DE678475C

DE678475C - Device for controlling and regulating the energy supplied to a power consumer connected to an alternating current network with the aid of choke coils

Info

Publication number: DE678475C
Application number: DES91258D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1929-04-23
Filing date: 1929-04-23
Publication date: 1939-07-15

Description

Vorrichtung zur Steuerung und Regelung der einem an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Stromverbraucher zugeführten Energie mit Hilfe von Drosselspulen Es ist bekannt, zur Regelung der einem Stromverbraucher zugeführten elektrischen Energie eine Drosselspule zu verwenden, deren Eisenkörper durch gleichgerichteten Wechselstrom vormagnetisiert wird. Es ist auch bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der zur Modulation von Hochfrequenzschwingungen Drosselspulen parallel zu dem Antennentransformator geschaltet wenden, deren Eisenkern in Abhängigkeit von den Modulationsströmen vormagnetisiert wird. Zur Verstärkung der Modulationswirkung hat man bei dieser Anordnung auch zwei Drosselspulen verwendet, wobei der Vorma.gnetisierungsstrom der einen Drossel durch den Strom einer zweiten Drosselspule gebildet wird, welche ihrerseits wiederum von den Modulationsströmen vormagnetisiert wird.Device for controlling and regulating the one connected to an alternating current network connected electricity consumers with the help of choke coils It is known to regulate the electrical power supplied to a power consumer Energy to use a choke coil whose iron body is rectified by Alternating current is biased. An arrangement has also already become known in the case of the modulation of high frequency oscillations choke coils parallel to the Switch antenna transformer, whose iron core depends on the Modulation currents is biased. To increase the modulation effect In this arrangement, two choke coils were also used, with the pre-magnetization current the one choke is formed by the current of a second choke coil, which is in turn biased by the modulation currents.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung und Regelung der einem an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Stromverbraucher zugeführten Energie mit Hilfe von Drosselspulen mit durch gleichgerichteten Wechselstrom vormagnetisierten Eisenkörpern. Gemäß der Erfindung sind die Drosselspulen wechselstromseitig in Reihe geschaltet. Die Vormagnetisierun.gswicklung der ersten Drosselspule ist an den Steuerstromkreis angeschlossen und der zur Vormagnetisierung der zweiten Drosselspule dienende, ihr über Gleichrichter zugeführte Strom wird von der an der ersten Drosselspule auftretenden Spannung abgeleitet, welche durch Änderung der Vormagnetisierung der ersten Drosselspule geregelt wird. Dadurch, daß der Vormagnetisierungsstrom der zweiten Drosselspule von der Spannung der ersten Drosselspule gespeist wird, wird erreicht, daß der Regelsinn der zweiten Drosselspule sich umkehrt, so daß eine Verstärkung der Vormagnetisierung der ersten Drosselspule eine ,Verringerung der Vormagnetisierun.g der zweiten Drosselspule zur Folge hat. Diese Erscheinung in Verbindung mit der Reihenschaltung der Drosselspulen ergibt, daß die zweite Drosselspule die Regelwirkung der ersten Drosselspule stets unterstützt, so daß bereits eine geringe Änderung der Vormagnetisierung der ersten Drosselspule eine große Veränderung der Vormagnetisierung .der zweiten Drosselspule und damit ,des durch den Verbraucher fließenden Stromes bewirkt.The invention relates to a device for control and Regulation of a power consumer connected to an alternating current network Energy with the help of choke coils with pre-magnetized by rectified alternating current Iron bodies. According to the invention, the choke coils are on the AC side in series switched. The pre-magnetization winding of the first choke coil is connected to the control circuit connected and the one used to premagnetize the second choke coil, you Current supplied via rectifier is derived from that occurring at the first choke coil Voltage derived by changing the bias of the first choke coil is regulated. Because the bias current of the second inductor is fed by the voltage of the first choke coil, it is achieved that the control sense the second choke coil is reversed, so that an amplification of the bias the first choke coil, reducing the Vormagnetisierun.g of the second choke coil has the consequence. This phenomenon in connection with the series connection of the choke coils shows that the second choke coil always has the control effect of the first choke coil supported, so that even a small change in the bias of the first Choke coil a large change in the bias of the second choke coil and thus the current flowing through the consumer.

Vorzugsweise werden bei der Erfindung an sich bekannte Drosselspulen mit dreischenkligem Eisenkern verwendet, äuf dessen äußeren Schenkeln eine Wechselstromwick-(ung, gleichmäßig verteilt ist, während auf dem mittleren Schenkel eine Gleichstromwickluhg zur Veränderung :der Sättigung der Drosselspule angebracht ist.In the case of the invention, choke coils which are known per se are preferably used used with a three-legged iron core, on the outer legs of which an alternating current winding is evenly distributed while on the middle leg one DC winding to change: the saturation of the choke coil is attached.

In den Abbildungen sind verschiedeneAusführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Abb. i bedeutet io eine Wechselstromquelle, an die ein Stromverbraucher r i über -die Leitungen 12 und eine Regelvorrichtung 13 angeschlossen ist: Die Regelvorrichtung 13 enthält zwei Drosselspulen 14 und 15. Die Drosselspüle 14 besteht aus einem dreischenkligen Eisenkern, auf dessen beiden äußeren Schenkeln eine Wechselströmwicklung 16 gleichmäßig verteilt ist. Auf dein mittleren Schenkel befindet sich eine Gleichstromwicklung 17, die von einer veränderlichen Stromquelle, beispielsweise einem Thermoelement 18, gespeist wird. Parallel zu der Wechselstromwicklung 16 liegt ein Vo11-weggleichrichter i9 geeigneter Bauart, vorzugsweise ein Kupferoxydgleichrichter. Die Drosselspule 15 besitzt ebenso wie die Drosselspule 14 eine Wechselstromwicklung 20 und eine Gleichstromwicklung 21. Letztere ist an die Gleichstromklemmen des Gleichrichters ig angeschlossen. Parallel zu der Wechselstromwicklung 20 liegt irgendein beliebiger Stromverbraucher i i, beispielsweise ein Heizapparat, dessen Temperatur jedoch nicht auf das Thermoelement einwirkt. Die beiden Wechselstromwicklun.gen 16 und 20 sind in Reihe an die Leitungen 12 angeschlossen.Various embodiments of the invention are shown in the figures. In Fig. I, io means an alternating current source to which a power consumer ri is connected via lines 12 and a control device 13 : The control device 13 contains two choke coils 14 and 15. The choke coil 14 consists of a three-legged iron core on the two outer legs an alternating current winding 16 is evenly distributed. On the middle leg there is a direct current winding 17 which is fed by a variable current source, for example a thermocouple 18. In parallel with the alternating current winding 16 there is a Vo11 path rectifier 19 of suitable design, preferably a copper oxide rectifier. The choke coil 15, like the choke coil 14, has an alternating current winding 20 and a direct current winding 21. The latter is connected to the direct current terminals of the rectifier ig. Any power consumer ii, for example a heating apparatus, is connected in parallel with the alternating current winding 20, but the temperature of this device does not affect the thermocouple. The two alternating current windings 16 and 20 are connected in series to the lines 12.

Die Arbeitsweise der in Abb. i beschriebenen Anordnung ist folgende: Wenn die Gleichstromwicklungen 17 und .21 nicht erregt sind, so erreicht die Reaktanz der Wechselstromwicklungen 16 und 2o ihren größten Wert und die Spannung zwischen den Leitungen 12 wird gleichmäßig auf beide Wicklüngen verteilt. Die Spannung, die an den Klemmen der Wechselstromwicklung 16 herrscht, liegt auch an dem Gleichrichter i9. Infolgedessen fließt von den Gleichstromklemmeq des Gleichrichters ig ein Gleichstrom durch die Wicklung 2i der Drosselspüle 15.The mode of operation of the arrangement described in Fig. I is as follows: When the direct current windings 17 and 21 are not energized, the reactance of the alternating current windings 16 and 20 reaches its maximum value and the voltage between the lines 12 is evenly distributed over both windings. The voltage that is present at the terminals of the alternating current winding 16 is also applied to the rectifier i9. As a result, a direct current flows from the direct current terminals q of the rectifier ig through the winding 2i of the reactor 15.

Die Induktivität der Wicklung 20 ist von dem durch die Wicklung 2i fließenden Strom abhängig, und zwar in der Weise, daß die Induktivität um so kleiner ist; je stärker die Wicklung 2i erregt wird. Bei starker Erregung .dieser Wicklung wird sich ,die Gesamtspannung auf .die Wicklungen 16 und 2o so verteilen, daß an den Klemmen der Wicklung 2o und damit am Verbraucher nur ein kleiner Teil der Gesamtspannung liegt.The inductance of winding 20 is different from that through winding 2i flowing current dependent, in such a way that the inductance is the smaller is; the more the winding 2i is excited. With strong excitation .this winding will distribute the total voltage on .die windings 16 and 2o that on the terminals of the winding 2o and thus only a small part of the total voltage at the consumer lies.

Wenn jetzt die Temperatur des Tliertnoelements 18 steigt, wird die Gleichstromwicl<hltlg z7 der Drosselspule 14 entsprechend erregt. Die Spannung der Wechselstrom-Wicklung 16 'wird infolgedessen erniedrigt, ebenso auch die Spannung an dem Gleichrichter ig. Dadurch wiederum nimmt die Erregung der Gleichstromwicklung 2i ab, so daß die Spannung an der Wicklung 2o und somit auch an dem Stromverbraucher ii wächst. Die Temperaturschwankungen des Thermoelements i8 rufen also entsprechende Änderungen in der Energiezuführung für den Stromverbraucher i i hervor.If now the temperature of the Tliertnoelements 18 rises, the DC current wicl <hltlg z7 of the choke coil 14 excited accordingly. The voltage the AC winding 16 'is consequently lowered, as is the voltage at the rectifier ig. This in turn decreases the excitation of the DC winding 2i from, so that the voltage on the winding 2o and thus also on the power consumer ii is growing. The temperature fluctuations of the thermocouple i8 call accordingly Changes in the energy supply for the power consumer i i emerge.

Die Drosselspule 15 ist zweckmäßig so bemessen, daß ihre Impedanz im ungesättigten Zustand im Vergleich zu der Impedanz des Stromverbrauchers hoch ist, dagegen niedrig, wenn ihr Eisenkern gesättigt ist. Dies ermöglicht eine dauernde Kontrolle der dem Stromverbraucher z i zugeführten Energie.The choke coil 15 is expediently dimensioned so that its impedance high in the unsaturated state compared to the impedance of the power consumer is, on the other hand, low when its iron core is saturated. This enables permanent Control of the energy supplied to the power consumer z i.

Wenn der Stromverbraucher i i anstatt parallel in Reihe mit der Drosselspule 15 verbunden ist, ist es möglich, die ihm zugeführte elektrische Energie konstant zu halten, selbst wenn die Spannung der Stromquelle io beträchtlich schwankt. Dies wird dadurch erreicht, -daß die Gleichstromwicklung 17 von einer Spannung beeinflußt wird, welche proportional der Spannung an dem Stromkreis 12 ist. Diese Spannung kann von einem Gleichrichter ähnlich dem in der Abb. i mit ig bezeichneten geliefert werden, welcher an die Leitungen i-2 angeschlossen wird. In diesem Falle wächst der auf den Stromverbraucher r i kommende Spannungsabfall, sobald die Spannung der Stromquelle sinkt. Ebenso verursacht eine Erhöhung .der Spannung der Stromquelle io eine entsprechende Verringerung des auf den Stromverbraucher i i entfallenden Spannungsabfalles so daß der Stromverbraucher dauernd an der gleichen Spannung liegt.If the power consumer i i instead of in parallel in series with the inductor 15 is connected, it is possible to keep the electrical energy supplied to it constant to hold even if the voltage of the power source io fluctuates considerably. this is achieved -that the direct current winding 17 is influenced by a voltage which is proportional to the voltage on the circuit 12. This tension can be supplied by a rectifier similar to the one marked ig in Fig. i which is connected to lines i-2. In this case it grows the voltage drop coming to the power consumer r i as soon as the voltage of the Power source drops. It also causes an increase in the voltage of the power source io a corresponding reduction in the amount attributable to the electricity consumer i i Voltage drop so that the current consumer is constantly connected to the same voltage.

Die Abb.2 zeigt eine Anordnung, bei der die Regelwirkung wesentlich verstärkt ist. Die Wechselstromquelle So speist den Stromverbraucher 5 1 über, @die Leitungen 52. 53 ist die Regelvorrichtung, die aus den drei Drosselspulen 54, 55 und 56 bestellt; die wieder Wechselstromwicklungen 57, 58 bzw. 59 und Gleichstromwicklungen 6o; 61 bzw. 62 besitzen. Parallel zu der Drosselspule 54 liegt ein Gleichrichter 63, parallel zu der Drosselspule 55 ein Gleichrichter 64. Der Stromverbraucher 51 ist in Reihe mit der Wechselstromwicklung 59 der Drosselspule 56 an die Leitung 52 angeschlossen. An diese sind ebenfalls in Reihe beide Drosselspulen 54 und , 55 gelegt. Der Gleichrichter 63, der parallel zu der Drosselspule 54 liegt, speist die Gleichstromwicklung 61. Der Gleichrichter 64 liegt parallel zu der Drosselspule 55 und speist sowohl die Gleichstromwicklung 62 der Drosselspule 56 als auch die Wicklung 6o der Drosselspule 54. .In dem Stromkreis der letzteren liegt ein veränderlicher Widerstand 65. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Abb. 2 ist ähnlich wie vorher, nur mit dem Unterschied, daß eine geringe Veränderung des Widerstandes 65 eine wesentlich größere Änderung in der Energiezuführung für den Stromverbraucher 5 i bewirkt als bei den schon beschriebenen Anordnungen.Figure 2 shows an arrangement in which the control effect is significantly increased. The alternating current source So feeds the power consumer 5 1 via, @ the lines 52. 53 is the control device, which is ordered from the three inductors 54, 55 and 56; the again alternating current windings 57, 58 and 59 and direct current windings 6o; 61 and 62 respectively. A rectifier 63 is located parallel to the choke coil 54, and a rectifier 64 is parallel to the choke coil 55. The power consumer 51 is connected to the line 52 in series with the alternating current winding 59 of the choke coil 56. Both choke coils 54 and 55 are also placed on these in series. The rectifier 63, which is parallel to the choke coil 54, feeds the direct current winding 61. The rectifier 64 is parallel to the choke coil 55 and feeds both the direct current winding 62 of the choke coil 56 and the winding 6o of the choke coil 54th. In the circuit of the latter there is a variable resistor 65. The mode of operation of the arrangement according to Fig. 2 is similar to that previously, with the only difference that a slight change in the resistor 65 causes a significantly greater change in the energy supply for the power consumer 5 i than in the arrangements already described .

Wenn der Widerstand 65 größer ist, so wird die Erregung der Wicklung 6o verringert und die Spannung an den Klemmen der Wicklung 57 und damit des Gleichrichters 63 vergrößert. Die von dem Gleichrichter 63 gespeiste Wicklung 61 wird stärker erregt, so daß die Spannung an den Klemmen der Wicklung 58 und des Gleichrichters 64 sinkt.When the resistance 65 is larger, the winding will be energized 6o reduced and the voltage at the terminals of winding 57 and thus the rectifier 63 enlarged. The winding 61 fed by the rectifier 63 is more strongly excited, so that the voltage at the terminals of winding 58 and rectifier 64 decreases.

Dadurch wird die Erregung der Wicklung 6o noch weiter verringert und so die durch die Vergrößerung des Widerstandes65 erzielte Wirkung verstärkt. Das Sinken der Spannung an dem Gleichrichter 64 veranlaßt eine Abnahme der Erregung der Wicklung 62 der Drosselspule 56, so daß die Spannung an der Wicklung 58 zunimmt und die Spannung an dem Stromverbraucher 51 abnimmt.This further reduces the excitation of the winding 6o and thus the effect achieved by increasing the resistance65 is reinforced. That A decrease in the voltage across rectifier 64 causes the excitation to decrease of winding 62 of choke coil 56 so that the voltage on winding 58 increases and the voltage at the power consumer 51 decreases.

Wird der Widerstand 65 geringer, so sinkt die Spannung an der Wicklung, 57 und dem Gleichrichter 63. Die Erregung der Wicklung 61 nimmt dementsprechend ab. Diese Spannung an den Klemmen der Wicklung 58 und des Gleichrichters 64 steigt infolgedessen und bewirkt eine weitere Erhöhung der Erregung der Wicklung 6o. Die Wicklung 62 wird also stärker erregt, so daß die Spannung an der Wicklung 59 abnimmt, die des Stromverbrauchers 5 i dagegen zunimmt.If the resistance 65 decreases, the voltage across the winding 57 and the rectifier 63 decreases. The excitation of the winding 61 decreases accordingly. As a result, this voltage at the terminals of winding 58 and rectifier 64 increases and further increases the excitation of winding 6o. The winding 62 is therefore more strongly excited, so that the voltage on the winding 59 decreases, while that of the power consumer 5 i increases.

Bei allen beschriebenen Anordnungen wird also die Verteilung einer Spannung auf einen Stromverbraucher und einer Steuerimpedanz verändert. Diese Steuerung kann von Hand oder selbsttätig bewirkt werden und bei allen möglichen Regeleinrichtungen Verwendung finden.In all of the arrangements described, the distribution is a Voltage to a power consumer and a control impedance changed. This control can be done manually or automatically and with all possible control devices Find use.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for controlling and regulating the one to an alternating current network connected power consumers with energy supplied Using choke coils with pre-magnetized by rectified alternating current Iron bodies, characterized in that the choke coils (i ¢, i5, Fig. I; 54,55, Fig.

2) are connected in series on the AC side, the bias winding of the first choke coil (i4, Fig. i; 54, Fig. z) connected to the control circuit and the one for the premagnetization of the second choke coil (15, Fig. i; 55, Fig.z) serving, it is supplied via 'rectifier current from the at the first choke coil occurring voltage is derived, which by changing the premagnetization the first throttle rinse is regulated. .z. Device according to claim i, characterized : marked that the two inductors and the power consumer in series are connected to the AC source and the Vorm, a.gnetisierungsstrom .der first choke coil is influenced by the voltage of the AC power source.

3. Device according to Claim i, characterized in that the two choke coils (54, 55, Fig. 3) on the one hand and a third choke coil (56) and a power consumer (5i) on the other hand are each connected in series to the alternating current source (5o), . And that of the terminals of the second choke coil (55) the premagnetization of the third choke coil (56) and the first choke coil (54), optionally below Use of an adjustable resistor (65) takes place.