DE1129601B

DE1129601B - Spannungs- oder Stromregler fuer Wechselstrom mit einem UEbertrager-system und gegenparallel geschalteten Elektronenroehren oder Transistoren als Stellglied

Info

Publication number: DE1129601B
Application number: DEW21804A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Schneider
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1957-09-02
Filing date: 1957-09-02
Publication date: 1962-05-17

Description

Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem übertragersystem und gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren als Stellglied Die Erfindung betrifft einen Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem als veränderbarer Vorwiderstand wirkenden Stellglied, das aus einem Ü bertragersystem mit zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren besteht.
Es sind bereits Wechselspannungsstabilisatoren bekannt, bei denen die Ausgangsspannung durch den veränderlichen Widerstand einer durch Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspule als Stellglied konstant gehalten wird. Der hierzu erforderliche Gleichstrom kann, wie bekannt, durch Spannungsvergleich der gleichgerichteten Ausgangsspannung mit der konstanten Spannung an einer Glimmröhre oder durch Widerstandsvergleich eines spannungsabhängigen Widerstandes in einer Brückenschaltung und Gleichrichtung des Stromes im Brückennullzweig gewonnen werden.
Die Verwendung einer vormagnetisierten Drosselspule als Stellglied weist verschiedene Mängel auf. Die nichtlineare Magnetisierungskennlinie der vormagnetisierten Drosselspule verursacht starke nichtlineare Verzerrungen der zu regelnden Spannung, die nur teilweise und mit großem Aufwand beseitigt werden können. Weiterhin besitzen vormagnetisierte Drosselspulen als Stellglieder durch die Induktivität der Steuerwicklung und den Widerstand der steuernden Gleichstromquelle eine große Zeitkonstante, die das Ausregeln kurz dauernder Spannungsschwankungen verhindert.
Es ist auch eine Einrichtung zum Regeln von Wechselspannungen mit einem Stellglied aus zwei über einen Transformator entgegengesetzt parallel geschalteten Dioden bekannt, wobei der Innenwiderstand der Dioden durch Verändern der Glühfadentemperatur geregelt wird. Mit dieser Einrichtung ist keine trägheitslose Regelung möglich und nur ein relativ kleiner Regelbereich realisierbar.
Weiterhin sind Wechselspannungsstabilisatoren bekannt, die ein Stellglied als veränderbarer Vorwiderstand aufweisen, das aus zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren besteht. Bei diesen Stabilisatoren ist eine Betriebsgleichspannungs-Versorgung der Elektronenröhren notwendig, woraus ein relativ großer Aufwand für ein entsprechendes Netzteil und ein erhöhter Leistungsbedarf resultiert.
Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei dem erfindungsgemäßen Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem als veränderbarer Vorwiderstand geschalteten Stellglied, das aus einem Übertragersystem mit zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren besteht, die abwechselnd von je einer Halbwelle des zu regelnden Stromes durchflossen werden und deren Steuerelektroden gegenphasig Wechselspannungen zugeführt erhalten, deren Amplitude eine Funktion der Ausgangsspannung des Reglers ist und deren Frequenz mit der Frequenz der zu regelnden Spannung übereinstimmt, dadurch vermieden, daß zur Leistungsversorgung der Röhren oder Transistoren im Stellglied allein die längs des Stellgliedes abfallende Spannung dient.
Die besonderen Vorzüge des Wechselspannungsstabilisators nach der Erfindung bestehen darin, daß er einen kleinen Klirrfaktor, eine kleine Zeitkonstante und einen kleinen Leistungsbedarf und damit einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Wechselspannungsstabilisator arbeitet auf eine konstante Last Ra. Die Ausgangsspannung wird an die Diagonalpunkte einer Brücke mit den Widerständen R1, R2, R3 und dem Kaltleiter KL als spannungsabhängigem Widerstand geführt. Ist die Brücke infolge Abweichens der Ausgangsspannung vom Sollwert nicht abgeglichen, so kann an den beiden anderen Diagonalpunkten der Brücke eine Spannung abgenommen, im Verstärker V verstärkt und den gegenparallel geschalteten Röhren Rö 1 und Rö 2 über den Übertrager Ü2 gegenphasi&. als Steuerspannung zugeleitet werden. Der Übertrager Uh übernimmt die Anpassung des Anodenstromes I" an den Laststrom iL. Er ist nur dann erforderlich, wenn Ströme und Spannungen an den Röhren 1 und 2 nicht mit den Strom- und Spannungswerten identisch sind, die in der Regelstrecke benötigt werden. Damit hat man einen regelbaren Vorwiderstand gewonnen.
Am idealisierten Kennlinienfeld (Fig. 2) der gegenparallel geschalteten Röhren sei das Auftreten eines Spannungsabfalles am Stellglied erläutert.
Es sei ein Übersetzungsverhältnis 1 : 1 des Übertragers Uh angenommen. Dann wird der maximale Anodenstrom I", gleich dem Spitzenwert iL des Laststromes iL sein.
Am Gitter liege die Spannung Null, d. h., die Ausgangsspannung stimme mit ihrem Sollwert überein. Dann wird die Kennlinie für die Gitterspannung U_, = 0 bis zum Höchstwert är, ausgefahren. Dies sei durch den dick ausgezogenen Teil der Kennlinie angedeutet. Der zum Spitzenwert iL gehörige Maximalwert üR der Kennlinie ist die am Stellglied abfallende Spitzenspannung, um die der Sollwert der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung vermindert ist. Durch einen Zusatzübertrager in der Regelstrecke kann der Sollwert entsprechend angehoben werden.
Differiert die Ausgangsspannung vom Sollwert, so liegt an den Gittern der Röhren nicht mehr die Gitterspannung Null. Der Augenblickswert der Gitterspannung folgt dem Anodenstrom mit gleicher Frequenz proportional. Daher wird als Arbeitskennlinie die gestrichelte schräge Gerade bis IL durchfahren. üR ist dann die am Stellglied abfallende Spitzenspannung. Die Neigung der Arbeitsgeraden ändert sich mit der Differenz zwischen Ausgangsspannung und Sollwert, wodurch eine Ausregelung von Schwankungen der Eingangsspannung erzielt wird.
Infolge der Gegentaktschaltung der Röhren und der mit der Frequenz der Eingangsspannung sich ändernden Gitterspannung sind die Verzerrungen der zu regelnden Spannung sehr gering. Sie hängen von der Krümmung der Röhrenkennlinien ab und können durch die bekannten Linearisierungsmaßnahmen verringert werden. Die Verstärkung des Verstärkers V bestimmt den Regelfaktor. Es ist ohne Schwierigkeit möglich, Regelfaktoren von der Größenordnung 100 bei Zeitkonstanten kleiner als 20 ms zu erzielen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem als veränderbarer Vorwiderstand geschalteten Stellglied, das aus einem Übertragersystem mit zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren besteht, die abwechselnd von je einer Halbwelle des zu regelnden Stromes durchflossen werden und deren Steuerelektroden gegenphasig Wechselspannung zugeführt erhalten, deren Amplitude eine Funktion der elektrischen Ausgangsgröße des Reglers ist und deren Frequenz mit der Frequenz der zu regelnden Spannung übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leistungsversorgung der Röhren oder Transistoren im Stellglied allein die längs des Stellgliedes abfallende Spannung dient.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung am Brückennullzweig einer Widerstandsbrücke, die in mindestens einem Brückenzweig einen nichtlinearen Widerstand enthält und von der zu regelnden Ausgangsspannung und/oder von dem zu regelnden Strom gespeist wird, abgenommen und entsprechend dem gewünschten Regelfaktor verstärkt wird.
3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhren oder Transistoren des Stellgliedes mehr als drei Elektroden aufweisen und daß die Hilfselektroden ganz oder teilweise die längs des Stellgliedes abfallende Spannung als Betriebsspannung erhalten. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 488 955; Electronics, August 1950, S. 99 ff; Electronic Engng. (1950), S. 371, 424, 470, 499 ff.