DE676653C - Einrichtung zur frequenzabhaengigen Regelung insbesondere von elektrischen Maschinenunter Verwendung von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken - Google Patents

Description

• Einrichtung zur- frequenzabhängigen Regelung insbesondere von elektrischen Maschinen unter Verwendung von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken Die Erfindung betrifft eine frequenzabhängige Regeleinrichtung, die insbesondere für die Drehzahlregelung elektrischer Maschinen, beispielsweise für die Drehzahlregelung der Antriebsmaschine von Drehstromgeneratoren in Abhängigkeit von der Frequenz des von dein Generator gespeisten Wechselstromnetzes, geeignet ist.
• Es sind bereits Regeleinrichtungen bekanntgeworden, bei welchen in dem zu regelnden Stromkreis gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsstrecken liegen, deren Gitterspannungen in Abhängigkeit von der Frequenz eines Wechselstromnetzes in ihrer Phasenlage derart beeinflußt werden, daß bei Abweichungen derFrequenz von einem bestimmten Sollwert die Zündpunkteinstellung in dem einen oder anderen Sinne verändert wird, beispielsweise zu dem Zweck, um dadurch die eingetretene Frequenzänderung wieder rückgängig zu machen. Es ist ferner bekannt, bei derartigen Regeleinrichtungen die veränderlichen Gitterspannungen einer Widerstandsanordnung zu entnehmen, in deren einem Zweig ein vorzugsweise auf die Sollfrequenz abgestimmter Resonanzkreis liegt und die an den für die Steuerung maßgebenden Wechselstromkreis angeschlossen ist. Bei den bekannten Anordnungen wird dann entweder die Spannung an der Induktivität oder die Spannung an der Kapazität des Resonanzkreises, die sich bekanntlich beide bei Frequenzänderungen in entgegengesetztem Sinn ändern, den Steuergittern der Gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäße zugeführt.
• Gegenstand der 'Erfindung ist eine weitere Fortbildung und Verbesserung der Widerstandsanordnung, der die Gitterspannungen für die gas- oder dampfgefüllten Entladungsstrecken entnommen werden. Die Erfindung bezweckt die Erzielung einer höheren Empfindlichkeit, d. h. einer möglichst großen Phasendrehung der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung bei einer bestimmten Frequenzabweichung. Gemäß der Erfindung wird die mit der Regelspannung gespeiste Widerstandsanordnung aus der Reihenschaltung eines Blindwiderstandes und eines Spannungsresonanzkreises mit endlichem Verlustwiderstand aufgebaut, wobei dann die Gitterspannung an dem Resonanzkreis als vektorieller Teilbetrag der Regelspannung abgegriffen wird. Der Blindwiderstand, der mit dem Resonanzkreis in Reihe geschaltet ist, wird zweckmäßig durch eine Kapazität gebildet. Der Resonanzkreis, der beispielsweise auf die Sollfrequenz abgestimmt sein möge, bildet zusammen mit dem vorgeschalteten Blindwiderstand eine Brückenschaltung. Der Resonanzkreis liegt dabei in dein einen Zweig, der Blindwiderstand in dem anderen Zweig. dieser Brückenschaltung. Solange die Regelfr equenz mit der Sollfrequenz übereinstimmt, stellt der Resonanzkreis einen sehr kleinen, aber endlichen Widerstand dar. Je nachdem, ob dann die Frequenz nach oben oder nach unten von der Sollfrequenz abweicht, wird in diesen Zweig der Brückenschaltung zusätzlich induktiver oder kapazitiver Widerstand eingeschaltet. Es ist an sich bekannt, zum Zwecke der frequenzabhängigen Regelung einen Resonanzkreis zu verwenden, der zusammen mit einem Ohmschen Widerstand eine Brückenschaltung bildet. Es wird jedoch im folgenden gezeigt werden, daß sich durch die erfindungsgemäße Anordnung, bei der in dem entsprechenden Brückenz,veig ein Blindwiderstand .liegt, eine wesentlich größere Empfindlichkeit erzielen läßt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schaltungsschema dargestellt, an Hand dessen im folgenden die Wirkungsweise näher erläutert werden soll. Das Ausführungsbeispiel geht dabei davon aus, daß ein Elektromotor, der zum Antrieb eines Wechselstromgenerators dient, in Abhängigkeit von der Frequenz des Wechselstromnetzes dieses Generators derart gesteuert werden soll, daß die Frequenz dauernd konstant gehalten wird.
• Die Erfindung kann naturgemäß in entsprechender Abwandlung auch für irgendwelche anderen Steuerungen oder Regelungen verwendet werden, bei denen es sich darum handelt, in Abhängigkeit von der Frequenz eines Wechselstromkreises den Gitterkreis gas- oder dampfgefüllter Entladungsgefäße zu steuern und über den Anodenkreis dieser Entladungsgefäße den Steuerimpuls zu verstärken und weiterzugeben.. Die Entladungsgefäße können dabei wie bei dem Ausführungsbeispiel direkt in den Maschinenstromkreis, beispielsweise den Erregerstromkreis elektrischer Maschinen, geschaltet sein, sie können aber auch mittelbar zur Regelung dienen und beispielsweise im Erregerstromkreis mechanischer Regler liegen.
• In Fig. i bedeutet io einen Wechselstromgenerator, welcher ein Drehstromnetz i i speist und durch einen Elektromotor 14 angetrieben wird. Der Motor 14 hat eine konstante Erregung 25 und eine dieser entgegengeschaltete veränderliche Erregung 18, welche über zwei gittergesteuerte Entladungsgefäße 2o und 22, beispielsweise zwei Quecksilberdampfgleichrichter, gespeist wird. DieGleichrichter sind anodenseitig an eine Teilwicklung 38 eines Transformators 27 angeschlossen, welcher primärseitig am Drehstromnetz ii liegt. Die Gitterspannung wird einem Transformator 57 entnommen, welcher unter Zwischenschaltung einer Steuerbrücke 26 von dem Transformator .1 .8 gespeist wird, über den eine Wechselspannung aus dein Wechselstromnetz i i entnommen wird. Die Spannung E" des Transformators 48 führt der Brückenschaltung 26 die für die Steuerung der Entladungsgefäße 20 und 22 maßgebende Frequenz zu, und die Gitterspannung E, bzw. Eg wird in ihrer Phasenlage in Abhängigkeit von dieser Frequenz geändert.
• In der Brückenschaltung 26 sind eine Induktivität 53 und ein Kondensator 5.i in Reihe geschaltet und so bemessen, daß die beiden Teilspannungen E2 und Es einander gleich sind, wenn die Frequenz der '\Vechselspannung E, ihrem Sollwert entspricht. Die beiden Widerstände sind für diese Frequenz auf Resonanz abgestimmt.
• Die Steuerbrücke 26 besteht im wesentlichen aus zwei Zweigen. Der eine Zweig mit der Teilspannung El enthält erfindungsgemäß einen Kondensator 52, der andere Zweig enthält die Reihenschaltung der Induktivität 53 mit der Kapazität 54. Beide Zweige liegen in Reihe an der Spannung En.
• Die Primärwicklung des Gittertransforinators 57 ist über einen Kondensator 62 an den Verbindungspunkt 55 angeschlossen und außerdem an den einen Pol der Sekundärwicklung des Transformators 48. Ein Kondensator 64, welcher zu der Induktivität 53 und dem Kondensator 54. parallel geschaltet ist, hat den Zweck, Überregelungen zu vermeiden.
• Die Wirkungsweise der Brückenschaltung 26 sei an Hand von Vektordiagraminen erläutert, welche in den Fig. 2 bis a dargestellt sind (in den Diagrammen ist Rechtsdrehung der Vektoren angenommen).
• Das Diagramm der Fig. 2 gilt für den Sollzustand der Anordnung. Die Spannungen E., und E3 an der Induktivität 53 bzw. dein Kondensator 54 sind einander entgegengesetzt gleich. Der Punkt 55 der Brückenschaltung ist unmittelbar an den einen Pol des Transformators 48 angeschlossen. Dem geringen restlichen Ohmschen Widerstand entspricht die Spannung Eg, welche mit dem Strom J in Phase liegt. Die Gitterspannung des Entladungsgefäßes 20 und 22 hat einen sehr kleinen Wert, und die Schaltung ist so abgestimmt, daß bei dieser Spannung der Sollwert des Entladungszustandes der beidenEntladungsgefäße eintritt. Je nach .den Betriebsverhältnissen kann dies völliger Sperrung oder einer bestimmten Teilaussteuerung der Entladungsgefäße entsprechen. Weicht die Frequenz der Spannung Ep von dein Sollwert nach oben ab, so geht das Diagrainin der Fig.2 in das Diagramm der Fig. 3 über. Die Teilspannungen E2 und Es sind nicht mehr einander gleich. Die Teilspannung F_= ist vielmehr größer als die Teilspannung E3, weil der Widerstand der Induktivität mit steigender Frequenz zunimmt. Die Spannung E, der Brückenschaltung ändert demnach ihre Phasenlage gegenüber dem Diagramm der Fig. 2.
• Das Diagramm der Fig. 4 entspricht einer Frequenzabweichung nach unten. In diesem Fall ist die Teilspannung EZ kleiner als die Teilspannung E3, und es folgt daraus eine Abweichung der Phasenlage der Spannung Eg iin entgegengesetzten Sinn als bei dem Diagramm der Fig. 3. Dadurch, daß El eine Blindspannung ist, wird erreicht, daß sich die Phasenlage von Ep bei Frequenzänderungen nur wenig verändert, so daß die wirksame Änderung der Phasenlage der Gitterspannung fast genau so groß ist wie die Verdrehung des Vektors E... Würde man dagegen, wie das bereits anderweitig vorgeschlagen worden ist, mit dem Spannungsresonanzkreis einen Ohmschen Widerstand in Reihe schalten, so würde sich in den Diagrammen der Vektor Ep von einem Punkt senkrecht unterhalb des Schnittpunktes der Vektoren Ei und E, jeweils nach dem anderen Endpunkt von E9, erstrecken. Dabei würde dann bei Frequenzänderungen die Phasenlage E, ebenfalls erheblich verdreht werden, und zwar in einem solchen Sinn, daß dadurch die wirksamen Phasenänderungen der Gitterspannung verkleinert werden. An sich könnte man zwar durch Wahl einer entsprechenden Größe für den dem Resonanzkreis vorgeschalteten Widerstand die Verdrehung, die sich dann für- den Vektor E. er geben würde, verhältnismäß ig klein halten. Der Ohinsche Widerstand würde dann jedoch die Empfindlichkeit der ganzen Anordnung insgesamt stark herabsetzen; vor allein aber läge bei Verwendung eines Ohmschen Widerstandes in Reihe mit dem Resonanzkreis der gesamte Änderungsbereich für die Winkellage der Gitterspannung E, gegenüber der Spannung E, zwischen -9o° und + 9o°. Von diesem Regelbereich wäre, wie ohne weiteres klar ist, für die Gittersteuerung nur die Hälfte verwendbar. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ändert sich demgegenüber die gegenseitige Phasenlage zwischen Gitter- und Anodenspannung von o bis i8o °. Der gesamte Änderungsbereich kann also zur Steuerung benutzt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur frequenzabhängigen Regelung insbesondere von elektrischen Maschinen unter Verwendung von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken, bei der eine ihrer Phase nach veränderliche Gitterspannüng einer mit der für die Regelung maßgebenden Frequenz gespeisten Widerstandsanordnung entnommen wird, in deren einem Zweig ein vorzugsweise auf die Sollfrequenz abgestimmter Spannungsresonanzkreis liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Regelspannung (E") gespeiste Widerstandsanordnung aus der Reihenschaltung eines Blindwiderstandes, vorzugsweise einer Kapazität (52), und eines Spannungsresonanzkreise's (53, 54) mit endlichem Verlustwiderstand besteht, und daß die Gitterspannung (Eg) als Teilspannung der Regelspannung an dem Resonanzkreis (53, 54) abgegriffen wird. '
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Vermeidung von Überregelungen zu dem Spannungsresonanzkreis (53, 54) ein Kondensator (64) parallel geschaltet ist.