-
Anordnung zur Beseitigung der schädlichen Wirkung von Netzspannungsschwankungen
auf netzgespeiste Radiogeräte, Netzanoden o. dgl. Das vorliegende Verfahren zur
Regelung von Wechselspannungsschwankungen bezweckt die Konstanthaltung der Arbeitsspannungen
für verschiedene Anwendungsgebiete, wie im besonderen für Radiogeräte, Netzanoden,
Verstärker, Elektronenröhren u. dgl. Die im Speisenetz zeitlich vorhandenen,.. von
d=r jeweiligen Belastung abhängigen ber- und Unterspannungen sowie die vorübergehend
wirksamen kleineren Amplitudenschwankungen beeinflussen die Betriebsspannungen _
in d-n erwähnten Geräten bekanntlich derart, daß ein einwandfreier Betrieb in Frage
gestellt ist oder bei auftretenden Überspannungen Emissionsfähigkeit und Lebensdauer
der Elektronenröhren herabgesetzt werden.
-
Durch die vorliegende Erfindung sollen derartige Nachteile behoben
und insbesondere eine Lösung des Problems des automatischen Ausgleichs dieser schädlichen
Abweichungen vom Normaleffektivwert selbst für extreme Fälle erreicht werden.
-
Handbetätigte sowie automatisch wirkende Spannungsregler für Gleich-
und Wechselstrom sind bekannt. Von den hier in Frage kommenden Wechselspannungsreglern
sind Vorrichtungen bekannt, die sowohl Reguliertransformatoren, z. B. einen Spartransformator,
benutzen, an dem durch mechanische Handbetätigung oder Motorbetrieb Windungen zu-
und abgeschaltet werden, wie solche, die ohne bewegliche Teile arbeiten. Beispielsweise
benutzt man einen Spartransformator mit elektrischen Widerständen, wobei der Transformator
-dazu dient, die Spannung hinaufzutransformieren, um einen nachfolgenden elektrischen
Widerstand, und zwar z. B. auch Eisenwasserstoffwiderstand, zur Abdämpfung verwenden
und auch Unterspannungen ausgleichen zu können.
-
Die Verw,2ndung von elektrischen Widerständen, und zwar rein Ohmschen
Widerständen sowie Eisenwasscrstoffwid°_rständen ist bekannt, auch die Kombination
solcher Widerstände mit einem gewöhnlichen Transformator ist bekannt, ebenso die
Kombination von gewöhnlichen Ohmschen Wid°crständen mit einem Streutransformator,
d-r einen nahezu gesättigten Eisenkern enthält.
-
Bekannt ist ferner die Anwendung einer Zwischentransformation an sich
unter Verwendung eines od-r mehrerer Streutransformatoren zur Lösung einer bestimmten
Aufgabe, z. B. vom Netz kommende Störungen von einem Empfangsgerät fernzuhalten.
Bekannt ist auch die Verwendung eines Transformators mit Herabtransformierung der
Spannung mit nachgeschaltetem Eisenwasserstoffwiderstand zur Lösung einer besonderen
Aufgabe. Bekannt sind die verschiedensten Mittel zur Änderung des Widerstands im
magnetischen Kreis, indem man im Streutransformator durch Anbringung von Luftspalten
die Streuung erhöht oder gleichzeitig Nebenwege für den Fluß durch Anordnung von
Nebenkernen oder Ansatzkörpern
schafft oder den Abstand der Spulen
verändert oder veränderlich gestaltet, wobei man zur Verlängerung des magnetischen
Weges z. B. die Spulen getrennt auf den gegenüberliegenden Schenkeln eines Kerntransformators
anordnet. Durch die Unterbrechung des Eisenweges, insbesondere mittels eines oder
zweier Luftspalte im Nebenweg, ist in bekannter Weise die Möglichkeit gegeben, die
Wirkung der Streuung zu bemessen auf Grund des durch o,8 B # LAmperewindungen gegebenen
Wertes der für den künstlich geschaffenen Luftweg von l cm Länge nötigen Erregung
bei gegebener Induktion B.
-
Ein weiteres bekanntes Mittel zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes
ist die Erzeugung von Wirbelströmen in einer blindliegenden Sekundären, wobei diese
z. B. aus einer den magnetischen Kreis durchsetzenden Metallplatte oder einem vom
magnetischen Fluß durchsetzten kurzgeschlossenen Ring bestehen kann.
-
Bekannt ist die kombinierte Verwendung eines Transformators, dessen
magnetische Konstanten entsprechend dimensioniert sind, mit einem Variator zur Konstanthaltung
der Spannung, ferner die Vorschaltung eines gewöhnlichen Schiebewiderstandes vor
einen Streutransformator.
-
Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung bestehen in der
Anwendung einer Zwischentransformation über einen Kreis, der mindestens einen Transformator
mit magnetischem Widerstand (Streutransformator)und einen Ohmschen Widerstand mit
positivem Temperaturkoeffizienten, d. h. einen Variator nach Art der Eisenwasserstoffwiderstände
enthält, wobei auf den nachgeschalteten Variator herabtransformiert wird. Hierbei
ist der Vorteil des Ausgleichs auch von Unterspannungengegeben. Die Zwischentransformation
dient dem ausgesprochenen Zweck der Herabtransformierung der Netzspannung, um durch
Zuführung einer nicd<ren Wechselspannung an den Variator eine Steigerung des
Dämpfungseffektes nach der technischen und wirtschaftlichen Seite zu erzielen.
-
Durch dieses Verfahren soll ein automatischer Ausgleich von Spannungsschwankungen
in W echselstroninetzen auch bei Vorliegen extrem hoher Intervalle von Spannungsschwankungen
erzielt werden.
-
Ein elektrischer Widerstand allein wirkt schon dämpfend, doch ist,
wie aus den eingangs angeführten Beispielen hervorgeht, die Wirkung durchaus unzureichend;
günstiger ist schon die Anwendung eines Eisenwasserstof-fwiderstandes, aber ebenfalls
nicht ausreichend. Das gleiche gilt für die ausschließliche Anwendung des andren
Mittels, des Widerstandes im magrietischen Kreis des Transformators; auch die zusätzliche
Wirkung eines rein Ohmschen Wider-Standes steigert nicht die Wirkung auf das für
automatischen Ausgleich in allen Fällen erforderliche Maß des Dämpfungseffektes,
insbesondere liegen technische und wirtschaftliche Nachteile in allen diesen Fällen
nach der einen wie anderen Richtung vor. Diese Nachteile folgen aus dem Umstand,
daß die unzureichende Dämpfungswirkung eines rein Ohmschen Widerstandes gegenüber
einem Variator nach Art der Eisenwasserstoffwiderstände einen Mehraufwand an Mitteln
auf der Transformatorseite bedingt. Derartige Transformatoren, welche zur Erzielung
einer weitgehenden Sättigung z. B. einer besonderen Gleichstromspeisung bedürfen,
sind vollkommen unwirtschaftlich; Transformatoren, die zum gleichen Zweck noch besonders
komplizierter Ausbildung des Eisenweges oder der Wicklungen zur Erzielung geeigneter
Schaltungen bedürfen, werden infolge mangelhafter Werkstoffökonomie praktisch unbrauchbar.
-
Die Beschränkung auf nur eines der nach der vorliegenden Erfindung
kombinierten Mittel: magnetischer Widerstandund OhmscherWiderstand mit positivem
Temperaturkoeffizienten nach Art der Eisenwasserstoffwiderstände ist ebenso nicht
für alle Fälle ausreichend und zweckmäßig in technischer und wirtschaftlicher Beziehung,
denn einerseits sind der Steigerung der dämpfenden Wirkung eines Widerstandes im
magnetiscben Kreis aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen bei der Konstruktion
eines Streutransformators gewisse Grenzen gesetzt, andererseits ist die alleinige
Anwendung eines elektrischen Widerstandes auch bei hohem positivem Temperaturkoeffizienten
mit technischen und wirtschaftlichen Nachteilen verknüpft, indem u. a. als besonderer
Mangel der Umstand sich geltend macht, daß die zur Widerstandserhöhung in Widerständen
mit positivem Temperaturkoeffizienten erzeugte Temperatursteigerung zwar im Quadrat
der Stromstärkeänderung wächst, daß aber die temperatursenkende und belastungserhöhende
Strahlung mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur steigt.
-
Um im Falle der ausschließlichen Anwendung von Eisenwasserstoffwiderständen
ausgedehnte Intervalle von Schwankungen zu kompensieren, ist man gezwungen, das
dem Variator eigene Regelgebiet bis an die äußerste Grenze auszunutzen, wodurch
entsprechend der bei bestimmten Temperaturen gegebenen Umwandlung des Widerstandsmateriales
die gesteigerte Beanspruchung zur Herabsetzung der Lebensdauer führt.
-
Eine wirksame und für die automatische Regelung vorteilhafte Abdämpfung
der Spannungsschwankungen ist ökonomisch erst durch die Kombination eines Streutransformators
mit nachgeschaltetem Variator (EW-Widerstand), auf den herabtransformiert wird,
gegeben.
Als wesentlicher Gesichtspunkt für den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung wird für die Anwendung von elektrischen Widerständen mit positivem Temperaturkoeffizienten
die grundlegende Erkenntnis geltend gemacht, daß einerseits durch die Kombination
des Variators mit dem Transformator die Möglichkeit geschaffen wird, durch Herabtransformierung
das Arbeitsintervall des Variators in ein technisch leichter zu bewältigendes Regelgebiet
zu verlegen, die Wirkung der Wärmeverluste herabzusetzen, indem man dickere Drähte
verwendet, andererseits durch die mit dem Herabtransformieren in einem solchen Widerstand
erzielte Steigerung der Stromstärkeänderung im Variator eine wirksamere Dämpfung
der Spannungsschwankungen zu erreichen ist.
-
Zur Erläuterung der Problemlösung sei ein Ausführungsbeispieleines
Spannungsreglers nach, der Abbildung betrachtet: In dem Streutransformator Trl wird
die Netzspannung zunächst herabtransformiert. Die so in der Sekundärwicklung W2
erzeugte niedrige Spannung mit kleinerem Schwankungsintervall wirkt als Generatorspannung
auf einen Kreis, in dem diese Sekundäre PEZ mit einem Variator R und der Primärwickelung
W, eines zweiten Transformators Ty. in Reihe geschaltet sind. Im Transformator @y,
wird die Spannung auf den Wert der aus seinen Sekundärwindungen W4 zu entnehmenden
Arbeitsspannung transformiert.
-
Die Wirkungsweise eines DämpfungsWiderstandes an sich, ob es sich
um einen elektrischen oder magnetischen Widerstand handelt, bedarf keiner besonderen
Erläuterung. Von besonderer Bedeutung ist die durch das vorliegende Verfahren gegebene
Möglichkeit der Ausnutzung der beim Herabtransformieren gegebenen erhöhten Dämpfungssteigerung
durch Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten.
-
Zunächst wird das Intervall der Spannungsschwankungen mit der Herabtransformierung
ebenfalls auf einen kleineren Bereich gebracht, dem in dem nachgeschalteten Variator
leichter, und wie aus folgendem weiter hervorgeht, wirksam zu begegnen ist, wobei
im vorgelegten Streutransformator bereits eine Dämpfung bis zu gewissem Betrag vorliegt.
Die weitere Herabsetzung des noch verbliebenen Schwankungsintervalls ist gegeben
durch die Abhängigkeit von dem im Variator stattfindenden Spannungsverbrauch bzw.
dessen Änderungen, d. h. also in Abhängigkeit von Stromstärke im Variator und dessen
Widerstandswert. Der Spannungsverbrauch U im Variator wird nun einmal schon erhöht
durch die beim Herabtransformieren bewirkte höhere Stromstärke I. Das gleiche gilt
für die betreffenden Änderungen d U bzw. d I. Andererseits ist mit der Erhöhung
der Stromstärke eine Erhöhung der jouleschen Wärme im Quadrat der Stromstärke sowie
eine erhebliche Temperatursteigerung und dadurch bedingte Widerstandserhöhung im
Variator verknüpft, die sich somit in außerordentlichem Maß als verstärkte Dämpfungswirkung
äußert. Die nun an h13 wirksame Spannung ist in ihrem Effektivwert frei von den
im Netz selbst in weiten Grenzen ursprünglich vorhandenen Schwankungen des Effektivwertes
dcr Netzwechselspannung.
-
Der technische Vorteil besteht darin, daß nicht nur die geringfügigen
Dauerschwankungen der Netzspannung vollständig behoben, sondern auch die starken
Schwankungen, welche einen von der zu verschiedenen Tageszeiten veränderlichen Belastung
im Netz abhängigen Verlauf zeigen, selbsttätig unwirksam gemacht werden. Für die
Verwendung von Variatoren ergibt sich der Vorteil der technisch zweckmäßigen Anpassung
an ein günstiges Regelgebiet und eine erhöhte Kompensationswirkung.
-
Der wirtschaftliche Vorteil ergibt sich weiter allgemein aus dem Umstand,
daß der genannte Zweck mit einfachen Mitteln erreicht wird und durch Vermeidung
besonderer Mechanismen oder komplizierter Transformatoren eine Kostenersparnis ermöglicht
wird.