese Weise die resultierende Impedanz in dem die Magnetspule enthaltenden
Stromkreis niedrig genug, um auch bei hohen Frequenzen einen genügend großen Strom
durchzulassen.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
r ist ein Dreiphasenstromkreis hoher Frequenz, mit dem die Synchronmaschine a verbunden
ist, deren Anker mit g und deren Feld mit 4 bezeichnet sind. Die Feldwicklung 4
wird von der Erregermaschine 5 gespeist. 6 ist der Anker und 7 die Feldwicklung
der Erregermaschine. In Reihe mit der Feldwicklung liegt der Widerstand B. Der Regler
g dient dazu, die Felderregung der Synchronmaschine 2 zu
steuern,
um damit eine elektrische Größe, z. B. die Spannung, den Strom, die Leistung, den
Leistungsfaktor o. dgl., in dem Stromkreis i aufrechtzuerhalten. In dem Ausführungsbeispiel
ist als Regler ein normaler Tirrillregler verwendet, der die Spannung des Stromkreises
i konstant halten soll.
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Der Regler g besitzt ein Paar Hauptkontakte io und i i, die bei gegenseitiger
Berührung den Widerstand 8 in dem Stromkreis der Feldwicklung 7 kurzschließen. Der
Kontakt i i befindet sich an dem Steuerhebel, der von der Hauptsteuerspule 14 betätigt
wird. Die Spule 14 ist an zwei Leiter des Netzes i angeschlossen. In dem Stromkreis
der Spule 14 liegt der -Kondensator 15. Der Kondensator 15 kann eine Kapazität
konstanter Größe besitzen, die entsprechend der Induktivität der Spule 14 gewählt
ist, oder er kann wie in der Abbildung veränderbar sein, um den Leistungsfaktor
in dein Stromkreis püle 1@. eiils-tellen --zu können> In dem Stromkreis liegt ferner
noch der Erregerwiderstand 16 und der veränderliche Widerstand 17, der parallel
zu dem Kondensator 15 geschaltet ist. Der Widerstand 17 dient ebenfalls zur Einstellung
des Leistungsfaktors des Stromkreises der Spule 14. Der Widerstand 17 ist nicht
wesentlich, er dient lediglich zur Vergrößerung des Bereiches der Leistungsfaktoreinstellung.
Der Kontakt io befindet sich an dem einen Ende des Hebels 18, der mit dem Kernig
verbunden ist. Auf den Kernig wirkt die Zugkraft der Erregerspannungsspule 2o, die
an die Klemmen der Erregermaschine 5 angeschlossen ist. Ein passender Strombegrenzungswiderstand2i
liegt inSerie zu der Spule 2o. 21 ist die an dein Hebel 18 angreifende Gegenfeder.
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Im folgenden ist die Arbeitsweise der Einrichtung beschrieben: Die
Synchronmaschine z kann ein Generator, eine Blindleistungsmaschine oder ein Motor
sein. Es sei angenommen, daß sie ein Generator ist, der von einer Kraftmaschine
angetrieben wird. Bei konstanter Belastung des Netzes i ist der Strom in der Spule
14 konstant und der Hauptsteuerkontakt i i nimmt eine stationäre Lage ein. Der Hebel
18 vibriert in der bekannten Weise und schließt periodisch den Widerstand 8 kurz.
Sinkt nun die Spannung an dem Netz i, so sinkt auch der Kern 14 nach unten. Wenn
in dem die Spule 14 enthaltenden Stromkreis nur rein Ohmsche Widerstände enthalten
wären, würde das Verhältnis von Strom und Spannung in dem Stromkreis der Spule 14
unabhängig von der Stellung des Kernes 13 sein. Da jedoch die Spule 14 eine beträchtliche
Induktivität besitzt, die sich mit der Stellung des Kernes 13 ändert, ist der Strom
in dem die Spule 14 enthaltenden Stromkreis nicht nur von der Spannung, sondern
auch von der Stellung des Kernes 13 abhängig. Nun sind aber gemäß der Erfindung
der Widerstand 17 oder der Kondensator 15 oder beide so eingestellt, daß bei der
Frequenz des Netzes i der Leistungsfaktor in dem die Spule 14 enthaltenden Stromkreis
im wesentlichen gleich eins ist. Bei einem Absinken des Kernes 13 infolge eines
Spannungsabfalles im Netz nimmt infolgedessen der Strom in der Spule 14 nur sehr
wenig mehr ab als er es allein unter dem Einfluß der abgesunkenen Spannung tut.
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Es ist dies folgendermaßen zu erklären: Wenn der Leistungsfaktor des
die Spule enthaltendenStromkreises im wesentlichen gleich eins ist, dann ist sein
Ohmscher Widerstand sehr hoch im Verhältnis zu seiner gesamten @Reaktanz. Die Folge
davon ist, daß Änderungen in der induktiven Reaktanz nur sehr kleine Änderungen
der Impedanz hervorrufen. Wäre keine kapazitive Reaktanz vorhanden, wie es bei den
bekannten Reglern der Fall ist, dann wäre der Widerstand im Verhältnis zur induktiven
Reaktanz klein und Änderungen in der induktiven Reaktanz würden große Änderungen
der Impedanz und damit des Stromes in der Spule 14 hervorrufen. Im ersten Falle
stellen die Änderungen der induktiven Reaktanz Änderungen einer sehr kleinen Komponente
der Impedanz des Stromkreises dar, während in dem zweiten Fall dieselben Änderungen
der induktiven Reaktanz sich als Änderungen der großen Komponente der Impedanz sehr
stark auswirken. Bei den gewöhnlichen Reglern ist beispielsweise bei iooo Perioden
pro Sekunde die induktive Reaktanz der Magnetspule wesentlich. höher als ihr Widerstand.
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Durch die Einstellung des Kondensators 15 oder des Widerstandes 17
oder beider ist es möglich, den Leistungsfaktor des die Spule 14 enthaltenden Stromkreises
in weiten Grenzen zu verändern. 'je mehr' nacheilend der Leistungsfaktor ist, um
so größer ist die Tendenz des Reglers zur Überkompoundierung. Bei einer Einstellung
des Leistungsfaktors auf eins in der normalen Stellung des Magnetkernes ergibt sich
theoretisch beim Sinken der Spannung eine leichte Überkompoundierung und beim Steigen
der Spannung eine Unterkompoundierung, und zwar deshalb, weil bei der Einstellung
auf den Leistungsfaktor eins der Strom in dem Magneten etwas abnimmt sowohl bei
der Bewegung des Kernes nach oben als auch bei der Bewegung nach unten.
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Es ist zweckmäßig, den Leistungsfaktor des die Spule 14 enthaltenden
Stromkreises etwas voreilend einzustellen, so daß er in der
Nähe
von eins auf der voreilenden Seite liegt. Man erhält auf diese Weise eine geringe
Tendenz zur Überkompoundierung durch die der Spannungsabfall im Netz berücksichtigt
wird und der Verbraucher eine konstante Spannung erhält.