DE1128530B - Wechselspannungs- bzw. Wechselstromstabilisator mit wechselspannungsgesteuerten Elektronenroehren oder Transistoren - Google Patents

Description

• Wechselspannungs-bzw. Wechselstromstabilisator mit wechselspannungsgesteuerten Elektronenröhren oder Transistoren Die Erfindung betrifft einen geregelten Wechselspannungsstabilisator bzw. Wechselstromstabilisator mit vernachlässigbarer Regelzeitkonstante und Ausregelung von Kurvenformfehlern.
• Es sind bereits Wechselspannungsstabilisatoren bekannt, bei denen die Ausgangsspannung durch den veränderlichen Widerstand einer durch Gleichstrom vormagnetisierten Drossel als Stellglied konstant gehalten wird. Der hierzu erforderliche Gleichstrom kann, wie bekannt, durch Spannungsvergleich der gleichgerichteten Ausgangsspannung mit der konstanten Spannung an einer Glimmlampe oder durch Widerstandsvergleich eines spannungsabhängigen Widerstandes in einer Brückenschaltung und Gleichrichtung des Stromes im Brückennullzweig gewonnen werden.
• Die Verwendung einer vormagnetisierten Drossel als Stellglied weist verschiedene Mängel auf. Die nichtlineare Magnetisierungskennlinie der vormagnetisierten Drossel verursacht starke nichtlineare Verzerrungen der zu regelnden Spannung, die nur teilweise und mit großem Aufwand beseitigt werden können. Weiter besitzen vormagnetisierte Drosseln als Stellglieder durch die Induktivität der Steuerwicklung und den Widerstand der steuernden Gleichstromquelle eine große Zeitkonstante, die das Ausregeln kurzdauernder Spannungsschwankungen verhindert.
• Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, als Stellglied zwei gegengeschaltete Elektronenröhren oder Transistoren zu verwenden, die abwechselnd von je einer Halbwelle des zu regelnden Stromes durchflossen werden und deren Steuerelektroden gegenphasig Wechselspannung zugeführt erhalten, wobei die Amplitude eine Funktion der Ausgangsspannung des Reglers ist, und die Frequenz mit der Frequenz der zu regelnden Spannung übereinstimmt. Die nötige Steuerspannung soll dabei einer am Ausgang des Wechselspannungsstabilisators liegenden nichtlinearen Brücke entnommen werden. Diese Anordnung ist jedoch noch mit der Regelzeitkonstante des nichtlinearen Schaltelementes (z. B. Kaltleiter) in der als Meßglied arbeitenden Brückenschaltung behaftet und kann nur die zusätzlich durch die Stabilisierungsanordnung erzeugten Kurvenformfehler klein halten, die am Eingang des Stabilisators liegende Netz-Oberwellenspannung aber nicht beseitigen.
• Es ist auch ein Wechselspannungsstabilisator bekannt, der ebenfalls als Stellglied zwei gegenparallel geschaltete Elektronenröhren aufweist, die abwechselnd von je einer Halbwelle des zu regelnden Stromes durchflossen werden. Bei dieser bekannten Anordnung wird ein Teil der Ausgangsspannung gleichgerichtet und mit einer Referenzspannung verglichen. Die entstehende Differenzspannung dient als Stellgröße und wird über einen Verstärker den Steuergittern der Elektronenröhren im Stellglied zugeführt. - Bei diesem Wechselspannungsstabilisator werden evtl. vorhandene Verzerrungen der am Eingang des Stabilisators liegenden Spannung nicht ausgeregelt.
• Weiterhin ist eine Wechselstrom-Stabilisierungsschaltung mit gegenparallel geschalteten Elektronenröhren bekannt, bei der die Sollspannung über einen Verstärker, einen Amplitudenbegrenzer und ein Tiefpaßfilter aus der zu regelnden Spannung gewonnen wird. - Diese Schaltung weist u. a. den Nachteil auf, daß nur mit großem Aufwand: eine Sollspannung mit annehmbarer Effektivwert-Konstanz erreichbar ist.
• Bei einem Wechselspannungsstabilisator mit wechselspannungsgesteuerten Elektronenröhren oder Transistoren als Stellglied und einer Einrichtung, die die Differenz aus der Soll- und der Istspannung unter gleichzeitiger Verstärkung als Stellgröße bildet, werden erfindungsgemäß die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß die Sollspannung aus der zu regelnden Wechselspannung abgeleitet und durch ein resonanzfähiges Gebilde hoher Einschwingzeit, vorzugsweise einen elektrischen Schwingkreis, sowohl von Oberwellen gereinigt als auch gegen kurzzeitige Amplitudenänderung stabilisiert wird. Das Prinzip der Schaltung wird an Fig.1 erläutert. Der Wechselspannungsstabilisator arbeitet auf eine konstante Last Ra. Die Ausgangsspannung wird an die Diagonalpunkte einer Brücke gelegt, die aus den Widerständen R 1, R 2, R 3 und dem als resonanzfähiges Gebilde hoher Einschwingzeit dienenden: Schwingkreis S besteht. Unter der Voraussetzung konstanten Resonanzwiderstandes und xichtiger -Frequenz und Phase des Schwingkreises bleibt die Spannung bei kurzzeitigen Netzspannungsstößen am Schwingkreis durch dessen »Speicherwirkung« konstant und außerdem sinusförmig,.so daß -.über- den übertrager Ü 2 im Brückennullzweig die Differenzspannung zwischen Ist-und Sollwert (nach Augenblickswerten) abgenommen, verstärkt und dem Stellglied zugeführt werden kann. Als Stellglied finden beispielsweise die gegenparallel geschalteten Röhren Rö 1 und Rö 2 'Verwendung, die über den Übertrager Ü 3 gegenphasig mit der Steuerspannung gespeist werden. Der Übertrager Ü 1 übernimmt die Anpassung des Anodenstromes an den Laststrom. Er ist nur dann erforderlich, wenn Ströme und Spannungen in den Röhren Rö 1 und Rö 2 nicht mit den Strom- und Spannungswerten identisch sind, die in der Regelstrecke benötigt werden. Das Stellglied arbeitet damit wie ein regelbarer Vorwiderstand.
• Um den Wechselspannungsstabilisator bei Schwankungen der Netzfrequenz funktionstüchtig zu erhalten und mit ihm Spannungsschwankungen über längere Zeit ausregeln zu können, sind in Weiterbildung der Erfindung Verbesserungen möglich. Fig.2 zeigt als Kombination eine Frequenz- und Amplitudenregelung der Schwingkreisspannung. Hierin ist eine Beeinflussung der Induktivität des Schwingkreises durch die Vormagnetisierung der dazu verwendeten Eisenspule mit der Zusatzwicklung W vorgesehen. Die Röhre Rö 3, in deren Anodenkreis diese Wicklung liegt, erhält die den Anodenstrom beeinflussende Steuerspannung aus einem Phasendiskriminator Plz, der Frequenz und Phase am Schwingkreis mit Frequenz und Phase am Ausgang des Wechselspannungsstabilisators vergleicht. Die Amplitude der sinusförmigen Spannung am Schwingkreis wird durch eine zweite Brückenschaltung bestimmt, die aus den Widerständen R 3 und R 4, dem Schwingkreis S und einem nichtlinearen Widerstand (z. B. einem Kaltleiter) KL besteht. Die Spannung im Brückennullzweig (Ü 4) weicht gegenphasig vom Nullwert ab, wenn die Spannung am Schwingkreis einen größeren oder kleineren Wert als den Sollwert annimmt. Sie wird im Verstärker V 2 verstärkt und beispielsweise ebenfalls der Verstärkerröhre Rö 3 zugeführt, die über die gleiche Zusatzwicklung W die Schwingkreisspannung erhöht oder erniedrigt. Selbstverständlich sind auch beliebige andere bekannte Einrichtungen anwendbar, die die Regelung der Schwingkreisspannung bzw. des Schwingkreisresonanzwiderstandes zum Ziel haben.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Wechselspannungsstabilisator mit wechselspannungsgesteuerten Elektronenröhren oder Transistoren als Stellglied und einer Einrichtung, die die Differenz aus der Soll- und der Istspannung unter gleichzeitiger Verstärkung als Stellgröße bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollspannung aus der zu regelnden Wechselspannung abgeleitet und durch ein resonanzfähiges Gebilde hoher Einschwingzeit, vorzugsweise einen elektrischen Schwingkreis, sowohl von Oberwellen gereinigt als auch gegen kurzzeitige Amplitudenänderung stabilisiert wird.
2. 2. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an dem resonanzfähigen Gebilde auch über lange Zeit mit an sich bekannten Regelschaltungen konstant gehalten wird und/oder daß die Eigenfrequenz des resonanzfähigen Gebildes durch an sich bekannte Regelschaltungen mit der Frequenz der zu regelnden Spannung in Übereinstimmung gehalten wird.
3. 3. Stabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als resonanzfähiges Gebilde ein Schwingkreis mit einer Eisenspule verwendet wird und daß die Eigenresonanz durch eine Vormagnetisierung geregelt wird, die von einer an sich bekannten Phasenvergleichsschaltung gesteuert ist.
4. 4. Stabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als resonanzfähiges Gebilde ein Schwingkreis verwendet wird und daß die Stabilisierung der Wechselspannungsamplitude durch Rückspeisung der verstärkten Spannung aus dem Nullzweig einer parallel zum Schwingkreis liegenden nichtlinearen Brücke auf den Schwingkreis selbst stattfindet.
5. 5. Stabilisator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Kombination der Ansprüche 3 und 4, insbesondere in der Art, daß eine transformatorisch mit dem Schwingkreis (S) gekoppelte und aus einer Elektronenröhre (Rö 3) oder einem Transistor gespeiste Spule (W) gleichzeitig die Steuerung von Amplitude und Frequenz bewirkt, in dem die Phasenvergleichsschaltung (Ph) über die Gittervorspannung der Röhre (Rö3) (bzw. Transistor) den Anodenstrom zur Vormagnetisierung steuert, während die aus der nichtlinearen Brücke dem Gitter verstärkt oder urverstärkt zugeführte Wechselspannung über die gleiche im Anodenkreis liegende Spule die Amplitude beeinfiußt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 547 499; USA: Patentschrift Nr. 2 562 744; Electronics, August 1950, S. 99 bis 101.