DE639192C - Einrichtung zur Speisung elektrischer Verbraucher - Google Patents
Einrichtung zur Speisung elektrischer VerbraucherInfo
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
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Description
an
AUSGEGEBEN AM
30. NOVEMBER 1936
30. NOVEMBER 1936
Die Erfindung bezieht sich auf die Speisung elektrischer Verbraucher aus einem Wechselstromnetz
konstanter Spannung.
Es ist bereits bekannt, zur selbsttätigen Konstanthaltung einer einem Netz konstanter
Spannung entnommenen Spannung eine Drosselspule mit einer Vormagnetisierungswicklung
zu benutzen, deren Strom von einem gittergesteuerten Entladungsgefäß mit Lichtbogenentladung
geliefert und in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen durch Einwirkung auf das Gitter des Entladungsgefäßes geändert wird.
Bei manchen Verbrauchern besteht aber nun die Aufgabe, daß die aus dem Netz
konstanter Spannung entnommene Spannung hinsichtlich ihrer Größe einstellbar sein soll,
aber trotzdem jeder eingestellte Wert der Spannung selbsttätig konstant gehalten wird,
wenn sich die Belastung ändert. Solche Verhältnisse liegen im besonderen bei Beleuchtungsanlagen
vor.
Um bei derartigen Anordnungen die gewünschte Regelung zu ermöglichen, wird
unter Verwendung gittergesteuerter Gas- oder Dampfentladungsgefäße die Einrichtung so
getroffen, daß die den Verbrauchern vorgeschaltete Drosselspule mit ihrer Vormagnetisierungswicklung
im Anodenstromkreis eines gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäßes liegt, welches gemäß der Erfindung
im Gitterkreis eine von Hand einstellbare konstante Gleichspannung und eine pulsierende
Gleichspannung von umgekehrtem Vorzeichen erhält, deren effektive Größe der jeweiligen
Spannung an den Verbrauchern proportional . ist. Vorzugsweise wird die Anordnung so gewählt,
daß die einstellbare konstante Gleichspannung für den Gitterkreis des Entladungsgefäßes über ein elektrisches Ventil aus der-
selben Spannungsquelle gewonnen wird, welche die Verbraucher speist, und daß die pulsierende
Gleichspannung für den Gitterkreis des Entladungsgefäßes über ein elektrisches Ventil
einer in diesem Kreise liegenden Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators zugeführt wird, welche derart
bemessen ist, daß die pulsierende Gitterspannung nach Erreichung ihres Höchstwertes
bis zum nächsten Spannungsanstieg im wesentlichen geradlinig abfällt.
Eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Verbraucher durch eine Anzahl
von Lampen dargestellt werden, wird im folgenden beschrieben. Abb. 1 der Zeichnung
zeigt die entsprechende Schaltung. Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird dabei auf
den in Abb. 2 wiedergegebenen Verlauf der Spannungen an der Anode und dem Gitter
des mit der Gleichstromvormagnetisierungs-
wicklung in Reihe geschalteten Entladungsgefäßes Bezug genommen'werden.
In Abb. ι bedeuten io und ii zwei Sammelschienen,
an welche mehrere Lampen 12 untejp*
einander parallel angeschlossen sind. W''
beiden Pole des Wechselstromnetzes konstWitf"
ter Spannung sind mit 13« und 14 bezeichnet.
Den Lampen 12 sind die parallel zueinander liegenden Wicklungen 18 und 19 einer Drosselspule
15 vorgeschaltet. Diese selbst besitzt einen Eisenkern, welcher in Abb. 1 der Einfachheit
halber fortgelassen ist, und eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung 20. Die eine Klemme dieser Wicklung ist über
die Leitung 21, das gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsgefäß 16 und die Leitung 36
mit dem Pol 13 des Wechselstromnetzes verbunden. Die andere Klemme der- Wicklung
20 liegt über die Leitung" 260 an dem Pol 14
des Wechselstromnetzes. Im Kreise des Steuergitters 23 des Entladungsgefäßes 16
sind zwei Widerstände 34 und 39 'angeordnet, denen je ein Kondensator 35 bzw. 40 parallel
geschaltet ist; des weiteren liegt im Gitterkreise noch ein nicht besonders bezeichneter
Strombegrenzungswiderstand. Die. Schaltung ist derart getroffen, daß an dem ersten der
Widerstände, also am Widerstand 34, die von Hand .einstellbare konstante Gleichspannung
und an dem zweiten, also am* Widerstand 39, die pulsierende Gleichspannung entsteht. Zur
Herstellung dieser heiden Spannungen dient ein zweianodiges Entladungsgefäß 31, dessen
nicht näher bezeichnete Kathode mit dem Punkt 33, welcher den beiden Widerständen
34 und 39 gemeinsam ist, in Verbindung steht, und dessen linke, ebenfalls nicht näher bezeichnete
Anode über den rechten Teil des Widerstandes 17 an die Kathode 24 des Entladungsgefäßes
16 angeschlossen ist. Der Widerstand 17 ist seinerseits über die Leitungen 30 bzw.
29 und 36 mit den beiden Polen 14 und 13 des Wechselstromnetzes verbunden. Auf dem
Widerstand 17 befindet sich ein verschiebbarer Kontakt 32. Zur Erzeugung der pulsierenden
Gleichspannung dient der Transformator 38; seine nicht näher bezeichnete Primärwicklung
liegt an den "beiden Sammelschienen 10 und
11, während seine ebenfalls nicht näher bezeichnete
Sekundärwicklung einerseits an den Widerstand 39 und andererseits an die zweite (rechte) Anode des Entladungsgefäßes 31 angeschlossen
ist. Der Gleichstromvormagnetisierungswicklung 20 der Drosselspule ist noch ein besonderes elektrisches Ventil 42 parallel
geschaltet, derart, daß seine Anode 43 mit der Anode 22 des Entladungsgefäßes 16 und daher
gleichzeitig mit dem einen Ende der Wicklung 20, seine Kathode 44 mit dem an dem Pol 14
des Wechselstromnetzes liegenden anderen Ende der Wicklung 20 verbunden ist. Die
Glühkathoden sämtlicher drei Entladungsgefäße sind über einen Transformator mit der
Primärwicklung 26 und drei getrennten ^Sekundärwicklungen an das Wechselstrom-
£Üe;tz. 13, 14 angeschlossen. Die Sekundärwicklung
45 speist die Glühkathode 44 des 'Gchiäßes 42, die Sekundärwicklung 25 diejenige
des Gefäßes 16 und die dritte nicht besonders bezeichnete Sekundärwicklung die nicht näher
bezeichnete Glühkathode des zweianodigen. Entladungsgefäßes 31. Die Anodenstromkreise
sind bei allen drei Entladungsgefäßen an die Mitte der Glühkathode bzw. an die
Mitte der zugehörigen Sekundärwicklung angeschlossen.
Die Wirkungsweise der in Abb. 1 dargestellten Schaltung wird an Hand der Abb. 2
erläutert. Es sei dabei zunächst vorausgesetzt, daß der verschiebbare Kontakt auf dem Widerstand
17 die in; Abb. 1 dargestellte Lage einnehmen möge. Im Anodenkreise des Entladungsgefäßes
16 tritt die Spannung des Wechselstromnetzes 13, 14 auf, sie ist in
Abb. 2 durch die Sinuskurve 27 dargestellt. Die zwischen dem verschiebbaren Kontakt
und dem rechten Ende des Widerstandes 17 liegende Wechselspannung wird über die linke
Anode des Gefäßes 31 gleichgerichtet und bildet einen Gleichspannungsabfall an de.ai
Widerstand 34, derart, daß das rechte Ende dieses Widerstandes sich dauernd auf positivem
Potential gegenüber dem linken Ende befindet. Zur Beseitigung der Oberwellen in dieser
gleichgerichteten Spannung dient dabei der Kondensator 35, die Gleichspannung ist in
Abb. 2 als gerade Linie 37 eingetragen. Über die rechte Anode des Entladungsgefäßes 31
wird die an dem Verbraucher 12 liegende Wechselspannung in eine pulsierende Spannung 1°°
umgeformt; an dem Widerstand 39 tritt dabei ein Spannungsabfall auf, welcher das umgekehrte
Vorzeichen besitzt wie der an dem Widerstand 34 auftretende. Der Kondensator 40, welcher dem Widerstand 39 parallel liegt, i°5
ist dabei so bemessen, daß die pulsierende Spannung nach Erreichung ihres Höchstwertes!
im wesentlichen geradlinig abfällt, bis eine neue, von dem Entladungsgefäß 31 durchgelassene
Halbwelle die Spannung wieder an- »» steigen läßt. Die an dem Widerstand 39 auftretende
Spannung ist in Abb. 2 als Kurve 46 eingetragen, und zwar von der Nullinie 0-0
nach unten, da sie das umgekehrte Vorzeichen besitzt wie die am Widerstand 34 auftretende
Spannung. Die resultierende^am Steuergitter 23 des Entladungsgefäßes 16 liegende Spannung
ist demnach durch die algebraische Summe der beiden Gitterspannungen, welche durch die Kurven 37 und 46 dargestellt werden,
gegeben und in Abb. 2 durch die Kurve veranschaulicht. Die Kurve dieser resul-
tierenden Gitterspannung schneidet die Zündkennlinie des Entladungsgefäßes 16 bei den in
Abb. 2 zugrunde gelegten Verhältnissen etwa in einem Abstand von 45 elektrischen Graden
vom Beginn der positiven Anodenspannungshalbwelle an gerechnet. In diesem Zeitpunkt
setzt also die Entladung und demgemäß der Strom durch die Gleichstromvormagnetisierungswicklung
20 ein. Dieser Lage des Einsatzpunktes der Entladung innerhalb der
positiven Anodenspannungshalbwelle entspricht ein bestimmter Mittelwert des Stromes
durch die Wicklung 20 und daher ein bestimmter Spannungsabfall an den Wechsel-Stromwicklungen
18 und 19 der Drosselspule.
Es soll zunächst gezeigt werden, daß durch
Einstellung des verschiebbaren Kontaktes 32 auf dem Widerstand 17 tatsächlich die an den
Lampen 12 liegende Spannung nach Belieben s eingestellt werden kann. Wenn sich der Kontakt
32 am rechten Ende des Widerstandes 17 befindet, tritt an dem Widerstand 34 im
Gitterkreis des Gefäßes τ 6 keine oder eine sehr geringe Gleichspannung auf. Die Kurve
41 der resultierenden Gitterspannung verschiebt sich also aus der in Abb. 2 gestrichelt
dargestellten Lage nach unten, so daß sie die Zündkennlinie 28 des Entladungsgefäßes* nur
sehr kurz vor Beendigung der positiven Anodenspannungshalbwelle oder überhaupt nicht mehr schneidet. Der Strom in der
Wicklung 20 ist daher sehr klein oder Null und der Spannungsabfall längs der Wicklungen
18 und 19 wegen der geringen Sättigung des Eisens entsprechend groß, so daß die
Lampen 12 sehr dunkel brennen. Bei Einstellung des Kontaktes 32 auf die Mitte des
Widerstandes 17 wird die Kurve 41 der resultierenden Gitterspannung gegenüber der
zuletzt beschriebenen Lage gehoben und nimmt etwa die in Abb. 2 dargestellte Lage ein. Das
Entladungsgefäß 16 ist dann während eines erheblichen Teiles der positiven Anodenspannungshalbwelle
stromdurchlässig, und der entsprechend große Strom in der Wicklung 20 vermindert durch stärkere Sättigung des
Eisens den Spannungsabfall längs der Wicklungen 18 und 19 der Drosselspule, so daß die
Spannung an den Lampen höher ist als bei Einstellung des Kontaktes 32 auf das rechte
Ende des Widerstandes 17. Dabei steigt gleichzeitig die durch die Kurve 46 in Abb. 2
dargestellte pulsierende Spannung an. Hierdurch wird an und für sich der Schnittpunkt
der Kurve 41 der resultierenden Gitterspannung .mit der Zündkennlinie 28 wieder nach
rechts verschoben, es bildet sich aber letzten Endes ein Gleichgewichtszustand heraus.
Wenn der Kontakt 32 auf das linke Ende des
So Widerstandes 17 eingestellt wird, steigt die an dem Widerstand 34 liegende Spannung an
mit dem Ergebnis, daß der Schnittpunkt der Kurve 41 der resultierenden Gitterspannung
mit der Zündkennlinie 28 sich auf den Anfang der positiven Anodenspannungshalbwelle hin
zu bewegt. Das Entladungsgefäß 16 läßt , darin während der ganzen positiven Halbwelle
Strom hindurch, und der Spannungsabfall an den Wicklungen 18 und 19 der Drosselspule
15 besitzt wegen der nunmehr höchsten Sättk gung des Eisenkernes einen Mindestwert; die
Lampen 12 brennen somit mit größter Helligkeit.
Es soll nun gezeigt werden, daß bei der beschriebenen
Schaltung die an den Lampen liegende Spannung praktisch unabhängig ist von der Anzahl der Lampen, d. h. daß sie
sichl auch dann nicht ändert, wenn zu bereits brennenden Lampen andere parallel geschaltet
werden oder wenn ein Teil der brennenden Lampen abgeschaltet wird. Angenommen,
der Kontakt 32 befinde sich etwa in der Mitte desi Widerstandes 17, und die Gitterspannung
sei durch Abb. 2 gegeben. Wenn nun die Hälfte der Lampen abgeschaltet wird, ändert
sich der Spannungsabfall an den Wechselstromwicklungen 18 und 19 der Drosselspule
15, und zwar derart, daß die Spannung an den verbleibenden Lampen 12 höher ist, als es
der Stellung des Kontaktes 32 auf dem Widerstand 17 entspricht. Beim Ansteigen der an
den Lampen 12 liegenden Spannung wird aber gleichzeitig die an dem Widerstand 39
auftretende pulsierende Gleichspannung erhöht, derart, daß der Schnittpunkt der Kurve
41 der resultierenden Gitterspannung mit der Zündkennlinie 28 nach rechts wandert und
daher eine Verminderung des durch die Gleichstromvormagnetisierungswicklung 20 fließenden Stromes hervorgerufen wird. Diese
Verminderung hat eine Zunahme des Spannungsabfalles an der Drosselspule 15 zur
Folge und eine Abnahme der Lampenspannung. Die Lampenspannung stellt sich dabei wieder auf den Wert ein, welcher der Stellung
des Kontaktes 32 auf dem· Widerstand 17 entspricht.
Die entsprechenden Vorgänge spielen sich bei einer Erhöhung der Lampenzahl ab.
Wird beispielsweise die Zahl der Lampen verdoppelt, so steigt zunächst der Spannungsabfall
in der Drosselspule 15 derart, daß die Spannung an den Lampen niedriger ist, als es
der Stellung des Kontaktes 32 auf dem Widerstand 17 entspricht. Die Abnahme der Lampenspannung
bewirkt eine Verschiebung des Schnittpunktes der Kurve 41 der resultierenden
Gitterspannung mit der Zündkennlinie 28 nach links, derart, daß der Strom durch die
Wicklung 20 ansteigt, der Spannungsabfall längs der Drosselspule sinkt und die Spannung
an, den Lampen sich wieder erhöht. Auch in diesem Falle steigt die Spannung an
den Lampen an bis auf denjenigen Wert, welcher der Stellung des Kontaktes 32 auf
dem Widerstand 17 entspricht.
Das Entladungsgefäß 42 dient dazu, während der für das Entladungsgefäß 16 negativen
Anodenspannungshalbwelle den Strom durch die Wicklung 20 aufrechtzuerhalten.
Die Erfindung ist nicht auf die Spannungsregelung von elektrischen Lampen beschränkt,
sondern kann, wie bereits angedeutet, zur Spannungsregelung beliebiger elektrischer
Verbraucher benutzt werden.
Claims (5)
- Patentansprüche:i. Einrichtung zur Speisung elektrischer Verbraucher aus einem Wechselstromnetz konstanter Spannung mit einer einstellbaren und von der Stromauf nähme der Verbraucher unabhängigen Wechselspannung mit Hilfe einer den Verbrauchern vorgeschalteten Drosselspule mit Vormagnetisierungswicklung, die im Anodenstromkreis eines gittergesteuerten Gasoder Dampfentladungsgefäßes liegt, insbesondere zur Steuerung von Bühnenbeleuchtungslatnpen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterkreis des Entladungsgefäßes (16) eine von Hand einstellbare konstante Gleichspannung und eine pulsierende Gleichspannung von umgekehrtem Vorzeichen erhält, deren Größe der jeweiligen Spannung an den Verbrauchern proportional ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare konstante Gleichspannung für den Gitterkreis des Entladungsgefäßes (16) über ein elektrisches Ventil (in Abb. 1 Kathode und linke Anode des Gleichrichtergefäßes 31) aus derselben Spannungsquelle gewonnen wird, welche die Verbraucher (12) speist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pulsierende Gleichspannung für den Gitterkreis des Entladungsgefäßes (16) über ein elektrisches Ventil (in Abb. 1 Kathode und rechte Anode des Gleichrichtergefäßes31) einer in diesem Kreise liegenden Parallelschaltung eines Widerstandes (39) und eines Kondensators (40) zugeführt wird, welche derart bemessen ist, daß die pulsierende Gitterspannung nach Erreichung ihres Höchstwertes bis zum nächsten Spannungsanstieg im wesentliehen geradlinig abfällt.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare konstante Gleichspannung und die pulsierende Gleichspannung für den Gitter- Go kreis mit Hilfe eines zweianodigen Entladungsgefäßes (31) hergestellt wird.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromvormagnetisierungswicklung (20) der Drosselspule (18, 19) zur Aufrechterhaltung des Gleichstromes in der für das Entladungsgefäß (16) negativen Anodenspannungshalbwelle ein elektrisches Ventil (42) parallel geschaltet ist.Hierzu ι Blatt Zeichnungen
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