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Stabilisierte Regeleinrichtung für Wechselstromkreise mit vormagnetisierten
Drosselspulen Die Erfindung bezieht sich auf eine stabilisierte Regeleinrichtung
für Wechselstromkreise mit vormagnetisierten Drosselspulen.
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Zur selbsttätigen Regelung von Wechselstromkreisen, insbesondere zur
wechselstromseitigen Regelung von Gleichrichtern, werden vielfach Drosseln verwendet,
die in Abhängigkeit von der zu regelnden Größe mit Gleichstrom veränderlich vormagnetisiert
werden. Es hat sich gezeigt, daß für die dynamische Wirkungsweise solcher Regler
die Zeitkonstanten des Steuerstromkreises und des Hauptregelkreises eine wesentliche
Rolle spielen. Versuche haben ergeben, daß bei solchen Reglern leicht Pendelungen
infolge von Überregelungen eintreten, wenn die Zeitkonstante des Steuerstromkreises
größer ist als die des Hauptregelkreises. In diesem Fall ändert sich nämlich wegen
der größeren Zeitverzögerung der Strom in dem Steuerstromkreis des Hauptregelkreises
auch dann noch, wenn beim Ausregeln einer Abweichung der Sollwert der Regelung bereits
erreicht ist. Nun kann man bei Reglern mit vormagnetisierten Drosseln, bei denen
im Vormagnetisierungskreis der Hauptregeldrossel unter Umständen noch magnetische
Verstärker oder Hilfsdrosseln liegen, die Induktivität der Vorrnagnetisierungswicklungen
der Drosseln, also die Induktivität des Steuerstromkreises, im allgemeinen nicht
frei wählen, da sie sich aus der für
den Regelzweck erforderlichen
Bemessung der Drosseln bezüglich des Verhältnisses der Gleichstrom-Ampere-Windungen
zu den Wechselstrom-Ampere-Windungen ergibt. Es ist deshalb schon vorgeschlagen
worden, die Zeitkonstante des Steuerstromkreises kleiner zu machen als die des Hauptregelkreises.
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Eine einfache Ausführungsmöglichkeit für die Verwirklichung dieses
Gedankens besteht erfindungsgemäß darin, daß in einer stabilisierten Regeleinrichtung
für Wechselstromkreise mit vormagnetisierten Drosselspulen außer einer statischen
Beeinflussung der Steilgröße eine in gleicher Richtung wirkende, von der Änderungsgeschwindigkeit
der Regelgröße abhängige dynamische Beeinflussung herbeigeführt wird. Im Rahmen
dieser grundsätzlichen Lösung kann die zusätzliche dynamische Beeinflussung der
Steilgröße durch den Lade- bzw. Entladestrom eines an der gleichgerichteten Regelspannung
liegenden Kondensators erzeugt werden. Nach einer anderen Lösung kann eine zusätzliche
Spannung an einer von der gleichgerichteten Regelspannung gespeisten Drosselspule
abgenommen werden. Im letzteren Fall ist es dabei zweckmäßig, den Wert der Induktivität
größer als die Induktivität des Steuerkreises selbst zu machen. Eine für die erfindungsgemäßen
Zwecke benutzte Induktivität kann parallel zur Vormagnetisierungswicklung des Reglers
liegen, wobei beiden gemeinsam ohmsche Widerstände vorgeschaltet sind.
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Es sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei welchen zur mechanischen
Verstellung eines Organs außer der Steuergröße bzw. Regelgröße noch eine oder mehrere
Differentialquotienten der Abweichung von einem Sollwert unmittelbar aus der Hauptfunktion
bestimmt und benutzt werden, um die Einstellschwingungen zu dämpfen.
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Es ist ferner bei einem Verfahren zur Regelung der Erregerstromstärke
elektrischer Maschinen mittels gesteuerter gas- oder dampfgefüllter Entladungsröhren
bekanntgeworden, bei der Verlegung des Zündzeitpunktes der Entladung innerhalb jeder
Wechselstromperiode zwecks Veränderung des abgegebenen Gleichstromes bzw. der Gleichspannung
selbsttätig das für den neuen Dauerzustand erforderliche Maß der Verlegung des Zündzeitpunktes
kurzzeitig zu überschreiten. Durch Verlegung des Phasenwinkels soll erreicht werden,
daß nach der durch die Anwendung der Entladungsgefäße gewährleisteten Trägheitslosigkeit
der Steuermittel auch der infolge der magnetischen Trägheit der zu regelnden Maschine
nur allmählich zu vollziehende Übergang von einem bestehenden Zustand zu einem abweichenden
Zustand wesentlich beschleunigt wird. Hierfür wurde bei Benutzung einer Steuerspannung
für die Entladungsgefäße, welche aus einer mit einer Gleichspannung überlagerten
Wechselspannung besteht, nach der einen Lösung als Spannungsquelle für die Gleichspannung
in einem Stromkreis, der von einer Gleichspannungsquelle konstanter Spannung über
die Reihenschaltung einer Drossel, eines ohmschen Widerstandes und der Kohlesäule
eines Kohledruckreglers verläuft, der an der Reihenschaltung aus der Drossel und
dem ohmschen Widerstand bestehende Spannungsabfall benutzt. Der Kohledruckregler
wurde von einen an der Wechselspannung des Generators liegenden Ferrarismotor entgegen
einer Zugfeder gesteuert. Bei einer Änderung dieser Wechselspannung, z. B. im Sinne
einer Erhöhung, wurde also für die Steuerung der Entladungsstrecke sofort eine starke,
danach aber nur noch eine schwach erhöhte negative Gleichspannung für die Gittersteuerung
der Entladungsstrecke geliefert und infolgedessen der Erregerstrom der Maschine
beschleunigt herabgesetzt. Bei dieser Anordnung wurde also die zeitliche Ableitung
eines Gleichstromes benutzt, der durch die an der Säule des Kohledruckreglers über
einen Motor hervorgerufene Widerstandsänderung verändert wurde.
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Nach einer anderen Lösung wurde für die Bildung einer dem Istwert
der vom Generator gelieferten Wechselspannung proportionalen Gleichspannung ein
besonderer Stromrichter benutzt. Dieser wurde mit einer konstanten Spannung zur
Bildung einer Differenzspannung verglichen, mit welcher über die Reihenschaltung
einer aus einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator bestehenden Parallelschaltung
und des Gitterwiderstandes das Gitter einer Röhre gespeist wurde, in deren Anodenkreis
an einem Widerstand die Gleichspannung für die Gittersteuerung desjenigen Stromrichtergefäßes
gebildet wurde, welches zur Speisung des Erregerkreises der Maschine diente. Bei
einer Spannungsänderung der Generatorspannung wurde durch die Wirkung des Kondensators
in der Bildung der Steuergleichspannung für das Hilf sstromrichtergefäß zunächst
wieder das erforderliche Maß der Verlegung des Zündzeitpunktes der Entladung des
Stromrichtergefäßes für den neuen Dauerzustand kurzzeitig überschritten.
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Bei diesen Lösungen handelte es sich also um die Beseitigung der durch
die Eigenart einer gesteuerten elektrischen Maschine bedingten Verzögerung der Auswirkung
eines Steuereinflusses.
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Es ist ferner in einer Stromversorgungsanlage zur Speisung eines Verbrauchers
von einer Wechselspannungsquelle über eine gleichstromvormagnetisierte Drossel bekanntgeworden,
in dem die V ormagnetisierungswicklung des Eisenkernes enthaltenden Steuerkreis,
welcher entweder parallel zum Verbraucher oder an eine Teilwicklung der Wechselstromwicklung
der gleichstromvormagnetisierten Drossel angeschlossen ist, eine Reihenschaltung
aus einer Drossel und aus der Parallelschaltung eines elektrischen Ventils, einer
veränderbaren Drosselspule und eines einstellbaren Kondensators zu benutzen. Durch
Änderung der Induktivität der genannten Drosselspule und bzw. oder der Kapazität
des genannten Kondensators in ihren elektrischen Werten kann das Maß der Vormagnetisierung
des Eisenkernes und damit der Impedanzwert der gleichstromvormagnetisierten Drossel
verändert werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung
eines Kondensators
zur Erzeugung der Zusatzspannung dargestellt.
Es handelt sich dabei um die Regelung eines Gleichrichters mit Hilfe einer vormagnetisierten
Drossel. Dem Transformator 2 des Hauptgleichrichters 3 ist eine Hauptregeldrossel
i vorgeschaltet, die in Abhängigkeit von der an den Klemmen 4, auftretenden Ausgangsspannung
des Gleichrichters veränderlich vormagnetisiert wird. Zu diesem Zweck ist zunächst
ein an die Wechselspannung angeschlossener Hilfskreis vorgesehen, der in Hintereinanderschaltung
die beiden Konstantstromglieder 5 und 6 enthält. Das Konstantglied 6 besteht aus
zwei Drosseln mit den Wechselstromwicklungen 9 und 9', denen der Kondensator io
parallel geschaltet ist. Außerdem besitzen die Drosseln Vormagnetisierungswicklungen
7 und 7' und Sekundärwicklungen 8 und 8'.
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Der V ormagnetisierungsstrom des Konstantstromgliedes 6 wird mit Hilfe
des Regelwiderstandes 12 so eingestellt, daß das Glied 6 auf denselben Stromwert
regelt wie das Glied 5. Eine ganz geringe Änderung des Vormagnetisierungsstromes
hat dann eine sehr starke Änderung der an den Sekundärwicklungen 8, 8' auftretenden
Wechselspannung zur Folge. Diese Wechselspannung wird über einen Hilfsgleichrichter
i i gleichgerichtet und mit der Ausgangsspannung des Gleichrichters 3 verglichen.
Von der Differenz zwischen beiden hängt der Vormagnetisierungsstrom in der Hauptregeldrossel
i ab.
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An die Ausgangsklemmen 4 des Gleichrichters 3 ist nun noch über die
Primärwicklung eines Stromwandlers 14 der Kondensator 13 angeschlossen, der bei
Spannungsschwankungen Strom aufnimmt bzw. abgibt. Die Sekundärwicklung des Wandlers
14 ist über einen Widerstand 15 geschlossen, und die an diesem Widerstand auftretende,
von dem Strom des Kondensators 13 abhängige Spannung wird, wie das Schaltbild zeigt,
zusätzlich zu der Regelspannung in den Vormagnetisierungskreis des Konstantstromgliedes
6 eingeführt. Bei Änderungen der geregelten Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters
entsteht infolgedessen unverzögert ein Spannungsimpuls in den Vormagnetisierungswicklungen
7 und 7', der dieselbe Richtung hat wie die Änderung der Regelgröße selbst. Es gelingt
auf diese Weise also, die natürliche Zeitverzögerung des Steuerkreises in beliebigem
Maße herabzusetzen bzw. zu unterdrücken. Sinkt die geregelte Spannung infolge der
inzwischen eingetretenen Regelwirkung wieder ab, so entsteht eine entgegengesetzt
gerichtete Zusatzspannung, die die Verzögerung des Steuerkreises für den anderen
Regelsinn herabsetzt. Sie sorgt also dafür, daß eine Überregelung vermieden wird
und der Regelkreis Zeit gewinnt, sich auf den statischen Wert der geregelten Spannung
einzustellen.
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Beeinflußt der Steuerkreis die Hauptregeldrosseln nicht unmittelbar,
sondern z. B. über einen magnetischen Verstärker, so ist es zweckmäßig, dafür zu
sorgen, daß sich die Zeitkonstante des Verstärkers praktisch nicht auswirken kann.
Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß den Hauptregeldrosseln ebenfalls mit Hilfe
eines Kondensators oder einer Induktivität eine von der Änderungsgeschwindigkeit
abhängende Zusatzspannung zugeführt wird.