DE644565C - Anordnung zur Regelung einer technisch-physikalischen Groesse mit Hilfe einer von dieser Groesse abhaengigen Gleichspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung einer technisch-physikalischen Größe mit Hilfe einer von dieser Größe abhängigen Gleichspannung. Gemäß der Erfindung wird ein mehrschenkliger Eisenkern vorgesehen, bei dem die magnetische Leitfähigkeit mindestens eines Schenkels von der Differenz zweier Flüsse abhängig ist, die ihrerseits in verschiedener Weise von der Gleichspannung abhängig sind, und es wird die Änderung der Leitfähigkeit dieses Schenkels zur Regelung benutzt. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise auf diesem Schenkel eine Wicklung aufbringen, die von einer konstanten Wechselspannung erregt wird, und kann den Strom in dieser Wicklung zur Steuerung benutzen. Man kann aber auch, wie die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, andere von der Leitfähigkeit dieses Schenkels abhängige Größen zur Regelung benutzen.

Die Erfindung sei an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist ein nicht näher bezeichneter vierschenkliger Eisenkern vorgesehen, dessen Schenkel mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet sind. Die Schenkel 1 und 2 tragen je eine Gleichstrom wicklung 5 und 6. Diese werden von einer Gleichspannungsquelle 9 erregt. Die Höhe der Gleichspannung ist von der zu überwachenden Größe, z. B. einer Temperatur, abhängig. Im Ausführungsbeispiel sind die Gleichstromwicklungen S und 6 in Reihe geschaltet, sie könnten aber auch zueinander parallel geschaltet werden. Wie die Figur zeigt, besitzt der linke Schenkel einen Luftspalt, so daß der von der Gleichstromwicklung 5 hervorgerufene Gleichfluß 0_L linear vom Gleichstrom T_s abhängig ist. Der Schenkel 2 dagegen ist gesättigt, so daß im Sättigungsgebiet der von demselben Gleichstrom J_g hervorgerufene Fluß Φ_ο bei steigendem Gleichstrom nahezu konstant bleibt. Die Schenkel 3 und 4 tragen je eine Wechselstromwicklung 7 bzw. 8, die in Reihe geschaltet und an eine Wechselspannungsquelle 10 angeschlossen sind. Die Schaltung der Wicklungen 5 und 6 ist so getroffen, daß die Summe der durch die Schenkel 3 und 4 hindurchgehenden Flüsse gleich ist dem Differenzfluß Δ Φ = 0_L — Φ_Β.

In Fig. 2 sind die beiden Flüsse 0_L und Φβ in Abhängigkeit vom erregenden Gleichstrom J_g dargestellt. Im Punkt A ist der Differenzfluß 0_L — Φ_Β gleich Null. Wird der Gleichstrom J_g größer, so wird der Differenznuß Φι — Φβ positiv, wird der Gleichstrom kleiner, so wird der Differenzfluß negativ. Die Wechselstromwicklungen 7 und 8 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in

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

Dipl.-Ing. Oskar Schmutz in Berlin-Haselhorst.

Reihe geschaltet. Sie könnten aber auch zueinander parallel geschaltet werden. Die Schaltung ist so getroffen, daß im Gleichstromkreis 5, 6, 9 kein Wechselstrom von Grundfrequenz auftreten kann. Die Induktivität der Wechselstromwicklungen 7 und 8 hängt von der Größe des sie durchsetzenden Gleichflusses ab. Infolgedessen ist auch der Wechselstrom J_w, der durch diese Wicklungen fließt, vom Gleichstrom }_g und damit vom Differenzfluß Δ Φ abhängig.

In Fig. 3 ist der Zusammenhang zwischen der angelegten Wechselspannung U_n, und dem in den Wicklungen 7 und 8 auftretenden ig Wechselstrom J_n, für verschieden große Diferenzflüss e Δ Φ_χ, Δ Φ_ο und Δ Φ₂ dargestellt. Die Kurve α ist die Magnetisierungskurve, wenn der Differenzfluß Δ Φ gleich XuIl ist. Bei zunehmendem Differenzfluß werden die Kurven a_u a₀ und a₂ erhalten. Die Bemessung wird beispielsweise so getroffen, daß man, wenn die zu überwachende Größe ihren Sollwert besitzt, auf der Kurve a₀ arbeitet, und zwar beispielsweise im Punkt B. Die Wechselspannung ist dann gleich U_wo zu wählen. Weicht die zu überwachende Größe von ihrem Sollwert nach der einen oder anderen Seite ab, so arbeitet man auf der Kurve O₂ bzw. U₁. Die dadurch hervorgerufene Änderung der Größe des Wechselstromes J _w kann zur Regelung der zu überwachenden Größe so benutzt werden, daß diese wieder auf ihren Sollwert zurückgeführt wird. Verwendet man beispielsweise die Anordnung zur Regelung der Spannung eines Gleichstromgenerators — die Spannung des Generators oder ein Teil derselben bildet dann die Gleichspannungsquelle 9 (Fig. 1) —, so kann man beispielsweise den Wechselstrom /„, gleichrichten und unmittelbar zur Erregung der Erregermaschine des Generators benutzen. Die Bemessung würde man so treffen, daß die Anordnung beim Sollwert der Gleichspannung unterhalb des Punktes A in Fig. 2 arbeitet, wobei eine solche Wechselspannung angelegt wird, daß Punkt B der Fig. 3 der Arbeitspunkt der Anordnung ist. Steigt die Spannung des Generators, so wird der Differenzfluß Δ Φ kleiner, infolgedessen kommt mau auf die Kurve a_u so daß auch der Wechselstrom J_w und damit die Gleichstromerregung des Generators kleiner wird. Fällt dagegen die Spannung des Generators unter den Normalwert, so wird der Differenzfluß Δ Φ größer, damit steigt auch der Wechselstrom /„,, der durch die Wechselstromwicklungen 7 und 8 fließt, und somit die Erregung des Generators.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der aufgenommene Wechselstrom /„, nicht nur vom Differenzfluß Δ Φ bzw. von dem Vormagnetisierungs gleichstrom J_g, sondern auch von der Wechselspannung U_n, abhängig. Außerdem ist der Ordinatenmaßstab dieser Kurve proportional mit der Frequenz. Zur Vermeidung dieser «5 Abhängigkeit von der Höhe der Wechselspannung und der Frequenz kann man an die Wechselspannung U_n, eine Luftdrosselspule mit der in Fig. 3 eingetragenen linearen Charakteristik U1, die parallel zur Tangente an die Magnetisierungskurve a₀ im Punkt B ist, anschließen. Bildet man die Differenz aus dem Strom J_L durch die Drosselspule mit der linearen Charakteristik Ul und dem Strewn J_w, so erhält man einen Strom /, der in der Nähe der Arbeitsspannung U_wo nahezu unabhängig von der Größe der Wechselspannung U_n, ist, so daß eine Änderung der Wechselspannung U_n, ohne Einfluß auf die Größe des Differenzstromes / ist. Dieser ist dann ledig- to lieh eine Funktion des Differenzflusses Δ Φ. In Fig. 4 ist der Zusammenhang zwischen der Wechselspannung U_n, und dem Differenzstrom / für verschieden hohe Differenzflüsse Δ Φ_ν Δ Φ_ο und Δ Φ.₂ dargestellt. Die Anordnung nach der Erfindung bietet den Vorteil, daß man ohne mechanisch bewegte Teile die Generatorerregung regeln kann. Die Anordnung nach der Erfindung ist aber nicht beschränkt auf die Regelung der Spannung eines Gleichstromgenerators, sondern kann überall da mit Vorteil angewendet werden, wo man eine technisch-physikalische Größe ohne Zuhilfenahme mechanisch bewegter Teile regeln will.

Es ist hier und bei den nachfolgend be- 95 ' schriebenen Ausführungsbeispielen zu beachten, daß derjenige Fluß, der über den mit Luftspalt versehenen Schenkel 1 (Fig. 1) geht, wegen der Hysteresis nicht eindeutig vom Gleichstrom J_e abhängig ist, während für den "too Fluß im gesättigten Schenkel der Einfluß der Hysteresis praktisch vernachlässigbar ist. Um daher stets Eindeutigkeit des Differenzflusses Φ/.— Φ_ο vom Gleichstrom J_t zu erreichen ist es zweckmäßig, dem Gleichnuß durch den Luftspalt einen Wechselfluß zu überlagern, welcher so groß sein muß, daß der Einfluß der Hysteresis im linken Schenkel und in den oberen und unteren Jochen aufgehoben ist. Zu diesem Zweck kann man tto beispielsweise auf den Schenkel 1 eine zusätzliche Wicklung aufbringen, die von einem Wechselstrom erregt wird und den erforder- >■ liehen Wechselfluß erzeugt. Man könnte aber auch auf einen anderen Teil des magnetischen Kreises zusätzliche, von einem Wechselstrom gespeiste Wicklungen aufbringen, die einen entsprechenden Wechselfluß erzeugen. Statt einer besonderen Wechselstromwicklung kann man auch die Windungszahlen der Wechsel- iao Stromwicklungen 7 und 8 etwas verschieden wählen, um einen Wechselfluß, der denselben

Weg nimmt wie der Luftspaltfluß <t_L, zu erzeugen.

Die Schenkel 3 und 4 werden zweckmäßig so bemessen, daß sie durch den größten s Gleichfluß, der auftreten kann, gerade gesättigt werden.

Während bei der Anordnung nach Fig. 1 die Schenkel 1 und 2 Gleichstromwicklungen 5 und 6 tragen, kann man auch drei Gleichstromwicklungen auf den Schenkeln 2, 3 und 4 aufbringen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Anordnung nach Fig. 5 liegt auf dem Schenkel 2 eine Gleichstromwicklung 6, auf dem Schenkel 3 liegt eine Gleichstromwicklung 11 und auf dem Schenkel 4 eine Gleichstromwicklung 12. Die Gleichstromwicklungen 6, 11 und 12 sind so geschaltet, daß die Summe der Gleichflüsse in den Schenkeln 3 und 4 gleich der Differenz der Gleichflüsse in den Schenkeln 1 und 2 ist. Die Wechselstromwicklungen 7 und 8 sind bei der Anordnung nach Fig. 5 zueinander parallel geschaltet.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wurde angenommen, daß der Wechselstrom J_w unmittelbar zur Regelung benutzt wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 6 wird eine andere Größe ausgenutzt, die gleichfalls von der Größe der Induktivität der Schenkel 3 tmd 4 und damit vom Differenzgleichfluß 0_L — Φ ο abhängig ist. Bei der Anordnung nach Fig·. 6, bei welcher diejenigen Teile, die mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, werden die zweiten Oberwellen, die im Gleichstromkreis auftreten, zur Steuerung benutzt. Zu diesem Zweck sind die- Wechselstromwicklungen 7 und 8 wieder miteinander in Reihe geschaltet. Im Gleichstromkreis 5, 6, 9 liegt ein Transformator 13 mit Luftspalt, in dessen Sekundärwicklung EMKe doppelter Netzfrequenz induziert werden. Ist der Differenzfluß Φι — Φη gleich Null, so sind auch die zweiten Oberwellen gleich Null. Je nachdem, ob der Differenzfluß positiv oder negativ ist, treten im Sekundarkreis des Transformators 13 zweite Oberwellen auf, die ihr Vorzeichen bei Änderung des Vorzeichens des Differenzflusses ändern.
In Fig. 7 ist die auf der Sekundärseite des Transformators 13 auftretende Spannung U für eine bestimmte Gleichstromvormagnetisierung und für sinusförmigen Wechselstrom /,,, in den Wechselstromwicklungen 7 und 8 in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Ist der Wechselstrom J_w nicht genau sinusförmig, so ändert sich die Kurvenform der zweiten Oberwelle etwas, grundsätzlich erhält man aber auch bei der in Fig. 7 eingezeichneten sinusförmigen Wechselspannung U_w die in der dort dargestellten Spannungskurve U enthaltene Oberwelle. Diese kann z. B. zur Gittersteuerung von Röhren benutzt werden.

In Fig. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Spannung an einem Ohmschen Widerstand 14, der in Reihe mit den zueinander parallel geschalteten Wechselstromwicklungen 7 und 8 geschaltet ist, zur Steuerung ausgenutzt wird. Betrachtet man die Verhältnisse, die bei dieser Anordnung auftreten, zunächst unter Vernachlässigung des Gleichflusses, so ergibt sich, daß bei Anlegen der Wechselspannung zunächst praktisch die ganze Spannung an den Wechselstromwicklungen 7 bzw. 8 der Drosselspule liegt, daß aber, sobald das Spannungsintegral denjenigen Wert erreicht, der gleich dem doppelten Sättigungsfluß, multipliziert mit der Windungszahl der Wechselstromwicklung, ist, die Spannung an den Wechselstromwicklungen zusammenbricht und nahezu völlig am Widerstand 14 liegt. Die Schenkel mit den Wicklungen 7 und 8 wirken also wie ein Schalter, der offen ist, solange das Spannungsintegral kleiner ist als das Produkt aus dem doppelten Sättigungsfluß und der Windungszahl der Wechselstromwicklung, der aber-geschlossen ist, sobald das Spannungs- go integral diesen Wert erreicht. Der Schalter bleibt geschlossen, bis der Wechselstrom wieder Null wird. Man kann sich dies am einfachsten vorstellen, wenn man annimmt, daß der Sättigungsfluß vom Wechselstrom praktisch unabhängig ist und beim Nulldurchgang des Stromes von seinem positiven auf seinen negativen Höchstwert bzw. umgekehrt übergeht. Dann ändert sich bei einer gegebenen KurvenfoKtn der speisenden Wechselspannung zunächst nur der Fluß in den Schenkeln 7 und 8, solange der Sättigungsfluß noch nicht erreicht ist. Der Wechselstrom ist nahezu Null, infolgedessen liegt nahezu die gesamte Wechselspannung an den Wicklungen 7 bzw. 8. Wird aber der Sättigungsfluß erreicht, so ist die Flußänderung Null, und die ganze Spannung liegt am Widerstand 14. In dem Augenblick, in welchem der Sättigungsfluß der Drosselspule erreicht wird, ist das Span- no nungsintegral gleich dem doppelten Sättigungsfluß multipliziert mit der Windungszahl der Wechselstromwicklung, da der Fluß von seinem negativen bis zu seinem positiven Höchstwert bzw. umgekehrt geändert werden muß. Dieses Spannungsintegral gibt den Zeitpunkt an, in dem der wirksame Widerstand der Drosselspule praktisch gleich Null wird. Der Widerstand bleibt so lange Null, bis der Wechselstrom durch Null hindurchgeht, dann wiederholt sich derselbe Vorgang. Durch Änderung der Vormagnetisierung der Dros-

seispule und damit des Differenzflusses Φ L—Φ ο kann man nun den Sättigungsfluß in den Schenkeln 3 und 4 ändern und erreicht dadurch, daß sich auch der Spannungsanteil am Widerstand 14 ändert. So ist z. B. in Fig. 9 stark ausgezogen die Spannung U_R am Widerstand dargestellt, wenn die Vormagnetisierung und damit der Differenzfluß 0L — Φα so gewählt sind, daß das Spannungsintegral etwa gleich der halben Fläche der Wechselspannungshalbwelle ist. Ändert sich die Vormagnetisierung, so erhält man andere Werte für die Spannung U_R. Ein solcher Wert U_R' ist in Fig. 9 beispielsweise strichpunktiert dargestellt. Solche Spannungskurven eignen sich wegen ihres steilen Anstieges sehr gut zum Steuern von Gasentladungsgeräten, mit deren Hilfe z. B. die Gleichspannung auf konstanten Wert geregelt werden kann. Wird also beispielsweise der Differenzfluß kleiner, so erfolgt der Spannungsanstieg am Widerstand 14 später, und damit wird die vom Gleichrichter gelieferte Spannung kleiner.

In Fig. 11 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem lediglich ein nicht näher bezeichneter dreischenkliger Eisenkern verwendet ist. Soweit die Teile mit denen der Fig. 1 übereirrstimmen. sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Es ist angenommen, daß die Wechselstromwicklung 7 mit sinusförmigem, konstantem Wechselstrom J_w gespeist wird, was in bekannter Weise dadurch geschehen kann, daß man in Reihe mit der Wechselstromwicklung 7 eine mit Luftspalt versehene Drosselspule schaltet. Ist dann der die Wechselstromwicklung 7 tragende Schenkel so bemessen, daß nur in der Xähe des Nulldurchganges des Wechselstromes /„, eine Flußänderung eintritt, so erhält man nur beim Xulldurchgang des Wechselstromes J_w eine Spannung an den Klemmen der Wechselstromwicklung 7, die in Fig. 10 mit u bezeichnet ist. Fließt über den die Wechselstromwicklung 7 tragenden Schenkel jetzt ein Gleichfluß, so wird diese Spannung je nach der Richtung des Differenzflusses nach der einen oder der anderen Seite verschoben, wie es gestrichelt in Fig. 10 angedeutet ist. Die so erhaltene Wechselspannung u kann man daher mit Vorteil zur Steuerung von Gasentladungsgeräten verwenden. Um das Übertreten einer Wechselspannung in den Gleichstromkreis 5, 6, 9 zu verhindern, ist gemäß Fig. 11 eine Drosselspule 15 in diesen eingeschaltet.

In Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Steuerung eines gittergesteuerten Gleichrichters 20 dargestellt, der beispielsweise so geregelt werden soll, daß die von ihm erzeugte Gleichspannung konstant bleibt. Die zu regelnde Gleichspannung oder ein Teil derselben wird als Gleichspannungsquelle, welche in Fig. 12 schematisch als Gleichstromgenerator 9 angedeutet ist, benutzt und speist die Gleichstromwicklungen 5 und 6, mit denen noch ein Widerstand 22 in Reihe geschaltet ist. Die Wechselstromwicklungen 7 und 8 der Drosselspule werden von einer Wechselspannungs- 7» quelle 23 gespeist. Parallel zu den Wechselstromwicklungen liegt ein Kondensator 24, so daß über die Gleichrichteranordnung 25 ein Strom fließt, der, wie an Hand der Fig. 3 beschrieben, unabhängig von der Größe der '5 Wechselspannung U_n, der Wechselspannungsquelle 23 ist. An Hand der Fig. 3 wurde dargelegt, daß man, um einen von der Höhe der Wechselspannung unabhängigen Wechselstrom zu erzielen, die Differenz zweier *° Ströme bilden muß, von denen der eine gleich dem Strom in den Wechselstromwicklungen 7 und 8, während der andere gleich dem Strom in diesen Wicklungen ohne Vormagnetisierung ist. Verwendet man zu diesem Zweck *5 eine Drosselspule mit linearer Charakteristik parallel zu den Wicklungen, so muß man, um den Differenzstrom zu bilden, Stromwandler anwenden. Wenn man dagegen wie bei der Anordnung nach Fig. 12 einen Kondensator 24 parallel zu den Wechselstromwicklungen 7 und 8 schaltet, so braucht man keinen besonderen Stromwandler anzuwenden. Die Gleichrichteranordnung 25 speist einen Widerstand 26. Der durch diesen Widerstand 26 '5 fließende Strom ändert sich sehr stark mit der Änderung der zu regelnden Gleichspannung. Die Differenz aus den Gleichspannungen an den Widerständen 22 und 26 ändert ihr Vorzeichen bei sich ändernder Gleich- »°o spannung und dient zur Vormagnetisierung einer gesättigten Drosselspule 27, welche von der Spannung der Wechselspannungsquelle 23 über den Transformator 33 gespeist wird und die Zündspannungsspitze für das Gitter »05 des Entladungsgefäßes 20 liefert. Die eisenlose Drosselspule 28 oder eine Eisendrosselspule mit Luftspalt dient wieder dazu, ein Übertreten der Zündspannungsspitze in den Gleichstromkreis zu verhindern. Die Dros- »o seispule 27 wird so bemessen, daß nur dann, wenn der Wechselstrom durch Null hindurchgeht, eine Flußänderung auftritt. Infolgedessen kann man durch die Gleichstromvormagnetisierung die Zündspannungsspitze beliebig verschieben. Durch entsprechende Wahl der Vormagnetisierung kann man erreichen, daß je nach der Größe der Vormagnetisierung die Zündung des Entladungsgefäßes 20 früher oder später erfolgt. Die »ao Bemessung kann beispielsweise so erfolgen, daß beim Sollwert der Gleichspannung die

Vormagnetisierung der Drosselspule 27 gleich Null ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt noch in Reihe mit der Drosselspule 27 eine Drosselspule 29, deren Eisenkern schwach gesättigt ist und einen Luftspalt besitzt. Sie liefert einen annähernd dreieckförmigen Strom, wodurch der Vorteil erreicht wird, daß nahezu unabhängig von der Größe der Vormagnetisierung der Drossei spule 27 die Zündspannungsspitze stets die gleiche Höhe beibehält.

In Fig. 13 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches ermöglicht, eine Wechselspannung zu erhalten, die hinsichtlich Größe und Vorzeichen von der Gleichspannung abhängig ist. Zu diesem Zweck sind bei der Anordnung nach Fig. 13 zwei Drosselspulen gemäß Fig. 1 vorgesehen. Soweit die Teile .in Fig. 13 mit denen in Fig. ι übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt, entsprechende Teile der zweiten Drosselspule sind mit einem Strich an dem Bezugszeichen versehen. Die Gleichstromquelle 9 speist die in Reihe geschalteten Gleichstromwicklungen 5, 6, 5' und 6', auf den Schenkeln 3 und 4 bzw. 3' und 4' liegen wieder die Wechsel strom wicklungen 7 und 8 bzw. 7' und 8', die beispielsweise in Reihe geschaltet sind und von der Wechselstromquelle 10 gespeist \verden. Der Schenkel 3 der oberen Drosselspule trägt eine Wicklung 30, der Schenkel 4 eine Wicklung 31. In entsprechenderWeise trägt der Schenkel 3' der unteren Drosselspule eine Wicklung 30' und der Schenkel 4' eine Wicklung 31'. Diese Wicklungen sind so geschaltet, daß die an der Reihenschaltung der Wicklungen 30 und 31 auftretende Spannung der Spannung an den Wicklungen 30' und 31'

4.0 entgegenwirkt. Wählt man nun beispielsweise die Anordnung so, daß die Flüsse in den gesättigten Schenkeln 2 und 2' gleich groß sind, daß aber die Flüsse in den mit Luftspalt versehenen Schenkeln 1 und 1' in Abhängiges keit vom Vormagnetisierungsstrom T_g verschieden stark ansteigen, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist, so ist die Gesamtspannung an den Wicklungen 30, 31, 30' und 31' gleich Null, wenn der Differenzfluß in der oberen Drosselspule so groß ist wie der Differenzfluß in der unteren Drosselspule. Im Diagramm der Fig. 14 ist dies dann der Fall, wenn der Gleichstrom J_g gleich 7_g0 ist. Wird

_g gl

7_g0
b

_{g g}

der Gleichstrom /_g kleiner, so überwiegt die

Spannung an den Wicklungen 30 und 31, wird der Gleichstrom J_g größer, so überwiegt die Spannung an den Wicklungen 30' und 31', so daß die resultierende Spannung hinsichtlich Größe und Vorzeichen von der Gleichspannung abhängig ist. Die so erhaltene Wechselspannung kann man beispielsweise zur Gittersteuerung von Röhren verwenden. Setzt man sie z. B. mit einer konstanten, im Vektordiagramm senkrecht dazu stehenden Wechselspannung zusammen, so erhält man bei geeigneter Bemessung eine Spannung, deren Phasenlage sich außerordentlich stark bei Änderung der Gleichspannung ändert. Läßt man diese Spannung auf das Gitter einer Röhre einwirken, so wird der Zündzeitpunkt der Röhre in Abhängigkeit von der Höhe der Gleichspannung sehr stark verschoben, da sich die Phasenlage der Gitterspannung stark ändert.

Die Wicklungen 7 und 8 bzw. 7' und 8' und die Wicklungen 30 und 31 bzw. 30' und 31' können auch zueinander parallel geschaltet werden. Man kann auch die Anordnung der Gleichstromwicklungen so treffen, wie es in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt ist.

In Fig. 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das ebenfalls eine Steuerspannung liefert, die hinsichtlich Größe und Vorzeichen von der Höhe der Gleichspannung abhängig ist. Bei der Anordnung nach Fig. 15 ist nur ein einziger Eisenkern verwendet, der allerdings sechs Schenkel besitzt. Diese sind mit 41, 42, 43, 44, 45 und 46 bezeichnet. Auf den Schenkeln 43 bis 46 liegen Wicklungen 47, 48, 49 und 50, die von einer Wechselstromquelle 10 gespeist werden und in entsprechender Weise wie die Wicklungen 7 und 8 und 7' und 8' (Fig. 13) geschaltet sind. Außerdem liegen auf diesen Schenkeln noch Wicklungen 51, 52, 53 und 54, die ebenso geschaltet sind wie die Wicklungen 30, 31, 30' und 31' (Fig. 13), so daß an den Enden dieser Wicklungen die Differenz der Spannung an den Wicklungen 51 und 52 und der Spannung an den Wicklungen 53 und 54 auftritt. Die Schenkel 43 bis 46 tragen außerdem noch Gleichstromwicklungen 55, 56, 57 und 58, die in Reihe mit den Wicklungen 33 und 34 auf den Schenkeln 41 und 42 liegen. Die Gleichstromwicklungen 55 bis 58 sind so geschaltet, daß die Flüsse in den Schenkeln 43 und 44 das entgegengesetzte Vorzeichen haben wie die Flüsse in den Schenkeln 45 und 46. Bei dieser Anordnung wird,, ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 13, erreicht, daß die resultierende Wechselspannung U bei einer bestimmten Vormagnetisierung gleich Null ist. Bei Abweichung der Vormagnetisierung von diesem Wert nach der einen oder anderen Richtung tritt dagegen eine Wechselspannung auf, die hinsichtlich Größe und Vorzeichen von der Abweichung des Gleichstromes vom Normalwert abhängig ist.

Um eine Gleichspannung zu erhalten, deren Größe und Vorzeichen sich bei Abweichung der zu regelnden Größe vom Normalwert

ändert, kann man bei der Anordnung nacl Fig. 13 beispielsweise die Spannung an der Wicklungen 30 und 31 und ebenso die Spannung an den Wicklungen 30' und 31' gleichrichten und kann die Differenz aus diesen beiden gleichgerichteten Spannungen bilden. Sinngemäß kann man auch bei der Anordnung nach Fig. 15 die Spannung an den Wicklungen 51 und 52 und ebenso die Span nung an den Wicklungen 53 und 54 gleichrichten und kann die Differenz dieser gleichgerichteten Spannungen als Steuerspannung benutzen. Eine besonders vorteilhafte Anordnung, um eine Gleichspannung zu erhalten, die hinsichtlich Größe und Vorzeichen von der Abweichung der zu regelnden Größe vom Sollwert abhängig ist, zeigt Fig. 16. Soweit die Teile mit denen der Fig. 13 übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Es werden wieder zwei Drosselspulen vorgesehen, die mit Gleichstrom vormagnetisiert werden. Zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. 13 sind aber auf den Schenkeln 3 und 4 der oberen Drosselspule je zwei Wicklungen 30, 31 und 32, 33 vorgesehen, und zwar sind die Wicklungen so gewählt, daß die Summe der Spannungen an den Wicklungen 32 und 33, wenn die Differenzflüsse in den Schenkeln 3 und 4 bzw. 3' to und 4' der beiden Drosselspulen gleiche Größe, aber verschiedene Richtung besitzen, kleiner, z. B. 80% ^von der Summe der Spannungen an den Wicklungen 30' und 31' ist, während die Gesamtspannung an den Wicklungen 30, 31, 2>² und 33 größer, z. B. 120% von der Summe der Spannungen an den Wicklungen 30' und 31' ist. Die Differenz der Spannung an den Wicklungen 32 und 33 und der Spannung an den Wicklungen 30' und 31' wird über einen Gleichrichter 60 gleichgerichtet. Die Differenz aus der Spannung an den Wicklungen 30, 31, 32, 33 und der Spannung an den Wicklungen 30', 31' wird über einen Gleichrichter 61 gleichgerichtet. Die Differenz U_g der gleichgerichteten Spannungen, die an den Widerständen 62 und O3 auftreten, dient als Steuerspannung, welche den in Fig. i/ dargestellten Verlauf in Abhängigkeit vom Vormagnetisierungsgleichstrom J_x zeigt. Ebenso wie bei den Anordnungen gemäß den Fig. 13 und 15 wird bei der Anordnung gemäß Fig. 16 der Bemessung entsprechend Fig. 14 getroffen, d. h., daß beim Sollwert der zu überwachenden Größe der Differenzfluß in der oberen Drosselspule gleich, aber entgegengesetzt dem Differenzfluß in der unteren Drosselspule ist. Die so gewonnene Gleichspannung U_g kann beispielsweise in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 12 zur Vormagnetisierung eines Gitterspannungstransformators dienen.

Bei der oberen Drosselspule des in Fig. 16 dargestellten Ausführungsbeispieles wurden zwei getrennte Wicklungen je Schenkel vorgesehen. Man kann aber auch eine Wicklung mit Anzapfung verwenden.

Auch die Anordnung nach Fig. 15 kann man so ausbilden wie die Anordnung nach Fig. 16. In Fig. 18 ist das zugehörige Schaltschema für die Wicklungen auf den Sehenkein 43, 44, 45 und 46 dargestellt. Die Wicklungen 47 und 48 sind unterteilt.

Die in den Ausführungsbeispielen zur Erzeugung der Vormagnetisierung dienende Gleichspannung kann entweder, wenn es sich um die Regelung einer Gleichspannung handelt, dieselbe sein, sie kann aber auch eine Gleichspannung sein, die von der zu regelnden Größe abhängig ist, z. B. könnte man, wenn man mit der Anordnung nach der Erfindung die Temperatur eines Ofens konstant halten will, mittels eines Thermoelementes eine Gleichspannung erzeugen, die von der Ofentemperatur abhängig ist. Diese Gleichspannung würde dann dazu dienen, den Vormagnetisierungsgleichstrom für die Drosselspule zu liefern. Auch bei Regelung irgendwelcher anderer Größen kann man diese durch entsprechende Mittel in eine Gleichspannung umformen.

Wie bereits erwähnt, kann man den Einfluß der Hysteresis dadurch beseitigen, daß man dem Luftspaltfluß 0_L einen kleinen Wechselfluß überlagert. Man kann den Einfluß der Hysteresis aber auch dadurch vermindern, daß man hysteresisarmes Eisen (Nickeleisenlegierungen) verwendet. Man kann auch beide Maschinen gleichzeitig anwenden.

Um Beeinflussungen der zur Steuerung benutzten Größe (z. B. des Wechselstromes in den Wechselstromwicklungen 7 und 8) durch Änderungen der Größe der Wechselspannung, welche diese Wicklungen speist, zu beseitigen, war vorgeschlagen worden, einen Kondensator parallel zu den Wechselstromwicklungen zu legen. Man kann aber auch Änderungen der Wechselspannung dadurch ausgleichen, daß man zwischen die speisende Wechselspannung und die Wechselstromwicklungen Anordnungen schaltet, die eine veränderliche Spannung in eine konstante Spannung umformen. Zu diesem Zweck kann man sich beispielsweise bekannter Anordnungen, welche die Sättigung von Drosselspulen ausnutzen, bedienen.

Auch bei den Anordnungen (Fig. 11), bei denen es darauf ankommt, daß der die Wechselstromwicklungen durchsetzende Strom konstant ist, kann man Anordnungen zur Konstanthaltung des Stromes benutzen, z. B. Eisen wasserstoff widerstände.

Claims (15)

1. Patentansprüche:

   ι. Anordnung zur Regelung einer technisch-physikalischen Größe mit Hilfe einer von dieser Größe abhängigen Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrschenkliger Eisenkern vorgesehen ist, bei dem die Leitfähigkeit mindestens eines Schenkels von der Differenz zweier Flüsse abhängig ist, die ihrerseits in verschiedener Weise von der Gleichspannung abhängig sind/ und daß die Änderung der Leitfähigkeit dieses Schenkels zur Steuerung benutzt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen drei- bzw. vierschenkligen Eisenkern, dessen erster Schenkel einen Luftspalt besitzt, dessen zweiter Schenkel gesättigt ist und dessen dritter und gegebenenfalls vierter Schenkel von einer Wechselspannung erregte Wicklungen besitzen, die zueinander parallel oder miteinander in Reihe geschaltet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schenkel miteinander in Reihe geschaltete Wicklungen tragen, die von einer Gleichspannung erregt werden (z.B. Fig. 1).
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, dritte und vierte Schenkel je eine Wicklung tragen, die von der Gleichspannung erregt werden und so geschaltet sind, daß durch den dritten und den vierten Schenkel der DifFerenzfluß aus dem Fluß des gesättigten Schenkels und des mit Luftspalt versehenen Schenkels hindurchgeht (Fig. S).
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstr.omwicklungen auf dem dritten und vierten Schenkel miteinander in Reihe geschaltet sind, daß im Gleichstromkreis der Drosselspule ein Transformator liegt und die auf seiner Sekundärseite auftretenden Oberwellen zur Steuerung benutzt werden (Fig. 6).
6. 6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch , gekennzeichnet, daß die beiden Wechselstromwicklungen zueinander parallel geschaltet und über einen Widerstand mit der Wechselstromquelle verbunden sind, und daß die Spannung an diesem Widerstand zur Steuerung einer gittergesteuerten Röhre dient (Fig. 8).
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem dreischenkligen Eisenkern, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gleichstromkreis eine Drosselspule liegt und die an der Wechselstromwicklung des dritten Schenkels auftretenden Spannungsspitzen zur Steuerung verwendet werden (Fig. 11).
8. 8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung außer den Gleichstromwicklungen des Eisenkernes noch einen Widerstand speist, der in Reihe mit einem zweiten Widerstand liegt, der von dem gleichgerichteten Strom der Wechselstromwicklungen der Drosselspule durchflossen wird, und daß die Differenz der an den Widerständen auftretenden Spannungen zur Steuerung dient (Fig. 12).
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Gleichspannungen auf die Vormagnetisierungswicklung einer Drosselspule einwirkt, die die Gitterspannung liefert (Fig. 12).
10. 10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem mehrschenkligen Eisenkern, insbesondere dem mit Luftspalt versehenen Schenkel, ein Wechselfluß überlagert ist, um Fehler durch Hysteresis zu beseitigen.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Wechselflusses die auf dem dritten und dem vierten Schenkel liegenden Wechselstromwicklungen verschiedene Windungszahl besitzen.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeithnet, daß parallel zu den Wechselstromwicklungen *ein Kondensator liegt (Fig. I2J.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anordnungen nach Anspruch 2 vorgesehen sind, die so bemessen sind, daß die Flüsse in den mit Luftspalt versehenen Schenkeln in Abhängigkeit von der Gleichspannung verschieden stark ansteigen und daß auf dem dritten und dem vierten Schenkel liegende sekundäre Wechsel strornwicklungen der ersten Anordnung mit entgegengesetztem Wicklungssinn in Reihe mit den entsprechenden Wicklungen der zweiten Anordnung geschaltet sind (Fig. 13).
14. 14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sechsschenkliger Eisenkern, dessen erster Schenkel einen Luftspalt besitzt, dessen zweiter Schenkel gesättigt ist, wobei sowohl der erste als auch der zweite Schenkel eine von der Gleichspannung erregte Wicklung besitzen, vorgesehen ist, und daß die anderen vier Schenkel je eine von Wechselstrom gespeiste Wicklung tragen,

    und daß diese vier Schenkel zusätzlich mit Gleichstrom so vormagnetisiert werden, daß in dem einen Schenkelpaar der zusätzliche Gleichfluß die entgegengesetzte Richtung wie in dem anderen Schenkelpaar besitzt, und daß die Differenz aus der Spannung an sekundären Wicklungen des einen und der Spannung an sekundären Wicklungen des anderen Schenkelpaares gebildet wird (Fig. 15).
15. 15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zweimal die Differenz der Wechselspannungen sekundärer Wicklungen der beiden Drosselspulen bzw. der beiden Schenkelpaare gebildet und je für sich gleichgerichtet wird, wobei beim Sollwert der zu überwachenden Größe bei Bildung der einen Differenz die eine Spannung größer, bei Bildung der anderen Differenz die eine ao Spannung kleiner als die andere ist (Fig. 16 und 18).

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen