DE731300C - Anordnung zur Konstanthaltung einer Wechselspannung - Google Patents

Anordnung zur Konstanthaltung einer Wechselspannung

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DE731300C
DE731300C DES115325D DES0115325D DE731300C DE 731300 C DE731300 C DE 731300C DE S115325 D DES115325 D DE S115325D DE S0115325 D DES0115325 D DE S0115325D DE 731300 C DE731300 C DE 731300C
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DE
Germany
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voltage
capacitor
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saturated
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Expired
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DES115325D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Erich Friedlaender
Dr-Ing Dr-Ing E H R Ruedenberg
Dipl-Ing Oskar Schmutz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/04Regulating voltage or current wherein the variable is ac
    • G05F3/06Regulating voltage or current wherein the variable is ac using combinations of saturated and unsaturated inductive devices, e.g. combined with resonant circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Konstanthaltung einer Wechselspannung mittels einer in Reihe mit dem Verbraucher liegenden ungesättigten Drosselspule und einer zwischen einem Anzapfpunkt der letzteren und dem anderen Pol des Verbrauchers liegenden gesättigten Drosselspule, welcher ein Kondensator parallel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit dem Kondensator (3) ein Strorpresonanzkreis (,4, 5) oder parallel mit dem Kondensator(3) ein Spannungsresonanzkreis (6, 7) geschaltet ist, derart, daß diese Resonanzkreise die Spannung bei abweichender Frequenz auf einen konstanten Wert regeln. Anordnung nach Anspruch i unter Verwendung eines dreischenkeligen Eisenkerns, dessen erster Schenkel die Primärwicklung trägt, dessen zweiter Schenkel gesättigt ist und dessen dritter Schenkel einen Luftspalt besitzt. und wobei sich die Abnehmerspannung aus zwei Spannungen zusammensetzt, die durch die Schenkelflüsse erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kondensator (3), der an die Wicklung (rt) des gesättigten Schenkels angeschlossen ist, ein Stromresonanzkreis oder parallel zum Kondensator ein Spannungsresonanzkreis geschaltet ist (Fig. 4). 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines besonderen Resonanzkreises ein weiterer mit Luftspalt versehener Schenkel vorgesehen ist, der eine über einen weiteren Kondensator (1q.) geschlossene Wicklung (i3) besitzt (Fig.5).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE941076C (de) * 1951-12-13 1956-04-05 Lorenz C Ag Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer gleichgerichteten Wechselspannung
DE1036926B (de) * 1956-02-09 1958-08-21 Giesenhagen K G Aus U- oder L-foermigen Blechen geschichteter Kern fuer Transduktoren
DE976289C (de) * 1951-03-17 1963-06-12 Karl Maier Magnetischer Spannungs-Konstanthalter zur Konstanthaltung von Wechselspannungen
DE1247466B (de) * 1954-04-24 1967-08-17 Karl Maier Anordnung mit magnetischem Spannungsgleichhalter
DE19843465A1 (de) * 1998-09-22 2000-04-27 Vacuumschmelze Gmbh Stromkompensierte Funkentstördrossel

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