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Anordnung zur Konstanthaltung einer Wechselspannung Es sind Anordnungen
zur Konstanthaltung der Spannung bekannt, die auf dem Zusammenarbeiten von gesättigten
und ungesättigten Induktivitäten (Drosselspulen, Transformatoren) beruhen. Beispielsweise
hat man parallel zur Leitung eine gesättigte Drosselspule geschaltet und zwischen
diese und das speisende Netz eine ungesättigte Drosselspule gelegt. Die Spannung
an der gesättigten Drosselspule wurde dem Abnehmer zugeführt. Um die Blindleistung
zu kompensieren, hat man parallel zur gesättigten Drosselspule noch einen Kondensator
geschaltet. Da wegen der Neigung der Kennlinie der Drosselspule im Sättigungsgebiet
die Abnehmerspannung bei Änderung der Spannung des speisenden Netzes noch immer
schwankt, hat man auch die ungesättigte Drosselspule angezapft und die gesättigte
Drosselspule zwischen den Anzapfpunkt und der anderen Klemme des Verbrauchers angeschlossen.
Der Anzapfpunkt wird so gewählt, daß die durch die Neigung der Sättigungscharakteristik
hervorgerufene Spannungsänderung ausgeglichen wird. Es sind auch noch andere Ausführungen
bekanntgeworden, die auf dem Zusammenarbeiten von ungesättigten und gesättigten
Drosseln bzw. Transformatoren beruhen.
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Bei allen diesen Anordnungen tritt, wenn sich die Netzfrequenz ändert,
eine Änderung der Größe derjenigen Spannung ein, die von der Anordnung trotz wechselnder
Speisespannung konstant gehalten werden soll.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Konstanthaltung einer Wechselspannung
mittels einer in Reihe mit dem Verbraucher liegenden ungesättigten Drosselspule
und einer zwischen einem Anzapfpunkt dieser Drosselspule und dem anderen Pol des
Verbrauchers liegenden gesättigten Drosselspule, welcher ein Kondensator parallel
liegt. Bei dieser bekannten Anordnung ist die gesättigte Drossel auch bei Leerlauf
wirksam, da sie stets, d. h. im Leerlauf wie bei Belastung, in Reihe mit dem der
Spannungsquelle zugewandten Teil
der ungesättigten Drosselspule
und damit an der konstant zu haltenden Speisespannung liegt. Erfindungsgemäß ist
in Serie mit dein genannten Kondensator ein Stromresotiaxls-*' kreis oder parallel
mit dem Kondensator'ein. Spannungsresonanzkreis geschaltet, deräti daß diese Resonanzkreise
die Spannung bei' abweichender Frequenz auf einen konstanten Wert regeln.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung
einer praktisch konstanten Verbraucherspannung bei veränderlicher verfügbarer Spannung
bekannt, bei der parallel zum Verbraucher ein Kondensator geschaltet ist und zwischen
diese Parallelschaltung und den speisenden Generator in Reihe eineLuftspaltdrosselspule
eingeschaltet ist. Parallel zu deni Kondensator kann noch eine Drosselspule geschaltet
sein. Diese Anordnung wirkt jedoch dem Einfluß einer sich ändernden Frequenz. auf
die Größe einer Verbraucherspannung nur dann entgegen, wenn gleichzeitig mit der
Änderung der Frequenz auch eine proportionale Änderung der speisenden Spannung eintritt,
was z. B. bei mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Generatoren zur Speisung
von Beleuchtungskörpern der Fall ist. Die Anordnung ist jedoch nicht geneigt, den
Einfluß einer schwankenden Frequenz auf die Verbraucherspannung, unabhängig davon,
ob die speisende Spannung .in ihrer Größe sich ändert, zu beseitigen. Bei der bekannten
Einrichtung ist auch ein diesem Zwecke dienender- besonderer Strom- oder Spannungsresonanzkreis
nicht vorhanden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Bei der Anordnung gemäß Fig. i besteht die Anordnung zur Erzielung
konstanter Verbraucherspannung trotz schwankender Netzspannung aus einer ungesättigten
Drosselspule i und einer eisengesättigten Drosselspule 2, die an eine Anzapfung
der ungesättigten Drosselspule i angeschlossen ist. Parallel zur eisengesättigten
Drosselspule liegt ein Kondensator 3 in Reihenschaltung mit einem au: dem Kondensator
.f und der Drosselspule j bestehenden Stromresonanzkreis. Die Anzapfung an der ungesättigten
Drosselspule i wird so gewählt, daß die durch die Neigung der Charakteristik im
Sättigungsbereich des aus der gesättigten Drosselspule 2 und dem Kondensator ,;
allein besteliendenGebildeshervorgerufene Spannungsänderung ausgeglichen wird. Zu
diesem Zwecke besitzt die angezapfte Drosselspule rechts von der Anzapfung auf der
dem Z'erbraucher zugekehrten Seite eine bestimmte Anzahl von Windungen. Die Parallelschaltung
der gesättigten Drosselspule 2 und des Kondensators 3 besitzt im Sättigungsgebiet
eine bestimmte Charakteristik, derart, daß eine Vergrößerung des Strome: dieser
Par-=.tllelsclialtung um beispielsweise io _\nipei-c "irIcni Anstieg der Spannung
an der Parallelexcliitltung um einen bestimmten Betrag' entspricht. Die Windungszahl
auf der rechten Seite der angezapften Drosselspule ist nun derart, daß der genannte
Stromanstieg uni io Ampere in diesen Windungen eine Spannung induziert, die genau
dem Anstieg der Spannung an der Parallelschaltung von Drosselspule -2 und Kondensator
3 entspricht. Dadurch bleibt dann trotz des Anstiegs der Charakteristik der Parallelschaltung
die Spannung an dem rechten Ende der angezapften Drosselspule und damit .am Verbraucher
konstant. da die in dein rechten Teil der angezapften Drosselspule induzierte Spannung
die Verbraucherspanming ebenfalls verkleinert.
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Um die Spannungsänderung, die bei Fi-cquenzschwankungen auftritt,
auszugleichen, könnt` man bei der ungesättigten Drosselspule eine frequenzabhängige
Induktivität einfügen oder den Sättigungsanstieg durch Vorschaltung frequenzabhängiger
Widerstände vor die gesättigte Drosselspule verändern.
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Man kann andererseits den Einfluh' der Kapazität des Kondensators
3 in Abhängigkeit von der Frequenz ändern. Da sich bei Änderung der Größe der Kapazität
des Kondensators 3 die Neigung des resultierenden Sätti-ungsastes der Parallelschaltung
aus Kondensator und gesättigter Drosselspule, Wie in Fig. 2 dargestellt, nur in
verhältnisinäLlig geringen Grenzen ändert, bleibt die Regelung in Abhängigkeit vnn
vier Spannung erhalten. In Fig. -, ist in Abhängigkeit von dein resultierenden Strom
in dem Kondensatni- und der gesättigten hrnsselsptile die Spannung an den beiden
parallel geschalteten Widerstandselementen aufgetragen. Man erreicht durch Änderung
der Größe der Kap l azität des Kondensators 3, <vie Fig. 2 erkennen läßt, eine
Änderung des sehniitpuilktes zwischen Sättigungskennlinie und Oi-dinatenachse und
damit eine :"iidertiii" der von der Anordnung geliefertenLeerlaufspannting.
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In Fig. i ist dargestellt, wie man die Frequenzabhängigkeit des kapazitiven
Querzweiges zustande bringt. Hierzu ist in Reihe mit dem Kondensator 3 ein Stroinresonanzkreis
geschaltet, der aus dein I#-,ondeiisator .4. und der Drosselspule @ besteht. Man
kann mit einer solchen Anordnung, wie leicht einzuseben ist, wenn man die Eigenfrequenz
des Stroinresonanzkreises oberhalb des gewünschten Frequenzbereiches liegend wählt,
erreichen, daß die Kapazitätsänderung gerade
so groß wird, daß die
Leerlaufspannung der gesamten Anordnung, die bei wachsender Frequenz zu steigen
bestrebt ist, durch gleichzeitige Verminderung der wirksamen kapazitiven Parallelbelastung
zur gesättigten Eisendrosselspule auf ihrem ursprünglichen Wert gehalten wird. Man
muß also den Stromresonanzkreis so `bemessen, daß die Stromaufnahme des kapazitiven
Querzweiges bei steigender Frequenz abnimmt.
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Ähnlich wie man den Kondensator 3 durch einen vorgeschalteten Stromresonanzkreis
mit steigender Frequenz weniger wirksam machen kann, kann man auch durch Parallelschaltung
eines Spannungsresonanzkreises mit steigender- Frequenz eine wachsende Stromübernahme
durch diesen Hilfskreis und eine dementsprechende Verminderung der Wirksamkeit des
Kondensators 3 erzielen. In Fig. 3 ist eine solche Anordnung dargestellt. Soweit
die Teile mit denen der Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt.
Der Spannungsresonanzkreis besteht aus der Drosselspule 6 und dem Kondensator 7
und wird so bemessen, daß bei Änderung der Frequenz die von der gesamten Anordnung
gelieferte Spannung_Ü2 konstant bleibt. Ein solcher Resonanzkreis kann auch parallel
zu den Verbraucherklemmen der Anordnung vorgesehen werden und nimmt dann eine mit
der Frequenz veränderliche Blindleistung auf und bewirkt so die Spannungskonstanthaltung:
Die Anordnung nach der Erfindung kann nicht nur bei dem in Fig. i dargestellten
Ausführungsbeispiel angewendet werden. Man kann die Anordnung auch bei anderen Schaltungen
zur Erzielung einer konstanten Verbraucherspannung trotz schwankender Netzspannung,
die auf der Wirkung der Sättigung beruhen, benutzen. Beispielsweise ist vorgeschlagen
worden, zur Konstanthältung der Verbraucherspannung eine Anordnung mit einem dreischenkeligen
Eisenkern zu verwenden, dessen erster Schenkel die Primärwicklung trägt, dessen
zweiter Schenkel gesättigt ist, und dessen dritter Schenkel einen Luftspalt besitzt,
und bei der sich die Verbraucherspannung aus Spannungen zusammensetzt, die durch
die Schenkelflüsse, beispielsweise durch die Flüsse in dem gesättigten und dem mit
Luftspalt versehenen Schenkel oder in dem gesättigten und dem die Primärwicklung
tragenden Schenkel erzeugt werden, zusammensetzt.
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Ein Ausführungsbeispiel für den letztgenannten Fall ist in Fig. 4
dargestellt. Es ist ein dreischenkliger Eisenkern vorgesehen. Der mittlere Schenkel
trägt die Wicklung io, die an die schwankende Netzspannung ü, angeschlossen ist.
Der linke im Sättigungsbereich arbeitende Schenkel trägt eine Wicklung i i. Der
rechte Schenkel ist wicklungsfrei und besitzt zwei Luftspalte. Die Verbraucherspannung
U.2 setzt sich aus einem Teil der Spannung an der Wicklung i i und d°r Spannung
an der Wicklung 12, die auf dem - mittleren Schenkel liegt, zusammen. Die Spannung
der Wicklung 12 dient dazu, die durch die Neigung der Sättigungskennlinie noch auftretende
Spannungsänderung auszugleichen. Man könnte diese Zusatzspannung, die der Wicklung
12 entnommen wird, auch beispielsweise durch Anzapfung der Wicklung io gewinnen.
An der Wicklung i i des gesättigten Schenkels liegt die Reihenschaltung des Kondensators
3 und der Parallelschaltung aus dein Kondensator .I und der Drosselspule 5, die
wiederum so bemessen werden, daß bei Änderung der Frequenz die Spannung U. annähernd
konstant bleibt. Statt dem Kondensator 3 einen Stromresonanzkreis vorzuschalten,
könnte man auch entsprechend der Anordnung nach Fig. 3 einen Spannungsresonanzkreis
parallel zu dem Kondensator 3 legen.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform zeigt Fig.-5. Soweit die
Teile mit denen der Fig. q. übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt.
Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist noch ein weiterer mit Luftspalt versehener Schenkel
vorgesehen, der eine Wicklung 13 trägt, an die ein Kondensator i.[ angeschlossen
ist. Dieser vierte Schenkel mit dem Kondensator ersetzt den in Fig. 4. gezeichneten
Stromresonanzkreis.