DE933102C

DE933102C - Transduktorregler

Info

Publication number: DE933102C
Application number: DEA14368D
Authority: DE
Inventors: Sven Eric Hedstroem; Robert Svensson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1946-08-19
Filing date: 1947-08-19
Publication date: 1955-09-15

Description

Transduktorregler Bei einer bekannten Schaltung von Transduktorreglern, bei denen die zu regelnde Größe aus einer Spannung besteht oder dadurch vertreten wird, ist der Transduktor mit zwei einander entgegenwirkenden Gleichstromwicklungen versehen, die an die genannte Spannung über zwei Impedanzen mit wesentlich verschiedener Charakteristik angeschlossen sind, derart, daß die Wicklungen bei einer gewissen normalen Spannung ihre Wirkung gegenseitig aufheben, während die eine oder andere Wicklung überwiegt, sobald die Spannung den genannten Normalwert über- oder unterschreitet. In der Regel ist es am einfachsten, besonders falls die zu regelnde oder vertretende Spannung eine Wechselspannung ist, die Impedanzen im wesentlichen als Reaktanzen auszuführen und die sie durchfließenden Ströme gleichzurichten. Es ist hierbei im allgemeinen zweckmäßig; die eine Reaktanz mit im wesentlichen linearer und die andere mit von der linearen stark abweichender Charakteristik auszuführen. Die einfachste Weise zur Herstellung ist die Verwendung einer Induktanz mit gesättigtem Eisen, aber man verwendet jeweils eine mehr zusammengesetzte Type, z. B. eine Induktanz der eben genannten Art in Parallelschaltung mit einer Kapazität, die nach Gleichrichtung des Stromes eine S-förmige Charakteristik ergibt, deren für die Regelung ausgenutzter Teil einen negativen Wert der Ableitung des Stromes in bezug auf die Spannung aufweist. Hierdurch kann unter sonst gleichen Bedingungen eine genauere Spannungsregelung geschaffen werden. Ein Nachteil -der Verwendung zweier derartiger-Reäktanzen- mit' voneinander stark abweichenden Charakteristiken ist jedoch, daß die Lage des Schnittpunktes und damit der Wert der zu regelnden Größe ziemlich stark frequenzabhängig wird, und zwar desto mehr, je genauer die Spannungsregelung bei konstanter Frequenz ist. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Beseitigung dieses Nachteiles, die sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, daß dieImpedanz, derenCharakteristik der geradlinigen am nächsten liegt, derart aus einer Induktanz und einer Kapazität zusammengesetzt ist, daß die Neigung ihrer Charakteristik wesentlich mehr frequenzabhängig als die einer einfachen Induktanz wird. In welchem Sinne die Neigung bei einer Änderung der Frequenz geändert werden soll, hängt von der Charakteristik der anderen Induktanz ab, wie aus dem Folgenden näher hervorgeht.
Eine Ausführungsform der- Erfindung ist in Fig. r der Zeichnung schematisch dargestellt, während Fig. 2 ein Diagramm über die Wirkungsweise dieser Ausführungsform und Fig. 3 ein entsprechendes Diagramm für eine etwas abweichende Ausführungsform zeigt.
In Fig: r bezeichnet 2 eine Induktanz mit gesättigtem Eisen, die in Reihe mit einem Gleichrichter 3 zwischen zwei Wechselstrompolen liegt, zwischen denen die Spannung zu regeln ist. Auf der Gleichstromseite ist der Gleichrichter 3 an eine Wicklung 4 eines Transduktors 5 angeschlossen. 6 bezeichnet eine im wesentlichen konstante Induktanz, die parallel zu einem Kondensator 7 zwischen den Spannungspolen r und einem Gleichrichter 8 liegt, welch letzterer eine Wicklung 9 desselben Transduktors 5 speist. Die Wicklung 9 wirkt der Wicklung 4 entgegen.
Der Strom durch die Wicklung 4. als Funktion der Spannung zwischen den Polen z wird bei normaler Frequenz durch die Kurve A der Fig. 2 dargestellt, wo die Abszissen Ströme und die Ordinaten Spannungen darstellen. Der Strom durch die Wicklung 9 wird unter derselben Voraussetzung durch die Gerade B dargestellt. Vorausgesetzt wird, daß die Wicklungen 4 und 9 die gleiche Windungszahl haben, so daß die Kurven A und B auch ihre Amperewindungszahlen darstellen. Wenn diese im Schnittpunkt e gleich sind, ist der Regler im Gleichgewiclit, und er regelt also' auf die -dem' Punkt e entsprechende Spannung. Falls die Frequenz nun um beispielsweise '2o % steigt, tritt an Stelle der Kurve A die gestrichelte Kurve Al. vorausgesetzt, daß die Induktanz ä im wesentlichen den Strom in der Wicklung 4 bestimmt. Falls in Reihe mit der Wicklung 9 eine konstante Impedanz (z. B. ein ohmscher Widerstand) läge, so würde der neue Schnittpunkt e' werden, was einer um mehr als 20 % erhöhten Spannung entsprechen würde. Falls in Reihe mit der Wicklung eine einfach frequenzabhängige Impedanz, z. B. eine Induktanz ohne gesättigtem Eisen läge, so würde die Gerade B in die Gerade Bi übergehen, die die Kurve A1 im Punkt ei schneidet, der 2o % oberhalb des Punktes e liegt und also eine um 2o °/o erhöhte Spannung gibt. Durch eine entsprechende gegenseitige Bemessung der konstanten Induktanz 6 und des Kondensators 7 kann man dagegen die Gerade B in die Gerade B2 übergehen lassen, die die Kurve A1 im Punkt e2 schneidet, der in derselben Höhe wie der Punkt e liegt und bei der erhöhten Frequenz die gleiche Spannung gibt. Bei der dargestellten Form der Kurve A und der beschriebenen Bemessung im übrigen entspricht dies; wie eine Durchrechnung zeigt, einem Wert der Admittanz des Kondensators, die bei Normalfrequenz etwa 0,38 der der Induktanz ist, und allgemein soll sie kleiner als die Indüktanz der Drosselspule sein, d. h. die Induktanz der Drosselspule soll kleiner sein als das, was bei Normalfrequenz einer Resonanz mit der Kapazität entspricht.
Anstatt die zu regelnde Spannung bei Frequenzschwankungen ganz konstant zu halten, wie eben beschrieben wurde, kann es in gewissen Fällen zweckmäßig sein, die genannte Spannung bei schwankender Frequenz unbedeutend schwanken zu lassen, entweder in demselben Sinne wie die Frequenz oder im entgegengesetzten Sinne. Eine Änderung der Frequenz wird nämlich im allgemeinen von einer Änderung des Verhältnisses zwischen Angebot und Nachfrage der elektrischen Leistung bedingt, und dieses Verhältnis kann jeweils durch eine Spannungsregelung beeinflußt werden. Eine derartige kleine Änderung der Spannung mit der Frequenz kann leicht durch eine entsprechende Abwägung des Verhältnisses zwischen den Admittanzen der Drosselspule 6 und des Kondensators 7 erreicht werden.
Falls man in Fig. r in an sich bekannter Weise einen Kondensator parallel zur Drosselspule 2 schaltet, kann man die Kurve A der Fig. 2 in die :Kurve C der Fig. 3 umwandeln. Der Schnittpunkt f zwischen letzterer Kurve und der geradlinigen Charakteristik D entspricht in diesem Falle dem Normalwert der Spannung. Bei einer Erhöhung der Frequenz um ro a/o geht die Kurve C in C1 über, und der Schnittpunkt zwischen letzterer Kurve und der im Verhältnis zur Frequenzsteigerung gedrehten Geraden Dl bedeutet eine wesentlich erhöhte Spannung. Um in diesem Falle den normalen Spannungswert wieder herzustellen, ist eine Drehung der Geraden D in entgegengesetzter Richtung erförderlich, nämlich zur Lage D2, was offenbar damit zusammenhängt, daß die Ableitung der Spannung in bezug auf den Strom für die Kurve C innerhalb des berührten Bereiches negativ ist. Eine Drehung in die Lage D2 kann dadurch erreicht werden, daß bei Parallelschaltung einer Drosselspule und eines Kondensators dieAdmittanz des letzteren größer als die der ersteren gemacht wird.
Die erhöhte Frequenzempfindlichkeit der hauptsächlich konstanten Impedanz kann auch dadurch erreicht werden, daß man die genannte Impedanz aus einer Drosselspule und einem Kondensator in Reihe zusammensetzt. Eine Durchrechnung dieses Falles zeigt, daß ein bei Frequenzsteigerung erhöhter Wert des Verhältnisses zwischen Spannung und Strom; wie er in Fig.2 erforderlich ist, erhalten wird, falls die Reaktanz der Drosselspule bei Normalfrequenz größer als der Zahlwert der Reaktanz des Kondensators ist, und daß ein bei Frequenzsteigerung verminderter Wert des genannten Verhältnisses, wie er in Fig. 3 erforderlich ist, also erhalten wird, falls die Reaktanz der Drosselspule bei Normalfrequenz kleiner als der Zahlwert der Reaktanz des Kondensators ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Transduktorregler, bei dem die zu regelnde Größe durch eine Spannung vertreten wird, die auf zwei einander entgegenwirkende Wicklungen eines Transduktors über Impedanzen wirkt, deren eine eine Reaktanz mit von der geradlinigen wesentlich abweichender Charakteristik enthält, während die Charakteristik der anderen sich der geradlinigen Form mehr nähert, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Impedanz aus einer Verbindung einer Drosselspule mit im wesentlichen geradliniger Charakteristik und einer Kapazität besteht, die derart gegenseitig bemessen sind, daß der Wert der Impedanz bei einer Frequenzschwankung verhältnismäßig mehr als die Frequenz und in solcher Richtung geändert wird, daß die Frequenzabhängigkeit des Reglers abnimmt. a. Transduktorregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der zweiten Impedanz derart gegenseitig bemessen sind, daß die aufgedrückte Spannung, bei der die einander entgegenwirkenden Wicklungen die gleichen Amperewindungszahlen geben, bei Schwankungen der Frequenz praktisch konstant gehalten wird. 3. Transduktorregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgedrückte Spannung, bei der die einander entgegenwirkenden Wicklungen die gleichen Amperewindungszahlen geben, bei einer Frequenzschwankung in beträchtlich kleinerem Maße als die Frequenz geändert wird. 4. Transduktorregler nach Anspruch i, der für eine gewisse Normalfrequenz bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule und die Kapazität der zweiten Impedanz parallel geschaltet sind, wobei für einen positiven Wert der Ableitung der Spannung über der nicht linearen Impedanz in bezug auf den Strom die Induktanz der Drosselspule kleiner und für einen negativen Wert der genannten Ableitung größer ist als das, was einer Resonanz mit der Kapazität bei Normalfrequenz entspricht. 5. Transduktorregler nach Anspruch i, der für eine gewisse Normalfrequenz bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule und die Kapazität der zweiten Impedanz in Reihe geschaltet sind, wobei für einen positiven Wert der Ableitung der Spannung über der nicht linearen Impedanz in bezug auf den Strom die Induktanz der Drosselspule größer und für einen negativen Wert der genannten Ableitung kleiner ist als das, was einer Resonanz mit der Kapazität bei Normalfrequenz entspricht. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 499 96o, 538:237; deutsche Patentschrift Nr. 730 717; ETZ 1944, S. 324.