DE702899C - Messkreis fuer Einrichtungen zur Regelung von Wechselstromgroessen mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken - Google Patents

Messkreis fuer Einrichtungen zur Regelung von Wechselstromgroessen mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken

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DE702899C
DE702899C DE1937A0083834 DEA0083834D DE702899C DE 702899 C DE702899 C DE 702899C DE 1937A0083834 DE1937A0083834 DE 1937A0083834 DE A0083834 D DEA0083834 D DE A0083834D DE 702899 C DE702899 C DE 702899C
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DE
Germany
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voltage
measuring circuit
capacitor
grid
series
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Application number
DE1937A0083834
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Max Stoehr
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AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/42Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices discharge tubes only

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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Meßkreis für Einrichtungen zur Regelung von Wechselstromgrößen mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken Bei Regeleinrichtungen mit gittergesteuerten Entladungsstrecken, von denen ein genaues und schnelles Arbeiten verlangt wird, bereitet die Messung der zu iiberwachenden Größe, z. B. der Spannung eines Wechselstromgenerators, gewisse Schwierigkeiten. Während nämlich der Regler selbst beliebig genau und nahezu trägheitslos arbeiten kann, werden diese Vorteile durch Trägheiten oder Ungenauigkeiten im Meßkreis wieder aufgehoben.
  • Bei den bisher bekannten Anordnungen wird zur Regelung der Wechselspannung entweder der arithmetische oder der quadratische Mittelwert oder aber der Scheitelwert der zu überwachenden Wechselspannung als Steuergröße benutzt. Bei der Messung des quadratischen Mittelwertes kann .man die Wärmewirkung des Wechselstromes, z. B. die Änderung des Emissionsstromes einer im Sättigungsgebiet arbeitenden Hochvakuumröhre bei Änderung der Heizspannung der Glühkathode, benutzen. Jedoch ist selbst bei direkt geheizten Röhren die Trägheit einer solchen Anordnung noch so groß, daß sie für eine ausgesprochene Schnellregelung nicht in Frage kommt. Bei Messung des arithmetischen Mittelwertes der zu regelnden Wechselspannung muß diese Wechselspannung gleichgerichtet und die so erhaltene Gleichspannung weitgehend geglättet werden. Diese Glättungseinrichtungen beseitigen aber nicht nur die Oberwellen der gleichgerichteten Spannung, sondern bewirken auch, daß Änderungen der zu regelnden Wechselspannungen erst mit Verzögerung in Erscheinung treten. Bei Messung des Scheitelwertes ist zwar die Regelgeschwindigkeit genügend groß, aber die Genauigkeit der Regelung ist zu stark von den Oberwellen abhängig. Es werden daher falsche Mittelwerte der Wechselspannung vorgetäuscht.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Me ßkreis für Einrichtungen zur Regelung von Wechselstromgrößen, z. ß. der Spannung, mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken, bei dem der arithme_ische Mittehvert der zu regelnden Wechselstromgröße, beispielsweise der Spannung, ohne den oben dargelegten Nachteil überwacht wird. Gemäß der Erfindung wird die zu regelnde Wechselstromgröße oder eine aus ihr abgeleitete Wechselspannung über einen Einweggleichrichter einer Reihenschaltung von Induktivität und Ohmschem Widerstand zugeführt und die am Ohmschen -Widerstand au ftretet:de Spannung über einen weiteren Einweggleich:-ichter an eine Parallelschaltung von einem Kondensator mit einem weiteren Widerstand geliefert. Die am Kondensator liegende Spannung wird dann in bekannter Weise mit einem Sollwert, der, wie üblich, durch eine an einer Glimmentladungsstrecke abgegriffene, mit umgekehrtem Vorzeichen eingefügte konstante Spannung dargestellt wird, verglichen und die Differenzspannung den Gitterkreisen der die eigentliche Regelung bewirizenden Entladungsstrecken zugeführt.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Meßkreises ist in Abb. i der Zeichnung dargestellt. Der Gleichrichter G1, eine Drosselspule L und ein Ohmscher Widerstand R1 sind in Reihe geschaltet und an das Wechselstromnetz angeschlossen. Parallel zu dein WiderstandRl liegt ein weiterer Gleichrichter G., der den Kondensator C auf eine Spannung auflädt, die dem Scheitelwert der am Widerstand R, auftretenden Spannung entspricht. Der hochohmige Widerstand R, dient zur Entladung des Kondensators C. Die Differenz zwischen der am Kondensatar auftretenden Spannung und einer konstanten Vergleichsspannung Vg, die beispielsweise nach bekannter Art mittels der Glimmentladungsstrecke G1 erzeugt wird, wird über eine hier der Einfachheit halber nicht wiedergegebene Verstärkeranordnung dem Röhrenregler zugeführt.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung geht aus dem Diagramm der Abb.2 hervor. Hier stellt U1 die zu regelnde Wechselspannung dar, die Oberwellen in dem in der Praxis vorkommenden Ausmaße enthalten kann. Der während der positiven Halbwelle von Ui über den Gleichrichter Gt, die Drossel L und den Ohmschen Widerstand R1 fließende Strom J, ruft am Widerstand R, einen Spannungsabfall Ug hervor, der infolge der Induktivität der Drosselspule gegenüber der Wechselspannung Ui phasenverzögert ist. In Abb. 2 ist der Maßstab für J$ und U8 so gewählt, daß sich die beiden Kurven decken. Der Höchstwert des Stromes J, wird erreicht, wenn die Spannung U, gleich der Netzspannung U. ist, also im Schnittpunkte der beiden Kurven, denn solange die Spannung Ui größer als die Spannung U, ist, dient der Spannungsüberschuß zur Aufladung der Drossel L. Ist U1 gleich UK, so ist die am Widerstand R, liegende Spannung gleich der Netzspannung Ui. S:nkt nun die Spannung U, we;-terliin, so wird infolge der in der Drossel aufgespeicherten magnetischen Energie ein allmählich abklingender Strom durch den Widerstand R1 fließen, der erst wieder von neuem einsetzt, wenn U1 positiv ist.
  • Der Scheitelwert des Stromes J, und damit der Spannung U, hängt bei gegebenen Werten von L und R, praktisch nicht von der Kurvenform von Ui ab, sondern ist genau proportional der Fläche der positiven Halbwelle von Ui vom Nulldurchgang bis zum Schnittpunkt mit der Spannungskurve U,. In der Abb. 2 ist diese Fläche gestrichelt dargestellt. Fehler durch Oberwellen können daher nur im letzten Teil der positiven Halbwelle von U1 nach dem Schnittpunkt mit U, auftreten. Durch geeignete Wahl der Größen von L und Rt hat man es in der Hand, diese Fehlerquelle beliebig klein zu machen. Der Scheitelwert der am Widerstand R, liegenden Spannung wird über den Gleichrichter G.# dem Kondensator C zugeführt und, wie bereits bemerkt, mit der konstanten Vergleichsspannung Vg der GlimmentIadungsstrecke GL verglichen.
  • Die Abb.3 und q. zeigen Anordnungen für einen Drehstrommeßkreis, bei dem sämtliche Spannungen eines Drehstromsystems zur Messung herangezogen werden. Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Welligkeit der Spannung am Widerstand R, wesentlich geringer ist als bei der" Regelung einer einphasigen Wechselspannung. Während die Abb.3 eine Anordnung mit drei parallel geschalteten Drosseln und einem einzigen Widerstand R1 darstellt, enthält die in Abb. q. wiedergegebene Ausführungsform drei verschiedene Kreise mit je einer Drossel L und je einem Widerstand R1, die über je einen Transformatir an das Wechselstromnetz angeschlossen sind. Die Widerstände R, der drei Kreise sind hintereinandergeschaltet. Die Arbeitsweise der in Abb.3 und q. dargestellten Ausführungsbeispiele ist im wesentlichen die gleiche wie die der in Abb. i veranschaulichten Anordnung.
  • Die bisher beschriebenen Anordnungen haben aber noch den Nachteil, daß sie frequenzabhängig sind. Denn da im allgemeinen die Fläche nur einer Spannungshalb. welle zur Messung herangezogen wird, ergibt sich bei Frequenzerhöhungen eine Verringerung dieser Fläche und damit eine scheinbare Spannungserniedrigung. Umgekehrt wird bei einer Frequenzverminderung durch den Meßkreis eine scheinbare Spannungserhöhung vorgetäuscht, auch wenn die Generatorspannung während der Frequenzänderung konstant bleibt. Zur Beseitigung dieses Fehlers darf die Vergleichsspannung nicht konstant sein, sondern muß sich ebenfalls mit der Frequenz ändern. Eine derartige verbesserte Ausführungsform ist in.. Abb. 5 dargestellt. Dabei ist mit dem Hauptgenerator HG ein Hilfsgenerator TD mechanisch gekuppelt.
  • Die Gleichspannung dieses Generators wird, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Spannungsteilers R3, der konstanten Gleichspannung Vg der Glimmentladungsstrecke GL entgegengeschaltet und die resultierende Spannung des Hilfsgenerators und der Glimmentladungsstrecke als Vergleichsspannung benutzt. Die Spannung der Glimmentladungsstrecke ist dabei vorteilhaft doppelt so groß wie die mittlere Spannung des Hilfsgenerators zu bemessen. Steigt nun die Antriebsdrehzahl des Generatorsatzes, so nimmt auch die Spannung des Hilfsgenerators in gleicher Weise zu und demgemäß die resultierende Vergleichsspannung ab. Umgekehrt nimmt die resultierende Vergleichsspannung zu, wenn die Frequenz abnimmt, so daß der Frequenzeinfluß auf diese Weise beseitigt ist.
  • Das in Abb. i angegebene Meßprinzip kann auch noch auf andere Weise verwirklicht werden. So wird ebenfalls eine von Oberwellen unabhängige Spannung gewonnen, wenn über einen Gleichrichter ein Ohmscher Widerstand und ein damit in Reihe geschalteter Kondensator gespeist und der Scheitelwert der Kondensatorspannung gemessen wird. Der Kondensator muß in diesem Falle aber nach jeder Spannungshalbwelle entladen werden, um zu Beginn der nächsten positiven Halbwelle wieder neu mit seiner Aufladung beginnen zu können. Außerdem müssen der Kondensator und der damit in Reihe geschaltete Ohmsche Widerstand so bemessen sein, daß sich der Kondensator jeweils im Vergleich zur Amplitude der Wechselspannung nur wenig auflädt, genau so wie in der Anordnung nach Abb. 1 die Scheitelspannung am Widerstand Rl klein im Verhältnis zur Amplitude von Ul angenommen war.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Meßkreis für Einrichtungen zurRegelung von. Wechselstromgrößen, z. B. der Spannung, mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß zur überwachung des arithmetischen Mittelwertes der zu regelnden Wechselstromgröße diese oder eine aus ihr abgeleitete Wechselspannung über einen Einweggleichrichter (G,) eine Reihenschaltung von Induktivität (L) und Ohmschem Widerstand (R1) speist, daß die am Widerstand (R1) auftretende Spannung über einen weiteren Einweggleichrichter (G2) an eine Parallelschaltung von einem Kondensator (C) mit einem weiteren Widerstand (R2) geliefert wird, und daß die am Kondensator (C) liegende Spannung in Reihe mit einer mit umgekehrtem Vorzeichen eingefügten konstanten Vergleichsspannung, die beispielsweise durch eine Glimmentladungsstrecke (GI) erzeugt wird, den Gitterkreisen der die eigentliche Regelung bewirkenden Entladungsstrecken zugeführt wird.
  2. 2. Meßkreis nach Anspruch i für mehrphasige Wechselstromkreise, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Phasenzahl entsprechende Zahl von Einweggleichrichtern in Verbindung mit einer Reihenschaltung von Induktivität und Ohmschem Widerstand vorgesehen ist (Abb.3 und 4).
  3. 3. Meßkreis nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den resultierenden Steuerkreis zusätzlich eine den Frequenzänderungen proportiona'e Steuergleichspannung eingefügt wird (Abb.5).
  4. 4. Abänderung des Meßkreises nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der mit dem Ohmschen Widerstand in Reihe geschalteten Induktivität ein Kondensator verwendet wird, dessen anliegende Spannung als Meßgröße dient.
DE1937A0083834 1937-08-04 1937-08-04 Messkreis fuer Einrichtungen zur Regelung von Wechselstromgroessen mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken Expired DE702899C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1111716B (de) * 1955-06-11 1961-07-27 Landis & Gyr Ag Spannungsregler fuer einen Drehstrom-generator mit durch einen Roehrenverstaerker geregelter Erregung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1111716B (de) * 1955-06-11 1961-07-27 Landis & Gyr Ag Spannungsregler fuer einen Drehstrom-generator mit durch einen Roehrenverstaerker geregelter Erregung

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