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Anordnung zur Regelung einer Wechselspannung unter Verwendung eines
eine gesättigte Induktivität enthaltenden Kreises Es ist bereits vorgeschlagen worden,
zur Regelung einer Wechselspannung von dieser Wechselspannung einen Stromkreis zu
erregen, welcher eine Induktivität mit nicht- -linearer Kennlinie enthält und welcher
die Steuerspannung für die die Wechselspannung regelnde Anordnung liefert. Diese
kann beispielsweise eine Röhre sein, welche den Erregerstrom für . die Erregerwicklung
eines Generators liefert, sie kann aber auch beispielsweise unmittelbar die Erregerwicklung
sein. Die von diesen Kreisen gelieferte Steuerspannung kann beispielsweise Null
sein oder eine andere vorher bestimmte Größe besitzen, wenn die zu regelnde Spannung
den Sollwert besitzt. Weicht die zu regelnde Spannung von ihrem Sollwert ab, dann
ändert sich die Steuerspannung in der Weise, daß die von ihr beeinflußte Anordnung
die zu regelnde Spannung wieder auf ihren Sollwert zurückführt. Bei solchen Steuerkreisen,
welche eine Induktivität mit nichtlinearer Kennlinie enthalten, tritt jedoch der
Nachteil auf, daß sich bei einer etwaigen Änderung der Frequenz auch die Steuerspannung
ändert, so daß diese beim Sollwert der zu regelnden Spannung, wenn sich die Frequenz
ändert, von Null bzw. einem anderen vorher bestimmten Wert abweicht. Um diesen Nachteil
zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der die gesättigte Induktivität enthaltende Kreis
parallel zu einem Kondensator eines an die zu regelnde Spannung angeschlossenen
Reihenresonanzkreises geschaltet. Durch diese Anordnung wird auch erreicht, daß
die Oberwellen der Netzspannung von dem die gesättigte Induktivität enthaltenden
Kreise ferngehalten werden, so daß die Steuerspannung nur von der Grundwelle der
Netzspannung abhängig ist.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. In Fig. i ist an die zu regelnde Spannung Ui oder an eine ihr proportionale
Spannung ein ungesättigter Transformator i in Reihe mit einem gesättigten Transformator
2 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen beider Transformatoren sind gegeneinander
geschaltet und liefern die Steuerspannung U">, welche in gewünschter Weise proportional
mit der Abweichung der Spannung Ui vom Sollwert ist. In Fig. 2 sind in Abhängigkeit
vom Magnetisierungsstrom J1 der beiden Transformatoren die Spannung UD des gesättigten
Transformators 2 und die Spannung UL des ungesättigten Transformators i dargestellt.
Da der Transformator i nicht gesättigt ist, ist der Zusammenhang zwischen seiner
Spannung und seinem Strom ein linearer, während der Zusammenhang
zwischen
Spannung und Strom des Transformators 2 wegen dessen Sättigung ein nichtlinearer
ist, wie es auch Fig.2 zeigt. Im Schnittpunkt A der beiden Kennlinien sind: die
Spannungen an den beiden Transforma',-toren gleich groß. Infolgedessen ist ih Differenz
U2 gleich Null. Die Netzspan= nung U1 ist hier gleich der doppelten Spannung eines
Transformators. Erhöht sich die Netzspannung, so wird die Steuerspannung U2 positiv
und ist praktisch gleich der Abweichung der Spannung U1 vom Sollwert. Bei kleinerer
Netzspannung U, kehrt die Steuerspannung U, ihr Vorzeichen um.
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Die Spannung U2 kann beispielsweise als Steuerspannung in der Weise
verwendet werden, daß die Spannung U2 als Gitterspannung für zwei Verstärkerröhren
dient, deren Anodenwechselspannungen so gewählt sind, daß bei Abweichung der zu
regelnden Spannung vom Sollwert nach der einen Richtung nur die eine Röhre, bei
Abweichung der zu regelnden Spannung vom Sollwert nach der anderen Richtung nur
die andere Röhre Strom führt. Jede der Röhren erregt beispielsweise eine Erregerwicklung
eines im Wechselstromkreis liegenden Zusatzgenerators, der je nach der Abweichung
der zu regelnden Spannung vom Sollwert eine positive oder negative Zusatzspannung
liefert und so die zu regelnde Spannung auf ihrem Sollwert hält.
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Sind im Punkte A nur die Magnetisierungsblindströme der beiden Transformatoren
gleich, so können die Magnetisierungswirkströme durch Parallelschaltung eines Widerstandes
zur Primärwicklung des Transformators i, wie in- Fig. i angedeutet, oder zu der
des Transformators 2 gleichgemacht werden.
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Tritt eine Frequenzerhöhung auf, so verschieben sich die Kennlinien,
welche den Zusammenhang zwischen den Transformatorspannungen und dem Strom angeben,
und zwar erhält man die Kennlinien Uri und UZ .
Ist die Netzspannung dieselbe
wie die zum Punkt A gehörige, so treten die zu den Punkten BL und BD gehörigen
Transformatorspannungen auf, und die Steuerspannung U. weicht jetzt entsprechend
der Differenz der Spannungen UD bzw. Ui in den Punkten BD bzw. BL von Null
ab und zeigt damit eine in Wirklichkeit gar nicht vorhandene Verringerung der Netzspannung
an. Entsprechend täuscht eine Frequenzerniedrigung eine Erhöhung der Netzspannung
vor.
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Um auch bei einer vom Sollwert abweichenden Frequenz die Differenzspannung
U2 = o zu erhalten, müssen die Transformatorspannungen auf die dem Schnittpunkt
A' entsprechenden Werte gebracht werden. Zu diesein Zweck muß die an der Reihenschaltung
der beiden Transformatorprimärwicklungen Liegende Spannung mit der Frequenz vergrör,.t
werden.
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emäß der Erfindung geschieht dies, wie 'als Fig.3 hervorgeht, dadurch,
daß parallel fu der Reihenschaltung der Primärwicklungen der Transformatoren i und
2 ein Kondensator 6 liegt, der über eine Drosselspule 7 und einen Ohmschen Widerstand
8 an die zu regelnde Spannung U1 angeschlossen ist. Je nach der Einstellung der
Dämpfung des aus dem Kondensator 6, der Drosselspule 7 und dem Ohmschen Widerstand
8 bestehenden Resonanzkreises erhält man die in Fig. q. dargestellten Spannungen
U, bzw. UQ am Kondensator in Abhängigkeit von der Frequenz f. Wie die Figur
zeigt, sind im Punkt A,
der dem Sollwert der Frequenz entspricht, die Spannungen
proportional der Frequenz, wie die eingetragene Gerade G beweist. Bei der spitzeren,
für geringere Dämpfung geltenden Kurve Uß ist die Proportionalität nur in einem
geringen Bereich vorhanden. Dagegen bildet die Gerade G für die Kurve UB mit dem
höheren Scheitelwert eine Wendetangente, so daß hier auch bei größeren F requenzabweichungen
eine hohe Genauigkeit erzielt wird. Die Bemessung wird nun so getroffen, daß sich
die Spannung am Kondensator 6 und damit an den in Reihe geschalteten Primärwicklungen
so weit erhöht bzw. erniedrigt, daß die Einflüsse der Frequenzänderung auf die Steuerspannung
ausgeglichen werden.
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Wie bereits erwähnt, halten die Drosselspule 7 und der Kondensator
6 auch gleichzeitig die Oberwellen der Netzspannung von den Transformatoren i und
2 fern, so daß die Steuerspannung U.. nur von der Grundwelle der Netzspannung abhängig
ist. Im Ausführungsbeispiel liegt noch parallel zu dem gesättigten Transformtor
2 ein Kondensator 9, um die durch die Sättigung hervorgerufenen Oberwellen aufzunehmen.
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Bei Erläuterung der Fig.3 ist angenornmen worden, daß beim Sollwert
der Netzspannung die Steuerspannung Null ist. Man kann aber jederzeit die Anordnung
auch so treffen, daß beim Sollwert der Netzspannung die Steuerspannung eine bestimmte
von Null abweichende Größe besitzt. Der Resonanzkreis, der aus dem Kondensator 6,
der Drosselspule 7 und dem Ohmschen Widerstand 8 besteht, wird dann so eingestellt,
daß bei sich ändernder Frequenz, aber konstant bleibender Größe der zu regelnden
Spannung, die Steuerspannung ihre Größe und gegebenenfalls auch ihre Phasenlage
beibehält.
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Die beschriebene Anordnung zur Kompensierung des Frequenzeinflusses
kann auch bei
anderen Kreisen verwendet werden, die eine Induktivität
mit nichtlinearer Kennlinie enthalten, z. B. ist es bereits vorgeschlagen worden,
einen aus Kondensator und gesättigter Drosselspule bestehenden Kreis von der zu
regelnden Spannung zu speisen und diesen Kreis so einzustellen, daß sich sein Strom
bereits bei einer geringen Änderung der Spannung außerordentlich stark in seiner
Phasenlage und Größe ändert. Dieser Strom bzw. eine von ihm abgeleitete Spannung
kann beispielsweise zur Gittersteuerung von Röhren verwendet werden, welche die
Erregung eines Wechselstromgenerators beeinflussen.
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In Fig. 5 ist ein solcher Kreis, bestehend aus dem Kondensator 23
und der gesättigten Drosselspule 24, dargestellt. Um auch hier bei Änderung der
Frequenz dieselbe Phasenlage und Größe des Stromes zu erhalten, liegt parallel zu
diesem kippfähigen Kreis ein Kondensator -25 und in Reihe zu der beschriebenen Parallelschaltung
eine Drosselspule 27 und ein Ohmscher Widerstand 26. Dieser Reihenresonanzkreis,
der aus dein Ohmschen Widerstand 26, dem Kondensator 25 und der Drosselspule 27
besteht, wird wieder so eingestellt, daß bei sich ändernder Frequenz, aber gleichbleibender
Spannung U1, der Strom im Resonanzkreis sich nicht oder nur wenig ändert. L'm auch
bei Abweichung der Netzspannung vom Sollwett den gleichen Wert des Stromes bei sich
ändernder Frequenz zu erhalten, kann man noch zusätzlich parallel zum Kondensator
23 einen Resonanzkreis schalten. Auch wenn man beispielsweise als Steuerspannung
Teile der Spannungen an der gesättigten Drosselspule 2.I, dem Kondensator 23 und
an einem im Resonanzkris 23, 2.1. noch liegenden Ohmschen Widerstand verwendet,
kann man außer der in Fig.5 dargestellten Frequenzkompensation noch zusätzliche
Widerstände verwenden, um auch die so gewonnene Steuerspannung in ihrer Größe und
Phase von Frequenzschwankungen unabhängig zu machen.