DE655693C

DE655693C - Arrangement to compensate for voltage fluctuations due to frequency changes

Info

Publication number: DE655693C
Application number: DET43496D
Authority: DE
Inventors: Hermann Stier
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1934-01-24
Filing date: 1934-01-24
Publication date: 1938-01-21

Description

Anordnung zum Ausgleich von Spannungsschwankungen infolge Frequenzänderungen Es ist bekannt, daß eine Drosselspule oder ein Transformator mit stark gesättigtem Eisenkreis als Spannungsregler für eine stark in ihrer Amplitude schwankende Wechselspannung benutzt werden können.Arrangement to compensate for voltage fluctuations due to frequency changes It is known that a choke coil or a transformer with highly saturated Iron circle as a voltage regulator for an alternating voltage that fluctuates greatly in its amplitude can be used.

Zu diesem Zweck werden eine ungesättigte Drosselspule und eine gesättigte Drosselspule oder ein zusätzlicher Transformator in Reihe geschaltet, und die bei konstanter Frequenz konstante Spannung wird am gesättigten Teil abgenommen.For this purpose, an unsaturated choke coil and a saturated one Choke coil or an additional transformer connected in series, and the at constant frequency constant voltage is taken from the saturated part.

In einem Transformator mit Eisenkern ist die Spannung vom Fluß und der Frequenz abhängig, da folgende Gleichung gilt: Schaltet man eine ungesättigte Drosselspule und die Primärwicklung eines gesättigten Transformators in Reihe, so bleiben der Fluß im letzteren und damit die Sekundärspannung des Transformators nahezu konstant, wenn auch der Strom in dieser Reihenschaltung infolge Schwankungen der Speisespannung schwankt. Man kann so eine außerordentlich gute Ausregelung von Amplitudenschwankungen einer Weehselspannungsquelle erzielen. Bei Anwendung dieser Anordnung zeigt sich die unangenehme Eigenschaft des Einflusses der Frequenz. Die Spannung ist zwar praktisch konstant bei starken Amplitudenänderungen, jedoch ändert sie sich unmittelbar proportional mit Frequenzänderungen der Spannungsquelle, wie es ja auch aus der Gleichung (i) hervorgeht; d. h. die Ausgangsspannung steigt bei einer Frequenzänderung von z. B. 2,1110 ebenfalls um 20/0.In a transformer with an iron core, the voltage depends on the flux and the frequency, since the following equation applies: If you connect an unsaturated choke coil and the primary winding of a saturated transformer in series, the flux in the latter and thus the secondary voltage of the transformer remain almost constant, even if the current in this series connection fluctuates due to fluctuations in the supply voltage. In this way, it is possible to achieve extraordinarily good compensation for amplitude fluctuations in a voltage source. When using this arrangement, the unpleasant property of the influence of frequency becomes apparent. The voltage is practically constant in the case of large changes in amplitude, but it changes in direct proportion to changes in the frequency of the voltage source, as can be seen from equation (i); ie the output voltage increases with a frequency change of z. B. 2.1110 also by 20/0.

Erfindungsgemäß wird dieser Einfluß dadurch vollständig ausgeschaltet, daß die zu stabilisierende Wechselspannung einer Brükkenschaltung zugeführt wird, in deren einem Zweig sich eine Kapazität und in deren anderem Zweig sich eine Induktivität befindet, und daß den Brückenzweigen gegenphasige Spannungen an zusätzlichen Wirk- oder Blindwiderständen in solcher Größe entnommen werden, daß ihre die konstante Verbraucherspannung liefernde Summe freqttenzunabhänglg ist.According to the invention, this influence is completely eliminated by that the alternating voltage to be stabilized is fed to a bridge circuit, in one branch there is a capacitance and in the other branch there is an inductance is located, and that the bridge branches out-of-phase voltages at additional active or reactances of such a size that they are constant The sum supplying the load voltage is not dependent on the frequency.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher beschrieben werden. Bei einer Frequenzänderung steige die Spannung an den Eingangsklemmen AB in Abb. i proportional mit der Frequenz. Die Spannung am -Widerstand R, ändert sich um einen größeren prozentualen Betrag als die Spannung an AB, da der als Vorwiderstand. benutzte Kondensator C mit zunehmender Frequenz seinen Blindwiderstand verkleinert Die Spannung am Widerstand RII ändert sich um einen kleineren prozentualen Betrag als die Spannung an AB, da die als Vorwiderstand benutzte Drosselspule L ihren Blindwiderstand mit zunehmender Frequenz vergrößert (ZL = co L). The invention will be described in more detail with reference to the drawing. If the frequency changes, the voltage at the input terminals AB in Fig. I increases proportionally with the frequency. The voltage at the resistor R changes by a greater percentage than the voltage at AB, since it acts as a series resistor. If capacitor C used, its reactance decreased with increasing frequency The voltage at the resistor RII changes by a smaller percentage than the voltage at AB, since the inductor L used as a series resistor increases its reactance with increasing frequency (ZL = co L).

Steigt die Frequenz um io °/o, so steigt die Spannung an dem gesättigten Transformator ebenfalls um io %. Die Spannung an R, steigt jedoch um 2o °/a, während die Spannung an RII nur um 5 °/o steigt, wenn man für die Normalfrequenz in den Stromkreisen I und II die Widerstände R, bzw. RII ungefähr den Blindwiderständen ZC bzw. ZL gleichmacht. Wenn man die an R, abgegriffene Teilspannung gleich dem vierten Teil der an RII entstehenden Spannung wählt und beide Spannungen mit dem Kondensator K in ihrer Phasenlage so beeinflußt, daß sie sich ungefähr in Gegenphase befinden, so tritt die gewünschte Wirkung ein: die Spannung an den Ausgangsklemmen EF ist unabhängig von Amplitudenschwankungen durch die Eigenschaften des gesättigten Transformators und unabhängig von Frequenzschwankungen durch die Eigenschaften der Kompensationsanordnung.If the frequency rises by 10%, the voltage on the saturated one rises Transformer also by io%. The voltage at R, however, increases by 20 ° / a, during the voltage at RII only rises by 5% if the normal frequency is used in the Circuits I and II the resistors R, and RII approximately the reactances ZC or ZL equals. If the partial voltage tapped at R, is equal to the fourth part of the voltage at RII and select both voltages with the The phase position of the capacitor K is influenced in such a way that it is approximately in opposite phase the desired effect occurs: the voltage at the output terminals EF is independent of amplitude fluctuations due to the properties of the saturated Transformer and independent of frequency fluctuations due to the properties of the Compensation arrangement.

Die Ausführung der Anordnung zeigt Abb.2; Abb. 3 zeigt das zugehörige Vektordiagramm.The execution of the arrangement is shown in Fig.2; Fig. 3 shows the associated Vector diagram.

In Abb.2 ist C1 der Vorkondensator im Kreis I, L die Vordrosselspule im Kreis 1I und CII ein Kondensator zur Phasenberichtigung. Dieser Kondensator unterstützt u. a. noch die Wirkung im Kreis II, da sein Blindwiderstand mit der Frequenz abnimmt, so daß die prozentuale Spannungsschwankung im Kreis II noch etwas kleiner wird, als oben angegeben.In Figure 2, C1 is the pre-capacitor in circuit I, L is the pre-inductor in circuit 1I and CII a capacitor for phase correction. This capacitor supports i.a. still the effect in circuit II, since its reactance decreases with frequency, so that the percentage voltage fluctuation in circle II is a little smaller, as stated above.

Mit Hilfe von Cl, werden die Teilspannungen UI und Uli annähernd in den Phasenwinkel von i8o° gebracht.With the help of Cl, the partial voltages UI and Uli are brought approximately into the phase angle of 180 °.

Das Diagramm der Abb. 3 zeigt die Spannung UAB, die sich im Kreis I aus den Teilspannungen UCI am Kondensator C, und UI an dem linken Teil der Primärwicklung des nicht näher bezeichneten Ausgangstransformators zusammensetzt. Der Strom TI besitzt eine Phasenverschiebung von go° Voreilung gegenüber der Spannung Uc I. Die Phasenverschiebung der Spannung UI gegenüber dem Strome JI kommt durch den Magnetisierungsstrom des Ausgangstransformators zustande.The diagram in Fig. 3 shows the voltage UAB, which is in a circle I from the partial voltages UCI on the capacitor C, and UI on the left part of the primary winding of the unspecified output transformer. The current TI has a phase shift of go ° lead compared to the voltage Uc I. Die The phase shift of the voltage UI with respect to the current JI is caused by the magnetizing current of the output transformer.

Die Spannung U,4$ setzt sich im Kreis II aus-' den Teilspannungen UL an der Drosselspule L und UII an dem rechten Teil der Primä@wicklung des nicht näher bezeichneten Ausgangstransformators zusammen. Der Strom JII besitzt eine Phasenverschiebung von go° Nacheilung gegenüber der Spannung @%L. Die Spannung UI, eilt dem Strome JII nach, da durch den Parallelkondensator CII der Magnetisierungsstrom des Ausgangstransformators kompensiert und darüber hinaus noch der Spannung UI, eine nacheilende Phasenverschiebung gegenüber JII erteilt wird, damit die Spannungen UI und UII ungefähr in Gegenphase liegen.The voltage U, 4 $ is made up of the partial voltages in circuit II UL on the choke coil L and UII on the right part of the primary winding of the not specified output transformer together. The current JII has a phase shift of go ° lag compared to the tension @% L. The voltage UI leads the current JII, since the magnetizing current of the output transformer is caused by the parallel capacitor CII compensated and also the voltage UI, a lagging phase shift compared to JII is issued so that the voltages UI and UII are approximately in opposite phase lie.

Die resultierende Spannung L" ist die vektorielle Summe von UI und UII. Da diese Spannungen praktisch in Gegenphase sind, kann die arithmetische Differenz der Absolutwerte eingesetzt werden.The resulting voltage L "is the vector sum of UI and UII. Since these voltages are practically in opposite phase, the arithmetic difference can the absolute values are used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement to compensate for voltage fluctuations as a result of frequency changes in frequency-dependent circuits to achieve a constant output AC voltage (consumer voltage) despite fluctuating input AC voltage, characterized in that the alternating voltage to be stabilized is a bridge circuit is supplied, in one branch of which there is a capacity and in the other branch there is an inductance, and that the bridge arms are voltages in phase opposition are taken from additional real or reactive resistors of such a size, that their sum supplying the constant load voltage is frequency-independent.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the mutual phase shift the voltages taken from the active or reactive resistors by means of additional Reactive resistances are regulated to exactly i8o °.