DE947814C

DE947814C - Automatic control device for electrical alternating voltages or alternating currents using a tube amplifier

Info

Publication number: DE947814C
Application number: DEK4516D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Erich Noelke
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1944-04-27
Filing date: 1944-04-27
Publication date: 1956-08-23

Description

Selbsttätige Regelvorrichtung für elektrische Wechselspannungen oder Wechselströme unter Benutzung eines Röhrenverstärkers Es ist bereits eine selbsttätige Regelvorrichtung für elektrische Wechselspannungen oder Wechselströme unter Benutzung eines Röhrenverstärkers vorgeschlagen worden, bei der die Differenz aus der geregelten Größe (Spannung bzw. Strom) und einer Normalgröße (Spannung oder Strom z. B. eines Normalgenerators) unmittelbar den Verstärker beeinflußt, dessen Eingangsstromkreis eine Zusatzgröße (Zusatzspannung bzw. Zusatzstrom) liefert, wobei die Summe aus der ungeregelten Größe (Spannung bzw. Strom) und der Zusatzgröße (Zusatzspannung bzw. Zusatzstrom) gleich der geregelten Größe (Spannung bzw. Strom) ist. Der Verstärker ist hier also in die Regeleinrichtung so eingefügt, daß seine Ausgangsgröße der Eingangsgröße entgegengerichtet ist, d. h. daß die von der Ausgangsgröße hervorgerufene Wirkung die Eingangsgröße zum Verschwinden zu bringen trachtet. Eine solche Schaltanordnung kann man . auch als Gegenkopplungsschaltung auffassen. Die gewünschte Phasenlage des Verstärkers (die Ausgangsgröße hat die entgegengesetzte Phasenlänge wie die Eingangsgröße) ist streng genommen nur bei bestimmten Frequenzen, z. B. bei der Arbeitsfrequenz des Verstärkers, vorhanden, bei anderen Frequenzen kann die Phasenlage wesentlich anders sein. Es ist in der Verstärkertechnik bekannt, daß die Abweichungen in der Phasenlage bei anderen Frequenzen so groß werden können, daß sich der Phasenwinkel um i8o° und mehr ändert. Außer der Änderung des Phasenwinkels pflegt sich als Funktion der Frequenz auch noch der Verstärkungsgrad zu ändern. In dem Zustand, in dem eine Änderung des Phasenwinkels gegenüber seiner Größe bei Arbeitsfrequenz um i8o° erfolgt ist, kann eine Selbsterregung der Regelschaltung auftreten. Die bei der Arbeitsfrequenz vorhandene Gegenkopplungsschaltung geht bei i8o° Phasendrehung des Verstärkers in eine Mitkopplungs- oder Rückkopplungsschaltung über. Die Verhältnisse liegen also ähnlich wie bei einer früher vorgeschlagenen Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselströmen mit Verstärkerröhren, bei der dem Verstärker gitterseitig die Differenz aus zu messender Größe und Ausgangsgröße des Verstärkers zugeführt und die Ausgangsgröße dem Anodenstromkreis über einen Transformator entnommen wird, in dessen Sekundärstromkreis das Anzeigegerät liegt. Zur Beseitigung der .geschilderten Schwierigkeiten wurde vorgeschla,-en, bei dieser zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselströmen dienenden Schaltanordnung den Verstärker mit einem einwertigen Resonanzglied (Siebglied) zu versehen, welches die Ortskurve des Verstärkers vorzugsweise in dem Bereich von - 9o° (niedrige Frequenz) über o (Arbeitsfrequenz) bis + go° (hohe Frequenz) so verformt, da.ß sich nunmehr bei den Mitkopphmgswerten Verstärkungsfaktoren ergeben, die einem Produkt von Rückkopplungsfaktor und Verstärkungsfaktor von kleiner äls i entsprechen. Die Resonanzschärfe des in den Verstärker eingefügten Siebgliedes soll dabei der Formel genügen. Hierin sind A = R2 - 29p; fg die Arbeitsfrequenz; f9o die Frequenz, bei der ohne Anwendung des Siebgliedes die Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße gö° beträgt; k der Rückkopplungsfaktor und - 2" der dem Wert f90 zugehörige Verstärkungsfaktor.Automatic control device for electrical alternating voltages or alternating currents using a tube amplifier An automatic control device for electrical alternating voltages or alternating currents using a tube amplifier has already been proposed, in which the difference between the controlled variable (voltage or current) and a normal variable (voltage or current e.g. a normal generator) directly influences the amplifier, the input circuit of which supplies an additional variable (additional voltage or additional current), the sum of the unregulated variable (voltage or current) and the additional variable (additional voltage or additional current) being equal to the controlled variable (Voltage or current). The amplifier is thus inserted into the control device in such a way that its output variable is opposite to the input variable, that is to say that the effect caused by the output variable tends to make the input variable disappear. Such a circuit arrangement can be. also to be understood as a negative feedback circuit. The desired phase position of the amplifier (the output variable has the opposite phase length as the input variable) is strictly speaking only at certain frequencies, e.g. B. at the working frequency of the amplifier, available, at other frequencies the phase position can be significantly different. It is known in amplifier technology that the deviations in the phase position at other frequencies can become so great that the phase angle changes by 180 ° and more. In addition to the change in the phase angle, the gain also usually changes as a function of the frequency. In the state in which there has been a change in the phase angle with respect to its size at the operating frequency by 180 °, self-excitation of the control circuit can occur. The negative feedback circuit present at the operating frequency changes into a positive feedback or feedback circuit when the amplifier is rotated through 180 °. The conditions are therefore similar to a previously proposed circuit arrangement for measuring alternating voltages or alternating currents with amplifier tubes, in which the difference between the variable to be measured and the output variable of the amplifier is fed to the amplifier on the grid side and the output variable is taken from the anode circuit via a transformer, in its secondary circuit the display device is lying. To eliminate the difficulties described, it was proposed to provide the amplifier with a single-valued resonance element (filter element) in this switching arrangement used for measuring AC voltages or AC currents, which the locus of the amplifier preferably in the range of -90 ° (low frequency ) above 0 (working frequency) to + go ° (high frequency) so deformed that gain factors now result for the positive coupling values which correspond to a product of the feedback factor and the gain factor of less than i. The sharpness of resonance of the filter element inserted in the amplifier should correspond to the formula suffice. Are in it A = R2-29p; fg is the working frequency; f9o is the frequency at which the phase shift between the input and output variable is gö ° without the use of the filter element; k is the feedback factor and - 2 "is the gain factor associated with the value f90.

Diese Maßnahmen könnte man auch bei einer selbsttätigen Regelvorrichtung gemäß dem eingangs erwähnten Vorschlag anwenden; dabei würden sich jedoch gewisse Nachteile ergeben. Selbst bei Benutzung eines Breitbandverstärkers mit verhältnismäßig breitem Frequenzband würde.. durch Einbau des einwertigen Siebgliedes, das immerhin noch eine Resonanzschärfe o von etwa _2 bis 5 aufweisen wird, die Ortskurve des so aufgebauten Regelverstärkers eine Form annehmen, die ein Arbeiten der Anordnung bei den höheren Harmonischen der Arbeitsfrequenz ausschließt. Die selbsttätige Regelvorrichtung soll jedoch auch die höheren Harmonischen in dem Sinn ausregeln, daß die Ausgangsspannung (bzw. der Ausgangsstrom) bei Nichtübereinstimmung ihrer -Spannungsform (bzw. seiner Stromform) .mit der der Normalspannung (bzw. des Normalstromes) entsprechend der Normalspannung (bzw. dem Normalstrom) ' angeglichen wird; wenn also eine sinusförmige Normalspannung vorhanden ist, soll auch die aasgeregelte Spannung sinusförmig. sein, und zwar ohne Rücksicht darauf,- ob die- ankommende Spannung sinusförmig .ist oder nicht. Diese Aufgabe läßt sich nur lösen, wenn der Regelverstärker auch die höheren Harmonischen der Arbeitsfrequenz verarbeiten kann. Für ankommende Spannungen kämen hier die dritte, fünfte, siebente und elfte Oberwelle in Frage; falls die ankommende Spannung einem Netz entnommen wird, in dem Gleichrichter Rückwirkungen- auf die Netzspannung ausüben können, so sind auch geradzahlige Oberwellen zu berücksichtigen. Es ist einzusehen, daß mit den vorerwähnten Maßnahmen (Einbau eines einwertigen Siebgliedes) ein Verstärker, der beispielsweise noch die elfte Oberwelle auszuregeln gestattet,. nicht herstellbar ist.These measures could also be used with an automatic control device apply according to the suggestion mentioned at the beginning; however, this would result in certain Disadvantages result. Even when using a broadband amplifier with relatively broad frequency band would .. by installing the single-valued filter element, that after all will still have a resonance sharpness o of about _2 to 5, the locus of the so constructed control amplifier take a form that a working of the arrangement excludes the higher harmonics of the working frequency. The automatic control device should, however, also regulate the higher harmonics in the sense that the output voltage (or the output current) if their voltage form (or its With that of the normal voltage (or normal current) corresponding to the Normal voltage (or normal current) 'is adjusted; so if a sinusoidal Normal voltage is present, the controlled voltage should also be sinusoidal. be, regardless of whether the incoming voltage is sinusoidal or is not. This task can only be solved if the control amplifier also supports the higher Can process harmonics of the working frequency. For incoming tensions would come here the third, fifth, seventh and eleventh harmonic in question; if the incoming Voltage is taken from a network, in the rectifier repercussions on the Can exert mains voltage, even harmonics must also be taken into account. It can be seen that with the aforementioned measures (installation of a monovalent Filter element) an amplifier, which, for example, still regulates the eleventh harmonic permitted. cannot be produced.

Erfindungsgemäß werden bei einer selbsttätigen Regelvorrichtung für elektrische Wechselspannungen oder Wechselströme gemäß dem eingangs- erwähnten Vorschlag die geschilderten Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Regelung in mehreren hintereinandergeschalteten Regelstufen stattfindet, deren jede einen Verstärker aufweist, und daß die Differenzbildung mit der Normalspannung (bzw. dem Normalstrom) in jeder dieser Stufen erfolgt. Die schon obenerwähnte Neigung der einzelnen Verstärkerstufen zu unliebsamen Rückkopplungen wird gemäß der weiteren Erfindung dadurch vermieden, daß mindestens für einen Teil der Verstärkerstufen das Produkt aus Rückkopplungsfaktor und Verstärkungsfaktörfür alleFrequenzensehr niedrig, vorzugsweise gleich oder kleiner als i, gewählt wird. Wenn man dieses Produkt beispielsweise für alle Stufen bis auf die Endstufe kleiner als i wählt und dafür sorgt, daß die Endstufe nur noch einen geringen Bruchteil der gesamten Zusatzleistung aufzubringen hat, so kann man diese Endstufe ohne weiteres mit einem einwertigen Siebglied der obenerwähnten Art ausrüsten, da dieser Bruchteil der Regelzusatzleistung lediglich in seiner Grundwellengröße aasgeregelt zu werden braucht, die wenigen verbleibenden Oberwellen jedoch unberücksichtigt bleiben. können. Um' die Anzahl der erforderlichen Regelstufen gering zu halten, empfiehlt es sich weiterhin, in allen oder in einem Teil der Regelstufen die Differenzbildung mit der Normalspannung (bzw. dem Normalstrom): nicht mit der vollen aasgeregelten Spannung (bzw. Strom) einer Regelstufe, sondern mit der Spannung (bzw. dem Strom), die (bzw. der) sich aus- der Summe der vor der betreffenden Regelstufe vorhandenen Regelspannung (bzw. Regelstrom) und einem Teil der Zusatzspannung (bzw. des. Zusatzstromes) der betreffenden Regelstufe ergibt.According to the invention in an automatic control device for electrical alternating voltages or alternating currents according to the proposal mentioned at the beginning the difficulties outlined are eliminated by the fact that the regulation in several cascaded control stages takes place, each of which has an amplifier and that the formation of the difference with the normal voltage (or the normal current) takes place in each of these stages. The above-mentioned inclination of the individual amplifier stages undesirable feedback is avoided according to the further invention, that for at least some of the amplifier stages the product of the feedback factor and gain factor for all frequencies very low, preferably equal to or less as i, is chosen. For example, if you use this product for all levels up selects the output stage less than i and ensures that the output stage only has has to provide a small fraction of the total additional service, you can this output stage easily with a monovalent filter element of the type mentioned above equip, since this fraction of the additional standard performance is only in its fundamental wave size needs to be regulated, but the few remaining harmonics are not taken into account stay. can. In order to 'keep the number of required control stages low, it is also advisable to calculate the difference in all or in some of the control stages with the normal voltage (or the normal current): not with the fully regulated Voltage (or current) of a control stage, but with the voltage (or current), the (or the) result from the sum of the existing before the relevant control stage Control voltage (or control current) and part of the additional voltage (or the. Additional current) of the relevant control stage.

InAbb. i derZeichnung ist an das in seiner Spannung schwankende Drehstromnetz ii der Motor i2 angeschlossen, der den Normalgenerator 13 antreibt. Die eigentliche Regelvorrichtung. ist nur für eine Phase, nämlich für die verkettete Spannung zwischen den Leitern 1q. und 15, gezeichnet. Wie. die Schaltung ergänzt werden maß, wenn man sämtliche drei Phasen entsprechend regeln will, ist ohne ` weiteres klar. Zwischen den Punkten 16 und 17 wird die aasgeregelte Spannung abgegriffen. Die Differenzspannung zwischen der aasgeregelten Spannung und der Spannung des Normalgenerators 13 ist die Eingangsspannung des Verstärkers i9. Der Ausgangstransformator 2o arbeitet in dem Sinn auf die zwischen den Leitern 14 und i5 befindliche Spannung ein, daß die zwischen den Punkten i6 und i7 entstehende Spannung sich der Spannung des Normalgenerators i3 angleicht und somit die Eingangsspannung des Verstärkers ig zum Verschwinden zubringen trachtet.In Fig. i of the drawing is related to the three-phase network, which fluctuates in voltage ii the motor i2 is connected, which drives the normal generator 13. The real one Control device. is only for one phase, namely for the linked voltage between the ladders 1q. and 15, drawn. As. the circuit can be added to measure, if one wants to regulate all three phases accordingly, is immediately clear. Between The regulated voltage is tapped at points 16 and 17. The differential voltage between the regulated voltage and the voltage of the normal generator 13 the input voltage of amplifier i9. The output transformer 2o works in the sense of the between conductors 14 and i5 current voltage one that the voltage arising between the points i6 and i7 is equal to the voltage of the normal generator i3 and thus the input voltage of the amplifier ig seeks to disappear.

Wenn diese selbsttätige Regelvorrichtung ordnungsgemäß arbeitet, so gelten für sie folgende Beziehungen In diesen Gleichungen ist N der Wert der einzuhaltenden Sollspannung, A die Abweichung der ankommenden Spannung von der Sollspannung, G die Spannung des Normalgenerators 13, R die Abweichung der abgehenden Istspannung von der Sollspannung, U,. die Ausgangsspannung des Verstärkers ig, UR die Eingangsspannung des Verstärkers ig und 2 sein Verstärkungsfaktor.If this automatic control device is working properly, the following relationships apply to it In these equations, N is the value of the nominal voltage to be maintained, A the deviation of the incoming voltage from the nominal voltage, G the voltage of the normal generator 13, R the deviation of the outgoing actual voltage from the nominal voltage, U,. the output voltage of the amplifier ig, UR the input voltage of the amplifier ig and 2 its gain factor.

Man muß also, um eine geringe Abweichung R zu erhalten, einen verhältnismäßig großen Verstärkungsfaktor anwenden. Beträgt beispielsweise der Regelbereich der selbsttätigen Regelvorrichtung ± io °/o, so wird bei einer Sollspannung N = ioo V die Größe A = -1- io V. Will man nun eine Abweichung R von o,i V erreichen, die .einer Genauigkeit der ausgeregelten Spannung von o, i °/o entsprechen würde, so müßte_ der Verstärkungsfaktor 0 den Wert 9g erhalten. Ein so hoher Verstärkungsfaktor ist aber nur anwendbar bei Einbau eines hochselektiven einwertigen Siebgliedes, wodurch aber das Ausregeln der Oberwellen praktisch unmöglich gemacht würde.In order to obtain a small deviation R, a relatively large gain factor must therefore be used. If, for example, the control range of the automatic control device is ± io ° / o, then at a nominal voltage N = ioo V , the value A = -1- io V. If one wants to achieve a deviation R from o, i V, the .an accuracy of would correspond to a regulated voltage of o, i ° / o, the gain factor 0 would have to have the value 9g. Such a high gain factor can only be used if a highly selective single-valued filter element is installed, which would make it practically impossible to regulate the harmonics.

In Abb.2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine selbsttätige Regelvorrichtung gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt, bei der die geschilderten Schwierigkeiten durch Anordnung mehrerer hintereinandergeschalteter Regelstufen vermieden sind. Die erste Verstärkerstufe, die aus dem Verstärker ig' mit dem Ausgangstransformator 2o' besteht, ist genau so geschaltet wie der Verstärker ig mit dem Ausgangstransformator 2o in Abb. i. Die von ihm ausgeregelte, zwischen den Punkten 16 und 17 auftretende Spannung wird der nächsten Regelstufe, die aus dem Verstärker 21 mit dem Ausgangstransformator 22 besteht, sozusagen als ungeregelte Spannung zugeführt. Die von dieser Verstärkerstufe ausgeregelte und zwischen den Punkten 23 und 17 auftretende Spannung wird der dritten, aus dem Verstärker 24 mit Ausgangstransformator 25 bestehenden Regelstufe wiederum als sozusagen ungeregelte Spannung zugeführt, und die von ihr ausgeregelte, zwischen den Punkten 26 und 17 auftretende Spannung wird der vierten Regelstufe zugeführt, die den Verstärker 27 mit dem Ausgangstransformator 28 enthält und deren Ausgangsspannung zwischen den Punkten 29 und 17 abgenommen wird. Etwa erforderliche weitere, in Abb. 2 nicht mehr dargestellte Regelstufen werden in derselben . Weise geschaltet. Für eine solche Kaskadenschaltung von Regelstufen gelten für jedes einzelne Glied die oben abgeleiteten Beziehungen. Macht man beispielsweise den Verstärkungsfaktor aller Regelstufen gleich groß, so gilt für sämtliche Regelstufen die Beziehung In dieser Gleichung ist n die Anzahl der Regelstufen und R" die Abweichung der abgehenden Istspannung der letzten; d. h. also n-ten Regelstufe, von der Sollspannung. Der Kopplungsfaktor R jeder Regelstufe ist i, der Verstärkungsfaktor 23 darf den Wert i nicht überschreiten. Rechnet man mit der Möglichkeit, daß sich der Verstärkungsfaktor eines Leistungsverstärkers durch äußere Ursachen, wie Röhrenalterung, Änderung der Speisespannungen, Röhrenwechsel u. dgl., um etwa :L 15 °/o verändern kann, so darf man den Verstärkungsfaktor jeder Regelstufe nicht größer als etwa 0,75 eimsetzen. Einen solchen Verstärkungsfaktor kann man bequem . mit einer Verstärkerstufe allem -erreichen. Daraus folgt, daß der Aufwand einer Regelvorrichtung gemäß der Erfindung nicht größer zu sein braucht als bei einer Regelvorrichtung gemäß dem eingangs erwähnten Vorschlag mit einem mehrstufigen Verstärker; bei der Regelvorrichtung gemäß der- Erfindung sind die Verstärkerstufen eben nur anders geschaltet als bei der Regelvorrichtung gemäß dem eingangs erwähnten Vorschlag. Rechnet man also beispielsweise mit einem Verstärkungsfaktor von 0,75 und nimmt wieder wie bei dem vorhergehenden Zahlenbeispiel bei einer Sollspannung N = ioo V eine Abweichung R = o,i V und einen Regelbereich von ::L io °/o an, mithin also eine Abweichung A von io V, so folgt aus der Gleichung als. erforderliche Anzahl der Regelstufen n = g. Man wird also mit etwa acht Regelstufen in der Schaltung gemäß Abb. 2 auskommen und die neunte Regelstufe als Endstufe mit höherem Verstärkungsfaktor und einem entsprechenden einwertigen Siebglied ausrüsten können.In Fig.2 an embodiment of an automatic control device according to the invention is shown in terms of circuitry, in which the difficulties described are avoided by arranging several control stages connected in series. The first amplifier stage, which consists of the amplifier ig 'with the output transformer 2o', is connected in exactly the same way as the amplifier ig with the output transformer 2o in Fig. I. The voltage which it regulates and which occurs between points 16 and 17 is fed to the next control stage, which consists of the amplifier 21 with the output transformer 22, as an unregulated voltage, so to speak. The voltage regulated by this amplifier stage and occurring between points 23 and 17 is again fed to the third control stage consisting of amplifier 24 with output transformer 25 as an unregulated voltage, so to speak, and the voltage regulated by it between points 26 and 17 becomes the fourth control stage, which contains the amplifier 27 with the output transformer 28 and whose output voltage between points 29 and 17 is taken. Any further control stages that may be required, which are no longer shown in Fig. 2, are included in the same. Switched way. For such a cascade connection of control stages, the relationships derived above apply to each individual element. For example, if the gain factor of all control stages is made the same, the relationship applies to all control stages In this equation, n is the number of control stages and R "is the deviation of the outgoing actual voltage of the last, ie nth control stage, from the target voltage. The coupling factor R of each control stage is i, the gain factor 23 must not exceed the value i with the possibility that the gain of a power amplifier can change by about: L 15% due to external causes such as tube aging, changes in supply voltages, tube replacement, etc., the gain of each control stage must not be greater than about 0.75 . Such an amplification factor can be easily achieved with one amplifier stage. It follows that the cost of a control device according to the invention need not be greater than that of a control device according to the proposal mentioned at the beginning with a multi-stage amplifier; the control device according to the invention, the amplifier stages are just switched just differently than in the Re gel device according to the proposal mentioned at the beginning. If one calculates, for example, with a gain factor of 0.75 and, as in the previous numerical example, again assumes a deviation R = o, i V and a control range of :: L io ° / o with a nominal voltage N = 100 V and therefore a Deviation A from io V, it follows from the equation as. required number of control stages n = g. So you will get along with about eight control stages in the circuit according to Fig. 2 and equip the ninth control stage as an output stage with a higher gain factor and a corresponding single-valued filter element.

Die Anzahl der Regelstufen kann man durch eine Schaltung, wie sie in. Abb. 3 zunächst wieder nur für eine Regelstufe gezeichnet ist, noch weiter herabsetzen. Die Eingangsspannung UE des Verstärkers ig wird gemäß Abb. 3 nicht aus einer Differenzbildung zwischen der Spannung des Normalgenerators 13 und der vollen, zwischen den Punkten 16 und 17 auftretenden Ausgangsspannung gebildet, sondern es wird dazu nur die Spannung herangezogen, die sich aus der Summe der vor der Regelstufe, also zwischen den Leitern 1q. und 15 -vorhandenen Spannung und einem Teil der, vom Ausgangstransformator 2o abgenommenen Zusatzspannung ergibt; und zwar wird diese Teilspannung am Punkt 3o eines Widerstandes 31 abgegriffen, der parallel zur Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 2o liegt. - Die durch diese Schaltung bedingte Regelung könnte man als. halbmittelbare Regelung bezeichnen. Die in Abb. i dargestellte Regelung pflegt man als mittelbare Regelung oder auch als Rückwärtsregelung zu bezeiclinen. Sie hat den Vorteil hoher Genauigkeit, aber den Nachteil, daß Rückkopplungsschwingungen auftreten können. Wenn man in der Schaltung gemäß Abb. x die Vergleichsspannung nicht am Punkt 16, sondern am Punkt 14 abgreifen würde, so würde man diese Regelung als unmittelbare Regelung oder auch als Vorwärtsregelung bezeichnen können. Eine solche Regelung brächte nur dann genaue Ergebnisse, wenn "der Verstärkungsfaktor des Verstärkers ig immer 'konstant wäre, was sich naturgemäß nicht erreichen läßt. Sie hat allerdings den Vorteil, daß bei ihr Rückkopplungsschwingungen nicht möglich sind. Bei Anwendung einer Vielzahl von- Regelstufen.--kann man -nun -die in Abb. 3 dargestellte halbmittelbare Schaltung anwenden, die sozusagen ein Mittelding zwischen - einer Vorwärts- und einer Rückwärtsregelung darstellt: Man kann dies um so eher tun, wenn die letzten Regelstufen gemäß Abb. i geschaltet werden. Beispielsweise werden drei Regelstufen nach Abb. 3, eine weitere Regelstufe wird nach Abb. i mit kleinem Verstärkungsfaktor und die letzte Regelstufe wird ebenfalls wieder nach Abb. i, jedoch mit hohem Verstärkungsfaktor und eingebautem einwertigem Siebglied geschaltet.. Dies ist j edoch nur ein Beispiel, Auslegung und Anwendung der Regelstufen bleiben dem jeweiligen Ermessen überlassen.The number of control stages can be set by a circuit like them Fig. 3 is initially only drawn for one control stage, lower it even further. According to FIG. 3, the input voltage UE of the amplifier ig is not derived from a difference between the voltage of the normal generator 13 and the full one, between the points 16 and 17 occurring output voltage is formed, but only the voltage is used for this purpose drawn from the sum of the before the control stage, i.e. between the conductors 1q. and 15 -Available voltage and part of that, from the output transformer 2o removed additional tension results; namely this partial voltage at point 3o a resistor 31 is tapped, which is parallel to the secondary winding of the output transformer 2o lies. - The regulation caused by this circuit could be called. semi-indirect Denote regulation. The regulation shown in Fig. I is maintained as an indirect one Control or as reverse control to bezeiclinen. It has the advantage of higher Accuracy, but the disadvantage that feedback oscillations can occur. if in the circuit according to Fig. x, the comparison voltage is not at point 16, but would tap at point 14, this regulation would be considered an immediate regulation or can also be referred to as feedforward control. Such a regulation would only bring then accurate results if 'the gain of the amplifier ig always' constant would be what cannot naturally be achieved. However, it has the advantage that with her feedback oscillations are not possible. When using a variety of- control stages - you can -now -the semi-direct circuit shown in Fig. 3 apply, which are, so to speak, something in between - a forward and a reverse control shows: You can do this all the sooner if the last control levels according to Fig. i are switched. For example, three control stages according to Fig. 3, one more Control stage is shown in Fig. I with a small gain factor and the last control stage is also again according to Fig. i, but with a high gain factor and built-in monovalent filter element switched .. However, this is only an example, interpretation and application of the control levels are left to the respective discretion.

Wenn man bei einer Regelschaltung gemäß Abb. 3 durch den Widerstand 3i am Abgriffspunkt 3o die Ausgangsspannung der Regelstufe beispielsweise genau halbiert (es sind natürlich auch andere Teilungsverhältnisse möglich), so ergeben sich folgende Beziehungen: N -I- A = G -I- Uv -I- Ua; -R =-A - UA, Zur Kritik der Wirksamkeit der Regelschaltung möge zunächst damit gerechnet werden, daß - alle Regelstufen .einen gleich großen Verstärkungsfaktor und die gleichen Teilungsverhältnisse an den parallel zu den Sekundärwicklungen der Ausgangstransformatoren geschalteten Widerständen aufweisen. In Abb,,4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine solche Regelvorrichtung dargestellt, die mehrere nach Abb.3 geschaltete Regelstufen aufweist. Die Widerstände sind mit 31, 32, 33 und 34, die Abgriffspunkte mit 30, 35, 36 und 37 bezeichnet. Bei mehreren hintereinandergeschalteten Regelstufen würde also - sein. Der Verstärkungsfaktor kann hier doppelt so hoch gewählt werden wie vorher, weil die Ausgangsspannung des Verstärkers nur zur Hälfte in die Rückkopplung eingehen kann. Bei anderen Teilungsverhältnissen gilt Entsprechendes. Der Vestärkungsfaktor kann dann entsprechend höher gewählt werden. Bei dem gewählten Zahlenbeispiel kann also der Verstärkungsfaktor 2 = 1,5 betragen, so daß sich folgende Gleichung ergibt: Daraus ergibt sich für die erforderliche Anzahl der Regelstufen n ein- Weit von 2,36. Man kann also mit drei Regelstufen auskommen. Zweckmäßig wird man zwei Regelstufeh in der aus Abb. 3 bzw. 4 ersichtlichen Weise schalten,. eine weitere Regelstufe nach Abb. i mit kleinem Verstärkungsgrad und gegebenenfalls eine letzte Regelstufe. gemäß Abb. i mit hohem Verstärkungsgrad und einwertigem Siebglied zur -Feinstregelung vorsehen. Die Beispiele lassen erkennen, daß die Vorrichtungen gemäß der Erfindung eine Sehr hohe Regelgenauigkeit bei sehr geringem Aufwand aufweisen.If, for example, in a control circuit according to Fig. 3, the output voltage of the control stage is exactly halved by the resistor 3i at the tapping point 3o (other division ratios are of course also possible), the following relationships result: N -I- A = G -I- Uv -I- Ua; -R = -A - UA, In order to criticize the effectiveness of the control circuit, it should first be expected that - all control stages have the same amplification factor and the same division ratios on the resistors connected in parallel to the secondary windings of the output transformers. In Fig. 4, an embodiment of such a control device is shown, which has several control stages connected to Fig.3. The resistors are denoted by 31, 32, 33 and 34, the tapping points by 30, 35, 36 and 37. With several control stages connected in series, this would mean - be. The amplification factor can be chosen to be twice as high as before, because only half of the output voltage of the amplifier can be included in the feedback. The same applies to other division ratios. The gain factor can then be selected correspondingly higher. In the selected numerical example, the gain factor can be 2 = 1.5 , so that the following equation results: This results in the required number of control stages n one-way of 2.36. So you can get by with three control levels. Expediently, two control stages will be switched in the manner shown in Fig. 3 and 4, respectively. a further control stage according to Fig. i with a low gain and, if necessary, a last control stage. Provide with a high degree of reinforcement and a single-value sieve element for fine control as shown in Fig. i. The examples show that the devices according to the invention have a very high control accuracy with very little effort.

Abb. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Regelvorrichtung gemäß der Erfindung, die zur Ausregelung eines konstant zu haltenden Stromes bestimmt ist. Die Schaltung ist grundsätzlich so aufgebaut wie die in Abb.2 dargestellte, zur Regelung von Wechselspannungen dienende Schaltung, nur wird hier nicht die Differenz der Spannung des Normalgenerators 13 gegenüber der Normalspannung in jeder der Stufen gebildet, sondern die Differenz des Spannungsabfalles an einem Widerstand 38, der in Reihe mit einem Belaltungswiderstand 39 in einem vom Normalgenerator 13 gespeisten Stromkreis liegt, gegenüber den . an den Widerständen 4o bis 42 auftretenden Spannungsabfällen. Diese den einzelnen Regelstufen zugeordneten Vergleichswiderstände werden von Stromwandlern 43 bis 45 gespeist, deren Primärwicklungen im Zuge des Leiters 15 des auszuregelnden Netzes liegen. Dadurch, daß man die Ausgangsströme der einzelnen Regelstufen mittels der Stromwandler galvanisch voneinander trennt, kann man mit einem einzigen Normalgeneratorstromkreis auskommen. Die Sekundärwicklungen der Ausgangstransformatoren 2o', 22 und 25 der Verstärker ig', 21 und 24 sind sinngemäß zwischen die Leiter 14 und 15 des auszuregelnden Netzes geschaltet. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist ohne weiteres aus den vorhergehenden Erläuterungen ersichtlich, ebenso versteht es.sich von selbst, wie die Schaltung ergänzt werden, muß, wenn die Zahl der Regelstufen vermehrt werden soll.Fig. 5 shows an embodiment of a control device according to the invention, which is intended to regulate a current to be kept constant. The circuit is basically structured like the circuit shown in Fig. 2, which is used to regulate alternating voltages, only the difference between the voltage of the normal generator 13 and the normal voltage in each of the stages is not formed here, but the difference in the voltage drop across a resistor 38 , which is in series with a Belaltungicherung 39 in a circuit fed by the normal generator 13, opposite the. voltage drops occurring at resistors 4o to 42. These comparative resistances assigned to the individual control stages are fed by current transformers 43 to 45, the primary windings of which lie in the course of the conductor 15 of the network to be regulated. The fact that the output currents of the individual control stages are galvanically separated from one another by means of the current transformer means that a single normal generator circuit can be used. The secondary windings of the output transformers 2o ', 22 and 25 of the amplifiers ig', 21 and 24 are analogously connected between the conductors 14 and 15 of the network to be regulated. The mode of operation of this circuit is readily apparent from the preceding explanations, and it goes without saying how the circuit must be supplemented if the number of control stages is to be increased.

Will man eine halbmittelbare Regelung, wie sie in den Abbildungen 3 und 4 für eine Spannungsregelvorrichtung dargestellt ist, anwenden, so kann man entweder die in Abb. 6 oder die in Abb. 7 dargestellte Schaltung anwenden. Gemäß Abb.6 ist die Vergleichsspannung der Ausgangsgröße aus zwei Einzelspannungen zusammengesetzt, nämlich aus dem Spannungsabfall am Widerstand 46 und dem Spannungsabfall am Widerstand 47. Der Widerstand 46 wird von einem Stromwandler 48 gespeist, der im Zuge des Leiters 15 liegt, während der Widerstand 47 von einem Stromwandler 49 gespeist wird, der primär den Zusatzstrom der betreffenden Regelstufe führt, Die Primärwicklung dieses Stromwandlers 49 liegt also in Reihe mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 50 der betreffenden Regelstufe. Durch geeignete Wahl der Übersetzung des Stromwandlers 49 oder durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 47 kann man dafür sorgen, daß in die Regelung entweder die volle oder nur ein Bruchteil der Regelstufe eingeht, daß also die mittelbare Regelung in eine halbmittelbare Regelung verwandelt wird. Bei der in Abb. 7 dargestellten Schaltung wird ein Mehrwicklungsstromwandler 51 verwendet, an dessen Sekundärwicklung 52 der Widerstand 46 angeschlossen ist, dessen Spannungsabfall zum Vergleich benutzt wird. Außer der Sekundärwicklung 52 besitzt der Mehrwicklungsstromwandler 51 zwei Primärwicklungen 53 und 54, von denen die eine im Zuge des Leiters 15 liegt, während die andere Primärwicklung 54 vom Zusatzstrom der betreffenden Regelstufe selbst durchflossen wird, d. h. also in Reihe mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 5o der betreffenden Regelstufe geschaltet ist. Durch entsprechende Wahl der Übersetzungen der beiden Primärwicklungen 53 und 54 kann man eine mittelbare oder eine halbmittelbare Regelung erzielen.If you want to use a semi-direct control, as shown in Figures 3 and 4 for a voltage regulating device, you can use either the circuit shown in Fig. 6 or the circuit shown in Fig. 7. According to Fig.6, the comparison voltage of the output variable is composed of two individual voltages, namely the voltage drop across resistor 46 and the voltage drop across resistor 47. The resistor 46 is fed by a current transformer 48, which is located in the course of the conductor 15, while the resistor 47 is fed by a current transformer 49, which primarily carries the additional current of the relevant control stage. The primary winding of this current transformer 49 is therefore in series with the secondary winding of the output transformer 50 of the relevant control stage. By suitable selection of the translation of the current transformer 49 or by appropriate dimensioning of the resistor 47, one can ensure that either the full or only a fraction of the control stage is included in the control, so that the indirect control is converted into a semi-indirect control. In the circuit shown in Fig. 7, a multi-winding current transformer 51 is used, to whose secondary winding 52 the resistor 46 is connected, the voltage drop of which is used for comparison. In addition to the secondary winding 52, the multi-winding current transformer 51 has two primary windings 53 and 54, one of which lies in the course of the conductor 15, while the other primary winding 54 is traversed by the additional current of the relevant control stage itself, i.e. in series with the secondary winding of the output transformer 5o relevant control stage is switched. By selecting the gear ratios of the two primary windings 53 and 54, it is possible to achieve an indirect or a semi-indirect control.

In Abb.8 ist eine Schaltung einer mehrstufigen Regelvorrichtung zur Stromkonstanthaltung dargestellt, bei der die in Abb. 6 dargestellte grundsätzliche Schaltung benutzt worden ist. Dies ist besonders vorteilhaft, weil man mit einem einzigen Stromwandler 48 im Zuge des Leiters 15 auskommen kann. Die Vergleichswiderstände setzen sich aus den Widerständen 55 bis 58 zusammen. Die vom Zusatzstrom der einzelnen Regelstufen erregten Stromwandler sind mit 59, 6o und 61 bezeichnet. Die drei Verstärker sind wie in Abb. 5 mit ig', 21 und 24, die zugehörigen Ausgangstransformatoren sind mit 2o', 22 und 25 bezeichnet. Im Stromkreis des Normalgenerators 13 liegen wieder der Vergleichswiderstand 38 und der Belastungswiderstand 39. Die Wirkungsweise dieser Regelvorrichtung ist ohne weiteres aus der Beschreibung der vorhergehenden Abbildungen verständlich.In Fig.8 is a circuit of a multi-stage control device for Current stabilization shown, in which the principle shown in Fig. 6 Circuit has been used. This is especially beneficial because you are with one single current transformer 48 in the course of the conductor 15 can do. The comparison resistors are made up of resistors 55 to 58. The from the additional stream of the individual Current transformers with excited control stages are labeled 59, 6o and 61. The three amplifiers are as in Fig. 5 with ig ', 21 and 24, the associated output transformers labeled 2o ', 22 and 25. In the circuit of the normal generator 13 are again the comparison resistance 38 and the load resistance 39. The mode of action of these Control device is readily apparent from the description of the preceding figures understandable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Automatic control device for electrical AC voltages or currents using a tube amplifier; at which is the difference between the controlled variable and a normal variable the amplifier influences whose input circuit supplies an additional variable, where the sum the unregulated variable and the additional variable equals the regulated variable, characterized in that the regulation in several series-connected Control stages takes place, each of which has an amplifier, and that the difference formation takes place with the normal voltage (or the normal current) in each of these stages.

2. Device according to claim i, characterized in that at least for one part of the amplifier stages is the product of the feedback factor and the gain factor selected to be very low for all frequencies, preferably equal to or less than i is.

3. Apparatus according to claim i, characterized in that in all or one Part of the control stages is the formation of the difference with the normal voltage (or the normal current) does not take place with the fully regulated voltage (or current) of a control stage, but with the voltage (or the current), which (or the) results from the sum of the control voltage (or control current) present in front of the relevant control stage and part of the additional voltage (or the additional current) of the relevant control stage results.