DE874041C

DE874041C - Device for keeping the supply voltage of electrical consumers constant

Info

Publication number: DE874041C
Application number: DEP5331A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Hinkelmann
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1951-04-03
Filing date: 1951-04-03
Publication date: 1953-04-20

Description

Einrichtung zum Konstanthalten der Speisespannung elektrischer Verbraucher In der Technik besteht häufig die Notwendigkeit, einen Verbraucher unabhängig von den jeweiligen Belastungsverhältnissen des Netzes mit einer konstanten Speisespannung zu versorgen. Dieses Problem tritt nicht nur im reinen Laborbetrieb auf, wo an die Genauigkeit irgendwelcher Messungen erhöhte Anforderungen gestellt werden, sondern auch im praktischen Betrieb, beispielsweise bei Hochfreduenzsendeanlagen, automatischen Steuerungen u. dgl.Device for keeping the supply voltage of electrical consumers constant In the art there is often a need to be independent of a consumer the respective load conditions of the network with a constant supply voltage to supply. This problem does not only occur in pure laboratory operations, where the Accuracy of any measurements increased demands are made, but also in practical operation, for example in high-frequency transmission systems, automatic Controls and the like

Zum Ausgleich von Spannungsschwankungen infolge von Belastungsänderungen ist es bekannt, in den zum Verbraucher führenden Stromkreis Widerstände einzuschalten, die nach Maßgabe der jeweiligen Speisespannung zu- oder abgeschaltet werden. so daß dem Verbraucher eine praktisch konstante Spannung zugeführt wird. Voraussetzung hierbei ist natürlich, daß die Klemmenspannung des Generators, der Batterie oder des Gleichrichters, aus .dem der Verbraucher versorgt wird, höher liegt als die endgültige Speisespannung. Praktisch geht man hierbei etwa in der Weise vor, daß an die Verbraucherleitung beispielsweise ein Kontaktvoltmeter mit zwei Steuerkontakten angeschlossen wird, das mit dem einen Kontakt bei einer bestimmten überspannung -den Stromkreis für ein Hilfsrelais schließt, welches seinerseits einen Widerstand in den Verbraucherstromkreis einschaltet, das mit dem zweiten Kontakt bei Erreichen eines bestimmten Mindestwertes ebenfalls über ein Hilfsrelais einen weiteren Widerstand im '\'erbraucherstromlcreis kurzschließt und das in der (Mittelstellung beide Widerstände unheeinflußt läßt. Die Speisespannung wird also -zwischen zwei Grenzwerten geregelt, einem Höchstwert und einem Tiefstwert, deren Grenzen den jeweiligenAnforderungenentsprechend zu wählen sind, zwischen denen ein Mittelwert liegt, der dem normalen Betriebszustand entspricht.To compensate for voltage fluctuations due to changes in load it is known to switch on resistors in the circuit leading to the consumer, which are switched on or off according to the respective supply voltage. so that the consumer is supplied with a practically constant voltage. pre-condition here is of course that the terminal voltage of the generator, battery or of the rectifier, from which the consumer is supplied, is higher than the final supply voltage. In practice, one proceeds in such a way that For example, a contact voltmeter with two control contacts on the consumer line connected to the one contact at a certain overvoltage -The circuit for an auxiliary relay closes, which in turn has a resistor switches on in the consumer circuit that with the second contact when it is reached a certain minimum value also via an auxiliary relay an additional resistor short-circuits in the '\' consumer circuit and that in the (middle position both resistors leaves unaffected. The supply voltage is regulated between two limit values, one Maximum value and a minimum value, the limits of which correspond to the respective requirements are to be selected, between which there is an average value that corresponds to the normal operating state is equivalent to.

Nachteilig hierbei ist die Unstabilität der Regelung, die sich in einem Flattern der 'Kontakte bemerkbar macht. Dies ist erklärlich, wenn man berücksichtigt, daß bereits 'bei der ersten Berührung des Steuerkontaktes die Regelwirkung einsetzt, bei deren Einsetzen aber sofort die ursprünglichen Verhältnisse eintreten, d. h. eine erneute Berührung, die sofort wieder rückgängig gemacht wird. Um zu stabilen Verhältnissen zu kommen, ist es erforderlich, eine Rückführung vorzusehen, wie dies in der Regeltechnik an sich bekannt isst. Im vorliegenden Fall läßt sich eine Stabilisierung in einfacher Weise dadurch erreichen"daß als Steuerorgan für das Zu-bzw. Abschalten der Widerstände ein beispielsweise als Kreuzspul- oder Drehfeldsystem ausgebildetes Relais mit zwei Steuerstellungen benutzt wird. Die eine Spule .dieses Relais ist, gegebenenfalls über Gleichrichter, an die Verbraucherleitung angeschlossen, während die zweite Spule in einen Hilfsstromkreis derart eingeschaltet :ist, daß diese Spule lediglich in den eigentlichen Steuerstellungen wirksam ist, und zwar in der Weise, daß der jeweiligen Stellung entsprechend, bei Überspannungen, Einschalten eines Widerstandes, die Funktion der ersten Spule unterstützt und umgekehrt bei Unterspannungen, Kurzschließen eines Widerstandes, herabgemindert wird.The disadvantage here is the instability of the regulation, which can be found in a flutter of the 'contacts noticeable. This can be explained if one takes into account that the control effect starts with the first touch of the control contact, but when they set in, the original conditions occur immediately, d. H. another touch that is immediately undone. To be stable To come to circumstances, it is necessary to provide a return like this in the control technology known per se. In the present case, a stabilization can be achieved in a simple way to achieve "that as a control element for switching on and off of the resistors is designed, for example, as a cross-coil or rotating field system Relay with two control positions is used. The one coil of this relay is possibly connected to the consumer line via rectifier, while the second coil is connected in an auxiliary circuit in such a way that this coil is only effective in the actual control positions, namely in the manner that according to the respective position, in the event of overvoltages, one is switched on Resistance that supports the function of the first coil and vice versa in the event of undervoltage, Short-circuiting a resistor, is degraded.

Zweckmäßigerweise wird auch hier das Zu- und Abschalten der Widerstände durch Hilfsrelais vorgenommen. Diese können in diesem Fall in dem gleichen Hilfsstromkreis liegen, wie die zweite Spule des Steuerrelais.The switching on and off of the resistors is also expedient here made by auxiliary relays. In this case, these can be in the same auxiliary circuit like the second coil of the control relay.

Die erzielte Regelwirkung ist hierbei folgernde: Beim Auftreten, beispielsweise einer Überspannung erfolgt zunächst allein mit Hilfe oder ersten Spule die Kontaktberührung. Ist diese, wenn vielleicht auch nur kurzzeitig,-eingetreten, so wird gleichzeitig damit die zweite Spule erregt, die die erste Spule in ihrer Funktion unterstützt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Kontaktberührung in einem Sinne verstärkt wird, der einer erhöhten Überspannung entsprechen würde, so daß das Steuerorgän also einen sicheren Kontakt gibt, beidem ein Flattern vermieden wird und der erst beim Unterschreiten einer bestimmten Spannung gelöst wird. Beim Unterschreiten tritt sinngemäß die gleiche Wirkung auf, wobei die Funktion der ersten Spule durch die zweite Spule herabgemindert wird. Notwendigerweise ist hierbei eine Umkehrung der Stromrichtung erforderlich,, die durch Einschalten von Gleichrichtern ohne weiteres zu erreichen ist.The control effect achieved here is the following: When it occurs, for example In the event of an overvoltage, contact is initially made solely with the aid or the first coil. If this has occurred, even if only briefly, it will be at the same time so that the second coil is excited, which supports the first coil in its function. This in turn has the consequence that the contact is strengthened in a sense, which would correspond to an increased overvoltage, so that the Steuerorgän one gives safe contact, both avoiding fluttering and only when falling below the limit a certain tension is released. If the value falls below this, the same occurs Effect on, wherein the function of the first coil is reduced by the second coil will. A reversal of the current direction is necessary here, which can be easily achieved by switching on rectifiers.

Ein Ausführurngsbeispielder Erfindung wird im nachstehenden an Hand der Abbildung näher erläutert.An example embodiment of the invention is given below explained in more detail in the illustration.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Dreiphasengleichrichter Gh, der auf ein Gleichstromnetz mit der Batterie B, angedeutet durch die Bezeichnungen ±, arbeitet. Der Gleichrichter Gll-erhält seine Spannung über einen Transformator Trl, der an die Klemmen R-S-T d es Drehstromnetzes mittels des Schalters S mit den Sicherungen Si angeschlossen ist. Hinter dem Gleichrichter in dem Stromkreis zum Verbraucher liegt eine Drossel Dr als Glättungsdrossel, sowie Widerstände W1, W2, die zur Regelung der Spannung ein- und ausgeschaltet werden. Zu diesem Zweck ist der Widerstand, W1 durch den Ruhekontakt y1 eines Relais R1 überbrückt, während parallel zu dem Widerstand W2 der Arbeitskontakt r2 eines Relais R2 angeordnet ist. Die Relais liegen mit dem einen Pol an d er Sekundärwicklung eines Transformators Tr2, ,der primärseitig an die Klemmen R-S angeschlossen ist, während der zweite Pol jeweils über einen Gleitrichter G12 bzw. Gl. zu den Kontakten E bzw. A eines als Drehfel.dsystem ausgebildeten Relais K führt, dessen Kontaktorgan mit k bezeichnet und nur schematisch angedeutet ist. Das Kontaktorgan k ist seinerseits über einen Widerstand W3 an das andere Ende der Sekundärwicklung des, Transformators Tr2 angeschlossen.The example shown in the drawing is a three-phase rectifier Gh, which works on a direct current network with the battery B, indicated by the designations ±. The rectifier Gll receives its voltage via a transformer Trl, which is connected to the terminals RST of the three-phase network by means of the switch S with the fuses Si. Behind the rectifier in the circuit to the consumer there is a choke Dr as a smoothing choke, as well as resistors W1, W2, which are switched on and off to regulate the voltage. For this purpose, the resistor W1 is bridged by the normally closed contact y1 of a relay R1, while the normally open contact r2 of a relay R2 is arranged parallel to the resistor W2. One pole of the relays is connected to the secondary winding of a transformer Tr2, which is connected on the primary side to terminals RS, while the second pole is via a sliding regulator G12 or Eq. leads to the contacts E and A of a relay K designed as a Drehfel.dsystem, whose contact element is designated by k and is only indicated schematically. The contact element k is in turn connected via a resistor W3 to the other end of the secondary winding of the transformer Tr2.

Das Drehfeldsystem K enthält eine Feldspule F, die an die Verbraucherleitung mit der Batterie B angeschlossen ist, und eine erste Spule Spl, -die dieser parallel geschaltet ist. Die zweite Spule Spe ,des Drehfeldsystems ist einpolig mit dem Kontaktorgan k und somit gleichfalls über den Widerstand W3 mit der Sekundärwicklung des Transformators Tr2 verbunden, während das andere Ernie an eine A.nzapfung des Widerstandes W3 führt, so daß ein Spannungsabfall an W3 die Spule Spe zu erregen vermag. Die Spule F als Feldspule ist feststehend, während die Spulen Spl und Spe drehbeweglich angeordnet und mit Odem Kontaktorgan k mechanisch gekuppelt sind; also gewissermaßen den Rotor des Systems bilden.The rotating field system K contains a field coil F, which is connected to the consumer line is connected to the battery B, and a first coil Spl, -these in parallel is switched. The second coil Spe, of the rotating field system is unipolar with the contact element k and thus also via the resistor W3 to the secondary winding of the transformer Tr2 connected, while the other Ernie leads to a tap of the resistor W3, so that a voltage drop across W3 is able to excite coil Spe. The coil F as The field coil is stationary, while the coils Spl and Spe are rotatably arranged and are mechanically coupled to the Odem contact member k; so, so to speak, the rotor of the system.

Im Betrieb ergibt sich folgende Funktion: Bei einem Ansteigen der Speisespannung an den Klemmen ± wird die Spule Spl in dem Sinne erregt, daß das Kontaktorgan k des Drehfeldsystems den Kontakt A zu schließen trachtet. Bei der ersten Berührurng wird die Spule Spe eingeschaltet und der Stromkreis des Relais R1 geschlossen. Die SpuleSp2 verstärkt die Funktion oder Spule Spl indem Sinne, daß eine sichere Berührung zwischen dem Kontaktorgan k und dem Kontakt A eintritt. Gleichzeitig spricht das, Relais R1 an, welches seinerseits den Kontakt r1 öffnet, so daß nunmehr in den zum Verbraucher führenden Stromkreis der Widerstand W1 eingeschaltet ist. Sinkt die Spannung unter einen bestimmten Wert, so kommt der Kontakt E zur Wirkung. Es wird auch hier wiederum bei der ersten Berührung der Stromkreis der Spule Spe geschlossen, die in diesem Fall infolge des entgegengesetzt zu dem Gleichrichter G13 geschalteten Gleichrichters G12 die Wirksamkeit der Spule Spl herabmindert, d. h. also das Drehmoment des Drehfeldsystems K im entgegengesetzten Sinne wie vorher beeinflußt, so daß auch hier eine sichere Kontaktgabe zwischen dem Kontaktorgan k und dem Kontakt E eintritt. Mit -dem Schließen des Kontaktes E spricht das Relais R2 an, welches seinerseits mit Hilfe des Kontaktes r2 den Widerstand W2 kurzschließt und damit die Spannung im Verbraucherstromkreis heraufsetzt.The following function results during operation: When the supply voltage at the terminals ± increases, the coil Spl is excited in the sense that the contact element k of the rotating field system seeks to close contact A. With the first contact, the coil Spe is switched on and the circuit of the relay R1 is closed. The coil Sp2 reinforces the function or coil Spl in the sense that a secure contact between the contact element k and the contact A occurs. At the same time, the relay R1 responds, which in turn opens the contact r1, so that the resistor W1 is now switched on in the circuit leading to the consumer. If the voltage drops below a certain value, contact E comes into effect. It is concluded here again at the first touch of the circuit of the coil Spe, which are connected in this case, due to the opposite to the rectifier G13 rectifier G12 d ie effectiveness of the coil Spl down reduces, so that the torque of the rotary field system K in the opposite direction as before influenced, so that a reliable contact between the contact member k and the contact E occurs here as well. With the closing of the contact E, the relay R2 responds, which in turn short-circuits the resistor W2 with the help of the contact r2 and thus increases the voltage in the consumer circuit.

In den Zwischenstellungen, die dem normalen Betriebszustand entsprechen, sind die Kontakte E und A ohne Berührung mit dem Kontaktorgan k des Drehfeldsystems, so daß die Relais R1 und R2, ebenso die Spule Spe, stromlos sind, d. h. also der Widerstand W1 überbrückt und,der Widerstand W2 eingeschaltet bleibt. Durch Wahl der Widerstände W1 und W2 sind dieGrenzwerte einzustellen, in denen die Spannung geregelt werden soll, während durch W3 die Wirksamkeit der Spule Spe einzustellen ist.In the intermediate positions, which correspond to the normal operating state, the contacts E and A are without contact with the contact element k of the rotating field system, so that the relays R1 and R2, as well as the coil Spe, are de-energized, ie the resistor W1 bridged and the Resistor W2 remains switched on. The limit values in which the voltage is to be regulated can be set by selecting the resistors W1 and W2, while the effectiveness of the coil Spe can be set using W3.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist der Erfindergedanke in seinem Anwendungsbereich grundsätzlich von der Betriebsart, d. h. ob Gleichstrom- oder Wechselstromnetz, unabhängig. Im letzteren Fall ist es erforderlich, in den Stromkreis zum Drehfeld:system einen Gleichrichter einzuschalten. Beim Betrieb des Hilfsstromkreises mit Gleichstrom können die Gleichrichter an dieser Stelle entfallen und es ist statt deren beispielsweise ein Polwender vorzusehen.As already mentioned at the beginning, the inventive idea is in its scope basically on the operating mode, d. H. whether direct current or alternating current network, independent. In the latter case it is necessary to switch to the rotating field: system turn on a rectifier. When operating the auxiliary circuit with direct current the rectifier can be omitted at this point and it is instead, for example a reverser to be provided.

Claims

PATENT APPLICATION: i. Device to keep the supply voltage constant electrical consumer: resistances in the circuit leading to the consumer are switched on, which are switched on or off depending on the load conditions, characterized by one designed, for example, as a cross-coil or rotating field system Relay with two control positions and one middle position as a control element for the Switching on or off the resistors: one of its coils, possibly via a rectifier, to .the consumer line is connected and its second coil in an auxiliary circuit is switched on in such a way that it is only effective in both control positions , is the function in the event of overvoltage, depending on the respective position supports the first coil and vice versa reduces it in the event of undervoltage.

2. Establishment according to claim i, @ characterized in that the switching on and off of the resistors by auxiliary relays that are in the same auxiliary circuit as the second Control relay coil.

3. Device according to claim i or 2, characterized in that : that in: the circuit of the second coil half-wave rectifiers are switched on, which cause the necessary change in the direction of current when changing the contact.