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Anordnung zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung von Wechselstromgeneratoren
mit Mitteln zur Kompensation des Oberwellenfehlers Bei Einrichtungen zur Konstanthaltung
der Ausgangsspannung von Wechselstromgeneratoren ist es bereits bekannt, die Ausgangswechselspannung
des Generators mittels einer Gleichrichteranordnung gleichzurichten und diese veränderliche
Gleichspannung beispielsweise einem sogenannten Röhrenregler zuzuführen, der wiederum
entsprechend der auftretenden Abweichungen der Ausgangsspannung vom Sollwert auf
den Wechselstromgenerator einwirkt. Für derartige Einrichtungen verwendete Gleichrichteranordnungen
sind beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 691890 bekannt. Bekanntlich
treten bei derartigen Generatoren die dritte und fünfte Oberwelle als Störgrößen
in Erscheinung, so daß die Ausgangsspannung des Generators beträchtlich von der
Sinusform abweichen kann. In diesem Fall ergeben sich bei Anwendung der bekannten
Gleichrichteranordnung erhebliche Fehler. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es
auch bereits bekannt, Gleichrichteranordnungen zu verwenden, bei denen der störende
Einfluß der Oberwellen durch eine weitere von der Belastung abhängige Gleichspannung,
die in den Ausgangskreis der Gleichrichteranordnung nach der deutschen Patentschrift
691890 eingeführt ist, kompensiert wird (deutsches Patent 900 112). In diesem
Fall wird die von der Belastung des Wechselstromgenerators abhängige Gleichspannung
mittels eines in der Speiseleitung des Generators angeordneten Stromwandlers erzeugt,
an dessen Sekundärseite über ein Potentiometer ein Gleichrichter geschaltet ist,
dessen Ausgangsgleichspannung mit der Ausgangsgleichspannung einer weiteren Gleichrichteranordnung
in Reihe geschaltet ist, die den zu kompensierenden Oberwellenfehler aufweist.
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Die bekannte, aus Stromwandler, Potentiometer und Gleichrichter bestehende
Hilfsgleichrichteranordnung zur Kompensation des Oberwellenfehlers besitzt den entscheidenden
Nachteil, daß durch sie die Phasenverschiebung zwischen der Grundwelle und der Oberwelle
der Wechselspannungen nicht berücksichtigt wird. Am Ausgang dieser Hilfsgleichrichteranordnung
tritt also eine Gleichspannung auf, die nur dem Betrag der Oberwelle entspricht,
während am Ausgang der mit dem Oberwellenfehler behafteten Gleichrichteranordnung
eine Spannung auftritt, die einen Fehler nach Betrag der Oberwelle und nach der
Phasenlage von Oberwelle zur Grundwelle aufweist.
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Die bekannte Hilfsgleichrichteranordnung ist eine im wesentlichen
vom Belastungsstrom abhängige Einrichtung, die für eine bestimmte Belastung wirksam
ist. Eine Abhängigkeit vom Leistungsfaktor ist nicht enthalten. Bei nichtlinearen
Belastungen, z. B. durch Magnetisierungsströme von Induktivitäten mit Eisenkern,
tritt ein Oberwellenfehler des Stromes gegenüber der Generatorspannung auf, deren
Oberwellenfehler im Meßglied aber kompensiert werden soll.
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Die obengenannten Nachteile der bekannten Gleichrichter- und Hilfsgleichrichteranordnungen
(deutsche Patente 691890 und 900 112) werden durch die Erfindung in einfacher
Weise vermieden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Konstanthaltung
der Ausgangsspannung von Wechselstromgeneratoren mittels Gleichrichter- und Verstärkeranordnungen,
bei der der störende Einfluß von Oberwellen durch eine Hilfsgleichspannung, die
als Gegenspannung in den Ausgangskreis der Gleichrichteranordnung geschaltet ist,
kompensiert wird. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine der Gleichrichteranordnung
entgegengeschaltete Hilfsgleichrichteranordnung, bei der aus der konstant zu haltenden
Meßwechselspannung eine Grundwellenhilfsspannung und eine der Oberwelle entsprechende
Hilfswechselspannung abgeleitet, in Reihe geschaltet und die so erhaltene Wechselspannung
gleichgerichtet wird, wobei die gegenseitige Phasenlage von Grund- und Oberwelle
dieser Wechselspannung derart zu der an der Gleichrichteranordnung auftretenden
Meßwechselspannung eingestellt ist, daß der durch die Oberwelle hervorgerufene Fehler
des Gleichspannungswertes der Gleichrichteranordnung kompensiert ist.
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Die Erfindung wird mit weiteren vorteilhaften Ausbildungen an Hand
eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Anordnung zur Konstanthaltung der
Ausgangsspannung eines Wechselstromgenerators mittels eines Röhrenreglers. Es wird
bemerkt, daß die Erfindung jedoch nicht auf dieses Anwendungsbeispiel beschränkt
ist.
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Mit 1 ist ein Wechselstromerzeuger bezeichnet, dessen Ausgangsspannung
RST konstant gehalten werden
soll. Die Erregerwicklung 2 des Generators
1 ist dabei an einen schematisch dargestellten und an sich bekannten Röhrenregler
3 geschaltet, von welchem lediglich die Eingangsstufe 3a näher dargestellt ist.
Die konstant zu haltende Ausgangsspannung des Generators ist an eine an sich bekannte
Gleichrichteranordnung 4 geschaltet, die aus einem Transformator 5, einem Gleichrichter
6, einer Siebkette 7 und einer Brückenschaltung 8 besteht. An den Diagonalpunkten
9, 10 der Brückenschaltung 8 tritt beispielsweise eine Gleichspannung auf, die der
benötigten Gittervorspannung der Eingangsstufe 3 a entspricht.
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Wie bereits oben bemerkt, ist die Ausgangsspannung des Generators
1 nicht sinusförmig und weist insbesondere die dritte Oberwelle auf. Eine weitere
Verzerrung tritt durch den Gleichrichter 6 der Gleichrichteranordnung 4 auf. Die
durch die Oberwellen und die Charakteristik des Gleichrichters 6 bedingten Fehler
treten in der Brückenausgangsgleichspannung9, 10 auf. Gemäß der Erfindung werden
diese Fehler kompensiert, indem eine weitere Hilfsgleichrichteranordnung 11 vorgesehen
ist, die der Gleichrichteranordnung 4 entgegengeschaltet ist und bei der aus der
Wechselspannung des Generators 1 mittels des Transformators 12 eine vorzugsweise
konstante Grundwellenhilfsspannung und mittels einer Oberwellenbrückenschaltung
13 eine dem Betrag der Oberwelle entsprechende Hilfswechselspannung abgeleitet wird.
Beide Hilfsspannungen sind in Reihe geschaltet, und die so erhaltene Wechselspannung
ist an einen Gleichrichter 14 geführt. Im Primärkreis des Transformators
12 ist ein aus Widerstand 15 und Kondensator 16 bestehendes
Phasenschieberglied angeordnet. Die Phasenverschiebung von Grundwelle zur Oberwelle
bei der am Gleichrichter 14 der Hilfsanordnung 11 auftretenden Wechselspannung
wird in bezug zur gegenseitigen Phasenlage von Grund- und Oberwelle der Wechselspannung
der Gleichrichteranordnung 4 derart eingestellt, daß amAusgang desGleichrichters14
derHilfsgleichrichteranordnung 11 eine Gleichspannung entsteht, die den in
der Gleichrichteranordnung 4 vorhandenen Oberwellenfehler kompensiert. Durch die
Verwendung des Konstantspannungstransformators 12 wird die an diesem auftretende
Sekundärspannung trotz Änderung der Ausgangsspannung des Generators über einen weiten
Bereich konstant bleiben, so daß die Gleichspannung der Hilfsgleichrichteranordnung
il nur vom Oberwellengehalt der Ausgangsspannung des Generators abhängig
ist. Die durch den Transformator 12 erzeugte »Grundgleichspannung« wird, wie ersichtlich,
gegen die eigentliche Gitterv orspannung der Gleichrichteranordnung 4 geschaltet
und somit kompensiert. Die Einstellung der Phasenlage von Grund-und Oberwelle der
Wechselspannung der Hilfsgleichrichteranordnung 11 kann gegebenenfalls durch eine
entsprechende Phasenverschiebung der Brückenspannung der Anordnung 13 erfolgen.
Der die Oberwellenbrückenschaltung 13 und den Primärkreis des Transformators 12
speisende Transformator 17 dient lediglich zur Anpassung an die Generatorspannung.
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Die Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführung der Hilfsgleichrichteranordnung
11 nach der Fig. 1. Die Ausbildung nach der Fig. 2 benötigt nur noch einen einzigen
Transformator 21 mit zwei Sekundärwicklungen 22, 23. An die Wicklungen 22 ist dabei
die Oberwellenbrückenschaltung 13 geschaltet, während an die Wicklung 23 ein aus
Widerstand und Kondensator bestehender Phasenschieber24 geschaltet ist. Die Diagonalspannung
der Brücke 13 und die Spannung des Phasenschiebergliedes sind wieder in Reihe geschaltet
und an einen Gleichrichter 14 geführt, an dessen Ausgang 26 eine Spannung auftritt,
die den in der nicht dargestellten anderen Gleichrichteranordnung vorhandenen Oberwellenfehler
kompensiert.
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Bei der Ausbildung nach der Fig. 3 ist der Phasenschieber 24 in der
Diagonale der Oberwellenbrückenschaltung 13 angeordnet.
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Die Anordnung ist für, jeden Leistungsfaktor der Belastung optimal
wirksam. Sie ist unabhängig vom Belastungsstrom und nimmt die Störgröße aus der
Generatorspannung, die den Regelfehler im Meßglied hervorruft. Nichtlineare Belastungen
werden mit ihrer wahren Rückwirkung auf die Spannung des Generators erfaßt.