DE638719C - Anordnung zur Erweiterung des Regelbereiches oder Vergroesserung des Wahlbereiches konstant zu haltender Betriebsgroessen bei der Regelung elektrischer Apparate, wie elektrische Maschinen, OEfen o. dgl., mittels Entladungsroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erweiterung des Regelbereiches oder zur Vergrößerung des Wahlbereiches konstant zu haltender Betriebsgrößen bei der Regelung elektrischer Apparate, wie elektrische Maschinen, öfen ο. dgl., mittels stetig oder unstetig gesteuerter Entladungsröhren.

Die bekannten Regelanordnungen mit Entladungsröhren haben den Nachteil, daß der Regelbereich verhältnismäßig klein ist, insbesondere in den Fällen, in denen auf sehr hohe Regelgenauigkeit Wert gelegt wird. Unter dem Regelbereich versteht man denjenigen Bereich der Veränderlichkeit der die Regelung bewirkenden Größen, innerhalb dessen die Abweichung der zu regelnden Größe von der Sollgröße ein vorgegebenes Maß nicht übersteigt. An Hand eines Beispiels werden die erwähnten Beziehungen bei den bekannten Regelanordnungen erläutert.

Fig. ι veranschaulicht eine Regelcharakteristik eines Gleichstromgenerators, dessen Erregung einer besonderen Spannungsquelle entnommen sein soll. Zu einem Teil eines der

»5 Erregerwicklung vorgeschalteten Widerstandes sollen in bekannter Weise etwa Elektronenhochvakuumröhren parallel geschaltet sein, deren Gitter über einen Vorverstärker von dem zu regelnden Netz einen Spannungsimpuls erhalten, so daß der Widerstand der Röhren je nach der Größe dieses Impulses veränderlieh ist. Der durch den Vorwiderstand und die parallel geschalteten Elektronenröhren gegebene Gesamtwiderstand verändert sich dann selbsttätig derart, daß die Netzspannung einen vorgegebenen Sollwert mit großer Genauigkeit bei verschiedenen Belastungszuständen des Generators einhält.

Diese Anordnungen haben den erheblichen Nachteil, daß sie nur einen geringen Regelbereich besitzen, wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist. Auf der Abszisse ist der Erregerstrom i des Generators und auf der Ordinate die Spannung E des zu regelnden Generators aufgetragen. Wäre überhaupt keine Regeleinrichtung vorhanden, dann würde die Generatorspannung durch den Belastungsstrom des Generators oder durch die Drehzahl des Antriebsmotors beeinflußt werden. Mit HiMe der bekannten Regeleinrichtungen ergibt sich das in Fig. 1 dargestellte Regeldiagramm, aus dem zu entnehmen ist, daß vom Punkte A an bis zum Punkte B, also innerhalb des Erregerstrombereiches I₁ bis i_% (Strom in der Erregerwicklung), die Spannung des Generators

*) Von dem Patetitsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Alfred v. Engel in Berlin-Siemensstadt.

von ihrem Sollwert um z. B. 1% abweicht. In vielen Fällen genügt dieser "Regelbereich den von der Praxis gestellten -Anforderungen nicht.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung werdeip.i d d äht At ddifej

Anordnungen der vorerwähnten Art daduicfeji > verbessert, daß mehreren einander parallel

verbessert, daß mehreren einander parallel gjgg schalteten Entladungsröhren derart abgestufte^ Gitterspannungen oder zeitlich derart gegeneinander verschobene Gitter- oder Anodenspannungen zugeführt werden, daß die Regelfähigkeit der zweiten und weiteren Röhren jeweils beginnt, wenn die erste bzw. vorhergehende Röhre am Ende ihrer Aussteuerung, angelangt ist. Die mit gestuften Gitterspannungen bzw. zeitlich gegeneinander verschobenen Gitter- oder Anodenspannungen arbeitenden Entladungsröhren können die Endröhren eines Verstärkers bilden. Die Gitter der Entladungsröhren erhalten gegebenenfalls verschiedene Vorspannungen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.

Fig. 2 zeigt das der Fig. 1 entsprechende Schaubild der neuen Regelanordnung und Fig· 3 schematisch ein Sehaltbeispiel für eine Gleichspannungsregelahlage, Der auf das zu regelnde Netz 1 arbeitende Gleichstromgenerator 2 hat eine Erregerwicklung 3, die einerseits über den Widerstand 4 und andererseits direkt über die Leitung 5 an ein Gleichspannungshilfsnetz 6 angeschlossen ist. An dem zu regelnden Netzi liegt ein Spannungsteiler7, dessen Abgriff 8 über eine Vergleichsbatterie 9 an das Gitter 10 der Entladungsröhre 11 angeschlossen ist. Eine zweite Entladungsröhre 12, deren Gitter 10 über den Abgriff 13 von der Batterie 14 Strom erhält, ist anodenseitig an eine Batterie 15 angeschlossen. In der Anschlußleitung der Batterie 14 an die Eathodenleitung 16 liegt ein Anodenwiderstand 17, der von dem veränderlichen Anodenstrom der Röhren durchflossen wird. Die· Röhren.11 und 12 bilden somit den Vorverstärker, der den Spannungsimpuls, bestehend aus einem Teil der zu regelnden Netzspannung abzüglich der Vergleichsspannung 9, verstärkt. Der verstärkte Impuls wird dem Hauptverstärker gitterseitig zugeführt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegen die Gitter 19 der Verstärkerröhren 20 und 21 über verschieden große Vorspannungen an der Batterie 15· Die Röhre 20 erhält somit eine Gitterspannung, die sich zusammensetzt aus dem Spannungsabfall am Widerstand 22 und der Vorspannung 23, während das Gitter 19 der Röhre 21 eine Spannung erhält, die sich aus dem Spannungsabfall am Widerstand 22 und einer anderen Vorspannung zusammensetzt.

Es wird daher bei der neuen Regelanordnung eine am Eingangsgitter 10 auftretende Spannungsabweichung steigender Größe anfangs nur.

die Emission einer der Endröhren, und zwar der Röhre mit der kleineren Gegenspannung ,_jm Gitterkreis, das ist 20, zur Aussteuerung

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,_j Gitterkreis, das ist 20, zur Aussteuerung v|pingen, während die Röhre 21, das ist die p^ire mit der größeren negativen Vorspan

mit der größeren negativen Vorspan_noch. keinen Anodenstrom liefert. Bei

steigender Eingangsspannung im Gitterkreis üd i i

würde von· einem bestimmten Wert an die Wirksamkeit des Reglers mit nur einer Endröhre 20 aufhören, nämlich dann, wenn die Röhre 20 ihren höchsten Anodenstrom (Sättigungsstrom) abgibt. Erfindungsgemäß wird durch geeignete Wahl der Vorspannung des Gitters 19 der Röhre 21 dafür gesorgt, daß zu diesem Zeitpunkt oder etwas früher ein Anodenstrom in der Röhre 21 sich ausbilden kann. Bei weiterem Anstieg des¹? Spannungsimpulses übernimmt also die Rohre 21 die Regelung, und zwar so lange wieder, bis ihr höchster Anodenstrom erreicht ist.

Durch Parallelschalten weiterer Röhren in der vorerwähnten Weise läßt sich der Regelbereich entsprechend Fig. 2 auf ein Vielfaches des normalen Regelbereiches erweitern. Durch die beschriebene Maßnahme wird die Regelgenauigkeit im Regelbereich zwar etwas vermindert. Dieser scheinbare Nachteil ist jedoch gegenüber dem Vorteil eines größeren Regelbereiches praktisch ohne Bedeutung. "

Während die früheren bekannten Regelanordnungen, etwa für Gleichspannungsanlagen, die konstant zu haltenden Spannungen durch Veränderung der Einstellung des Widerstandes S nur innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereiches von Spannungswerten zu wählen gestatteten, ist es mit der neuen Schaltung möglich, diesen Bereich ohne Schwierigkeiten zu erweitern. An Stelle der in dem Ausführungsbeispiel erwähnten, aus einzelnen Röhren be- stehenden Verstärkergruppen 20 und 21 kann man natürlich je nach den jeweiligen Anforderungen der Praxis auch mehrere gegebenenfalls aus mehreren ;Röhren gebildete Verstärkergruppen verwenden. Die Schaltung kann selbstverständlich auch so getroffen sein, daß an · Stelle des in dem Ausfuhrungsbeispiel erwähnten einzigen Widerstandes 4 mehrere gegebenenfalls in Serie liegende Vorwiderstände durch voneinander unabhängige Verstärkerröhrengruppen überbrückt werden.

In analoger Form, wie es in Fig. 3 für den Fall einer Gleichstromregelung gezeigt ist, läßt sich auch der Regelbereich von Drehzahlregelanlagen oder Temperaturregelanlagen mit Entladungsröhren erweitern. Die Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung von stetig steuerbaren Entladungsgefäßen beschränkt. Bei der Regelung von Wechselstromapparaten unter Vorschaltung etwa von unstetig gesteuerten Entladungsröhren läßt sich die hier angegebene Methode der gestaffelten Steuerung ebenfalls

zwecks Erweiterung des Regelbereiches ohne weiteres sinngemäß anwenden. Bei mit Wechselstrom betriebenen Anlagen kann man nach vollständiger Aussteuerung einer Röhre oder einer Röhrengruppe des Reglers die nächstfolgende entweder durch gestaffelte Gittervorspannungen oder auch durch passende Phasenverschiebung zwischen den Anodenspannungen oder den Gitterspannungen der einzelnen ίο Gruppen zum Ansprechen bringen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Erweiterung des Regelbereiches oder Vergrößerung des Wahlbereiches konstant zu haltender Betriebsgrößen bei der Regelung elektrischer Apparate, wie elektrische Maschinen, öfen o. dgl., mittels stetig oder unstetig gesteuerter Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren einander parallel geschalteten Entladungsröhren derart abgestufte Gitterspannungen oder zeitlich derart gegeneinander verschobene Gitter- oder Anodenspannungen zugeführt werden, daß die Regelfähigkeit der zweiten und weiteren Röhren jeweils beginnt, wenn die erste bzw. vorhergehende Röhre am Ende ihrer Aussteuerung angelangt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit gestuften Gitterspannungen bzw. zeitlich gegeneinander verschobenen Gitter- oder Anodenspannungen arbeitenden Entladungsröhren die Endröhren eines Verstärkers bilden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter der Entladungsröhren verschiedene Vorspannungen erhalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen