DE903958C - Konstantstromquelle - Google Patents

Description

• Konstantstromquelle Um einen Gleichstrom mit großer Genauigkeit konstant zu halten, ist es bekannt, an den Eingang eines mtit der Lindeck-Rothe-Schaltung arbeitenden automatischen Kompensators eine konstante Spannungsquelle, z. B. ein Normalelement, zu legen, das für höchste Genauigkeit in einem Thermostat untergebracht werden kann. ,Der konstante Gleichstrom ist hierbei naturgemäß nicht größer als der Ausgangsstrom des Kompensators, .der im allgemeinen durch eine Elektronenröhre geliefert wird, z. B. Fotozellenkompensator, Kompensator mit veränderlicher Rückkopplung. Um einen konstanten Gleichstrom zu erhalten, der größer ist als der Anodenstrom einer Elektronenröhre, ist es bekannt, beider oben beschriebenen Anordnung parallel zur Elektronenröhre einen Widerstand zu legen; durch diesen. Widerstand fließt ein der Netzspannung direkt proportionaler(Strom zusätzlich zumAnodenstrom der Röhre über den Kompensationswiderstand und den Verbraucher. Der Anodenstrom der Röhre wird durch das Nullgalvanometer gesteuert, das zwischen Kompensationswiderstand und Normalelement liegt, und gleicht die Schwankungen des Verbraucherstromes aus. Damit diese Anordnung die Netz.spannungsschwankungen vollständig ausregeln kann, ist es notwendig, daß der maximal rpögliche Anodenstrom mindestens so groß ist wie die Schwankungen des Zusatzstromes und weiter, daß die Röhre mit Gleichspannung betrieben wird. Bei niedri@gohmigen Verbraucherwiderständen, z. B. bei den meisten wärmetechnischen Anwendungen solcher Konstantstromquellen, bringt die geschilderte Anordnung einen sehr erheblichen Aufwand mit sich, denn der Verbraucherstrom muß der Anodenspannungsquelle entnommen werden. Dadurch wird das Netzanschlußgerät groß und teuer; außerdem ist der Leistungsverbrauch der gesamten Anlage unnötig hoch.
• Um eine Konstantstromquelle, die die gleiche Wirkung hat, jedoch bedeutend einfacher ist und einen kleineren Aufwand erfordert, herzustellen, soll erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen werden: Von der schwankenden Wechselspannung des Netzes wird der Gleichstromkreis, in dem die Gleichstromstärke konstant sein soll, über Gleichrichter, z. B. Trockengleichrichter, gespeist. Ein passend gewählter Spannungsiabfall in diesem Gleichstromkreis, der z. B. an einem besonderen Widerstand, allenfalls Präzisionswiderstand, erzeugt wird, wird in einem besonderen Kompensationsstromkreis über ein Nullgalvanometer gegen die Spannung einer Normalspannungsquelle, z. B. eines Normalelementes, geschaltet. Das Nullgalvanometer steuert nach Art der bekannten selbsttätigen Kompensatoren einen Gleichstrom, mit dem seinerseits die Magnetisierung eisenhaltiger Drosselspulen beeinflußt wird, die in dem Leitungszug zwischen Netzspannungs-anschluß und Gleichrichter liegen. Als selbsttätiger Kompensator kann auch hier wieder ein Fotozellenkompensator, ein Bolometerverstärker, ein Kompensator mit veränderlicher Rückkopplung od. dgl. dienen. Die Wirkungsweise sei unter der Annahme erläutert, daß für die Einrichtung ein Fotozellenkompensator benutzt wird. Weicht der Spannungsabfall an dem Kompensationswiderstand, der im Verbraucherstromkreis liegt, von der elektromotorischen Kraft des Normalelementes im Kompensationskreis, ab, so fließt durch das, Nullgalvanometer ein Strom, wodurch die Beleuchtung der Fotozelle im Gitterkreis der Verstärkerröhre und damit der . Anodenstrom geändert werden. Hierdurch ändert sich die Gleichstrommagnetisierung der eisenhaltigen Drosselspulen und damit deren Wechselstromwiderstand so lange, bis ein solcher Gleichstrom im Verbraucherkreis fließt, daß der Kompensationskreis stromlos ist, also die alte Gleichstromstärke im Verbraucher wiederhergestellt ist. Die Betriebsströme und -spannungen der Elektronenröhre und der Fotozellen können dem schwankenden Wechselstromnetz unmittelbar entnommen werden, da ihre Eigenschaften in dem Betriebsverhalten der geschilderten Einrichtung nicht eingehen. Damit die eisenhaltigen Wechselstromdrosselspulen und ihre Gleichstromsteuerwicklungen nicht als Transformatoren wirken, können z. B. zwei gleiche Drosselspulen hintereinandergeschaltet werden, deren Wechselstromwicklungen den gleichen und deren Gleichstromwicklungen den. entgegengesetzten Wicklungssinn haben, so daß die in den Gleichstromwicklungen transformierten Wechselspannungen sich gegenseitig aufheben. Abb. i zeigt das grundsätzliche Schaltbild und Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel. In den Abbildungen bedeuten i den Netzanschluß, 2 und z( die eisenhaltige Drosselspule, 3, und 3,' deren Gleichstromsteuerwicklungen, q, den Gleichrichter, 5 den Verbraucherwiderstand, 6 den Kompensationswiderstand, 7,das Nullgalvanometer, 8 das Normalelement, g einen durch das Nullgalvanometer gesteuerten Gleichstromverstärker, 1o die Fotozelle, i i eine Verstärkerröhre, 12 die Fotozellenspannungsquelle, 12' die Anodenspannungsquelle. Die Anlage der Abb. i arbeitet folgendermaßen: Vom Netz i wird über die Drossel 2 und den Gleichrichter q. dem Verbraucher 5 ein von den Schwankungen der Netzspannung unabhängig zu haltender Gleichstrom zugeführt. Im Verbraucherstromkreis ist außerdem ein Widerstand 6 eingeschaltet. Der an diesem Widerstand 6 erzeugte Spannungsabfall ist über das richtkraftlose Nullgalvanometer 7 einer Kon@stantspannun:gsquelle, z. :Bi. einem Normalelement 8, entgegengeschaltet. Dieses Normalelement kann .in bekannter Weise in einem Thermostat eingebaut sein. Dias Nullgalvanometer 7 schlägt bei Schwankungen der Meßspannung bzw. des Spannungsabfalles am Widerstand 6 nach links oder rechts aus und beeinflußt durch ein am beweglichen Organ des Galvanometers befestigtes Steuerglied, z. B. einen Spiegel oder eine Fahne, einen Licht-, Luft- oder Wärmestrom, der mit Hilfe eines geeigneten Empfängers, z. B. einer Fotozelle, eines Thermoelementes oder eines Bolometers, (den Gleichstromverstärker g steuert. Der so gesteuerte Gleichstrom durchfließt die Gleichstromwicklung 3,, .die den Eisenkern der Drosselspule 2 vormagnetisiert. Auf diese Weise wird der Wechselstromwidersta,nd der Drosselspule 2 so beeinflußt, daß der Gleichstrom im. Verbraucherkreis immer auf dem gleichen Betrag gehalten wird.
• Beim Ausführungsbeispiel der Abb. ? ist die Konstantstromeinriehtung mittels eines Anpassungstransformators an das Netz angeschlossen. Als Gleichrichter q, dienen Trockengleichrichter in Graetzschaltung. Der Spiegeldes Galvanometers 7 steuert einen Lichtstrom, der mit Hilfe einer geeigneten Optik über Spiegel zur Fotozelle io geleitet wird. Die Fotozelle io liegt in bekannter Weise im Gitterkreis. der Verstärkerröhre i i. Die Fotozellenspannung und die Anodenspannung der Röhre i i sind beim Ausführungsbeispiel der Batterie i i und i i' entnommen. Diese Spannungen können aber ohne weiteres aus dem Netz i entnommen werden, u. a. unter .Ausnutzung der Gleichrichterwirkung von Röhre und Fotozelle. Die Netzschwankungen haben nämlich keinen schädlichen Einfluß, da ja durch die selbsttätige Kompensationseinrichtung der Anodenstrom des Verstärkers immer so lange geändert wird, bis der Gleichstrom im Verbraucherkreis auf den Konstantwert eingeregelt ist. Um zu erreichen, daß durch die Gleichstromwicklung 3 keine Wechselspannungen in den Anodenkreis des Gleichstromverstärkers 9 übertragen werden, werden zwei Drosselspulen 2 und 2' mit den Gleichstromwicklungen 3 und 3' verwendet. Diese Wicklungen 3 und 3! sind so geschaltet, daß sich die transformatorisch übertragenen Wechselspannungen gegenseitig aufheben.
• Die neue Anordnung kann auch als Kons.tantspannungsquelle verwendet werden, indem man den Verbraucher zwischen dem Punkt A des Kompensationswiderstandes und einem je nach der Höhe der gewünschten Spannung gewählten Anzapfungspunkt des Widerstandes 5 anschließt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Konstantgleichstromquelle für Wechselstromnetzanschluß, bei der der Verbraucherkreis, in dem die Gleichstromstärke kontant sein soll, aus dem Wechselstromnetz über einen gleichstromgesteuerten Wechselstromwiderstand und Gleichrichter gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsabfall im Verbrauchsstromkreis, der z. B. an einem besonderen Widerstand hervorgebracht wird, über ein Galvanometer einer Konstantspannungsquelle, z. B. einem Normalelement, entgegengeschaltet ist und daß dieses Galvanometer nach Art der selbsttätigen Kompensatoren einen Licht-, Luft-oder Wärmestrom beeinflußt, durch den ein Gleichstrom gesteuert wird, der die Steuerwicklung des Wechselstromwiderstandes durchfließt und dadurch diesen so beeinflußt, daß der Gleichstrom im Verbraucherkreis bei Schwankungen der Netzspannung immer auf dem gleichen Betrag gehalten wird.
2. 2. Konstantgleichstromquelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als gleichstromgesteuerter Wechselstromwiderstand eine eisenhaltige Drosselspule mit Gleichstromsteuerwicklung, welche die Vormagnetisierung des Eisenkerns beeinflußt, ,dient.
3. 3. Konstantgleichstromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule in zwei Teile aufgeteilt ist, die so geschaltet sind, daß die von den Wechselstromwicklungen in die Gleichstromwicklungen transformatorisch übertragenen Wechselspannungen sich gegenseitig aufheben. q..
4. Konstantgleichstromquelle nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetisierungsstrom einem lichtelektrisch gesteuerten Verstärker entnommen wird.
5. 5. Konstantgleichstromquelle nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetisierungsstrom einem Verstärker mit gesteuerter Rückkopplung entnommen wird.
6. 6. Konstantgleichstromquelle nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetisierungsstrom einem Bolometerverstärker entnommen wird.
7. 7. Anwendung der Konstantgleichstromquelle nach Anspruch i und/oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Konstantspannungsquelle benutzt wird, indem man den Verbraucher zwischen dem einen Endpunkt (A) des Kompensationswiderstandes und einem Abgriff anschließt, der je nach der Höhe der gewünschten Konstantspannung an einem dem Kompensationskreis vorgeschalteten Widerstand (5) gewählt wird.