DE760087C - Anordnung zur empfindlichen Beeinflussung einer Wechselspannung durch eine Regelgroesse - Google Patents

Anordnung zur empfindlichen Beeinflussung einer Wechselspannung durch eine Regelgroesse

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DE760087C
DE760087C DES140596D DES0140596D DE760087C DE 760087 C DE760087 C DE 760087C DE S140596 D DES140596 D DE S140596D DE S0140596 D DES0140596 D DE S0140596D DE 760087 C DE760087 C DE 760087C
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DES140596D
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Otto Werner
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/012Automatic controllers electric details of the transmission means
    • G05B11/016Automatic controllers electric details of the transmission means using inductance means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

  • Anordnung zur empfindlichen Beeinflussung einer Wechselspannung durch eine Regelgröße In Regeleinrichtungen tritt häufig die Aufgabe auf, mit einer sich ändernden Regelgröße eine Wechselspannung zu steuern, die entweder die zu regelnde Spannung selbst sein kann oder aber erst mittelbar dazu benutzt wird, um über ein weiteres Regelglied auf den zu regelnden -Stromkreis einzuwirken. Die Erfindung betrifft eine solche Anordnung mit dem Ziel, eine möglichst große Empfindlichkeit zu schaffen, so daß kleine Änderungen der Regelgröße bereits große Schwankungen der gesteuerten Spannung zur Folge haben.
  • Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck von zwei in Reihe miteinander liegenden, auf annähernd den gleichen Stromwert regelnden Konstantstromgliedern das eine von der Regelgröße in seiner Einstellung beeinflußt, und es wird dann die gesteuerte Spannung an einem der Konstantstromglieder, und zwar vorzugsweise an dem von der Regelgröße beeinflußten, abgegriffen. Unter Konstantstromglied sind dabei Anordnungen zu verstehen, die unabhängig von der an ihnen auftretenden Spannung einen konstanten Strom durchlassen. Solche Konstantstro.mglieder lassen sich in Wechselstromkreisen mit großer Genauigkeit aus ungesättigten und gesättigten bzw. vormagnetisierten Drosseln und Kondensatoren aufbauen. Fig. i zeigt ein solches Ausführungsbeispie: der Erfindung. Die beiden Konstantstromglieder sind mit i und 2 bezeichnet. Das Konstantstromglied i besteht zunächst au4 der Reihenschaltung einer ungesättigten Drossel 3 mit einer gesättigten Drossel 5, von denen die letztere mit einem Kondensator 6 parallel geschaltet ist. Außerdem ist den Drosseln 3 und 5 noch der Kondensator .1. parallel geschaltet.
  • Das Konstantstromglied 2 ist anders aufgebaut. Es besteht aus der Parallelschaltung einer mit Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspule und einem Kondensator. Die Drosselspule ist im vorliegenden Fall in bekannter Weise in zwei Einzeldrosseln mit den @Vechselstrom-,v icklungen 7 und 7' und den in Reihe geschalteten Gleichstromerregerwicklungen g und g' aufgelöst. Der Kondensator 8 liegt parallel zu den unter sich ebenfalls parallel geschalteten Wechselstromwicklungen 7 und 7'. Fließt durch die Erregerwicklungen g, g' ein konstanter Gleichstrom i, so besteht bei geeigneter Bemessung des Kondensators für das Konstantstromglied 2 zwischen seiner Klemmenspannung U#, und dem Wechselstrom 1, von dem es durchflossen wird, ein Zusammenhang, der in Fig. 2 durch die ausgezogene Linie kurvenmäßig dargestellt ist. Bei einem bestimmten Stromwert Il verläuft die Kennlinie praktisch parallel zur Spannungsachse. Der Stromwert Il hängt dabei von der Größe des Vormagnetisierungsgleichstromes i ab und läßt sich somit durch diesen einstellen.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Spannungen an den Gliedern i und -2 in Gegenphase miteinander, und zwar ist die Spannung an i kapazitiv, die an 2 dagegen induktiv. Die Netzspannung Ur ist also die Differenz zwischen den Spannungen an den beiden Gliedern. Eine geringfügige Änderung des V ormagnetisierungsstromes i bedingt eine starke Änderung der Spannung U, an den Wechselstromwicklungen 7, 7' des Gliedes 2, und zwar ändert sich die Spannung zwischen den Punkten. i und B der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie. -Man kann infolgedessen die Anordnung zur selbsttätigen Konstanthaltung von Strömen und Spannungen benutzen, indem man die konstant zu haltende Spannung bzw. den Strom oder einen proportionalen Teil davon gegebenenfalls über Hilfsgleichrichter den Vormagnetisierungswicklungen g, g' zuführt. Die Spannung LTz kann dann beispielsweise zur Steuerung der Vormagnetisierungswicklungen von Regeldrosseln oder des Gleichfeldes von Maschinen benutzt werden. Beliebig geneigte Kennlinien lassen sich bei der Regelung erreichen, wenn sowohl der Strom als auch die Spannung des zu regelnden Stromkreises auf die Regelanordnung einwirken, und zwar werden mit der Belastung abfallende Kennlinien erreicht. wenn Strom und Spannung im gleichen Sinne wirken, und ansteigende Kennlinien, wenn sie gegensinnig wirken.
  • Die Einstellung des Sollwertes kann mit kleinen Regelwiderständen im Stromkreis der Vormagnetisierungswicklungen des Konstantstromgliedes erfolgen. Wenn nur sehr kleine Regelspannungen zur Verfügung stehen, z. B. bei einer Regelung auf konstanten Strom. so sind Regelwiderstände im Stromkreis der Vorinagnetisierungs-,vicklung unter Umständen unerwünscht, da durch die Übergangswiderstände an den Kontakten Fehler hervorgerufen werden können. In diesem Fall kann man für die Einstellung des Sollwertes und die eigentliche Regelung je einen besonderen Vormagnetisierungsstromkreis vorsehen.
  • Eine solche Schaltung zur Regelung eines Gleichstromv erbraucherkreises auf konstanten Strom ist in Fig. 3 dargestellt. Von dem Verbraucherstromkreis ist nur ein kurzes Stück, das den Meßwiderstand 12 enthält, dargestellt. Der Verbraucher selbst, die ihn speisende Spannungsquelle und die in ihm liegende Hauptregeleinrichtung sind der Einfachheit halber weggelassen. Es ist jedoch angenommen, daß als Hauptregeleinrichtung eine vormagnetisierte Drossel dient, von der nur die mit 18 bezeichnete, den Vormagnetisierungsstrom führende Steuerwicklung dargestellt ist.
  • In dem Konstantstromglied 2 enthält die vormagnetisierte Drossel zwei Sätze von Vormagnetisierungswicklungen io, Wund i r, i i'. Die letztgenannten Vormagnetisierungswicklungen sind über einen als Sollwerteinsteller dienenden Regelwiderstand 13 an eine konstante Hilfsgleichspannung i.1. angeschlossen. Dagegen sind die Vormagnetisierungswicklungen io und iö ohne Zwischenschaltung eines Reglers an den im Verbraucherstromkreis liegenden Meßwiderstand 12 angeschlossen.
  • Die Steuerspannung, die an dem Konstantstromglied 2 abgenommen wird, wirkt nun auf die Steuerwicklung 18 der im Verbraucherkreis liegenden Hauptregeldrossel nicht allein. sondern v ielmehr in Gegenschaltung mit einer konstanten Vergleichsgleichspannung. die über einen Hilfsgleichrichter ig von einer nicht näher dargestellten Spannungsquelle, z. B. von einem an die Wechselstromklemmen des Hilfsgleichrichters ig angeschlossenen magnetischen Spannungsgleichhalter, geliefert wird.
  • Zu diesem Zweck wird die Steuerspannung durch den Hilfsgleichrichter i 5 gleichgerichtet und dem Widerstand 16 zugeführt. Zwischen dem Widerstand 16 und dein von dem Hilfsgleichrichter i9 gespeisten Wider-. stand 17 liegt die Steuerwicklung 18. Gemäß Fig. 2 kann die Spannurig an dem Konstantstromglied 2 zwischen den Werten A und B bei konstanter Regelgröße schwanken. Läßt man, wie in Fig.3 dargestellt, diese Spannung auf eine konstante Gegenspannung arbeiten, so sind Steuerströme in der Steuerwicklung 18 zwischen Null und einem Höchstwert zu erreichen. Gibt man der Gegenspannung die dem Punkt B (Fig. 2) entsprechende oder eine etwas kleinere Größe, so wird von der Gegenspannung ein Steuerstrom geliefert, sobald die Spannung an dem Konstantstromglied absinkt. Entspricht dagegen die Gegenspannung dem Punkt A, so fließt der Steuerstrom der Gegenspannung entgegen, wenn die Spannung an dem konstanten Stromglied ansteigt. Das Sperrventil 2o verhindert Steuerströme in falscher Richtung. Die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten A und B deckt dabei alle ohmschen Spannungsabfälle zwischen den Klemmen des Konstantstromgliedes 2 und den Wechselspannungsklemmen des Hilfsgleichrichters i9. An Stelle einer besonderen Hilfsspannung kann als Gegenspannung auch jede annähernd konstante Spannung, insbesondere auch die auf einen konstanten Wert geregelte Ausgangsspannung des ganzen Gerätes, verwendet werden.
  • Als Sollwerteinsteller kann zwecks Vermeidung von Kontaktschwierigkeiten auch ein fester Widerstand mit großem Temperaturkoeffizienten vorgesehen werden, der mittels einer Heizwicklung geheizt werden kann. Der durch die Heizung eingestellte Wert wird dann jedoch erst nach einer Zeit erreicht, die durch die thermische Zeitkonstante gegeben ist und die praktisch beliebig groß (Sekunden bis Stunden) gemacht werden kann. Die geregelte Ausgangsspannung des betreffenden Gerätes nähert sich dann also dem Sollwert nur allmählich.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Hier sind die beiden in Reihe geschalteten Konstantstromglieder i und 2 gleichartig ausgebildet, und zwar grundsätzlich ebenso wie das Glied 2 in der Schaltung nach Fig. i. Für gleichartige Teile beider Konstantstromglieder sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Außer den Wechselstromwicklungen 7 und 7' und den Vormagnetisierungswicklungen .2i und 21' besitzen die Drosseln der Konstantstromglieder hier noch Sekundärwicklungen 22 und 22', an denen die Ausgangsspannungen abgenommen werden. Das Glied i wird von einem konstanten Vormagnetisierungsstrom erregt, der von dem Spannungsgleichhalter 24 geliefert wird. Die Vor magnetisierungswicklungen des Gliedes 2 liegen dagegen an dem Spannungsteiler 23, der seinerseits von der geregelten Ausgangsspannung des ganzen Gerätes gespeist wird. Die Ausgangsspannungen U22 und U22 werden mit Hilfe der Hilfsgleichrichter 15 und 15' gleichgerichtet und dienen in Gegenschaltung zur Speisung der Steuerwicklung 18 einer nicht näher dargestellten, den Hauptstromkreis beeinflussenden Regeldrossel. Da die Summe der beiden Spannungen U22 und U22 konstant ist und lediglich den Schwankungen der Netzspannung unterliegt, bedingt eine Verkleinerung der Spannung U22 eine gleichzeitige Vergrößerung der Spannung U22. Für den Steuerstromkreis, der die Wicklung 18 enthält, stehen daher große Spannungsdifferenzen zur Verfügung, so daß sich eine hohe Empfindlichkeit ergibt.
  • Sieht man von kleinen Abweichungen ab, die durch die Verschiedenheit der Kondensatorströme in den Punkten A und B der Fig. 2 gegeben sind, so werden die Spannungen U22 und U22 beide von dem gleichen Strom erzeugt. Sie liegen daher praktisch in Phase miteinander, so daß in dem der Wicklung 18 zugeführten Steuerstrom keine zusätzlichen Wechselströme entstehen können. Man kann daher auf Glättungsmittel verzichten oder diese wenigstens sehr klein halten. Das ist aber gerade in Steuerstromkreisen außerordentlich erwünscht, da Glättungsmittel eine Erhöhung der Zeitkonstante mit sich bringen, was zu Überregelungen führt. Einer der beiden Hilfsgleichrichter, in diesem Fall der Gleichrichter i5', erhält eine Vorbelastung durch den Widerstand 25, die die Steuerströme aufnimmt. Auf besondere Sperrventile zur Unterdrückung falscher Steuerströmrichtungen kann dann verzichtet werden.
  • Infolge der Entnahme der Steuerleistung aus einem der Konstantstromglieder i bzw. 2 fließen in dem vorgeschalteten Konstantstromglied außer den Blindströmen der Drosselkondensatoranordnung noch die Wirkströme der Steuerleistung. Der hierdurch bedingte Fehler ist jedoch sehr klein, da sich diese Ströme geometrisch addieren. Er beträgt bei einer Wirkstromentnahme von ioo/o, bezogen auf die Blindströme des Konstantstromgliedes, nur etwa i °/o und läßt sich fast ganz kompensieren, wenn man dem Konstantstromglied eine Spannungskennlinie gibt, die in dem betreffenden Bereich nicht genau parallel zu der Spannungsachse verläuft, sondern mit steigender Spannung eine Abnahme des Stromes aufweist. Ein solcher Kennlinienverlauf ist in Fig. 2 punktiert eingetragen. Er läßt sich durch Vergrößerung des der Regeldrossel parallel geschalteten Kondensators erreichen. Es sei noch bemerkt, daß der konstante Strom in dem Strombereich der Konstantstromglieder dazu benutzt werden kann, eine konstante Vergleichsspannung zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann man entweder einen Widerstand unmittelbar über Hilfsgleichrichter in den Konstantstromkreis schalten oder, wenn eine galvanische Trennung erforderlich ist, einen Stromwandler dazwischenlegen.

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur empfindlichen Beeinflussung einer Wechselspannung durch eine Regelgröße, dadurch gekennzeichnet. daß von zwei in Reihe miteinander liegenden, annähernd auf den gleichen Stromwert regelnden Konstantstromgliedern das eine von der Regelgröße in seiner Einstellung beeinflußt wird und daß die gesteuerte Spannung an einem vorzugsweise an dem von der Regelgröße beeinflußten Konstantstromglied abgenommen wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die gesteuerte Spannung liefernde Konstantstromglied aus der Parallelschaltung eines Kondensators mit einer von einem Regelgleichstrom vormagnetisierten Regeldrosselspule besteht.
  3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet,daß das fest eingestellte Konstantstromglied aus der Reihenschaltung einer ungesättigten und einer gesättigten Drosselspule besteht, die beide parallel zu einem Kondensator liegen und von denen die gesättigte Drossel mit einem weiteren Kondensator einen Stromresonanzkreis bildet. q..
  4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeldrossel zwei Vormagnetisierungswicklungen besitzt, von denen nur die eine von dem Regelgleichstrom durchflossen wird, während mit der anderen ein Regelwiderstand zur Einstellung des Sollwertes in Reihe geschaltet ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 2 oder .4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwerteinsteller ein fester Widerstand mit großem Temperaturkoeffizienten dient, der mit einer einstellbaren Leistung geheizt wird.
  6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur selbsttätigen Regelung, insbesondere Konstanthaltung einer Regelgröße, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem regelbaren Konstantstromglied abgenommene Spannung als Steuerspannung für einen die Regelgröße beeinflussenden Regler, vorzugsweise eine vormagnetisierte Drossel, dient.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung über Gleichrichter auf eine konstante Gegengleichspannung arbeitet, die vorzugsweise etwa auf den bei konstantem Strom erreichbaren Höchst- oder Kleinstwert der Steuerspannung eingestellt ist.
  8. Anordnung nach den Ansprüchen i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Konstantstromgliedern auftretenden Spannungen in Gegeneinanderschaltung auf den die Regelgröße beeinflussenden Regler einwirken. g.
  9. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch das fest eingestellte Konstantstromglied aus der Parallelschaltung eines Kondensators mit einer Regeldrossel besteht, welche von einem konstanten Gleichstrom vormagnetisiert ist. io.
  10. Anordnung nach den Ansprüchen 8 und g, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der von den Konstantstromgliedern gespeisten, gegeneinandergeschalteten Gleichrichter eine Vorbelastung hat. i i.
  11. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Steuerleistung liefernde Konstantstromglied eine gegenüber dem konstanten Strom schwach im Sinne der Stromabnahme bei wachsender Spannung geneigte Kennlinie besitzt.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom in dem Stromkreis der Konstantstromglieder zur Erzeugung einer konstanten Vergleichsspannung dient.
  13. 13. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem regelbaren Konstantstromglied direkt oder über einen Gleichrichter abgenommene Spannung zur Speisung des Verbrauchers dient.
DES140596D 1940-03-30 1940-03-30 Anordnung zur empfindlichen Beeinflussung einer Wechselspannung durch eine Regelgroesse Expired DE760087C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1085609B (de) * 1956-02-27 1960-07-21 Westinghouse Electric Corp Einrichtung zur Sicherung gegen UEberstroeme bei Kleinspannungsverbrauchern mit einer Steuerungseinrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1085609B (de) * 1956-02-27 1960-07-21 Westinghouse Electric Corp Einrichtung zur Sicherung gegen UEberstroeme bei Kleinspannungsverbrauchern mit einer Steuerungseinrichtung

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