DE718555C - Einrichtung zur kontaktlosen Regelung einer Wechselspannung - Google Patents

Einrichtung zur kontaktlosen Regelung einer Wechselspannung

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DE718555C
DE718555C DES105484D DES0105484D DE718555C DE 718555 C DE718555 C DE 718555C DE S105484 D DES105484 D DE S105484D DE S0105484 D DES0105484 D DE S0105484D DE 718555 C DE718555 C DE 718555C
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Germany
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voltage
regulated
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alternating voltage
transformer
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DES105484D
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English (en)
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Dipl-Ing Oskar Schmutz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens 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
    • G05F1/32Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices

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Description

  • Einrichtung zur kontaktlosen Regelung einer Wechselspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontaktlosen Regelung einer Wechselspannung, beispielsweise zur Konstanthaltung der Spannung von Kleinabnehmern, die in Ausläuferleitungen großer Netze mit stark schwankender Spannung angeordnet sind.
  • Gemäß der Erfindung speist die zu regelnde Wechselspannung einen eine eisenhaltige Drosselspule und einen Kondensator enthaltenden kippfähigen Kreis, und der Strom dieses kippfähigen Kreises speist über Gleichrichter die Gleichstromvormagnetisierung von Drosselspulen oder Kondensatoren, die ihrerseits mit ihrer Wechselspannung die zu regelnde Wechselspannung beeinflussen bzw. diese Wechselspannung liefern.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung ergibt den Vorteil, daß bereits bei einer - sehr geringen Änderung der Wechselspannung eine große Steuerleistung zur Verfügung steht, so daß die Spannung sehr genau konstant gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Regeleinrichtung keine beweglichen Teile aufweist und sämtliche Konstruktionselemente der Regeleinrichtung sich durch große Unempfindlichkeit und lange Lebensdauer auszeichnen. Die neue Regeleinrichtung stellt daher keine Ansprüche an Wartung, was gerade bei Regeleinrichtungen für Kleinabnehmer von großer Bedeutung ist.
  • An sich ist es bereits bekannt, einen eine eisenhaltige°Drosselspule und einen Kondensator enthaltenden kippfähigen Kreis dazu zu benutzen, ein Relais zu betätigen, wobei also das Relais durch den Strom des kippfähigen Kreises bei einem bestimmten Wert dieses Stromes ein- bzw. ausgeschaltet wird. Der Strom des kippfähigen Kreises liefert also keine kontinuierliche Steuerleistung wie bei der Erfindung, wo er die Gleichstromvormagnetisierung von Drosselspulen oder Transformatoren speist.
  • Vorteilhaft dient die Differenz zweier Spannungen, von denen die eine durch Gleichrichtung des Strömes im Resonanzkreis, die andere durch Gleichrichtung der zu regelnden Spannung gewonnen wird, als Steuerspannung für die die Wechselspannung beeinflussende Einrichtung.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In Fig. i ist i i der Verbraucher, dessen Spannung U1 konstant gehalten werden soll, unabhängig davon, wie groß die Netzspannung Uze ist. Zu diesem Zweck wird zu der Netzspannung Ui, eine Spannung U5 addiert und von ihr eine Spannung,UO subtrahiert, um die Verbraucher- Spannung L.%11 zu erhalten. Je nachdem, ob U;, größer oder kleiner als U6 ist, ist auch die Spannung U" größer öder kleiner als die Netzspannung U,.,. Die Spannungen U;; und LT, werden von vormagnetisierten Transformatoren i und 2 erzeugt. Die Transformatoren besitzen je einen dreischenkligen Eisenkern, auf dessen mittlerem Schenkel die Gleichstromwicklung 7 bzw. 8 und die Kurzschlußwicklungen 9 bzw. io aufgebracht sind. Die letzteren dienen dazu, jeden Wechselfluß von der Gleichstromwicklung fernzuhalten. Die Sekundärwicklungen 5 und 6 liegen im Stromkreis des Verbrauchers i i. Die Primärwicklungen 3 und .I sind in Reihe an die Netzspannung U, angeschlossen. je nach der Größe der Induktivität der Transformatoren i und 2 ist L'3 größer oder kleiner als U4 und damit bei gleichen Übersetzungsverhältnissen der Transformatoren i und 2 U,, größer oder kleiner als U, und damit U11 größer oder kleiner als die Netzspannung U,_. Ist die Spannung U" größer oder kleiner als der Sollwert, so wird entweder der eine oder der andere Transformator so vormagnetisiert, daß U11 nur wenig von dem gewünschten Wert abweicht.
  • Der Gleichstrom für die Vormagnetisierung der Transformatoren i und 2 wird einer Differenzschaltung entnommen, die bei zu hoher Spannung Ull z. B. eine positive Spanliting D ti liefert, im umgekehrten Falle eine negative Spannung. - Zu diesem Zweck wird die Spannung U1, über einen Wandler 17 der Gleichrichteranordnung 15 zugeführt, die aus vier Gleichrichtern in Graetzscher Schaltung besteht, so daß an deren Belastungswiderstand 2o eine Gleichspannung vorhanden ist, die der Spannung Ull proportional ist. Dieser Spannung wirkt eine zweite Spannung an dem Widerstand 21 entgegen, die von der Gleichrichteranordnung 16 erzeugt wird. Diese Gleichrichteranordnung ist über einen Kondensator i9 und eine Drosselspule 18 mit Eisenkern an die Spannung Ull angeschlossen. Die Gleichspannung an dem Widerstand 21 ist daher dem Strom des aus Kondensator und Drosselspule gebildeten Resonanzkreises proportional. Durch geeignete Wahl der Konstanten des Resonanzkreises kann man erreichen, daß der Resonanzkreisstrom in dem Regelbereich stärker als proportional mit der Spannung U" zu- bzw. übnimtnt. Zweckmäßig bemißt man dabei die Eisensättigung der Drosselspule 18 und ihren Ohmschen Widerstand so, daß man bei dem Sollwert der Spannung ti" an der Kippgrenze des Resonanzkreises arbeitet, so daß bei Änderung der Spannung (I" der Resonanzkreisstrom außerordentlich stark mit der Spannung LT" anwächst. Gegebenenfalls ist es noch erforderlich, um dies zu erreichen, einen in Fig. i nicht dargestellten Ohmschen Widerstand in Reihe mit der Drosselspule 18 zu schalten. In Fig. 2 sind in Abhängigkeit von L',1 die Spannungen an den Widerständen 2o und 21 aufgetragen. Die Spannung U., ist proportional U". Die Spannung U., wächst bz«-. fällt dagegen infolge der Bemessung des Resonanzkreises in der Nähe des Sollwertes der Spannung U" bei Änderung der Spannung L'" sehr stark. Die Differenz A u der beider. gleichgerichteten Spannungen wird über die Gleichrichter 13 bzw. 1.4 derart den beiden Wicklungen 7 bzw. 8 zugeführt, daß je nach der Richtung der Spannung Ait entweder nur der eine oder der andere Transformator vormagnetisiert wird. Durch die beschriebene. Schaltung gelingt es, die Spannung des Verbrauchers annähernd konstant zu halten, während die Netzspannung größer oder kleiner als die Verbraucherspannung sein kann. Statt den Resonanzkreisstrom unmittelbar gleichzurichten, kann man auch die Spannung an der Drosselspule iS oder am Kondensator i9 gleichrichten.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Sind die an den beiden Widerständen 2o und 21 erzeugten Spannungen gleich groll, so ist die Spannungsdifferenz A is gleich Null. Steigt nun beispielsweise die Spannung L-11, so erhöht sich die Spannung am Widerstand 20 proportional, während die Spannung am Widerstand2i stärker zunimmt. Infolgedessen entsteht eine positive Spannungsdifferenz A u.. durch welche ein Strom über den Gleichrichter 13 gesandt wird. Infolgedessen wird die Induktivität des Transformators i, da er vormagnetisiert wird, kleiner, die Spannung LT; sinkt, und die Spannung U, wird erhöht, so daß die Verbraucherspannung U, wieder nahezu auf ihren Sollwert gebracht wird. Im umgekehrten Falle, wenn die Verbraucherspannung sinkt, überwiegt die Spannung am Widerstand 2o, und es wird der Transformator a von der negativen Spannungsdifferenz Ait über den Gleichrichter 14 erregt, wodurch die Spannung U6 kleiner und die Spannung U; größer wird. Den Wert, auf welchen die Spannung Ull geregelt wird, kann man beispielsweise durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Wandlers 17 einstellen oder dadurch, daß man beispielsweise die vom Gleichrichter 14 bzw. 13 ausgehende Leitung nicht am unteren Ende des Widerstandes 21 bzw. 2o, sondern an einen Anzapfpunkt desselben anschließt.
  • Statt die Transformatoren i und 2 von der Differenz zweier gleichgerichteter Spannungen zu erregen, kann man sie auch in Abhängigkeit von der Differenz zweier gleichgerichteter Ströme erregen, von denen der eine durch Gleichrichtung eines der Verbraucher-Istwertspannung proportionalen Stromes erzeugt wird, während der andere durch Gleichrichtung des Resonanzkreisstromes ähnlich wie in der Anordnung gemäß Fig. i erzeugt wird.
  • Man kann die Anordnung auch so treffen, daß die Vormagnetisierung des Transformators i erhöht und die des Transformators 2 erniedrigt wird, wenn -die Spannung U11 den Sollwert überschreitet, während die Vormagnetisierung des Transformators 2 erhöht und die des Transformators i erniedrigt wird, wenn die Spannung U11 unter den Sollwert sinkt. Zu diesem Zweck erhält jeder Transformator noch eine besondere Wicklung, die konstant erregt wird. Die von der Steuerspannung gespeisten Wicklungen 7 und 8 werden dann, wenn die Steuerspannung so erzeugt wird wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i, ohne Vorschaltung von Gleichrichtern 13 und 1q. an die Widerstände 2o und 2 1 angeschlossen, und ihr Wicklungssinn wird entsprechend gewählt.
  • Man kann die Änderung der Induktivität der Transformatoren i und 2 auch in Abhängigkeit von der Spannung U12 durchführen, wenn die Verbraucher ungefähr konstanten Widerstand besitzen.
  • Statt eines dreischenkligen Transformators kann man auch zwei normale zweischenklige Transformatoren verwenden, die von den Gleichstromwicklungen so erregt werden, daß keine Wechselspannung im Gleichstromkreis auftreten kann. Man kann auch beispielsweise die beiden dreischenkligen Transformatoren zu einem fünfschenkligen Transformator zusammenfassen.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist im Ausführungsbeispiel für Einphasenstromkreis dargestellt. In entsprechender Weise kann sie auch für Drei- oder Mehrphasenstromkreise Anwendung finden. Als Gleichrichter können beispielsweise Trockengleichrichter, wie Kupfer-Kupferoxyd-Gleichrichter, verwendet werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur kontaktlosen Regelung einer Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Wechselspannung einen eine eisenhaltige Drosselspule und einen Kondensator enthaltenden kippfähigen Kreis speist und daß der Strom dieses kippfähigen Kreises über Gleichrichter die Gleichstromvormagnetisierung von Drosselspulen oder Transformatoren speist, die zwischen die zu regelnde Wechselspannung und die geregelte Spannung geschaltet sind.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zweier Spannungen, von denen die eine durch Gleichrichtung des Stromes im Resonanzkreis, die andere durch Gleichrichtung der zu regelnden Spannung gewonnen wird, als Steuerspannung für die die Wechselspannung beeinflussende Einrichtung dient.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2 mit zwei gleichstromvormagnetisierten Transformatoren, deren Sekundärwicklungen gegensinnig in Reihe in den zu regelnden Stromkreis eingeschaltet sind und deren in Reihe geschaltete Primärwicklungen an der veränderlichen . Spannung liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromwicklung jedes Transformators über je einen Gleichrichter so an die Differenzspannung angeschlossen ist, daß bei positivem Vorzeichen der Differenzspannung die Vormagnetisierung des einen, bei negativem Vorzeichen der Differenzspannung die Vormagnetisierung des anderen Transformators erhöht wird.
DES105484D 1932-07-16 1932-07-17 Einrichtung zur kontaktlosen Regelung einer Wechselspannung Expired DE718555C (de)

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