DE755598C - Spannungsregler - Google Patents

Description

• Spannungsregler Gegenstand der Erfindung ist ein Spannungsregler, der mittels eines durch einen Röhrenverstärker gesteuerten Regelorgans über Widerstände Spannungsabweichungen von einem Sollwert der Spannung ausregelt.
• Der Regler zeichnet sich im besonderen durch schnelles und genaues Regeln aus, wobei auch hohe Leistungen durch eine baulich kleine Anordnung bewältigt werden können.
• Bei den Reglern bekannter Bauart, z. B. Magnet-, Druckmittel- oder Motorreglern, ist der Regelvorgang mit wesentlicher Trägheit behaftet, desgleichen ist die Regelgenauigkeit und die Ansprechempfindlichkeit meist nur auf Kosten einer baulichen Vergrößerung des Reglers möglich, was z. B. in ausgesprochener Weise bei den Magnetreglern der Fall ist. Bei diesen wächst mit der Güte der Regelung unmittelbar auch das Regelorgan, da die Magnetspule für kleinere Sollwertabweichungen z. B. dasselbe Drehmoment hervorzurufen hat, also für entsprechend größere Leistung zu bemessen ist.
• Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Reglers besteht nun darin, einerseits mit geringster Trägheit und größter Genauigkeit einen Spannungsausgleich durchzuführen und andererseits bei kleinsten baulichen Ausmaßen größtmögliche Leistungen zu schalten.
• Das Wesen der Erfindung besteht darin, mittels eines Röhrenverstärkers die Regelkraft in einem wählbar proportionalen Verhältnis der Spannungsänderung trägheitslos anzupassen.
• Dadurch, daß die Regelkraft jetzt nur mittelbar von der Sollwertdifferenz abhängig ist, können die Magnetausmaße bei einem hohen Maß an Regelgüte wesentlich verkleinert werden, wodurch das System auch dementsprechend schneller arbeitet. Es kann ferner im besonderen fast die gesamte Magnetkraft zum Regeln verwendet werden, im Gegensatz zu den bekannten Reglern, die eine um ein Vielfaches der Regelkraft größere Leerlaufleistung haben müssen.
• In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel eines Magnetreglers mit Röhrenverstärker dargestellt.
• Im Stromkreis eines Verbrauchers, dessen Spannung konstant gehalten werden soll, liegt ein Regelwiderstand R, der durch ein Regelorgan in seinem Widerstandswert im Sinne der Sollwertabweichungen geändert wird. Über die Istspannung U; wird z. B. mittels eines Spannungsteilers i, 2 eine im Stromkreis der Magnetspule P liegende Steuerröhre S im Sinne der zeitlichen Spannung Ui gesteuert. Die Anordnung ergibt bei einem vorbestimmten mittleren Widerstand eine Sollspannung US bei einer bestimmten Istspannung Ul. Ändert sich die Spannung Uj, so ändert sich über den Widerstand 2 die Steuerspannung der Steuerröhre S und im selben Sinne deren Anodenstrom, der gleich dem Erregerstrom der Magnetspule P ist. Entsprechend dem Verstärkungsgrad der Röhre und dem eingestellten Spannungsteilerverhältnis kann durch eine sehr kleine Spannungsabweichung eine sehr große Leistungsänderung im Spulenkreis hervorgerufen werden. Der Spannungsteiler i', 2 kann auch hinter-dem Regelwiderstand angeordnet werden, d. h. sollspannungsseitig steuern. Ebenfalls können auch beide Steuerarten gleichzeitig angewandt werden.
• Durch diese trägheitslose Verstärkung, und zwar lediglich nur die der Sollwertdifferenz, ist ein hoher Empfindlichkeits- und Genauigkeitsgrad erreichbar. Ferner braucht hier die Spule keinerlei Vorleistung aufzunehmen, sondern die Gesamtleistung der Spule ist eine von annähernd Null bis zu dem Regelgrenzwert gehende Nutzleistung, die im Mittelwert die Mittelstellung des Reglers ergibt und die durch den mittleren Arbeitspunkt der Verstärkerröhre S bestimmt ist.
• Durch den Fortfall der bekanntlich recht großen Vorleistung des Magneten, die bei den meisten Reglern die Empfindlichkeit bedingt und ein Vielfaches der Regelleistung ausmacht, kann das Magnetsystem nun erheblich verkleinert werden.
• Bei dieser Anordnung werden Stromänderungen des Verbrauchers dadurch berücksichtigt, daß eine weitere Steuerung der Röhre S durch einen im Verbraucherstromkreis liegenden Widerstand 3 erfolgt, der die Steuerspannung außerdem so beeinflußt, daß auch bei Änderungen des Verbraucherstrotnes der Spannungssollwert erhalten bleibt.
• Eine negative Vorspannung für die Steuerröhre, die über den Widerstand 2 positiv vorgespannt wird, kann einer Batterie B entnommen werden oder auch über einen Kathodenwiderstand d. od. dgl. in sonst an sich bekannter Weise erzeugt werden.
• Gemäß Abb. i kann der Regelwiderstand R aus einer Anzahl Teilwiderständen a-i. . . st bestehen, die in bekannter Weise durch Kontakte bi. . . zt kurzgeschlossen werden können. Bei dieser Anordnung können die Regelwiderstandskontakte von einzelnen Magneten oder auch alle Kontakte durch nur einen einzigen Magneten betätigt werden. Dies geschieht in der Weise, daß gemäß Abb.2 jeder Kontakt b,. . . n mittels eines Ankers cl . . . n mit dem Magneten M über einen magnetischen Leiter dl. . . n geringsten Querschnittes verbunden ist. Die Kontakte werden auf demselben Magneten llT, z. B. alle nebeneinander oder zentral liegend, angeordnet, wobei jedem Kontakt ein Teilwiderstand zugeordnet ist. Der Kraftfluß wird in allen Fällen über die magnetischen Leiter geschlossen. Diese erreichen vermöge ihres kleinen Querschnittes schnell ihre Sättigungsgrenze, und zwar praktisch dann, wenn jeder Anker angezogen ist.
• Wird z. B. die Spule P von einem durch die Steuerröhre S eingestellten mittleren Strom durchflossen, so entsteht ein Kraftfluß, der z. B. die Hälfte aller Anker anzieht und somit über die Kontakte b eine entsprechende Anzahl Widerstände a kurzschließt. Der Gesatntfluß verteilt sich größtenteils, von einiger Streuung abgesehen, auf die den geringsten magnetischen Widerstand bietenden, bereits angezogenen Anker.
• Jeder Anker hat seitlich eine Fahne, mittels der er den danebenliegenden und in der Schaltfolge nächstfolgenden auf etwa halbem Wege mitnimmt und ihn so in eine bevorzugte Anzugsbereitschaft versetzt.
• Steigt nun die Spannung z. B. an, so konzentriert sich der Kraftflußzuwachs größtenteils auf den in Bereitschaft stehenden Anker, zieht ihn an und setzt den nächsten in Bereitschaft usw. Nimmt der Kraftfluß z. B. ab, so wird der letztangezogene Anker bevorzugt freigegeben, da die Vorspannkraft des von ihm bereits halb angezogenen Ankers die Freigabe unterstützt.
• Da ein angezogener Anker mit einer kleineren Kraft gehalten werden kann als zum Anziehen erforderlich ist, kann die Verstärkerröhre S ohne weiteres auch von der Sollspannung gesteuert werden. Die Haltekraft liegt dann innerhalb der positiven und negativen Fehlergrenze. Soll z. B. ein Anker abfallen, so muß die negative Fehlergrenze, die gleich ist der Haltekraft, unterschritten werden, bevor die Freigabe erfolgt. Soll nun z. B. dieser Anker wieder angezogen werden, so muß die positive Fehlergrenze überschritten werden.
• Ein derartiges Kontaktschaltsystem gewährleistet ein schnelles Regeln, da die zu bewegenden Kontakte in ihrem Gewicht sehr gering sind, im Gegensatz zu anderen bekannten Regelgliedern, wie z. B. Drehwiderständen und Kohledrucksäulen, bei denen für jeden Regelvorgang wesentlich größere Massen in Bewegung gesetzt werden müssen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Spannungsregler, bei dem mittels eines Röhrenverstärkers, dessen Steuerspannung von Spannungsteilern abgegriffen wird, über ein Regelorgan ein die Spannung regelnder Widerstand verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan, z. B. die Spule (P) eines Magneten (M), der einen Regelwiderstand (R) der Sollspannungsabweichung anpaßt, im Stromkreis des Röhrenverstärkers (S) liegt, wobei die Spannungsteiler (i, 2 bzw. i', 2'), von denen die Steuerspannung abgegriffen wird, an der Istspannung (U1) oder Sollspannung (US) bzw. der Istspannung und Sollspannung liegen.
2. 2. Spannungsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Belastungsänderungen verursachte Sollwertänderung durch einen vom Hauptstrom durchflossenen und im Gitterkreis der Verstärkerröhre (S) liegenden Widerstand (3) ausgeglichen wird.
3. 3. Spannungsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Spannungsteiler (i, 2 bzw. i', 2') entstehende positive V orspannung durch eine negative Spannung kompensiert wird, die in an sich bekannter Weise z. B. einer Batterie (B) entnommen oder mittels eines Kathodenwiderstandes (4), einer Glimmlampe oder eines Eisenwasserstoffwiderstandes gewonnen wird.
4. 4. Spannungsregler nach den Ansprüchen i bis 3, dessen Regelwiderstand (R) aus einer Anzahl Teilwiderständen (di...n) besteht, die über Kontakte (bi. . . n) magnetisch geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kontakte mittels eines einzigen Magneten (M) betätigt werden, wobei die Kontaktanker (cl ... n) an magnetische Leiter (d1 ... n) von sehr kleinem Querschnitt, d. h. also mit niedriger Sättigungsgrenze, angeordnet sind, so daß der Kraftfluß von Anker zu Anker wandert.
5. 5. Spannungsregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anker seitlich mit einer Fahne versehen ist, die den in :der Schaltfolge nächstfolgenden Anker auf halbem Wege mitnimmt und dadurch in eine bevorzugte Anzugs- oder Freigabebereitschaft versetzt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 1292,72, 305756 330275 6387i9. 663256.