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Schaltung mit vormagnetisierten Drosseln für Regelkreise Die Erfindung
bezieht sich auf magnetische Regelungen von elektrischen Geräten, beispielsweise
von Trockengleichrichtern. Bei astatisghen oder sehr feinfühlig ansprechenden magnetischen
Reglern, wie sie für diese Zwecke verwendet werden, treten unter gewissen Belastungsverhältnissen
Instabilitäten auf, wobei die geregelte Größe zwischen zwei Werten hin- und herschwankt
und nicht zur Ruhe kommt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Regelschaltung
eine Kreisschaltung darstellt, von der mindestens zwei Glieder mit einer Zeitkonstanten
behaftet sind. Der von der Regelgröße ausgehende Steuerimpuls kann daher nur mit
einer Zeitverzögerung auf die Regelgröße einwirken, so daß sie Jeweils über den
Sollwert hinausgeht. Eine Beruhigung tritt ein, wenn die Zeitkonstanten genügend
weit auseinanderliegen bzw. wenn in der Kreisschaltung eine genügende Dämpfung vorhanden
ist. Diese Instabilitäten werden erfindungsgemäß durch eine Dämpfungsdrossel in
Form einer Induktivität mit parallel geschaltetem ohmschein Widerstand vermieden,
die im Stromkreis einer von einem Vormagnetisierungsstrom durchflossenen Wicklung
angeordnet ist. Bei Regelanordnungen der in Frage kommenden Art werden, insbesondere
in verwickelteren Schaltungen, gegebenenfalls mehrere mit Vormagnetisierung arbeitende
Regeldrosseln angewendet, so daß man in der Lage ist, in solchen Fällen die Dämpfungsdrossel
an einer jeweils besonders geeignet erscheinenden
Stelle in die
Schaltung einzubeziehen. Wenn es sich um magnetische Regler für den Anschluß von
"Trockengleichrichtern handelt, wird man gemäß der weiteren 1?rhnduiig mit Vorteil
die Dämpfungsdrossel in Reihe mit der Steuerwicklung der Regeldrossel anwenden,
die zwischen dem speisenden Wechselstromnetz und dem zum Anschluß der Gleichrichter
vorgesehenen Transformator angeordnet ist. Uni die Größe der Dämpfung leicht einstellen
zu können, empfiehlt es sich, den ohmschen Widerstand einstellbar zu machen. -lall
kann dabei die Anordnung so wählen, daß dieser Widerstand direkt an der Drossel
oder an einer Sekundärwicklung derselben angeschlossen ist.
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In ihrer Wirkungsweise kann die bei der Erfindung angewendete Dämpfungsdrossel
mit der Dämpfungspumpe beispielsweise eines Kohledruckreglers verglichen werden.
Die Genauigkeit der Regelung erfährt infolge des kleinen ohmschen Widerstandes der
Drossel keine Herabsetzung. Die Dämpfungsdrossel verhindert aber, daß Änderungen
der Steuerspannung sich zu schnell in Steuerströme umsetzen.
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Es ist bekannt, in den Steuerkreis von Regeldrosseln Induktivitäten
einzuschalten, welche die Aufgabe haben, die in der Steuerwicklung entstehenden
Wechselspannungen aufzunehmen, um die durch diese Spannungen sonst entstehenden
Wechselströme im Steuerkreis möglichst weitgehend zu unterdrücken. Solche Glättungsdrosseln
sind notwendig z. B. bei einer Regeldrossel mit zwei in Reihe geschalteten Teildrosseln.
Sie haben den Nachteil, daß die Induktivität des Steuerkreises erheblich vergrößert
wird. Man ist daher im allgemeinen bestrebt, diese Schaltungen, die eine solche
Glättung im Steuerkreis erfordern, nach Möglichkeit zu vermeiden. Gegenüber diesen
bekannten Anordnungen mit Glättungsdrosseln handelt es sich nach der Erfindung um
eine Anordnung, bei der die Drossel nicht die Aufgabe hat, die Oberwellenspannung
der Steuerwicklung aufzunehmen, sondern die Schwingungsenergie zu vernichten, die
infolge des Zusammenwirkens der Glieder des Regelkreises bei einem Regelvorgang
auftreten. Wenn gleich die Dämpfungsdrossel nach der Erfindung eine gewisse Glättungswirkung
mit sich bringen wird, so kommt es doch bei der Erfindung in erster Linie auf eine
gute Dämpfung der bei einem Regelvorgang entstehenden Schwingungen an. Für eine
reine Glättung wäre es widersinnig, der Induktivität eine ohmschen Widerstand parallel
zu schalten. Hieraus ergibt sich die Wesensverschiedenheit des Erfindungsgegenstandes
gegenüber diesen bekannten Anordnungen mit Glättungsdrosseln im Kreis der Steuerwicklung
bei Regelschaltungen mit vormagnetisierten Drosseln.
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Es ist ferner bereits im Zusammenhang mit Siebschaltungen bei Umrichtern
bekanntgeworden, in Verbindung mit abgestimmten Resonanzkreisen als Querglieder
ein Längsglied aus einer Parallelschaltung einer Induktivität mit einem ohmschen
Widerstand zu benutzen. Diese Parallelschaltung soll für die höheren Frequenzen
einen großen, jedoch durch den parallel geschalteten ohmschen Widerstand begrenzten
Widerstandswert besitzen, damit die höheren Frequenzen durch die Resonanzglieder
gut ausgesiebt werden können, ohne daß allzugrolße Ströme auftreten. Für die Betriebsfrequenz
dagegen hat die Parallelschaltung nur einen kleinen Widerstand, so daß der Betriebsstrom
ohne störenden Spannungsabfall durch die Parallelschaltung hindurchfließen kann.
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Demgegenüber handelt es sich im Falle der l-rfindung nicht um eine
Einrichtung zur Siebung in einem Laststromkreis, sondern um die Unterdrfil:-kung
von Schwingungen, welche in einem Regelkreis bei einem Regelvorgang auftreten, durch
die Einschaltung einer Parallelschaltung aus Drossel und ohmschen Widerstand in
einen Vormagnetisierungsstromkreis einer Regeldrossel, die 1?lement eines Regelkreises
ist.
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In der Figur ist schematisch als Ausführungsbeispiel der Erfindung
die Schaltung für einen magnetisch geregelten Gleichrichter dargestellt. Aus dem
Wechselstromnetz. wird über eine Regeldrossel r der Transformator 2 gespeist, der
den Strom für den Gleichrichter 3 liefert. Der Gleichrichter seinerseits versorgt
über die Glättungsmittel .1 einen Verbraucher 5 mit Gleichstrom. Bei der dargestellten
Anordnung wird die Spannung am Verbraucher 5 mit einer Gleichspannung verglichen,
die der Gleichrichter 8 mit Kondensator liefert und die durch den Spannungsgleichschalter
6, 7 konstant gehalten wird. Auftretende Differenzen zwischen den beiden zu vergleichenden
Spannungen verursachen einen Steuerstrom über die Wicklung 13 der Regeldrossel im
Sinne einer Konstanthaltung der Verbraucherspannung. Dieser Steuerstrom erzeugt
in der Regeldrossel eine Gleichstromerregung, die je nach dem Sinn der Abweichung
der Verbraucherspannung dem in der Regeldrossel durch den Hauptstrom gegebenen Gleichstromfeld
gleich- oder entgegengerichtet ist. Unter ungünstigen Belastungsverhältnissen und
bei großen plötzlichen Änderungen der zugeführten Wechselspannung, beispielsweise
beim Einschalten, kann es vorkommen, daß die Gegenerregung größer ist als die durch
den Laststrom gegebene Erregung. Wenn diese beiden Erregungen gegensinnig sind,
so wechselt dabei das Gleichfeld der Regeldrossel seine Richtung, wodurch sich der
Regelsinn umkehrt und die am Ausgangspunkt des Regelvorganges bestandene Abweichung
vom Sollwert noch vergrößert wird: Um dieses Umkippen zu verhindern, wird parallel
zur Wicklung 13 der Regeldrossel i ein Trockengleichrichter io geschaltet, der für
die kritische Steuerspannungsrichtung in der Durchlaßrichtung angeordnet ist.
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Wenn es sich um empfindlich arbeitende Regler handelt, kann man beobachten,
daß unter gewissen Belastungsverhältnissen die geregelte Größe zwischen zwei Werten
hin- und herschwankt und nicht zur Ruhe kommt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß
die Regelschaltung eine Kreisschaltung darstellt, von der mindestens zwei Glieder
mit einer
Zeitkonstanten behaftet sind. Der von der Regelgröße ausgehende
Steuerimpuls kann daher nur mit einer Zeitvergrößerung auf die Regelgröße einwirken,
,o daß sie jeweils über den Sollwert hinausgeht. Eine Beruhigung tritt ein, wenn
die Zeitkonstanten genügend weit auseinander liegen bzw. wenn in der Kreisschaltung
eine genügende Dämpfung vorhanden ist. Um die erforderliche Verstimmung herbeizuführen,
wird beim Ausführungsbeispiel eine Dämpfungsdrossel i i angewendet, die in den Steuerstromkreis
der Steuerwicklung 13 der Regeldrossel geschaltet ist. An dieser Regeldrossel ist
ein ohmscher Parallelwiderstand 12 angeschlossen. Der Anschluß istbeim Ausführungsbeispiel
über eine Sekundärwicklung durchgeführt. Dieser Widerstand gestattet es, durch seine
Einstellmittel die Größe der Dämpfung zu wählen. Solange der Steuerstrom konstant
ist, erfährt die Regelung durch die Drossel keine Beeinflussung, da an ihr nur ein
kleiner Spannungsabfall entsprechend ihrem ohmschen Widerstand auftritt. Diese Drossel
greift dagegen dann ein, wenn sich die Steuerspannung ändert, indem sie zunächst
den Zuwachs an Steuerspannung aufnimmt und nur einen verminderten Steuerstrom entsprechend
dem Parallelwiderstand durchläßt. Bei Änderung der Steuerspannung in einer Richtung
kann die Dämpfungsdrossel die Steuerspannung nur so lange aufhalten, bis sie den
Sättigungszustand erreicht hat. Bei wechselnder Steuerspannung dagegen ist sie in
der Lage, die Steuerspannungsänderungen weitgehend abzufangen und somit Schwankungen
der Regelgröße zu verhindern bzw. zum Abklingen zu bringen.
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Arbeiten mehrere Gleichrichter parallel, so ist es zweckmäßig, die
"Leitwicklungen der Dämpfungsdrosseln der einzelnen Gleichrichter miteinander parallel
zu schalten. Die Steuerkreise der parallel geschalteten Gleichrichter können dann
nicht gegensinnig wirkende Impulse erhalten, so daß ein Hin-und Herpendeln der Last
vermieden wird.