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Frequenzfehlerfreie Abbildung der Regelabweichung einer-Wechselspannung
Die Erfindung bezieht sich auf Verstärker- oder Steuerschaltungen, die durch ein
von der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert einer zu regelnden Wechselspannung
abgeleitetes Fehlersignal gesteuert werden.
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Es sind Schaltungen bekannt, bei denen eine Bezugsspannungvoninduktive,
kapazitiveundohmsche Widerstände enthaltenden Kreisen abgeleitet wird. Die sich
ergebende Bezugsspannung ist jedoch von der Frequenz abhängig, und man hat schon
verschiedene Methoden zur Verminderung dieser Abhängigkeit vorgeschlagen. Bei einer
bekannten Spannungsregelsehaltung wird der eine gesättigte Drossel durchfließende
Strom mit einem Strom verglichen, der einen,Resonanzkreis durchfließt. Beide Ströme
schwanken mehr oder weniger mit der zu regelnden Wechselspannung. Die Daten des
Resonanzkreises sind so gewählt, daß bei einer Frequenzschwankung in gewissen Grenzen
die Spannung konstant bleibt. Diese Schaltung hat aber den Nachteil, daß sie gegen
kleine Streuungen in den Eigenschaften des Eisenkerns der Drossel und in der Güte
des Resonanzkreises sehr empfindlich ist. Es können deshalb nur
hochwertige
Schaltelemente Verwendung finden, die überdies jeweils eine sorgfältige Einstellung
erfordern, wenn diegewünschte Frequenzunabhängigkeit tatsächlich erzielt werden
soll.
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Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Schaltung einfacher aufgebaut
und wesentlich robuster, so daß die Einstellung weniger kritisch ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine frequenzfehlerfreie Abbildung der Regelabweichung
einer Wechselspannung, wobei Sollwert und Istwert der Spannung mittels im gleichen
Sinne und im gleichen Maße frequenzabhängiger passiver Widerstände abgebildet und
die abgebildeten Spannungen zur Gewinnung einer der Abweichung vom Sollwert verhältnisgleichen
Steuerspannung nach Gleichrichtung gegeneinandergeschaltet werden, dadurch erreicht,
daß der Sollwert der geregelten Spannung in an sich bekannter Weise an den Enden
einer gesättigten Drossel abgegriffen wird, während der Istwert durch eine Reihenkapazität
oder eine Parallelinduktivität frequenzabhängig gemacht wird.
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Die Zeichnungen zeigen in Fig. i und 2 Schaltbilder der erfindungsgemäßen
Schaltung, Fig. 3 eine andere Ausgangsschaltung, Fig.4 und 5 Schaltungen für Temperaturkompensation,
Fig. 6 eine Schaltung zur Steuerung eines Wechselstromgenerators und in Fig. 7 eine
andere Wechselstroingeneratorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Selbstverständlich
sind noch eine Reihe anderer Schaltungen nach dem erfindungsgemäßen Prinzip möglich.
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Bei der Schaltung nach Fig. i soll die Differenz der Durchflutungen
der Wicklungen i und 2 mit den Änderungen des Wertes einer Wechselspannung an den
Leitungen ä in bezug gebracht werden. Die Wicklungen können die Steuerwicklungen
eines magnetischen Verstärkers, einer Verstärkermaschine, einer Erregermaschine
oder einer ähnlichen, die Steuerwirkung einer Gleichdurchflutung verwendenden Vorrichtung
sein. 3 und '4 sind zwei Gleichrichter beliebiger Bauart zur Umwandlung des, Wechselstroms
in Gleichstrom. Der Widerstand 5 und die absättigbare Drosselspule 6 bilden einen
Kreis, in dem die Spannung am Widerstand6 unabhängig von den Änderungen der Leitungsspannung
konstant bleibt und somit die allerdings von der Frequenz abhängige Bezugsspannung
gibt. 7 ist eine Kapazität, so daß der Strom im Gleichrichter 4 der Leitungsspannung
proportional und ebenfalls von der Frequenz abhängig ist.
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Der durch die Wicklung i fließende Strom ist infolgedessen nur von
den Kreiskonstanten abhängig und proportional der Frequenz, während der durch die
Wicklung 2 fließende Strom proportional zur Leitungsspannung und zur Frequenz ist.
In die Größe der _ Differenzdurchflutung geht daher die Frequenz nicht ein.
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Beim Kreis nach Fig.2 ist 9 ein induktiver Widerstand, der sich im
Arbeitsbereich nicht absättigt, während mit 8 ein mit dem induktiven Widerstand
9 in Reihe liegender Widerstand bezeichnet ist: Die Spannung an dem induktiven Widerstand
hängt sowohl von der Leitungsspannung als auch von deren Frequenz ab. Die an dem
induktiven Widerstand 9 liegende Spannung wird gleichgerichtet und einer Wicklung
2 in ähnlicher Weise wie bei der Schaltung nach Fig. i zugeführt.
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Fig. 3 zeigt eine Wechselstromschaltung, bei der die Prinzipien der
Schaltung nach Fig. i Anwendung finden. Jedoch sind die an den Gleichrichtern 3
und 4 auftretenden Spannungen über zwei Widerstände i i und 12 oder einen einzigen,
mit einer Abzapfung versehenen Widerstand abgeleitet. In diesem Fall ist ein Isoliertransformator
im Wechselstromkreis des einen oder beider Gleichrichter erforderlich, wie er z.
B. bei 16 dargestellt ist. Die parallel zu den beiden Widerständen i i und 12 liegende
Wicklung führt einen Strom, der proportional zur Differenz zwischen den beiden Spannungen
an den Widerständen i i und 12 und unabhängig von der Frequenz ist.. Bei dieser
Schaltung kann die Differenzspannung ebenfalls als Regelspannung auf einen Elektronenverstärker
oder Gleichrichter aufgebracht werden. Eine ähnliche Ausgangsschaltung kann auch
bei der Schaltung nach Fig. 2 Anwendung finden.
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An Stelle eines Isoliertransformators 16 kann der absättigbare. Widerstand
6 doppelt gewickelt werden, um eine Isolierung und/oder brauchbare Spannung zu erhalten.
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Die Wicklungen i und 2 nach den Fig. i und 2 können beispielsweise
Feldwicklungen sein, deren W iderstandsänderungen infolgeTemperaturschwankungen
kompensiert sind; denn bei der Schaltung nach Fig. i ändert sich bei Temperaturschwankungen
der Strom in der Wicklung i infolge Änderung des Widerstandes dieser Wicklung, während
der Strom in der Wicklung 2 wegen des geringeren Widerstandes dieser Wicklung, verglichen
mit der des Kondensators7, weniger durch dieTemperaturschw ankungen beeinflußt wird.
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Der Kreis nach Fig. 4 zeigt die Verwendung von Widerständen zur Kompensation
von auf Temperaturschwankungen zurückgehende Widerstandsänderungen, wobei ein temperaturunabhängiger
Widerstand 14 in Reihe mit der Wicklung i geschaltet ist, um die Temperaturbeeinflussung
in diesem Teil des Kreises herabzusetzen, und ein temperaturunabhängiger Widerstand
parallel zur Wicklung :2 liegt, der die Stromänderung in der Wicklung 2 bei Temperaturschwankungen
verstärkt. Durch geeignete Bemessung der Widerstände 14 und 15 kann die Widerstandsänderung
infolge Temperaturschwankungen an den Wicklungen i und 2 ausgeglichen werden.
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Fig. 5 zeigt einen Kreis, bei dem der Widerstand io eine teilweise
Temperaturkompensation bewirkt.
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Fig.6 zeigt die Anwendung der Prinzipschaltung auf die Regelung der
Spännung eines Wechselstromgenerators 18. 17 ist ein durch die -Wicklungen i und
2 gesteuerter Erreger. Jedoch
können zusätzliche, nicht gezeichnete
Feldwicklungen zur Selbsterregung hinzugefügt werden.
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Fig, 7 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Anordnung nach Fig. i -zur
Regelung der Spannung des Drehstromgenerators 18. Eine Erregermaschine z9 einer
Kompensationswicklung 22 liegt an der Feldwicklung 2i des Wechselstromgenerators
18, während eine kleinere Erregermaschine 2o mit der Erregermaschine i9 in Kaskade
geschaltet ist. Die Feldwicklung 23 des Erregers 20 liegt in Reihe mit ohmschen
Widerständen i i und 12, die einen Teil der Schaltung nach Fig.3 bilden. Eine bekannte
Stabilisierungsvorrichtung, beispielsweise ein Transformator 24, ist mit dem Erreger
2o zusammengeschaltet.