DE918276C - Einrichtung zur selbsttaetigen Konstantregelung elektrischer bzw. elektrisch abbildbarer Groessen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Konstantregelung elektrischer bzw. elektrisch abbildbarer Größen Einrichtungen zur Konstantregelung müssen neben der eigentlichen Regeleinrichtung ein Element, ein sogenanntes Normal, enthalten, mit dem die zu regelnde Größe verglichen wird: Um eine exakte Regelung zu ermöglichen, muß das Vergleichsnormal selbst eine große Konstanz aufweisen. Eine wesentliche Forderung ist, daß es bei Betätigung nicht so stark belastet wird, daß sich seine Eigenschaften ändern.
• Eine sehr zweckmäßige Anordnung, bei der die vorgenannten Forderungen restlos erfüllt sind, bildet den Gegenstand der Erfindung. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einer magnetischen Vergleichseinrichtung mit einem ein konstantes Feld erzeugenden Permanentmagneten als Vergleichsnormal durch die zu regelnde elektrische Größe ein magnetisches Feld aufgebaut wird und mittels einer den Unterschied der beiden Felder messenden Einrichtung die Abweichungen vom Regelsollwert ausgeglichen werden.
• Der Vergleich der zu regelnden Größe, beispielsweise einer elektrischen Spannung, mit der Normalgröße, beispielsweise einem galvanischen Normalelement, ist bei den bekannten Einrichtungen stets mit einer Leistungsabgabe der Normalgröße an die Meß- oder Regeleinrichtung verbunden, wenn die Regelgröße von ihrem Sollwert abweicht. Im Gegensatz dazu ist das beim Gegenstand der Erfindung benutzte magnetische Feld; das von einem Permanentmagneten aufgebaut wird, ein Zustand, der leistungslos aufrechterhalten werden kann, und zwar unabhängig davon, ob die Regelgröße den Sollwert hat oder nicht. Der Permanentmagnet behält infolgedessen seinen Energieinhalt stets bei und stellt somit auch bei Regelung ein völlig konstantes Normal dar.
• Ausführungsbeispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
• In Fig. i ist der Erfindungsgedanke an dem Beispiel einer Spannungsregelung eines Generators, beispielsweise eines Querfeldgenerators, verwirklicht, der beispielsweise reit wechselnder Drehzahl angetrieben wird. Der Generator i gibt seine Gleichstromleistung über den Kommutator 2 und die Sammelschienen 3, 4. ab. Die Spannung an den Sammelschienen hängt von der Antriebsdrehzahl des Generators sowie von dessen Belastung ab. Die vor dem Kollektor entstehende Wechselspannung des Generators ist an zwei Schleifringe 5,6 geführt, die zur Speisung einer an späterer Stelle näher erläuterten Drosselspulenanordnüng dienen. Der Strom für das Hauptfeld des Generators, das in der Wicklung 7 aufgebaut wird, wird direkt von den Sammelschienen 3, 4 entnommen. In derselben Weise wie die Wicklung 7 ist die Regelwicklung 8 dem Generatorfeld zugeordnet.
• Die an den Sammelschienen liegende Spannung wird über einen zur Einstellung des Regelsollwertes dienenden Widerstand 9 einer magnetischen Vergleichseinrichtung io zugeführt, und zwar der Wicklung i i auf dem Kern 12, in der ein der Sammelschienenspannung proportionales magnetisches Bildfeld erzeugt wird. Die Vergleichseinrichtung enthält außerdem einen Permanentmagneten 13, mit dessen Feld das in der Wicklung i i erzeugte Feld verglichen wird. Damit das in der Wicklung i i erzeugte Feld den Magnetismus des Permanentmagneten nicht zerstört, ist die Vergleichseinrichtung nach Art einer magnetischen Brückenanordnung in der Weise ausgebildet daß der Kraftschluß der beiden magnetischen Felder sich über magnetische Rückschlüsse 14,15 gleichsinnig schließt. Zur Steigerung der Empfindlichkeit ist das Bildfeld über Teile mit hohem magnetischen Widerstand an die Rückschlüsse gelegt. Diese Teile, die mit 16, 17 bezeichnet sind, können beispielsweise Zwischenstücke aus magnetisch schlecht oder nicht leitendem Stoff, Einschnürungen od. dgl. sein.
• Ist die Spannung an den Sammelschienen gleich der Sollspannung, so muß der Widerstand 9 so eingestellt werden, daß die Magnetisierüng in der Wicklung i i gleich der Magnetisierung des Permanentmagneten 12 ist und somit der im Kern der Wicklung i i herrschende magnetische Fluß der gleiche ist wie der im Permanentmagneten. Es herrscht dann in dem aus dem Kern 12, den beiden Rückschlüssen 14, 15 und dem Permanentmagneten 13 gebildeten Ring ein konstanter Fluß; während der Fluß in der Brücke 18 verschwindet.
• Die Brücke 18 besteht aus zwei stegförmigen Kernen i9, 2o, aus vorzugsweise hochpermeablem Stoff, auf denen je eine Wicklung 21, 22 angebracht ist, die über die Gleichrichter 23, 24 aus dem Wechselstromteil 5,6 des Generators i mit pulsierendem Gleichstrom gespeist werden. Als Verbraucher dieser Drosselanordnung ist der Eingang des Verstärkers 25 vorgesehen, der seinerseits die Regelwicklung 8 des Generators speist. Die Gleichrichter 23, 24 sind dabei den Drosseln in der Weise zugeordnet, daß die Gleichfeldanteile des in den Kernen i9, 2o herrschenden pulsierenden Feldes entgegengesetzte Richtung besitzen.
• Erhöht sich aus irgendeinem Grund, beispielsweise durch Erhöhung der Antriebsdrehzahl oder Verringerung der Belastung, dieKlemmenspannung des Generators, so überwiegt das in der Wicklung i i aufgebaute Bildfeld das Feld des Permanentmagneten 13. Als Folge davon tritt in der Brücke 18 ein Fluß auf, dessen Größe sich aus der Differenz des Permanentfeldes und des Bildfeldes ergibt und dessen Richtung für den angenommenen Fall durch den Pfeil 26 versinnbildet ist. Dadurch erhöht sich das im Kernig herrschende Gleichfeld, während das im Kern 2o vorhandene Feld erniedrigt wird. Infolgedessen sinkt der induktive Widerstand der Wicklung 21, während sich derjenige der Wicklung 22 erhöht. Der beim Sollwert der Klemmenspannung in den Verstärker fließende reine Wechselstrom bekommt somit eine Gleichstromkomponente, die die Richtung des Pfeiles 27 besitzt. Der Verstärker 25 führt diesen Gleichstrom in verstärktem Maße der Regelwicklung 8 zu, und dieser Strom baut in dieser Wicklung ein Feld auf, das dem in der Wicklung 7 aufgebauten Hauptfeld entgegenwirkt so lange, bis die Klemmenspannung des Generators praktisch wieder den Sollspannungswert erreicht hat. Je höher der Verstärkungsgrad des Verstärkers 25 ist bzw. je empfindlicher die Brücke 18 arbeitet, um so besser ist die Annäherung an den Sollwert.
• Bei Spannungserniedrigung sinkt das in der Wicklung i i aufgebaute Bildfeld ab, und das Vergleichsfeld des Permanentmagneten 13 überwiegt, so daß in der Brücke 18 ein dem Pfeil 26 entgegengerichtetes Feld aufgebaut wird. Überlagert sich ein Feld dieser Richtung den ursprünglich durch die pulsierenden Gleichströme in den Kernen i9, 2o vorhandenen Feldern, so wird der induktive Widerstand der beiden Drosseln in der Weise beeinflußt, daß der Strom zur Speisung des Verstärkers die dem Pfeil 27 entgegengesetzte Richtung besitzt. Damit wird das in der Wicklung 8 aufgebaute Regelfeld mit dem Hauptfeld gleichsinnig, und die Generatorspannung steigt praktisch bis auf den Sollwert an.
• In analoger Weise wie die im vorstehenden erläuterte Spannungsregelung kann die Regelung jeder elektrisch bzw. magnetisch abbildbaren Größe durchgeführt werden. An die Stelle der in Fig. i vorgesehenen Wicklung 8 kann irgendein anderes Regelorgan, beispielsweise ein motorisches oder ein wärme- oder lichterzeugendes Element treten. In der Brücke 18 kann an die Stelle der Drosselanordnung auch ein beliebiges anderes, auf magnetische Felder ansprechendes System treten, beispielsweise ein Generator, dessen Feld durch die Differenz von Normalfeld und Bildfeld beeinflußt wird, oder eine Magnetronschaltung, deren Elektronenbahnen durch das Differenzfeld gesteuert werden.
• In Fig. 2 ist die Vergleichseinrichtung, wie sie in Fig. i verwendet ist, doppelt ausgeführt. Dies hat den Vorteil, daß man dann die magnetischen Flüsse der Drosseln 28, 29, 30, 31 so legen kann, daß die Grundwelle dieser Flüsse völlig innerhalb der Drosselanordnung und der magnetischen Rückschlüsse 32, 33 verläuft und somit den als Vergleichsnormal dienenden Permanentmagneten 34 sowie die Kerne der Bildmagneten 35, 36 nicht durchsetzt. Auf diese Weise wird eine hohe Konstanz des Permanentmagneten auch über lange Zeiten gewährleistet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind zur Erhöhung der Wirksamkeit in analoger Weise wie in Fig. i die Bildmagneten 35, 36 über Zwischenstücke 37, 38, 39, 4o aus magnetisch schlecht oder nicht leitendem Stoff an die magnetischen Rückschlüsse 32, 33 gelegt. Die Speisung der Drosseln erfolgt aus einer Wechselstromquelle über einen Mittelpunkttransformator 41 und die Einweggleichrichter 42, 43, 44, 45. Als Verbraucher ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel wieder der Eingang eines Verstärkers 46 vorgesehen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Konstantregelung elektrischer bzw. elektrisch abbildbarer Größen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer magnetischen Vergleichseinrichtung mit einem ein konstantes Feld erzeugenden Permanentmagneten als Vergleichsnormal durch die zu regelnde elektrische Größe ein magnetisches Feld aufgebaut wird und mittels einer den Unterschied der beiden Felder messenden Einrichtung die Abweichungen vom Regelsollwert ausgeglichen werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterschied der beiden Felder messende Einrichtung in der Brücke der als magnetische Brückenanordnung ausgebildeten Vergleichseinrichtung liegt und die Brückenzweige dieser Anordnung einerseits durch das Normalfeld und andererseits durch das Bildfeld in der Weise gebildet werden, daß die beiden Felder sich über magnetische Rückschlüsse gegensinnig schließen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildfeld über Teile mit hohem magnetischen Widerstand an die Rückschlüsse gelegt ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterschied der beiden Felder messende Einrichtung eine Drosselspulenanordnung aufweist, deren induktiver Widerstand durch den Unterschied der beiden Felder gesteuert wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspulenanordnung von periodisch veränderlichem Gleichstrom gespeiste Einzeldrosseln in solcher Anordnung aufweist, daß das durch den Unterschied von Normalfeld und Bildfeld in der Brücke entstehende Differenzfeld den induktiven Widerstand der beiden Drosseln in entgegengesetztem Sinne beeinflußt.
6. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verdopplung der vorbeschriebenen Anordnung in der Weise, daß ein als Vergleichsnormal dienender Permanentmagnet den beiden Anordnungen in der Weise gemeinsam ist, daß sich die wirksamen magnetischen Wechselfelder außerhalb des Vergleichsnormals im Innern der Drosselspulenanordnung schließen.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Änderungen des induktiven Widerstandes der Drosseln bedingten Stromänderungen gegebenenfalls über eine Verstärkeranordnung zur Steuerung von Einrichtungen im Sinne der Rückgängigmachung der Abweichungen vom Regelsollwert verwendet werden. B.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe .der Drosselströme die Erregung eines konstant zu regelnden Generators beeinflußt wird.
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterschied der beiden Felder messende Einrichtung ein Generator ist, dessen Erregung durch das Differenzfeld beeinflußt wird. io. Einrichtung nach einem .der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterschied der beiden Felder messende Einrichtung eine Magnetronschaltung ist, deren Elektronenlbahnen durch das Differenzfeld beeinflußt werden.