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Elektrische Regeleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Einrichtung zur kegelung beliebiger physikalischer Größen, unter Verwendung einer
Wechselstrombrücke mit einem oder mehreren von den physikalischen Größen abhängigen
Widerständen und einem in der Brückendiagonale legenden Gleichrichterindikator.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Phasensprung beim Durchgang durch
die Gleichgewichtslage der Brücke nach erfolgter Verstärkung des Diagonalstroms
die Steuerung eines Relais o. dgl. bewirkt und dadurch den Regelvorgang auslöst.
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Der Vorteil einer solchen Einrichtung besteht darin, daß marinfolge
der Verstärkung des Diagonalstromes von einer Anzahl Größen, z. B. von den Widerstandsgrößen
der Brücke, vom Grad der Brückenverstimmung usw. unabhängig wird und eine beliebige
Empfindlichkeit der ganzen Regeleinrichtung erreichen kann, ohne daß der Verstärker
selbst geeicht zu werden braucht. Auch ist die in manchen Fällen erwünschte leistungslose
Abnahme der Stellung der zu regelnden Größe oder die Einstellung des nach Programm
geregelten Widerstandes durch die Anwendung von Wechselstromwiderständen möglich,
z. B. durch eine Induktivität, die durch Eintauchen eines Eisenkerns geändert werden
kann, oder durch eine Kapazität mit veränderlichem Plattenabstand.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigen die Abb. i das Schema einer Brückenschaltung, wie sie zur elektrischen
Regelung verwendet wird, Abb. z das Schema einer zur elektrischen Regelung notwendigen
Gleichrichterschaltung und-Abb. 3 das Kurvenbild des Stromverlaufs im Instrument
bzw. Regler beim Durchgang durch die Gleichrichterlage der Brücke.
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Bei der Brückenschaltung nach Abb. i ist x1 ein von irgendeiner physikalischen
Größe abhängiger Widerstand. X2 kann ein fester oder ebenfalls abhängiger, veränderlicher
Widerstand
sein. W ist ein von Hand verstellbarer oder auch nach
Programm automatisch gesteuerter Widerstand oder ein Potentiometer, durch das der
Regelwert bestimmt wird. In der Diagonale liegt z. B. ein Relais R, das abhängig
von der Stromrichtung anspricht und den zur Konstanthaltung der zu regelnden physikalischen
Größe erforderlichen Vorgang direkt oder indirekt auslöst.
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Je kleiner nun die zulässige Widerstandsänderung von x1 ist, d. h.
je genauer geregelt werden soll, auf einen um so schwächeren Strom muß das Relais
ansprechen. Das macht die Verwendung eines empfindlichen Relais oder aber eine Verstärkung
des Diagonalstroms erforderlich. Eine Verstärkung des Diagonalstroms ist bei Speisung
der Brücke mit Gleichstrom nicht ohne weiteres möglich, dagegen ergibt sich in dieser
Hinsicht keine Schwierigkeit, wenn die Brücke an eine Wechselspannung gelegt wird.
In diesem Falle gibt jedoch der Diagonalstrom zunächst keinen Anhaltspunkt dafür,
nach welcher Richtung hin geregelt werden soll. Die Erfindung geht nun davon aus,
daß der Diagonalstrom in der Phase gegenüber der Wechselstrorriquelle, an welcher
die Brücke liegt, um i8o° verschieden ist, je nachdem, ob das Brückengleichgewicht
nach der einen oder anderen Seite gestört ist. Dieser Phasensprung, der beim Durchgang
durch die Gleichgewichtslage der Brücke auftritt, kann dazu benutzt werden, aus
dem verstärkten Diagonalstrom durch die Gleichrichterschaltung nach Abb. a einen
Gleichstrom verschiedener Richtung herzustellen, der dann zur Speisung des Steuerrelais
oder eines sonstigen hierfür vorgesehenen Steuergliedes verwendet wird. Die Gleichrichterschaltung
hat zwei Eingänge: RS und EF, die an zwei verschiedene Wechselspannungen gleicher
Frequenz angeschlossen werden. Ist die Spannung an den Klemmen EF Null, dann fließt
kein Strom durch das Instrument J, da sich die während einer Halbwelle möglichen
Ströme gegenseitig aufheben. Ist die Spannung an den Klemmen EF dagegen nicht Null,
dann kommt es darauf an, ob die Spannungen an den Klemmen EF und ZN in Phase oder
in der Phase um i8o° verschoben sind.
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Sind die Spannungen bei EF und ZN in Phase und ist die Spannung an
EF von F nach E gerichtet, so sind in den Stromkreisen E,G1,L,M,J,FundE,G2,N,M,J,F
verschiedene Spannungen wirksam. Über G, fließt ein der Spannung EF + LJ7 entsprechender
Strom durch T. Entgegengesetzt fließt ein der Spannung 111N-EF entsprechend kleinerer
Strom. Da die Spannungen bei L11T und 31N gleich sind, bleibt ein lediglich von
der Spannung an EF abhängiger Strom übrig, der von F nach E gerichtet ist und auf
das Instrument T einwirkt. Mit zunehmender Spannung an EF wird also der durch das
Instrument l fließende Strom immer größer. Ist schließlich die Spannung an den Klemmen
EF, LM und MN gleich und diese wiederum gleich der halben Spannung an den Klemmen
LN, dann ist der Strom durch G. Null und bleibt Null, auch wenn die Spannung bei
EF größer wird, da die an G2 wirksame Spannung negativ wird.
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Sind die Spannungen bei EF und LN in Phase und ist die Spannung an
EF von E nach F gerichtet, dann ist die Sperrspannung von N nach L gerichtet. Durch
G1 kann nun überhaupt nie Strom fließen und durch G, nur dann, wenn die Spannung
an EF > ZTN ist. Der Strom entspricht dann der Spannung EF-ATN, ist also kleiner
als im vorigen Fall und entgegengesetzt gerichtet dem vorher entstehenden Strom.
Sind dagegen die Spannungen bei EF und ZN in der Phase um iSo° verschoben und ist
die Diagonalspannung von F nach E gerichtet, dann ist die Sperrspannung von N nach
L gerichtet. Es entspricht dies dem zuletzt genannten Fall. Jetzt kann nur Strom
durch J fließen, und zwar über G1, von F nach E, wenn EF > 1_M ist.
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Sind dagegen die Spannungen bei EF und ZN in der Phase um i8o° verschoben
und ist gleichzeitig die Spannung an EF von E nach F gerichtet, so ist die Sperrspannung
von L nach N gerichtet. Es fließt dann durch G2 und damit durch das
Instrument J in Richtung von E nach F ein Strom entsprechend der Spannung
EI' -E- JfN. Durch GI und J in Richtung von F nach E fließt ein der Spannung
Ld7-EF entsprechend kleinerer Strom. Legt man nun an die Klemmen RS der Gleichrichterschaltung
die Spannung, mit der die Brücke gespeist wird, und an die Klemmen EF die verstärkte
Diagonalspannung, und ist zunächst in der Brückenschaltung der Widerstand x1 kleiner,
als er zum Abgleich sein müßte, und läßt man ihn nun über die Gleichgewichtslage
hinaus immer größer werden, dann erhält man, wie nach dem Vorigen leicht einzusehen
ist, hinter dem Gleichrichter einen Stromverlauf entsprechend der Abb. 3. Solange
EF < ilaLN ist, ist eine Halbwelle der Diagonalspannung völlig unterdrückt.
Ist EF>i1aLN, dann ist die Amplitude der vorher gesperrten Halbwelle um den Betrag
L N kleiner als die andere Halbwelle. Dabei ist links und rechts vom Brückengleichgewicht
jeweils eine andere Halbwelle unterdrückt, so daß beiderseits des Brückengleichgewichts
(in Abb. 3 gestrichelt
eingezeichnet) ein entgegengesetzter Gleichstrom
entsteht.
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Damit ergibt sich als Beispiel die Prinzipschaltung einer Regelvorrichtung
unter Anwendung des Phasensprungs beim Durchgang durch die Gleichgewichtslage der
Brücke nach dem Schaltschema von Abb. q..
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Die Schaltung besteht aus der eigentlichen Brücke, einem Verstärker,
der den Diagonalstrom verstärkt dem Gleichrichter und im vorliegenden Beispiel dem
Relais R, das den Regelvorgang auslöst. Die Speisung der Schaltung kann mit Wechselstrom
von beliebiger' Frequenz erfolgen. . Die Regelung wird um so feiner, je mehr die
Diago4alspannung verstärkt wird. Die Verstärkung. wird dabei am besten so gewählt,
daß bei der noch zulässigen Abweichung des Regelwerts vom Sollwert der Schaltvorgang
sicher ausgelöst wird. Die Sperrspannung erhält dabei mindestens den doppelten Wert,
der im genannten Falle am Gleichrichter vorhandenen Diagonalspannung.
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Schwankt die Spannung, aus der der Verstärker gespeist wird, dann
ändert sich die Verstärkung. Es ist deshalb beim Aufbau des Verstärkers mit der
kleinstmöglichen Spannung zu rechnen. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Röhrenemission
im Laufe der Zeit nachläßt. Damit diese nicht unbemerkt zu weit absinkt, kann der
Emissionsstrom über ein Relais geleitet werden, das ein Warnsignal einschaltet,
sobald die Verstärkung unter die mindestzulässige Grenze gesunken ist.