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Regeleinrichtung mit über einen magnetischen Verstärker gesteuerten,
gleichstromvormagnetisierten Drosseln Die Erfindung bezieht sich auf Regeleinrichtungen,
bei denen die Regelwirkung durch Drosseln hervorgerufen wird, die durch einen Steuergleichstrom
veränderlich vormagnetisiert werden. Solche Regeleinrichtungen werden vor allem
zur selbsttätigen Regelung von Trockengleichrichtern verwendet. Um bei der selbsttätigen
Regelung eine möglichst große Regelgenauigkeit zu erzielen, ist es erwünscht, den
Steuergleichstrom, der von der zu regelnden Größe abhängt und auf die vormagnetisierten
Drosseln einwirkt, möglichst klein zu halten. Der Grund hierfür ergibt sich aus
folgendem: Soll beispielsweise die von einem Trockengleichrichter gelieferte Gleichspannung
konstant gehalten werden, so
schaltet man sie gegensinnig mit einer
konstanten Vergleichsspannung in den Steuerstromkreis. Der Steuerstrom hängt seiner
Größe nach dann jeweils von der Differenz zwischen der zu regelnden Größe und der
konstanten Vergleichsspannung ab. Diese Spannungsdifferenz dient dazu, die 0hmschen
Spannungsabfälle, die durch den Steuerstrom in dem Steuerstromkreis hervorgerufen
werden, zu decken. Je größer die Änderung dieser Ohmschen Spannungsabfälle bei der
maximalen Änderung des Steuerstromes ist, um so stärker muß auch die zu regelnde
Spannung von dem durch die Vergleichsspannung bestimmten, konstanten Wert abweichen.
Man kann zwar, wie es bereits vorgeschlagen worden ist, diesen Regelfehler dadurch
beseitigen, daß man die Vergleichsspannung nicht konstant hält, sondern in Abhängigkeit
von dem Steuerstrom so ändert, daß sie ihrerseits die Zu- und Abnahme der Ohmschen
Spannungsabfälle in dem Steuerstromkreis deckt. Die zu regelnde Spannung kann dann
tatsächlich genau konstant gehalten werden. Hierzu bedapf es jedoch zusätzlicher
Regelmittel, die man ersparen kann, wenn es gelingt, die Steuerleistung im Eingangskreis
des Reglers, d. h. also den Steuerstrom und den Ohmschen Widerstand des Steuerstromkreises,
hinreichend herabzusetzen.
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Zur Herabsetzung der Steuerleistung kann man zunächst den eigentlichen
Hauptregeldrosseln noch einen magnetischen Verstärker vorschalten. der ebenfalls
aus gleichstromvormagnetisierten Drosseln aufgebaut ist. Der von der zu regelnden
Größe unmittelbar abhängige Steuergleichstrom durchfließt dabei nur die Vormagnetisierungswicklungen
der als magnetischer Verstärker dienenden Drosseln, während der Steuergleichstrom
für die Hauptregeldrosseln seinerseits erst von den Induktivitätsänderungen des
magnetischen Verstärkers abhängt. Eine besonders zweckmäßige Schaltung dieser Art,
auf die sich auch die Erfindung bezieht, besteht darin, daß mit den Arbeitswicklungen
der Hauptregeldrosseln die Arbeitswicklungen der als rnagnetische Verstärker dienenden
Hilfsregeldrosseln hintereinandergeschaltet sind. Parallel zu den Arbeitswicklungen
der Hilfsregeldrosseln ist die Wechselstromseite eines Hilfsgleichrichters geschaltet,
an dessen Gleichstromklemmen die Vormagnetisierungswicklungen der Hauptregeldrosseln
angeschlossen sind. Infolgedessen teilt sich der die Arbeitswicklungen der Hauptregeldrosseln
durchfließende Strom auf die Arbeitswicklungen der Verstärkerdrosseln und die Vormagnetisierungswicklungen
der Hauptregeldrosseln auf, wobei das Aufteilungsverhältnis von dem jeweiligen Vormagnetisierungszustand
der Verstärkerdrosseln abhängt. Je stärker diese vormagnetisiert sind, je kleiner
also ihre Induktivität ist, um so größer ist der über sie fließende Stromanteil
und um so schwächer werden die Hauptregeldrosseln vormagnetisiert. Eine Zunahme
der Vormagnetisierung der Verstärkerdrosseln bedeutet also eine Abnahme der Vormagnetisierung
der Hauptregeldrosseln.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die für eine solche
Regeleinrichtung erforderliche Steuerleistung noch weiter zu verkleinern. Es ist
bekannt, daß man die Regelempfindlichkeit vormagnetisierter Drosseln dadurch erhöhen
kann, daß man die Drosseln zusätzlich mit einem ihrem Belastungsstrom verhältnisgleichen
Gleichstrom tormagnetisiert. Zu dieser zusätzlichen Vormagnetisierung kann man an
sich eine besondere Vormagnetisierungswicklung benutzen. Diese erfordert aber Wickelraum,
der für die eigentliche Steuerwicklung verlorengeht, so daß letztere entweder mit
geringerer Windungszahl oder bei gegebener Windungszahl mit geringerem Querschnitt
ausgeführt werden muß. Der Gewinn an Steuerempfindlichkeit durch die zusätzliche
belastungsabhängige Vormagnetisierung wird also zum großen Teil wieder wettgemacht.
Besser in dieser Hinsicht ist die ebenfalls bereits bekannte Maßnahme, die zusätzliche
belastungsabhängige Vormagnetisierung der Drosseln dadurch zu bewirken, daß man
die Arbeitswicklungen derart mit .Ventilen in Reihe schaltet, daß jede Arbeitswicklung
nur von einer Halbwelle des Wechselstromes durchflossen werden kann und auf diese
Weise die zusätzliche Vormagnetisierung von den Arbeitswicklungen selbst erzeugt
wird.
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Die Erfindung besteht nun in einer Schaltung, die es gestattet, dieses
Prinzip auch auf die Verstärkerdrosseln einer Regeleinrichtung der vorstehend angegebenen
Art anzuwenden, ohne jedoch hierfür besondere zusätzliche Ventile, die ja wiederum
eine Verminderung der Steuerempfindlichkeit zur Folge haben würden, vorsehen zu
müssen. Gemäß der Erfindung wird bei einer Regeleinrichtung mit über einen aus gleichstromvormagnetisierten
Drosseln bestehenden magnetischen Verstärker gesteuerten, gleichstromvormagnetisierten
Drosseln, bei der sich der die Arbeitswicklungen der Hauptregeldrosseln durchfließende
Strom auf die Arbeitswicklungen der Verstärkerdrosseln und über einen Hilfsgleichrichter
in Graetzschaltung auf die Vormagnetisierungswicklungen der Hauptregeldrosseln aufteilt,
jede Arbeitswicklung der Verstärkerdrosseln je einem derselben Phase wie die betreffende
ArbeitswicIdung zugeordneten Ventil des Hilfsgleichrichters
parallel
geschaltet: Dabei können die Verstärkerdrosseln als einfache Drosseln mit nur einer
Arbeitswicklung je Phase ausgebildet sein. In diesem Fall ist nur den Ventilen der
einen. Ventilgruppe des in Graetzschaltung angeordneten Hilfsgleichrichters je eine
Arbeitswicklung der Verstärkerdrosseln parallel geschaltet. Sind dagegen in jeder
Phase zwei auf verschiedenen Kernen angeordnete, parallel geschaltete Arbeitswicklungen
vorhanden, so. wird jedem Ventil der Graetzschaltung eine solche Teilwicklung parallel
geschaltet.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar für den Fall einer dreiphasigen Anordnung. Es ist dabei angenommen, daß
die Regeleinrichtung in den Sternpunktsverbindungen des dreiphasig gespeisten Verbrauchers
liegt. Die Verbraucherphasen sind also zwischen die mit U, Tj und
W bezeichneten Klemmen einerseits und die Netzklemmen andererseits geschaltet
zu denken. Mit 2 sind die Hauptregeldrosseln bezeichnet. In jeder Phase sind zwei
Teildrosseln mit je einer Arbeitswicklung 3 vorhanden. Die Arbeitswicklungen sind
in bekannter Weise parallel geschaltet, während die zugehörigen Vormagnetisierungswicklungen
q. gegensinnig hintereinandergeschaltet sind.
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In Reihe mit den Arbeitswicklungen 3 der Hauptregeldrosseln 2 liegen
die Arbeitswicklungen i i bzw. i i' der Verstärkerdrosseln 5. Dabei sind die Arbeitswicklungen
i i bzw. i i' je für sich mit den entsprechenden Wicklungen der beiden anderen Phasen
zu einer Sternschaltung zusammengeschlossen. Parallel zu jeder Wicklung i i liegt
ein Ventil 1.4 und parallel zu jeder Wicklung ii' ein Ventil l4'. Die Gesamtheit
der Ventile 14 und 1d.' bildet eine dreiphasige Graetzschaltung, deren Gleichstrompole
die beiden Sternpunktsverbindungen der Arbeitswicklungen ii bzw. ii' sind. Zwischen
diesen beiden Gleichstrompolen liegen die in Reihe geschalteten Vormagnetisierungswicklungen
q. der Hauptregeldrosseln. Die Verstärkerdrosseln 5 sind ebenfalls mit Vormabgnetisierungswicklungen
12 ausgerüstet, die sämtlich untereinander in Reihe geschaltet sind,. wobei der
Richtungssinn der beiden jeweils zu ein und derselben Phase gehörigen Wicklungen
in bezug auf die zugehörigen Arbeitswicklungen verschieden gewählt ist.
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Nimmt man nun beispielsweise an, daß in einem bestimmten Augenblick
gerade Strom von der Phase U nach der Phase V fließt, so stehen für diesen
Strom insgesamt drei parallele Wege zur Verfügung. Der erste führt über das Ventil
1q. der Phase U, die Vormagnetisierungswicklungen 4 und das Ventil i.4' der Phase
I'. Parallel dazu liegen zwei Wege, in denen je eine Arbeitswicklung der Verstärkerdrosseln
und ein Ventil in Reihe geschaltet sind. Der eine dieser Wege führt über das Ventil
14 der Phase L' und die Arbeitswicklung i i der Phase V und der andere Weg über
die Wicklung i i' der Phase LT und das Ventil 1. der Phase L'. Die Größe des über
die Vormagnetisierungswicklungen 4 fließenden Anteils des Gesamtstromes richtet
sich danach, wie stark die Verstärkerdrosseln vormagnetisiert sind. Dabei wird,
wie man leicht erkennt, jede Arbeitswicklung der Verstärkerdrosseln immer nur von
einer Halbwelle des Wechselstromes durchflossen, so daß eine zusätzliche, von dem
Belastungsstrom der Arbeitswicklungen abhängige- Vormagnetisierung zustande kommt.
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Die Schaltung nach Fig. 2 ist ganz ähnlich aufgebaut wie die nach
Fig. i und unterscheidet sich von dieser nur dadurch, daß die Verstärkerdrosseln
in jeder Phase nur eine Arbeitswicklung 6 besitzen. Die Vormagnetisierungswicklungen
7 der Verstärkerdrosseln sind wiederum miteinander in Reihe geschaltet. Der Hilfsgleichrichter
bildet auch hier eine Graetzschaltung, bestehend aus den drei Ventilen 15 und den
drei Ventilen 15'. Dabei ist aber nur den Ventilen 15 je eine Arbeitswicklung 6
der Verstärkerdrosseln parallel geschaltet. Durch diese Parallelschaltung sind die
Verstärkerdrosseln 6 jeweils für die eine Stromhalbwelle praktisch kurzgeschlossen,
so daß sie immer nur von der anderen Stromhalbwelle durchflossen und dementsprechend
zusätzlich vormagnetisiert werden. Für einen von U nach TI fließenden Strom gibt
es zwei parallele Wege, der eine führt über das Ventil 15' der Phase U, die Vormagnetisierungswicklungen
.4 und das Ventil 15 der Phase L', der andere über die Wicklung 6 der Phase L' und
ebenfalls über das Ventil 1.5 der Phase 1;'. Auch hier hängt also von der Induktivität
der Wicklungen 6 das Aufteilungsverhältnis des Stromes auf den direkten und den
über die Vormagnetisierungswicklungen 4 führenden Weg ab.