DE879408C - Control transformer with two parallel flow paths for drawing alternating current with constant voltage from a network with fluctuating voltage - Google Patents

Control transformer with two parallel flow paths for drawing alternating current with constant voltage from a network with fluctuating voltage

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DE879408C
DE879408C DES6475D DES0006475D DE879408C DE 879408 C DE879408 C DE 879408C DE S6475 D DES6475 D DE S6475D DE S0006475 D DES0006475 D DE S0006475D DE 879408 C DE879408 C DE 879408C
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DE
Germany
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voltage
alternating current
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Expired
Application number
DES6475D
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German (de)
Inventor
Max Schwaiger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices

Description

Regeltransformator mit zwei parallelen Flußpfaden zur Entnahme von Wechselstrom gleichbleibender Spannung aus einem Netz schwankender Spannung Die Erfindung bezieht sieh auf einen Regeltransformator für Spannungsgleichhaltung, der die schwankende Spannung des Speisenetzes in eine gleichbleibende Spannung für die Entnahmestelle umwandelt. Unter anderem hat man solche Transformatoren derart ausgeführt, daß sie in Abhängigkeit von den Schwankungen der Netzspannung mittels unter der Einwirkung einer Gegenkraft stelieiider beweglicher Eisenteile selbsttätig den magnetischen Widerstand eines Flußpfades derart ändern, daß die Sekundärwicklung dauernd von einem konstanten Fluß durchsetzt ist, oder daß bei Sparschaltung oder Zusatztransformatorschaltung jeweils der Spannungsanstieg oder -abfall ausgeglichen wird. Solche Spannungsgleichhalter haben den Nachteil, daß die Spannungsregelung stark von der Phase und Größe des Laststromes abhängig ist.Control transformer with two parallel flux paths for the extraction of Alternating current of constant voltage from a network of fluctuating voltage Die The invention relates to a regulating transformer for voltage equalization, which converts the fluctuating voltage of the supply network into a constant voltage for converts the extraction point. Among other things, you have such transformers executed that it means depending on the fluctuations in the mains voltage under the action of a counterforce, the movable iron parts are automatically positioned change the reluctance of a flux path such that the secondary winding is continuously permeated by a constant flow, or that with economy circuit or Additional transformer circuit compensates for the rise or fall in voltage will. Such voltage equalizers have the disadvantage that the voltage regulation is strongly dependent on the phase and size of the load current.

Die Erfindung hat die Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen. Sie betrifft einen Regeltransformator mit zwei parallelen Flußpfaden zur Entnahme von Wechselstrom gleichbleibender Spannung aus einem Netz schwankender -Spannung;- bei dem der-magnetische Widerstand des einen Flüßpfades praktisch konstant ist und der magnetische Widerstand des anderen Flußpfades durch einen in diesem. Flußpfad liegenden beweglichen und der Einwirkung einer Gegenkraft ausgesetzten Eisenanker im Sinn des Spannungsausgleichs selbsttätig geändert wird.The object of the invention is to provide a remedy here. She concerns a regulating transformer with two parallel flux paths for drawing alternating current constant tension from one Mains fluctuating voltage; - in which the magnetic resistance of the one flux path is practically constant and the reluctance of the other flux path through one in this one. River path lying movable iron anchors exposed to an opposing force is changed automatically in the sense of voltage equalization.

Erfindungsgemäß wirkt auf den beweglichen Eisenanker außer der Magnetkraft des gesteuerten Flußpfades und der Gegenkraft noch eine von der Größe und Phase der Belastung abhängige Hilfskraft derart ein, daß die Spannungsregelung von der Last unabhängig ist.According to the invention acts on the movable iron armature in addition to the magnetic force of the controlled flux path and the opposing force another one of size and phase the load-dependent auxiliary worker in such a way that the voltage regulation of the Load is independent.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

N ist das Netz mit der schwankenden Spannung, n sind die Anschlußleiter für die gleichbleibende Spannung. An das Netz N ist die Primärwicklung I angeschlossen, die die beiden Schenkel i von zwei Eisenkernen 2, 3 umfaßt. Auf den anderen Schenkeln 4, 5 der Eisenkerne sitzen Sekundärwicklungen 2i, 22 in Zusatzschaltung. In dem einen Joch des Eisenkerns 2 liegt ein beweglicher Eisenanker 6 von solcher Form, daß sich bei seiner Drehung der magnetische Widerstand des Flußpfades von Kern 2 ändert. Die in Reihe liegenden Wicklungen 2i, 22 erzeugen zwei einander entgegengerichtete Zusatzspannungen, von denen die Zusatzspannung der Wicklung 22 etwa unveränderlich ist, während sich die Zusatzspannung der Wicklung 2,1 bei der Drehung des Ankers 6 verhältnismäßig stark ändert, und zwar steigt sie bei Drehung des Ankers im Sinn des eingezeichneten Pfeiles an. Auf die Welle des Ankers 6 wirkt eine Feder 7, die mit ihrem einen Ende an einem Hebelarm 8 befestigt ist. Der Arm 8 sitzt auf einer Welle 9, auf der ebenfalls ein Anker io angeordnet ist. Auf die Welle 9 wirkt eine Feder ii ein. Der Anker io befindet sich in dem Maul eines Elektromagneten 12, dessen Wicklung über eine Widerstandsanordnung 13 an die Entnahmestellen angeschlossen ist. Durch die Widerstandsanordnung fließt ein dem Laststrom nach Phase und Größe angepaßter Hilfsstrom, der von einem Stromwandler 14 erzeugt wird. Dadurch wird der gleichbleibenden Entnahmespannung für den Magneten i2 ein künstlicher Spannungsabfall oder eine Zusatzspannung überlagert, und zwar in Abhängigkeit von der Größe und. Phase des Laststromes. Diese Zusatzspannung, die Form des Magnetankers io, die Kräfte der Federn 7 und i i und die Länge des Hebelarmes 8 sind derart aufeinander abgestimmt, daß unabhängig von der Phase und Größe der Belastung an der Entnahmestellen stets die gleiche Spannung herrscht.N is the network with the fluctuating voltage, n are the connecting conductors for the constant tension. The primary winding I is connected to the network N, which comprises the two legs i of two iron cores 2, 3. On the other thighs 4, 5 of the iron cores sit secondary windings 2i, 22 in an additional circuit. By doing a yoke of the iron core 2 is a movable iron armature 6 of such a shape, that when it rotates, the magnetic resistance of the flux path of core 2 changes. The series of windings 2i, 22 produce two oppositely directed windings Additional voltages, of which the additional voltage of the winding 22 is roughly unchangeable is, while the additional voltage of the winding 2.1 is when the armature rotates 6 changes relatively strongly, namely it increases in the sense of rotation of the armature of the arrow drawn. A spring 7 acts on the shaft of the armature 6, which is attached at one end to a lever arm 8. The arm 8 sits on one Shaft 9, on which an armature io is also arranged. One acts on the shaft 9 Spring ii a. The armature io is located in the mouth of an electromagnet 12, the Winding connected to the tapping points via a resistor arrangement 13 is. The load current flows through the resistor arrangement according to phase and size adapted auxiliary current generated by a current transformer 14. This will the constant extraction voltage for the magnet i2 is an artificial voltage drop or an additional voltage superimposed, depending on the size and. Phase of the load current. This additional tension, the shape of the armature io, the forces the springs 7 and i i and the length of the lever arm 8 are matched to one another in such a way that that regardless of the phase and size of the load at the extraction point always the same tension prevails.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Angenommen, die Spannung N wachse an, damit wächst auch der Fluß im Eisenkern a. Durch die Steigerung dieses Flusses erfährt der Anker 6 eine Drehung im Pfeilsinn entgegen der auf ihn einwirkenden Gegenkraft der Feder 7. Auch die in der Wicklung 21 induzierte, der Netzspannung entgegenwirkende Zusatzspannung wird dadurch gesteigert und -somit für einen bestimmten Belastungsfall der Spannungsanstieg im Netz N .für die Entnahmestelle iz ausgeglichen. Wird nun an der Entnahmestelle viel Strom entnommen, dann wird der F lußanstieg im Eisenkern 2, verringert. Der Anker 6 dreht sich infolgedessen entgegengesetzt der Pfeilrichtung und erhöht dadurch den magnetischen Widerstand im Kern 2. Dies hat aber eine Verringerung des Flusses zur Folge. Dadurch wird die- Zusatzspannung der Wicklung 21 herabgesetzt und der Spannungsanstieg des Netzes 7a nicht genügend ausgeglichen. Nun erzeugt aber der dem Laststrom proportionale Sekundärstrom des Stromwandlers 14 in der Widerstandsanordnung 13 eine Zusatzspannung, die sich bei der Anordnung des Ausführungsbeispiels von der Spannung der Entnahmestelle n, absetzt. Die auf den Anker io einwirkende Magnetkraft läßt infolgedessen nach, und die Feder i i, die stärker ist als die Feder 7, dreht den Anker in der Pfeilrichtung. Dadurch wird auch der Hebelarm 8 in der Pfeilrichtung verschwenkt und die Feder 7 etwas entspannt. Diese Entspannung bewirkt eine Zusatzdrehung des Ankers 6 in der Pfeilrichtung, die eine Verringerung des magnetischen Widerstandes im Kern 2, eine Flußvergrößerung und damit eine Steigerung der Zusatzspannung in der Wicklung 21 hervorruft. Die Widerstandsanordnung 18, die Form der Anker 6, io, die auf diese Anker einwirkenden Magnetkräfte, die Spannungen der Federn 7 und ii und die Länge und Lage des Hebelarmes 8 können leicht so abgeglichen werden, daß die Spannungsregelung nunmehr unabhängig von der Belastung ist. Da sich mit der Phase des-Belastungsstromes auch die Phase des Sekundärstromes des Stromwandlers 14 ändert, ändert sich auch die Phase der der Wicklung des Magneten i2 zugeführten Spannung, und infolgedessen ist die Magnetkraft des Magneten 12 auch von der Phase der Belastung abhängig. Deshalb ist man in der Lage, die Spannungsregelung auch von der Phase der Belastung unabhängig zu machen, wenn man die Konstanten der Widerstandsanordnung 13 entsprechend einstellt.The arrangement works as follows: Assuming that the tension N increases, so that the flux in the iron core a also increases. The increase in this flow causes the armature 6 to rotate in the direction of the arrow against the opposing force of the spring 7 acting on it . Balanced for the extraction point iz. If a lot of current is now drawn from the extraction point, the increase in flux in the iron core 2 is reduced. The armature 6 consequently rotates in the opposite direction of the arrow and thereby increases the magnetic resistance in the core 2. However, this results in a reduction in the flux. As a result, the additional voltage of the winding 21 is reduced and the increase in voltage of the network 7a is not sufficiently compensated. Now, however, the secondary current of the current transformer 14, which is proportional to the load current, generates an additional voltage in the resistor arrangement 13 which, in the arrangement of the exemplary embodiment, is separated from the voltage of the tapping point n. The magnetic force acting on the armature io decreases as a result, and the spring ii, which is stronger than the spring 7, rotates the armature in the direction of the arrow. As a result, the lever arm 8 is also pivoted in the direction of the arrow and the spring 7 is relaxed somewhat. This relaxation causes an additional rotation of the armature 6 in the direction of the arrow, which causes a reduction in the magnetic resistance in the core 2, an increase in the flux and thus an increase in the additional voltage in the winding 21. The resistance arrangement 18, the shape of the armature 6, io, the magnetic forces acting on these armatures, the tensions of the springs 7 and ii and the length and position of the lever arm 8 can easily be adjusted so that the voltage regulation is now independent of the load. Since the phase of the secondary current of the current transformer 14 also changes with the phase of the load current, the phase of the voltage supplied to the winding of the magnet i2 also changes, and consequently the magnetic force of the magnet 12 is also dependent on the phase of the load. It is therefore possible to make the voltage regulation independent of the phase of the load if the constants of the resistor arrangement 13 are set accordingly.

Die Erfindung ist auch bei analogen Anordnungen, wie eine solche beispielsweise in Fig.2 dargestellt ist, brauchbar. In Fig. 2 ist wieder I die Primärwicklung, die auf dem Schenkel i sitzt. Die jetzt in Hauptschaltung liegende Sekundärwicklung 1I sitzt nur auf dem Schenkel 5, während der Schenkel 4 wicklungsfrei ist.The invention is also applicable to analogous arrangements such as such for example is shown in Fig.2, useful. In Fig. 2 I is again the primary winding, which sits on the leg i. The secondary winding now in the main circuit 1I sits only on leg 5, while leg 4 is winding-free.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH-: Regeltransformator mit zwei parallelen Flußpfaden zur Entnahme von Wechselstrom gleichbleibender Spannung aus einem Netz schwankender Spannung, bei dem der magnetische Widerstand des einen Flußpfades praktisch konstant ist und der magnetische Widerstand des anderen Flußpfades durch einen in diesem Fl_ußpfad liegenden beweglichen und der Einwirkung einer Gegenkraft ausgesetzten Eisenanker im Sinn des Spannungsausgleichs selbsttätig geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beweglichen Eisenanker (6) außer der Magnetkraft des gesteuerten Flußpfades und der Gegenkraft noch eine von der Größe und Phase der Belastung abhängige Hilfskraft derart einwirkt, daß die Spannungsregelung von der Last unabhängig ist.PATENT CLAIM-: Regulating transformer with two parallel flux paths for drawing alternating current of constant voltage from a fluctuating network Voltage at which the magnetic resistance of one of the flux paths is practically constant and the reluctance of the other flux path through one in this one River path lying movable iron anchors exposed to an opposing force is automatically changed in the sense of voltage equalization, characterized in that that on the movable iron armature (6) besides the magnetic force of the controlled flux path and the opposing force an auxiliary force dependent on the size and phase of the load acts in such a way that the voltage regulation is independent of the load.
DES6475D 1941-11-07 1941-11-07 Control transformer with two parallel flow paths for drawing alternating current with constant voltage from a network with fluctuating voltage Expired DE879408C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3222552A (en) * 1961-11-14 1965-12-07 Brown Barry David Integrator modulator
EP0129839A1 (en) * 1983-06-24 1985-01-02 Regulation Technology, Inc. Variable transformer and voltage control system

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