DE689721C

DE689721C - Arrangement for coarse and fine control of the voltage or speed of electrical machines

Info

Publication number: DE689721C
Application number: DE1932S0107119
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Rudolf G Berthold; Wilhelm Blumentritt
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-11-20
Filing date: 1932-11-20
Publication date: 1940-04-03

Description

.Anordnung zur Grob- und Feinregelung der Spannung -oder Drehzahl elektrischer Maschinen ' Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Grob-- und Feinregelung von elektrischen Ma= schinen- in der Spannung oder in der Drehzahl, die sich nameritlich dann als zweckmäßig erweist, wenn einerseits eine gute Konstanz der geregelten Betriebsgröße gewünscht wird, andererseits aber gerade diese Betriebsgröße ohne Regelung starken Schwankungen unterworfen sein würde. Die Grobregelung wird dabei ynAbhängigkentvon einer odermehreren Ursachen der Abweichungen der zu regelnden Größe von ihrem Sollwert durchgeführt; während die Feinregelung in Abhängig- ; keit von Abweichungen der zu regelnden Größe selbst von ihrem Sollwert wirkt. Die Ursachen der Abweichung der Spannung oder Drehzahl .. einer Maschine von ihrem -Sollwert sind vornehmlich Änderungen des Belastungsstromes bzw. hinsichtlich der Spannung' auch Änderungen der Drehzahl der Maschine. Die Grobregelung erfolgt also bei Spannungsregelung vor allem in Abhängigkeit von Änderungen des Belastungsstromes oder der' Drehzahl, während die die Feinregelung steuernde-Größe z: B.. durch die Differenz der geregelten Spannung und einer konstanten Vergleichsspannung gebildet wird. - ' Die Erfindung besteht nun darin,' daß für @. die Grobregelung gittergesteuerte -Dampf-oder Gasentladungsstrecken mit unstetiger Steuerung verwendet werden, für die Feinregelung dagegen mit Verstärkervvirkung arbeitende gittergesteuerte Hochvakuumentladungsstrecken. Durch diese'Anwendung von elektrischen - Entladungsgefäßen wird _ ein Höchstmaß an Regelgeschwindigkeit und RegelgenauiglCeit erzielt, Die gittergesteuerten Dampf-- oder, -Gasentladungsstrecken-mit unstetiger Steuerung des Stromes haben. die 'Eigenschaft, 'daß 'in ihnen sehr erhebliche Leistungen gesteuert werden können. Die Regelgeschwindigkeit'ist also eine sehr hohe. Die, Unstetigkeit der Steuermöglichkeit ist deshalb ungefährlich;, weil die mechanischen bzw. magnetischen Trägheiten der Maschinen 'immer so groß sind, daß die Wirkung dieser Unstetigkeiten verschliffen wird. Diese gittergestetuertcn-Dämpf- oder Gasentladungsstrekken -haben jedoch andererseits den Nachteil, daß der vön ihnen gesteuerte Strom nicht eindeutig von der steuernden Gitterspannung abhängig -ist. Die Steuerung ist also verliältnismäßigungenau. Dieser Nachteil wird ntin durch die für die Feinregelung noch- verwendeten gittergesteuerten ' Hochvakuumentladunggstrt>ckLn beseitigt, da idiese bekanntlich eine sehr genaue -Regelung'ermöglichen. . Arrangement for the coarse and fine control of the voltage or speed of electrical machines The invention relates to an arrangement for the coarse and fine control of electrical machines in the voltage or in the speed, which proves to be useful when on the one hand a Good constancy of the regulated farm size is desired, but on the other hand this farm size would be subject to strong fluctuations without regulation. The coarse control is carried out depending on one or more causes of the deviations of the variable to be controlled from its setpoint; while the fine control is dependent on; The ability of the variable itself to deviate from its setpoint is effective. The causes of the deviation of the voltage or speed ... of a machine from its setpoint are primarily changes in the load current or, with regard to the voltage, also changes in the speed of the machine. With voltage control, the coarse regulation takes place primarily as a function of changes in the load current or the speed, while the variable controlling the fine regulation is formed, for example, by the difference between the regulated voltage and a constant reference voltage. - 'The invention now consists in' that for @. For the coarse control grid-controlled vapor or gas discharge lines with discontinuous control can be used, for the fine control, on the other hand, grid-controlled high-vacuum discharge lines working with an amplifier effect can be used. Through this application of electrical discharge vessels, a maximum of control speed and control accuracy is achieved, which have grid-controlled steam or gas discharge paths with discontinuous control of the current. the 'property' that 'very considerable services can be controlled in them. The control speed is therefore a very high one. The 'discontinuity of the control option is therefore harmless, because the mechanical or magnetic inertia of the machines' are always so great that the effect of these discontinuities is smoothed out. On the other hand, however, these grid-controlled damping or gas discharge paths have the disadvantage that the current they control is not clearly dependent on the controlling grid voltage. The control is therefore accurate. This disadvantage is eliminated by the grid-controlled 'high vacuum discharge devices' which are still used for the fine control, since they are known to enable very precise control.

An sich ist bereits -eine Regelanordnung bekannt, bei der-für dieRegelung der Spannung einer Fernleitung eine Grob- und eine Feinregelung vorgesehen ist. Die Grobregelung wirkt über einen mechanischen Regler (Tirrill-Regler) in Abhängigkeit von der Netzspannung auf die Erregerwicklung der die Fernleitung speisenden Maschinen ein. Für die Feinregelung ist ein Hochvakuumentladungsrohr mit Gittersteuerung vorgesehen, das in Abhängigkeit vom Strom der Fernleitung auf die Erregerwicklung des Generators einwirkt. Demgegenüber werden bei der Erfindung sowohl für die Grob- als auch für die Feinregelung Entladungsstrecken verwendet; jedoch sind diese Entladungsstrecken in der geschilderten Art voneinander verschieden. Außerdem erfolgt die Grobregelung bei der Erfindung in Abhängigkeit von einer oder mehreren Ursachen der Abweichungen der zu regelnden Größe von ihrem Sollwert, während bei der bekannten Anordnung eine derartige Steuerung für die Feinregelung durchgeführt ist. Die Anordnung nach der Erfindung besitzt eine wesentlich höhere Regelgeschwindigkeit, einerseits weil keine mechanischen Regler verwendet werden, andererseits weil die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentiadungsstrecken eine sehr hohe Regelleistung ermöglichen. Außerdem kann sich das in beiden Fällen verwendete Hochvakuumentladungsgefäß bei der Erfindung bezüglich der Regelgenauigkeit besser auswirken, da es unmittelbar in Abhängigkeit von. den Abweichungen der zu regelnden Größe, bei der bekannten Einrichtung dagegen in Abhängigkeit von einer Ursache der Abweichung der zu regelnden Größe vom Sollwert gesteuert wird.A control arrangement is already known per se in which for the control the voltage of a long-distance line a coarse and a fine control intended is. The coarse control acts as a function of a mechanical controller (Tirrill controller) from the mains voltage to the field winding of the machines feeding the long-distance line a. A high vacuum discharge tube with grid control is provided for fine control, depending on the current of the long-distance line to the excitation winding of the generator acts. In contrast, the invention for both the coarse and for the fine control used discharge paths; however, these are discharge paths different from one another in the manner described. In addition, the coarse control takes place in the invention as a function of one or more causes of the deviations the variable to be controlled from its setpoint, while in the known arrangement a such control is performed for the fine control. The arrangement according to the Invention has a much higher control speed, on the one hand because none mechanical regulators are used, on the other hand because the grid-controlled steam or gas discharge lines enable a very high control power. Also can the high vacuum discharge vessel used in both cases in the invention have a better effect with regard to the control accuracy, since it is directly dependent from. the deviations of the variable to be controlled, in contrast with the known device depending on a cause of the deviation of the variable to be controlled from the target value is controlled.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. i zeigt zunächst eine grundsätzliche und daher gegenüber der praktischen Ausführung vereinfachte Schaltung. i ist der Anker eines in der Spannung zu regelnden Gleichstromgenerators, 2 und 2a sind zwei Feldwicklungen, die sich in ihrer Wirkung gegenseitig unterstützen. Die Feld-,vicklung 2 wird dabei für die Grobregelung der Generatorspannung benutzt. Für die Erzeugung des Stromes in der Wicklung :2 ist eine Batterie 3 vorgesehen. Dieser Strom wird über eine Gasentladungsstrecke q. mit Gittersteuerung geleitet. Dem Steuergitter dieser Gasentladungsröhre wird der Spannungsabfall eines. in den Belastungsstromkreis des Generators i eingeschalteten Widerstandes 5 zugeführt. Die Grobregelung der Generatorspannung erfolgt also- hier in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom. Für die Feinregelung mit Hilfe der Wicklung 2" ist in den Stromkreis dieser von einer Batterie 6 gespeisten Wicklung ein Ohmscher Widerstand 7 eingeschaltet. Zu diesem Widerstand ist nun wieder eine bzw. sind mehrere eäuen Verstärkersatz bildende elektrische Entladungsstrecken io parallel geschaltet, deren Gitterspannung von einer Batterie 8 und einer dieser gegengeschalteten, der Generatorspannung proportionalen Spannung geliefert wird. Diese letztere Spannung wird an dem Widerstand 9, der an der Generatorspannung liegt, abgegriffen. Die Feinregelung der Generatorspannung ist also eine statische, da ihr Eingriff von dem Vorhandensein einer wenn auch nur äußerst'geringen Differenz zwischen der wirklich vorhandenen Generatorspannung und ihrem Sollwert abhängig ist.In the following the invention is based on several exemplary embodiments explained in more detail. Fig. I initially shows a basic and therefore compared to the practical execution simplified circuit. i is the anchor one in tension DC generator to be regulated, 2 and 2a are two field windings which are located support each other in their effect. The field, winding 2 is for the Coarse regulation of the generator voltage used. For the generation of electricity in the Winding: 2 a battery 3 is provided. This current is generated via a gas discharge path q. directed with grid control. The control grid of this gas discharge tube is the voltage drop of a. switched into the load circuit of generator i Resistance 5 supplied. The coarse regulation of the generator voltage takes place here depending on the load current. For fine control with the help of the winding 2 ″ is an ohmic in the circuit of this winding fed by a battery 6 Resistor 7 switched on. For this resistance there is now one or more eäuen amplifier set forming electrical discharge paths io connected in parallel, whose grid voltage from a battery 8 and one of these counter-connected, the Generator voltage proportional voltage is supplied. This latter tension is tapped at the resistor 9, which is connected to the generator voltage. The fine control the generator voltage is therefore static, since its intervention depends on the presence a difference, if only an extremely small one, between what actually exists Generator voltage and its setpoint is dependent.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine etwas abgeänderte Schaltung gemäß der Erfindung. Der Erregerstrom für den in der Spannung zu regelnden Generator i wird hier von einer Hilfserregermaschine io geliefert. Die Grobregelung erfolgt wieder über eine Entladungsstrecke q. von einem in den Belastungsstromkreis eingeschalteten Widerstand 5 aus. Die Spannung dieses Widerstandes wird dem Gitter der Entladungsstrecke q. zugeführt. Als konstante Gittervorspannung dient dabei eine Spannung, die an einem von der Ankerspannung des Generators i gespeisten Widerstande i i abgegriffen wird. Dies ist zulässig, weil durch den noch vorhandenen Feinregler die Generatorspannung immer so genau konstant gehalten wird, daß sie für die Grobregelungseinrichtung praktisch als konstant anzusehen ist. Der Strom der Entladungsstrecke q. wird von der Ankerspannung des Generators i geliefert und durchfließt eine Hilfserregerwicklung 12 an der Erregermaschine io. Die Erregermaschine io besitzt außerdem eine Erregerwicklung 17, die über einen einstellbaren Widerstand i8 von ihrer Ankerspannung gespeist wird. Für die Feinregelung ist in den von der Maschine io gespeisten Erregerkreis des Generators i ein einstellbarer Widerstand 13 eingeschaltet, zu dem wieder der Anodenstromkreis der Feinregelungssteuerröhre 14 parallel geschaltet ist. Der den Anodenstrom steuernde Gitterkreis dieser Steuerröhre wird über eine Vorspannbatterie 15 von der Spannung eines Widerstandes 16 gesteuert, der an der Ankerspannung des Generators i liegt. Es wird dabei an dem Widerstand 16 ein mittels Feinregelkontakte einstellbarer Teil .der Gesamtspannung abgegriffen. Der für die Grobregelung dienende Widerstand 5 kann auch der Widerstand der Wendepole oder der Kompoundwicklung des Generators i sein.Fig. 2 of the drawing shows a somewhat modified circuit according to the invention. The excitation current for the generator to be regulated in voltage i is supplied here by an auxiliary exciter io. The rough control takes place again over a discharge path q. from one switched into the load circuit Resistor 5 off. The voltage of this resistor is the grid of the discharge path q. fed. A voltage that an a resistor i i fed by the armature voltage of the generator i is tapped will. This is permissible because the generator voltage is controlled by the fine regulator that is still present is always kept constant so precisely that it is necessary for the coarse control device is to be regarded practically as constant. The current of the discharge path q. is from the armature voltage of the generator i is supplied and flows through an auxiliary excitation winding 12 on the exciter machine OK. The exciter machine io also has an exciter winding 17, which are fed by their armature voltage via an adjustable resistor i8 will. The excitation circuit fed by the machine is used for fine control of the generator i switched on an adjustable resistor 13, to which again the Anode circuit of the fine control control tube 14 is connected in parallel. The den The anode current controlling grid circuit of this control tube is powered by a preload battery 15 controlled by the voltage of a resistor 16 connected to the armature voltage of the Generator i is located. It is a means of precision control contacts at the resistor 16 adjustable part of the total voltage tapped. The one used for the coarse control Resistor 5 can also be the resistance of the reversing poles or the compound winding of the Generator i be.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 entspricht die Feinregelung mit dem Widerstand 16 und dem Steuerrohr 14 der Anordnung nach Fig. 2. Der Anodenstrom der Steuerröhre 14 speist einen einstellbaren Widerstand 17, zu dem parallel die Erregerwicklung 18 des Generators i liegt. Für die Erzeugung des Stromes in der Wicklung 18 ist in einem Stromkreis eine Gleichstromquelle i9 eingeschaltet. Für die Grobregelung der. Spannung am Generator i ist noch eine zweite Erregerwicklung 2o vorgesehen, die über Gleichrichter von einer Wechselstr omquelle 21 gespeist wird. Als Gleichrichter und gleichzeitig als von dem Belastungsstrom des Generätors i gesteuertes Entladungsgefäß dient ein Quecksilberdampfrohr 22. Das Quecksilberdampfrohr arbeitet mit der sogenannten Neigungssteuerung. Der veränderliche Widerstand dieser Neigungssteuerung wird durch eine in der Radiotechnik gebräuchliche Elektronenröhre 23 gebildet, deren Steuergitter die Spannung des vom Belastungsstrom des Generators durchflossenen Widerstandes 5 zugeführt wird. Als Gittervorspannung dient wieder eine am Widerstand 16 abgegriffene Spannung. Die Speisung der Röhre 22 und damit auch der Feldwicklung 2o von der Wechselstromquelle erfolgt über einen Transformator 24, der auch zwei Hilfswicklungen 25, 26 für die Wechselstromheizung der Kathode der Röhre 23 und für die Speisung des Anodenstromkreises dieser Röhre besitzt. Zu der Feldwicklung 2o, die mit einem gleich- . gerichteten Wechselstrom gespeist wird, ist noch ein z. B. als Trockengleichrichter ausgebildeter Gleichrichter 27 parallel geschaltet, der eine weitere Glättung des Stromes in der . Feldwicklung bewirkt.In the arrangement according to FIG. 3, the fine control corresponds to the Resistor 16 and the control tube 14 of the arrangement of FIG. 2. The anode current of the Control tube 14 feeds an adjustable resistor 17, to which the excitation winding is parallel 18 of the generator i lies. For the generation of electricity in the Winding 18 is connected to a direct current source i9 in a circuit. For the rough regulation of the. Voltage on generator i is still a second excitation winding 2o is provided, which is fed from an alternating current source 21 via a rectifier will. As a rectifier and at the same time as of the load current of the generator A mercury vapor tube 22 serves as the controlled discharge vessel. The mercury vapor tube works with the so-called inclination control. The changeable resistance of this The inclination is controlled by an electron tube commonly used in radio technology 23 formed, the control grid of which the voltage of the load current of the generator flowed through resistor 5 is supplied. The grid is used again a voltage tapped at resistor 16. The feeding of the tube 22 and thus the field winding 2o from the alternating current source also takes place via a transformer 24, which also has two auxiliary windings 25, 26 for AC heating of the cathode of the tube 23 and for the supply of the anode circuit of this tube. to the field winding 2o, which is equal to. directed alternating current is fed, is another z. B. trained as a dry rectifier rectifier 27 in parallel switched, which further smooths the current in the. Field winding causes.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt eine Anordnung, bei der für die Grobregelung der Spannung eines Gleichstromgenerators zwei Ursachen der Spannungsschwankungen benutzt werden, nämlich einerseits der Belastungsstrom des Generators, andererseits :seine Drehzahl. Die Feinregelung ist in derselben Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet, indem an dem Widerstand 16 die Generatorspannung abgegriffen wird und über eine Verstärkeranordnung 14 auf den Erregerstromkreis 28 einwirkt, indem die Röhre 14 einen zu dem Widerstand 29 parallel geschalteten variablen Widerstand darstellt. Für die Grobregelung, die auf die Erregerwicklung 2o des Generators wirkt, ist ebenso wie in Fig. 3 ein unstetig arbeitender gittergesteuerter Gleichrichter 22 vorgesehen, der wieder mit der Neigungssteuerung arbeitet und in derselben Weise vom. Transformator 24 gespeist wird. Dem Gitter der Elektronenröhre 23 der Neigungssteuerung wird jedoch außer einer dem Belastungsstrom pro- . portionalen und am Widerstand 5 abgegriffenen Spannung noch in Reihenschaltung eine von der Drehzahl abhängige und von einer Tachometerdynamo 30 gelieferte 'Spannung zugeführt. Als konstante Gegenspannung dieser beiden variablen Steuerspannungen dient wieder eine am Widerstand 16 abgegriffene Spannung. In die Verbindung zwischen dem Widerstand 16 und dem Steuergitter der Röhre 23 ist die Ankerspannung der Tachometerdynamo 3o entweder ganz oder über den Ohmschen Regelwiderstand 31 zu einem bestimmten einstellbaren Bruchteil eingeschaltet. 32 ist die an eine konstante Erregerquelle angeschlossene Fremderregerwicklung der Tachometerdynamo. Die dem Steuergitter der Röhre 23 zugeführten Spannungen ergeben sich, wenn man von der Kathode der Röhre 23 über den Widerstand 5, über den Widerstand 16 und .über die Tachometerdynam0 30 zum Steuergitter fortschreitet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 erzeugen steigender Belastungsstrom des Generators und fallende Drehzahl an dem Gitter der Elektronenröhre 23 die gleiche Wirkung, und zwar in derartigem Sinne, daß .dadurch der Erregerstrom in der Feldwicklung 2o verstärkt wird. Der Spannungsabfall am Widerstande 5 und die Spannung der Tachometerdynamo sind so geschaltet, daß sich die von ihnen gesteuerte Gitterspannung für die Röhre 23 in gleichem Sinne ändert, wenn der Belastungsstrom größer wird und die Drehzahl kleiner. Der in der Röhre 23 gesteuerte Anodenstrom wird dann kleiner. Man könnte aber auch die Gitterspannungen des Rohres 25 derart hintereinanderschalten, daß die Stromstärke in dem Rohr 23 dann anwächst, wenn der Belastungsstrom steigt und die Drehzahl sinkt.4 of the drawing shows an arrangement in which two causes of the voltage fluctuations are used for the coarse regulation of the voltage of a direct current generator, namely on the one hand the load current of the generator and on the other hand: its speed. The fine control is designed in the same way as in the previous exemplary embodiments, in that the generator voltage is tapped at the resistor 16 and acts on the excitation circuit 28 via an amplifier arrangement 14 in that the tube 14 represents a variable resistor connected in parallel with the resistor 29. For the coarse regulation that acts on the excitation winding 2o of the generator, as in FIG. Transformer 24 is fed. However, the grid of the electron tube 23 of the inclination controller becomes pro of the load current besides one. the proportional voltage tapped at the resistor 5 is supplied in series with a voltage which is dependent on the speed and is supplied by a tachometer dynamo 30. A voltage tapped at resistor 16 is again used as a constant counter voltage of these two variable control voltages. In the connection between the resistor 16 and the control grid of the tube 23, the armature voltage of the tachometer dynamo 3o is switched on either entirely or via the ohmic variable resistor 31 to a certain adjustable fraction. 32 is the external excitation winding of the tachometer dynamo connected to a constant excitation source. The voltages supplied to the control grid of the tube 23 result when one proceeds from the cathode of the tube 23 via the resistor 5, via the resistor 16 and via the Tachometerdynam0 30 to the control grid. In the arrangement according to FIG. 4, increasing load current of the generator and decreasing speed on the grid of electron tube 23 produce the same effect, in such a way that the excitation current in field winding 2o is increased. The voltage drop across the resistor 5 and the voltage of the tachometer dynamo are switched so that the grid voltage controlled by them for the tube 23 changes in the same way when the load current increases and the speed decreases. The anode current controlled in the tube 23 then becomes smaller. But one could also connect the grid voltages of the tube 25 one behind the other in such a way that the current intensity in the tube 23 increases when the load current increases and the speed decreases.

Die bisherigen Ausführungsbeispiele zeigen nur die Regelung der Spannung von Gleichstrommaschinen. In ähnlicher Weise könnten aber auch Gleichstrommaschinen in der Drehzahl geregelt werden, wobei man für die Grobregelung wieder den Belastungsstrom und für die Feinregelung etwa die Spannung einer Tachom.eterdynamo benutzen könnte. Selbstverständlich kann man die Anordnung nach der Erfindung auch .für Wechselstrommaschinem, benutzen, beispielsweise fwr die Regelung der Spannung einer Synchronmaschine. In diesem Fall müßte die am Widerstande 16 der bisherigen Abbildungen abgegriffene Spannung für die Feinregelung noch über eine Gleichrichteranordnung geführt werden. Ebenso müßte bei der Zuführung der am Widerstande 5 abgegriffenen Spannung zum Steuergitter darauf Rücksicht genommen werden, daß es sich um eine Wechselspannung handelt-Bei der Regelung der Spannung von Wechselstrommaschinen ist noch zu berücksichtigen, daß die Ursache einer Spannungsänderung nicht nur in der Stärke des Delastungsstromes zu suchen ist, sondern auch in dessen Phasenlage: Bekanntlicli verursacht ein reiner Wirkstrom als Belastung mir einen verhältnismäßig geringen Spannungsabfall, während ein induktiver Belastungsstrom eine starke Verminderung der Spannung, ein kapazitiver Belastungsstrom hingegen eine Spannungserhöhung verursacht. Auf diesen Einfluß des cos 99 der Synchronmaschine muß bei der Spannungsregelung Rücksicht genommen werden, wenn die Grobregelung wieder in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom erfolgt. _Fig.5 der Zeichnung zeigt eine derartige Anordnung. Die Synchronmaschine 33 besitzt zwei Erregerwicklungen 34 und 35, die aber auch eine einzige Wicklung bilden könnten. Die Wicklung 35 wird von einer Erregermaschine 36 gespeist. In diesem Stromkreis ist ein Widerstand 37 und parallel dazu als veränderlicher Widerstand ein Steuerrohr 38 geschaltet. Das Steuerrohr 38 dient für die Feinregelung der Spannung, der Synchronmaschine. Es wird etwa in derselben Weise von dieser Spannung gesteuert wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Für die Grobregelung ist in den Stromkreis der Erregerwicklung 34 eine gittergesteuerte Quecksilberdampfentladungsstrecke 39 eingeschaltet. Der Anodenstrom dieser gleichzeitig als Gleichrichter wirkenden Entladungsstrecke und damit auch der Erregerstrom in der Wicklung 34 wird von einer Sekundärwicklung des von der Maschinenspannung gespeisten Transformators 4o geliefert; die Entladungsstrecke 39 arbeitet mit Neigungssteuerung; und als Vorröhre .dient wieder eine in der Radiotechnik gebräuchliche Elektronenröhre4i. Die Anodenspannung dieser Elektronenröhre wird ebenfalls von der Sekundärwicklung des Transformators 40 geliefert. Dem Steuergitter der Röhre 41 ist eine von dem Stromwandler 42 gelieferte Spannung zugeführt. 43 ist eine Vorspannungsbatterie im Gitterstromkreis. Man sieht, daß an der Röhre 41 einerseits die Anodenspannung, andererseits die steuernde Gitterspannung eine Wechselspannung mit der Frequenz der Synchronmaschine ist. Die Stärke des Anodenstromes in der Röhre 41 hängt dann von der gegenseitigen Phasenlage zwischen Anoden- und Gitterspannung ab. Diese Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen ist nun von der Phasenverschiebung zwischen dem Belastungsstrom der Synchronmaschine und ihrer Klemmenspannung abhängig, so daß also der durch die Elektronenröhre 41 gesteuerte Strom und damit auch der Erregerstrom in der Wicklung 34 verschieden groß ist, je nachdem, welche Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung am Generator 33 herrscht. Bei geeigneter Einstellung der Phasenverschiebung zwischen Anoden- und Gitterspannung an der Röhre 41 kann bei- einem bestimmten cos p an der Maschine 33 daher erreicht werden, daß die Spannung der Synchronmaschine 33 konstant bleibt, gleichgültig, ob sie mit Wirk- oder vor- oder nacheilendem Blindstrom belastet ist.The previous exemplary embodiments only show the regulation of the voltage of DC machines. The speed of DC machines could also be controlled in a similar way, whereby the load current could be used again for the coarse control and the voltage of a tachometer dynamo for the fine control. Of course, the arrangement according to the invention can also be used for alternating current machines, for example for regulating the voltage of a synchronous machine. In this case, the voltage tapped at resistor 16 in the previous figures would have to be passed through a rectifier arrangement for fine control. Likewise, when supplying the voltage tapped at resistor 5 to the control grid, it must be taken into account that it is an alternating voltage is to be looked for, but also in its phase position: as is well known, a pure active current as a load causes a relatively small voltage drop, while an inductive load current causes a strong reduction in the voltage, while a capacitive load current causes an increase in voltage. This influence of the cos 99 of the synchronous machine must be taken into account when regulating the voltage, if the coarse regulation takes place again as a function of the load current. _Fig.5 of the drawing shows such an arrangement. The synchronous machine 33 has two excitation windings 34 and 35, but they could also form a single winding. The winding 35 is fed by an exciter 36. A resistor 37 is connected in this circuit, and a control tube 38 is connected in parallel as a variable resistor. The control tube 38 is used to fine-tune the voltage of the synchronous machine. It is controlled by this voltage in much the same way as in the previous embodiments. For the coarse control, a grid-controlled mercury vapor discharge path 39 is switched into the circuit of the excitation winding 34. The anode current of this discharge path, which simultaneously acts as a rectifier, and thus also the excitation current in the winding 34 is supplied by a secondary winding of the transformer 4o fed by the machine voltage; the discharge path 39 operates with inclination control; and as the pre-tube. an electron tube4i commonly used in radio technology is used. The anode voltage of this electron tube is also supplied from the secondary winding of the transformer 40. A voltage supplied by the current transformer 42 is fed to the control grid of the tube 41. 43 is a grid circuit bias battery. It can be seen that the anode voltage on the one hand and the controlling grid voltage on the other hand is an alternating voltage with the frequency of the synchronous machine. The strength of the anode current in the tube 41 then depends on the mutual phase relationship between anode and grid voltage. This phase shift between the two voltages is now dependent on the phase shift between the load current of the synchronous machine and its terminal voltage, so that the current controlled by the electron tube 41 and thus also the excitation current in the winding 34 is different, depending on which phase shift between There is current and voltage at the generator 33. With a suitable setting of the phase shift between the anode and grid voltage at the tube 41, at a certain cos p at the machine 33 it can therefore be achieved that the voltage of the synchronous machine 33 remains constant, regardless of whether it is active or leading or lagging Reactive current is loaded.

Fig. 6 zeigt in drei untereinanderliegenden Diagrammen die Wirkungsweise der Anodenstromsteuerung im Rohr 41. Die Sinuslinie 44 stellt die Anodenspannung dar; die Barunterliegenden gegeneinander um je 9o° verschobenen Sinuslinien 45, 46, 47 stellen die Gitterspannung des Rohres 41 dar, je nachdem die Synchronmaschine induktiv, rein ohmisch oder rein kapazitiv belastet ist. Die Amplituden dieser drei Gitterspannungen sind gleich, da für verschiedenen cos p dieselbe Stärke des Gesamtstromes der Maschine 33 vorausgesetzt ist. Die Spannung 44 und die der induktiven Belastung entsprechende Gitterspannung 45 sind miteinander in Phase. Dementsprechend ist dann der durch das Rohr 41 fließende Anodenstrom am größten. Auch der Strom in der Wicklung 34 ist dann am, größten, und der durch die induktive Belastung hervorgerufene Spannungsabfall wird durch eine Erregerstromverstärkung kompensiert. Die Gitterspannung 46 ist gegenüber der Anodenspannung 44 um 90° versichohen; man erhält dabei einen wesentlich geringeren Anodenstrom und auch einen geringeren Strom in der Wicklung 34. Dieser Strom ist noch geringer, wenn für kapazitive Belastung zwischen Anodenspannung und Gitterspannung 47 eine r8oQige Phasenverschiebung besteht. Der Strom in der Erregerwicklung 34 ist dabei derart eingestellt, daß er an sich zur Erzeugung der normalen Netzspannung bei Leerlauf der Maschine 33 nicht mehr ausreichen würde und daß er dementsprechend die durch die kapazitive Belastung hervorgerufene Spannungserhöhung wieder auf den normalen Wert reduziert. Die' in Fig. 6 unterhalb der Gitterspannungen 45, bis 47 eingezeichneten Stromkurven stellen die jeweiligen Anodenströme im Rohr 41 dar, je nachdem, welche Phase die Gitterspannung besitzt. Die Stromkurven sind dazu ebenso wie die entsprechenden Gitterspannungen strichpunktiert, strichliert - oder voll ausgezogen. Die Gitterspannungen 45 bis 47 sind nach rechts hin mit abnehmbarer Amplitude gezeichnet, dem entsprechen dann auch die Verrnin;derwnbgen der Anodenströme, wie säe in den Barunterliegenden Kurven zum Ausdruck kommen. Man sieht, daß an den Kurven der Anodenströme bei induktiver Belastung sich im wesentlichen eine Sinushalbwelle ergibt, die bei Ohmscher"Belästung in eine unregelmäßige Kurve "mit einer Spitze am rechten Ende übergeht, während bei kapazitiver Belastung infolge der Gittervorspannung nur ein gewisser Reststrom mit konstanter Amplitude verbleibt.6 shows the mode of operation of the anode current control in the tube 41 in three diagrams lying one below the other. The sine curve 44 represents the anode voltage; the sinusoidal lines 45, 46, 47 which lie below the bar and are shifted by 90 ° each represent the grid voltage of the tube 41, depending on whether the synchronous machine is loaded inductively, purely ohmically or purely capacitively. The amplitudes of these three grid voltages are the same, since the same strength of the total current of the machine 33 is assumed for different cos p. The voltage 44 and the grid voltage 45 corresponding to the inductive load are in phase with each other. Accordingly, the anode current flowing through the tube 41 is then the greatest. The current in the winding 34 is then at its greatest, and the voltage drop caused by the inductive load is compensated for by an excitation current gain. The grid voltage 46 is opposite to the anode voltage 44 versichohen by 90 °; a significantly lower anode current and also a lower current in the winding 34 are obtained. This current is even lower if there is a significant phase shift between the anode voltage and the grid voltage 47 for capacitive loading. The current in the excitation winding 34 is set in such a way that it would no longer be sufficient to generate the normal line voltage when the machine 33 is idling and that it accordingly reduces the voltage increase caused by the capacitive load to the normal value. The current curves drawn below the grid voltages 45 to 47 in FIG. 6 represent the respective anode currents in the tube 41, depending on which phase the grid voltage has. The current curves as well as the corresponding grid voltages are dash-dotted, dashed - or fully drawn out. The grid voltages 45 to 47 are drawn to the right with a decreasing amplitude, to which the changes in the anode currents also correspond, as shown in the curves below. It can be seen that the curves of the anode currents with inductive loading essentially result in a sine half-wave which, with ohmic "loading, turns into an irregular curve" with a peak at the right end, while with capacitive loading due to the grid bias, only a certain residual current with constant Amplitude remains.

Zur Herstellung der geeigneten Phasenlage der Gitterspannung im Verhältnis zur Anodenspannung ist die Sekundärspannung des Stromwandlers 42 einer Parallelschaltung von einer Induktivität 48 und einem Ohmschen Widerstand 49 zugeführt. Beide Widerstände sind regelbar, und die Gitterspannung ist in Reihenschaltung mit der Vorspannung 43 beispielsweise an der Induktivität 48 abgegriffen. Die Regelbarkeit der Widerstände 48 und 49 ermöglicht eine weitgehende Einstellung der Phasenlage der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung bei konstantem cos p an der Maschine 33.To establish the appropriate phase position of the grid voltage in relation to the anode voltage is the secondary voltage of the current transformer 42 of a parallel connection fed by an inductance 48 and an ohmic resistor 49. Both resistances are adjustable, and the grid voltage is in series with the bias voltage 43 tapped at inductance 48, for example. The controllability of the resistors 48 and 49 enables the phase position of the grid voltage to be largely adjusted compared to the anode voltage at constant cos p at the machine 33.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for coarse and fine regulation of the voltage or speed of electrical machines, at which the coarse control is the variable to be controlled in direct dependence on one or more causes of the deviations controls the variable to be controlled from its setpoint, while the fine control is dependent of deviations in the size to be regulated itself from. its setpoint acts, thereby characterized in that grid-controlled vapor or gas discharge paths for the coarse control with discontinuous control, for the fine control, on the other hand, working with an amplifier effect Grid-controlled high vacuum discharge sections are used.

2. Arrangement according to Claim i, characterized in that the grid control of the vapor or gas discharge paths takes place with the help of the slope control.

3. Arrangement according to claim 2, characterized characterized in that in the case of voltage regulation, an ohmic shear fed by the voltage Resistance (i6) is provided, the voltage drop of which is completely or too. a certain adjustable part of a, sesits the remote control controls, anclexerseit, s as grid bias for the electrical discharge paths used in the coarse control.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, 'characterized by one of the load current ohmic or inductive resistor (5) through which it flows, the voltage drop of which is appropriate controls the coarse regulation via an electrical discharge vessel with a booster effect.

5. Arrangement according to claim i, characterized in that the coarse control and the Fine control of each other in. are essentially independent and 'e.g. B. on, separate Excitation effects or on separate magnetic circuits (field of the machine to be controlled and field of the exciter machine for this) work.

6. Arrangement according to claim i for Regulation of the voltage, characterized in that the load current and speed of the machine to be controlled jointly control the coarse control (Fig. 4).

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the voltage drop is one of the load current flowed through resistance (5) and the voltage of a tachometer dynamo (30) in Series connection on the grid of an amplifier tube connected to the coarse control (23) act. B.

Arrangement according to claim i, characterized in that, in the Regulation of the voltage of AC machines depending on the coarse regulation from the load current and the power factor of the load current.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the voltage and the load current the synchronous machine the anode voltage or the grid voltage in the coarse control supply switched on amplifier tube (4i), and that when there is a change in power factor the synchronous machine occurring change in the phase position between anode and grid voltage on the amplifier tube for regulating the excitation current of the synchronous machine is used (Fig. 5). ok Arrangement according to claim 9, characterized in that Devices (e.g. inductive and ohmic adjustable resistors connected in parallel 48, 49) are provided in the grid or in the anode circuit with which the phase shift between grid and anode voltage for a given power factor of the synchronous machine can be brought to a desired amount.