DE642239C

DE642239C - Anordnung zur selbsttaetigen Konstanthaltung der Spannung in Wechselstromkreisen

Info

Publication number: DE642239C
Application number: DES104612D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Friedlaender
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-05-15
Filing date: 1932-05-15
Publication date: 1937-02-27

Description

Es ist bekannt, um die Spannung in Wechselstromkreisen annähernd oder genau selbsttätig konstant zu· halten, eine im Wechselstromkreis liegende Induktivität zu verwenden, deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird. Gemäß der Erfindung wird parallel zur Induktivität (Drosselspule, Transformator) ein Kondensator geschaltet.

Dies bietet den Vorteil, daß mit einer geringen Gleichstromsteuerleistung die Spannung sehr .genau konstant gehalten werden kann. Die Anordnung nach der Erfindung kann beispielsweise verwendet werden, um die Spannung eines Kleinabnehmers in den Ausläuferleitungen eines großen Netzes mit stark schwankender Spannung konstant zu halten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbei-»

so spiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt eine Anordnung, bei der die Spannung U₂ eines nicht gezeichneten Abnehmers mit Hilfe einer Drosselspule 1 konstant gehalten wird, deren Vormagnetisierung geändert wird und zu der parallel ein Kondensator 5 geschaltet ist. Die Drosselspule 1 besteht aus einem dreischenkligen Eisenkern, dessen äußere Schenkel die Wechselstromwicklungen 2 tragen, die in Reihe geschaltet sind. Der mittlere Schenkel trägt zwei Wicklungen 3 und 4, von denen die eine Wicklung, 3, von der Gleichstrombatterie 7 und die andere Wicklung, 4, von der Spannung U₂ beeinflußt wird. Die Wicklungen sind so geschaltet, daß die von ihnen erzeugten Magnetflüsse entgegengesetzte Richtung aufweisen. Zur Speisung der Wicklung 4 dient die Gleichrichteranordnung 6, die aus vier Gleichrichtern in Graetzschaltung besteht. Als Gleichrichter können beispielsweise Trockengleichrichter, ζ. Β. Kupfer-Kupferoxyd-Gleichrichter, verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Gleichrichteranordnung 6 unmittelbar an die Spannung U₂ angeschlossen. Zweckmäßig wird man sie jedoch, um die Beanspruchung der Gleichrichter günstiger wählen zu können, über einen Transformator mit dem Netz verbinden. Die Bemessung wird zweckmäßig so getroffen, daß bei der größtmöglichen Spannurig U₂, wenn also die Verbraucher abgeschaltet sind und wenn U₁ seinen größten Wert erreicht hat, die von der Batterie 7 erregte Wicklung 3 zum mindesten den gleichen Kraftfluß erzeugt wie die Wicklung 4. Der Kondensator 5 wird zweckmäßig so gewählt, daß er bei der geringsten Vormagnetisierung und bei der Betriebsfrequenz gerade in Resonanz oder annähernd in Resonanz mit der Induktivität der Drosselspule 1 ist, und daß

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben -worden:

Dr.-Ing. Erich Friedländer in Berlin-RuMeben.

bei größerer Vormagnetisierung der Widerstand dieses aus Induktivität und Kapazität gebildeten Kreises geringer wird. Durch die Verwendung eines Resonanzkreises wird der S Vorteil erreicht, daß schon bei sehr geringen Änderungen der Spannung U₂ große Widerstandsänderungen des aus Induktivität und Kapazität gebildeten Kreises erreicht werden. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgencfe: Es sei angenommen, die Verbraucher seien abgeschaltet und die Spannung U₂ habe ihren höchsten Wert. Die Drosselspule ι ist dann ganz schwach vormagnetisiert und hat ihre größte Induktivität und, da sie annähernd in Resonanz mit dem Kondensator 5 ist, ist der Widerstand dieses aus Induktivität und Kapazität gebildeten Kreises sehr groß. Fällt nun bei Belastung der Anordnung die Spannung U₂, so wird der von der Wicklung 4 erzeugte Fluß geringer, so daß infolge des Überwiegens des Flusses der Wicklung 3 die Drosselspule 1 stärker vormagnetisiert wird. Dadurch wird ihre Induktivität geringer. Der Widerstand des aus Kondensator und Drossel gebildeten Kreises nimmt infolgedessen sehr rasch ab, so daß der Abfall der Spannung U₂ verringert wird. Die Anordnung· läßt sich nun leicht so einrichten, daß schon bei einem verhältnismäßig geringen Absinken der Spannung U₂ bereits eineso starke Vormagnetisierung der Drosselspule 1 erfolgt, daß sich ein Gleichgewichtszustand mit einer Spannung U₂ einstellt, die stets nur wenig vom Sollwert abweicht. Steigt die Spannung U₂ wieder, so nimmt die Gleichstromvormagnetisierung der Drosselspule 1 ab, solange U₂ nicht den obengenannten Höchstwert, bei welchem die Vormagnetisierung nahezu Null ist, überschreitet, und der Widerstand des aus Kondensator und Drossel bestehenden Kreises wird erhöht.

Man könnte auch die Anordnung so treffen, daß man die Wicklung 3 wegläßt und die Vormagnetisierung lediglich durch Änderung der Stärke der Erregung der Wicklung 4 ändert. Man müßte dann die Bemessung so treffen, daß bei der größtmöglichen Spannung U₂, also stärkster Vormagnetisierung der Drossel, und bei der Betriebsfrequenz der Kondensator 5 gerade in Resonanz oder annähernd in Resonanz mit der Drosselspule 1 ist, und daß beim Sinken der Spannung CZ₂ durch die geringer werdende Vormagnetisierung der Drosselspule 1 der Widerstand dieses aus Induktivität und Kapazität gebildeten Kreises verringert wird.

An Stelle der dargestellten Trockengleichrichter kann auch die Erregung der Wicklung 4 durch andere Gleichrichter, beispielsweise normale Glühkathodengleichrichter, erfolgen. Man kann die Wicklung 4 auch mit Hilfe eines steuerbaren Entladungsgefäßes speisen. Der von diesem Entladungsgefäß gelieferte Strom kann durch Veränderung der Größe der Steuerspannung oder der Änder-ung der Phase der Steuerspannung gegenüber der Anodenspannung erreicht werden.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der . Erfindung. Im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. 1 wird hierbei die Induktivität eines Transformators geändert, der mit 10 bezeichnet ist. Die Primärwicklung des Transformators liegt auf den beiden äußeren Schenkeln des dreischenkligen Eisenkernes und ist in Reihe mit einem Widerstand, beispielsweise einer Drosselspule 14, an die Spannung U₁ angeschlossen. Die Sekundärwicklung des Transformators liefert die Spannung U₂, welche konstant gehalten werden soll. Parallel zur Primärwicklung des Transformators 10 liegt der Kondensator 15. Statt diesen zur Primärwicklung parallel zu schalten, könnte man ihn auch parallel zur Sekundärwicklung legen. Die Induktivität des Transformators wird durch entsprechende Erregung der Wicklung 13 geändert, die über die Gleichrichteranordnung 12 von der Spannung U₂ gespeist wird. Die Anordnung wird zweckmäßig so abgestimmt, daß bei der niedrigsten Spannung U₂ und bei der Betriebsfrequenz der Kondensator 15 annähernd in Resonanz mit der Induktivität des Transformators 10 ist, während bei steigender Spannung U₂, sobald also die Vormagnetisierung größer wird, der Gesamtwiderstand des aus Transformator und Kondensator gebildeten Kreises geringer wird. Steigt also beispielsweise die Spannung U₂, so entfällt ein größerer Teil der Spannung U₁ auf die Drossel 14, und damit sinkt die Spannung U₂ wieder, so daß sie also stets annähernd konstant tleibt.

Die Veränderung der Induktivität der Drosselspule oder des Transformators kann auch in Abhängigkeit von der Spannung U₁ erfolgen, wenn beispielsweise die Abnehmer annähernd konstante Größe besitzen.

An Stelle einer dreischenkligen Drosselspule können auch zwei Einzeldrosselspulen verwendet werden.

Die Anordnung nach Fig. 1 erlaubt aus-· schließlich eine Spannungssenkung von U₂ gegenüber U₁. Um daher auch die Spannung U₂ auf einen höheren Wert als U₁ einstellen zu können, kann man beispielsweise einen Zusatztransformator anwenden, der je nach dem gewünschten Regelbereich geschaltet wird. Dieser Zusatztransformator wird ;weckmäßig auf die Seite der geregelten Spannung gelegt, da dann seine Magnetisieungsleistung als günstige Vorbelastung für die Drosselspule wirkt. Bei der Anordnung

nach Fig. 2 kann man auch beispielsweise die Windungszahl der Sekundärwicklung veränderlich machen, so daß man den konstant zu haltenden Wert der Spannung U₂ beliebig einstellen kann.

Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf Einphasenwechselstromnetze beschränkt, sondern die angegebenen Schaltungen können auch in sinngemäßer Abänderung für Drei- und Mehrphasensysteme Anwendung finden.'

Claims

Patentansprüche:

i. Anordnung zur selbsttätigen Konstanthaltung der Spannung in Wechselstromkreisen mit Hilfe einer im Wechselstromkreis liegenden Induktivität (Transformator, Drosselspule), deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Induktivität ein Kondensator geschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wechselstromkreis eine Drosselspule in Reihe eingeschaltet ist, deren Vormagnetisierung von der Differenz einer konstanten Spannung und der Verbraucherspannung abhängig und bei der größten Verbraucherspannung nahezu 'Null ist, und daß die Größe des parallel zur Induktivität liegenden Kondensators so gewählt ist, daß er bei der kleinsten Vormagnetisierung der Drossel- · spule annähernd in Resonanz mit der Induktivität der Drosselspule ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit einem Transformator, dessen Vormagnetisierung von der Verbraucherspannung abhängig ist, eine Drosselspule geschaltet ist, und daß der parallel zum Transformator geschaltete Kondensator bei der geringsten Vormagnetisierung annähernd in Resonanz mit der Induktivität des Transfermators ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen