DE1134456B

DE1134456B - Arrangement for the automatic maintenance of the power consumption of complex AC consumers

Info

Publication number: DE1134456B
Application number: DEH11308A
Authority: DE
Inventors: Lester F Bird
Original assignee: Engelhard Hanovia Inc
Current assignee: Engelhard Hanovia Inc
Priority date: 1952-02-02
Filing date: 1952-02-02
Publication date: 1962-08-09

Description

Anordnung zur selbsttätigen Konstanthaltung der Leistungsaufnahme von komplexen Wechselstromverbrauchern Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen Konstanthaltung der Leistungsaufnahme von komplexen Wechselstromverbrauchern von bestimmtem Wert, bei der in wenigstens einer Netzzuführungsleitung ein aus Eisendrossel und einem Kondensator bestehender, nicht in Resonanz befindlicher Parallelkreis eingefügt ist.Arrangement for automatically keeping the power consumption constant of complex AC consumers The invention relates to an arrangement to automatically keep the power consumption of complex AC consumers constant of a certain value, with an iron choke in at least one power supply line and a capacitor existing, non-resonant parallel circuit is inserted.

Bei einer bekannten Ausführung zum Konstanthalten eines Wechselstromes mittels eines in Reihe mit dem Verbraucher liegenden Kondensators ist diesem die Reihenschaltung einer gesättigten und einer ungesättigten Drosselspule parallel geschaltet, wobei der gesättigten Drosselspule ein weiterer Kondensator parallel geschaltet ist. Die bekannte Ausführung weist drei Parallelzweige auf und eignet sich nicht zur Herstellung einer konstanten Leistungsaufnahme bei Spannungsschwankungen. Ferner besteht die Gefahr des Eintretens des Resonanzfalles.In a known embodiment for keeping an alternating current constant by means of a capacitor lying in series with the consumer, this is the Series connection of a saturated and an unsaturated choke coil in parallel switched, with the saturated choke coil another capacitor in parallel is switched. The known design has three parallel branches and is suitable not to produce a constant power consumption with voltage fluctuations. There is also the risk of a resonance event occurring.

Eine andere Einrichtung zum Konstanthalten der Stromstärke in Wechselstromverbrauchern bei schwankender Netzspannung besteht aus einer Reihe mit dem Verbraucher geschalteten Konstantstrom-Drosselspule mit einer fest und einer beweglich angeordneten Wicklung, wobei zu den in Reihe geschalteten Wicklungen ein Kondensator parallel geschaltet ist. Dadurch sollen die bei Netzspannungsschwankungen eintretenden Änderungen des Drosselspulenstromes kompensiert werden. Diese Ausführung, die insbesondere für Stromkreise von Bogenlampen bekannt ist, arbeitet infolge des erforderlichen Hebens und Senkens der einen Wicklung der Drosselspule mit verhältnismäßig großer Zeitkonstanten, so daß die Regelung immer verzögert erfolgt. Zusätzlich ergeben sich Schwierigkeiten durch die körperlich zu bewegenden Teile. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei der bekannten Ausführung ein Widerstand in Reihe zu dem Verbraucher und der Parallelschaltung liegt, so daß durch die Einstellung dieses Widerstandes nicht die gegenseitige Beziehung der Betriebswerte der in den Schaltungszweigen angeordneten Schaltelemente beeinflußt wird.Another device for keeping the amperage constant in AC consumers If the mains voltage fluctuates, it consists of a series connected to the consumer Constant current choke coil with one fixed and one movable winding, a capacitor connected in parallel to the series-connected windings is. As a result, the changes in the Choke coil current are compensated. This version, especially for Circuits of arc lamps are known to operate as a result of the required lifting and lowering of one winding of the choke coil with a relatively large time constant, so that the regulation is always delayed. In addition, there are difficulties due to the parts that need to be physically moved. It should be noted that with the known design a resistor in series with the consumer and the parallel circuit lies, so that by setting this resistance not the mutual relationship the operating values of the switching elements arranged in the circuit branches will.

Ferner ist es zur Erzielung einer konstanten Spannung oder eines konstanten Stromes in Wechselstromnetzen bekannt, einen dreiarmigen Parallelkreis aus Widerstand, Kondensator und Induktivität anzuordnen, dem ein weiterer Widerstand vorgeschaltet ist. Auch dadurch wird nicht ermöglicht, die Betriebsbedingungen in dem beispielsweise die Drosselspule enthaltenden Zweig gegenüber den Betriebsbedingungen in dem den Kondensator enthaltenden Arm abzustimmen, so daß eine Regelung auf konstante Leistung vorliegt. Im übrigen kann die bekannte Anordnung zur Resonanz führen, wobei dann überhaupt kein Strom durch den Verbraucher fließen würde, wenn nicht der Parallelzweig mit dem Widerstand vorgesehen wäre.Furthermore, it is to achieve a constant voltage or a constant Current in AC networks, a three-armed parallel circuit made of resistance, To arrange the capacitor and inductance, which is preceded by a further resistor is. This also does not allow the operating conditions in the example the branch containing the inductor compared to the operating conditions in the den Capacitor-containing arm to tune, so that a regulation on constant power is present. In addition, the known arrangement can lead to resonance, in which case No current at all would flow through the consumer, if not the parallel branch with the resistance would be provided.

Weiterhin ist eine Einrichtung zum Konstanthalten einer Verbraucherwechselspannung bei schwankender Netzspannung und bzw. oder veränderlicher Belastung bekannt, bei der parallel zum Verbraucher eine Reihenschaltung aus einer gesättigten Drosselspule und einem Kondensator und zwischen dieser Reihenschaltung und dem Netz ein Scheinwiderstand vorgesehen sind, wobei der magnetische Kern der gesättigten Drosselspule mit einem Luftspalt versehen ist, der durch ein oder mehrere sich schnell sättigende Teile überbrückt ist. Diese Drossel arbeitet somit im gesättigten Zustand, wobei die Sättigung infolge des Luftspaltes schon bei verhältnismäßig kleinen Strömen erreicht wird.Furthermore, there is a device for keeping a load AC voltage constant known in the event of fluctuating mains voltage and / or changing load, at the parallel to the consumer a series connection of a saturated choke coil and a capacitor and an impedance between this series circuit and the network are provided, the magnetic core of the saturated choke coil with a Air gap is provided by one or more rapidly saturating parts is bridged. This choke thus works in the saturated state, whereby the saturation due to the air gap is achieved even with relatively small currents.

Abgesehen davon, daß sich die Erfindung auf die Konstanthaltung der Leistungsaufnahme von komplexen Wechselstromverbrauchern von bestimmtem Wert bezieht, arbeiten die bekannten Ausführungen nur in einem verhältnismäßig kleinen Bereich von Spannungsschwankungen. Eine Leistungsregelung wird bei diesen bekannten Ausführungen nicht erzielt. Eine Leistungsregelung ist aber in bestimmten Anwendungen von erheblicher Bedeutung, beispielsweise wenn man Lichtquellen, z. B. Lampen zum Kopieren von Filmen oder Fotografien oder zum Bestrahlen bei chemischen Reaktionen, betreibt. Die Erfindung liefert eine in einem verhältnismäßig großen Bereich von Netzspannungsschwankungen zuverlässige Regelung auf konstante Leistung unter Vermeidung beweglicher Teile dadurch, daß in Serie mit der nicht gesättigten Eisendrossel ein ohmscher Widerstand liegt, wobei der Kondensator so bemessen ist, daß der ihn enthaltende Arm des Parallelkreises stets mehr Strom führt als der die Eisendrossel und den ohmschen Widerstand enthaltende Arm des Parallelkreises, und daß der ohmsche Widerstand derart bemessen ist, daß der kapazitive Blindwiderstand der Gesamtanordnung in linearer Abhängigkeit von der Netzspannung steht. Dabei werden die Betriebsbedingungen in dem die Drosselspule enthaltenden Arm gegenüber den Betriebsbedingungen in dem den Kondensator enthaltenden Arm abgestimmt, was nicht erreicht werden könnte, wenn der ohmsche Widerstand außerhalb der Arme liegen würde, welche die Drossel und den Kondensator enthalten. Der zur Drossel in Reihe geschaltete ohmsche Widerstand und seine richtige Bemessung sind für die erfindungsgemäße Ausführung von erheblicher Bedeutung. Durch unterschiedliche Bemessung dieses Widerstandes kann man erreichen, daß z. B. mit steigender Netzspannung der Verbraucherstrom steigt, fällt oder konstant bleibt.Apart from the fact that the invention is based on keeping the Draws power consumption from complex AC consumers of a certain value, the known designs only work in a relatively small area of voltage fluctuations. A power control is used in these known designs not achieved. In certain applications, however, power regulation is more important Significance, for example, when using light sources, e.g. B. Lamps for copying films or photographs or for irradiation during chemical reactions. the Invention provides one over a relatively wide range of line voltage fluctuations Reliable regulation to constant power while avoiding moving parts in that there is an ohmic resistor in series with the unsaturated iron choke lies, the capacitor being dimensioned so that the arm of the parallel circuit containing it always carries more current than that containing the iron choke and the ohmic resistance Arm of the parallel circuit, and that the ohmic resistance is such that the capacitive reactance of the overall arrangement as a linear function of the mains voltage is present. The operating conditions in which the inductor containing arm versus the operating conditions in the containing the condenser Arm tuned, which could not be achieved if the ohmic resistance was outside of the arms containing the reactor and the capacitor. The for The choke is ohmic resistance connected in series and its correct dimensioning of considerable importance for the implementation according to the invention. Through different Dimensioning of this resistance can be achieved that z. B. with increasing mains voltage the consumer current rises, falls or remains constant.

Die Erfindung schafft einen einfachen selbsttätigen Leistungsregler, der beispielsweise bei der Anwendung für Entladungsvorrichtungen oder Lampen selbsttätig eine erhöhte Spannung zum Zünden der Lampe liefert, Ausgleichsvorgänge auf ein Mindestmaß herabsetzt und das betreffende Gerät selbsttätig vor Überlastungen schützt. Die erfindungsgemäße Anordnung liefert im wesentlichen konstante Spannungen und Leistungen an einen Verbraucher, wenn die Netzspannung um ± 20 °/o schwankt.The invention creates a simple automatic power regulator, which, for example, is automatic when used for discharge devices or lamps an increased voltage to ignite the lamp provides, balancing processes to a minimum and automatically protects the device in question from overloads. the The arrangement according to the invention provides essentially constant voltages and powers to a consumer if the mains voltage fluctuates by ± 20%.

Die Erfindung wird nunmehr in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines üblichen Belastungskreises mit Blindwiderstand, Fig. 2 ein Vektordiagramm für den Stromkreis gemäß Fig. 1, Fig. 3 die graphische Darstellung der Beziehung zwischen kapazitivem Widerstand und Netzspannung, die für einen konstanten Strom erforderlich ist, Fig. 4 die schematische Darstellung eines Leistungsreglers gemäß der Erfindung, Fig.5 die graphische Darstellung der Beziehung zwischen Stromstärke und Netzspannung des Leistungsreglers nach der Erfindung.The invention is now referred to in the following description more clearly described on the drawings. In the drawings, Fig. 1 shows a schematic representation of a conventional load circuit with reactance, Fig. 2 shows a vector diagram for the circuit according to FIG. 1, FIG. 3 shows the graphic representation the relationship between capacitive resistance and line voltage necessary for a constant Current is required, Fig. 4 shows the schematic representation of a power regulator according to the invention, Figure 5 is a graphical representation of the relationship between current intensity and mains voltage of the power regulator according to the invention.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung klarzustellen, erscheint eine theoretische Betrachtung eines üblichen Stromkreises und seiner Bestandteile erforderlich, um die für die vorliegende Erfindung notwendigen Faktoren zu erläutern, die aus den Abbildungen nicht hervorgehen.To clarify the object of the present invention, appears a theoretical consideration of a common circuit and its components necessary to explain the factors necessary for the present invention, which are not evident from the illustrations.

Fig. 1 veranschaulicht z. B. einen üblichen Belastungskreis mit Blindwiderstand, der aus dem induktiven Widerstand 1 und aus dem in Serie mit ihm geschalteten ohmschen Widerstand 2 besteht. In Serie zu der Belastung und einer Stromquelle 4 ist der Kondensator 3 angeordnet. Der durch diesen Kreis fließende Strom wird durch die angelegte Spannung und die Impedanz des Kreises bestimmt. Dieser Strom verändert sich, wenn entweder die Impedanz oder die angelegte Spannung verändert wird. Wenn beide, die angelegte Spannung und die Impedanz gleichzeitig in richtigen Beträgen geändert werden. kann die Stromstärke konstant gehalten werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man mit Änderung der Spannung nur die Größe des kapazitiven Widerstandes 3 verändert. Eine Änderung der Netzspannung kann deshalb durch eine entsprechende Einstellung der Größe des Kondensators 3 so geregelt werden, daß die Stromstärke konstant bleibt. Die Einstellung des Kondensators erfordert für verringerte Netzspannungen eine größere Kapazität und für höhere Netzspannungen eine kleinere Kapazität.Fig. 1 illustrates e.g. B. a common load circuit with reactance, the one from the inductive resistor 1 and from the ohmic one connected in series with it Resistance 2 exists. In series with the load and a power source 4 is the Capacitor 3 arranged. The current flowing through this circle is made by the applied voltage and the impedance of the circuit are determined. This stream changes when either the impedance or the applied voltage is changed. if both the applied voltage and the impedance at the same time in correct amounts be changed. the current strength can be kept constant. This can be done by can be achieved that with changing the voltage only the size of the capacitive Resistance 3 changed. A change in the mains voltage can therefore be caused by a appropriate setting of the size of the capacitor 3 can be controlled so that the Current strength remains constant. The adjustment of the capacitor requires for reduced Mains voltages a larger capacity and for higher mains voltages a smaller one Capacity.

In Fig. 2 ist ein Vektordiagramm für den Stromkreis gemäß Fig.1 dargestellt. Dieses Diagramm zeigt die unten noch näher zu beschreibende Spannungs-Strom-Beziehung in Verbindung mit einer Belastung beliebiger Art, solange sie induktiv ist (z. B. Drosselspule 1 der Fig. 1). Im Vektordiagramm ist ein Vektor EN für die Netzspannung, ein Vektor E,. des kapazitiven Spannungsabfalls, ein Vektor EL"" für die Spannung an der Last und ein Vektor I für die Stromstärke dargestellt. Der Stromvektor bildet mit dem kapazitiven Spannungsvektor einen rechten Winkel und einen voreilenden Winkel mit dem Spannungsvektor. Unterhalb des Netzspannungsvektors befindet sich der Vektor für die Belastungsspannung, der einen Phasenwinkel I) mit dem Stromvektor bildet. Bei Änderung der Netzspannung, z. B. bei einer Erhöhung der Netzspannung, nimmt die Länge des kapazitiven Spannungsvektors zu, und dieser dreht sich, wobei seine Spitze, wie in Fig. 2 dargestellt, auf einer Ortskurve wandert, und kommt bei E,' in eine Endlage. Da die Bedingungen erfordern, daß Stromstärke und Belastungsspannung konstant bleiben, ist die Länge dieser Vektoren festgelegt, aber sie drehen sich um den Koordinatennullpunkt C in neue Lagen, wobei der zwischen ihnen liegende Phasenwinkel #P aufrechterhalten bleibt. Der Winkel ändert sich zu einem neuen Winkel, wenn sich der Stromvektor dreht, aber da der Stromvektor noch im rechten Winkel zum Vektor der Kondensatorspannung steht, wie oben beschrieben, wird automatisch der Phasenwinkel des ersteren festgelegt. Das Vektordiagramm zeigt auf Grund der Längenänderungen des kapazitiven Spannungsvektors, daß die Beziehung zwischen den Änderungen des kapazitiven Spannungsvektors und den Änderungen der Netzspannung durch einen gekrümmten Kurvenverlauf darstellbar ist. Diese Beziehung wird insbesondere in Fig. 3 abgebildet, welche die Kennlinie des zur Konstanthaltung des Stromes in dem Stromkreis erforderlichen Blindwiderstandes zeigt. Wenn im Hinblick auf Fig. 3 die Belastung durch einen ohmschen und einen induktiven Widerstand gebildet wird, wie in Fig. 1 dargestellt, und wenn diese Belastung in Serie mit einem Kondensator und der Netzspannung geschaltet ist, gilt für die Betriebsbedingungen folgende Beziehung: E=IZ oder Die Bedingungen der konstanten Belastung sind, daß die Stromstärke im Stromkreis gemäß Fig. 1 und der ohmsche und der induktive Belastungswiderstand konstant bleiben. Wenn diese Bedingungen für die oben angegebene Beziehung angenommen werden, dann kann diese Gleichung nach dem Blindwiderstand des Kondensators differenziert werden. Das Ergebnis zeigt, daß eine konstante Stromstärke gewährleistet ist, wenn die Größe des Kondensators geändert wird, solange die Netzspannung oberhalb eines bestimmten Mindestwertes liegt. Fig.3 zeigt die Werte der Kapazität C, welche in einem derartigen Kreis konstante Bedingungen für Stromstärke und Belastungen gewährleisten. Der Kurvenzug zeigt, daß ein weiter Bereich der Netzspannung existiert, innerhalb dessen durch Veränderungen des kapazitiven Blindwiderstandes eine lineare Beziehung mit der Netzspannung besteht.FIG. 2 shows a vector diagram for the circuit according to FIG. This diagram shows the voltage-current relationship to be described in more detail below in connection with a load of any type as long as it is inductive (e.g. choke coil 1 in FIG. 1). In the vector diagram there is a vector EN for the mains voltage, a vector E ,. of the capacitive voltage drop, a vector EL "" for the voltage across the load and a vector I for the current intensity. The current vector forms a right angle with the capacitive voltage vector and a leading angle with the voltage vector. Below the mains voltage vector is the vector for the load voltage, which forms a phase angle I) with the current vector. When changing the line voltage, e.g. B. with an increase in the mains voltage, the length of the capacitive voltage vector increases, and this rotates, with its tip, as shown in Fig. 2, moves on a locus, and comes at E, 'in an end position. Since the conditions require that the current strength and the load voltage remain constant, the length of these vectors is fixed, but they rotate around the coordinate zero point C into new positions, the phase angle #P between them being maintained. The angle changes to a new angle as the current vector rotates, but since the current vector is still at right angles to the capacitor voltage vector, as described above, the phase angle of the former is automatically set. The vector diagram shows on the basis of the changes in length of the capacitive voltage vector that the relationship between the changes in the capacitive voltage vector and the changes in the network voltage can be represented by a curved curve. This relationship is shown in particular in FIG. 3, which shows the characteristic of the reactance required to keep the current constant in the circuit. If, with regard to FIG. 3, the load is formed by an ohmic and an inductive resistor, as shown in FIG. 1, and if this load is connected in series with a capacitor and the mains voltage, the following relationship applies to the operating conditions: E = IZ or The conditions of constant load are that the current intensity in the circuit according to FIG. 1 and the ohmic and inductive load resistance remain constant. If these conditions are assumed for the relationship given above, then this equation can be differentiated according to the reactance of the capacitor. The result shows that a constant current intensity is guaranteed if the size of the capacitor is changed as long as the mains voltage is above a certain minimum value. 3 shows the values of the capacitance C, which ensure constant conditions for current strength and loads in such a circuit. The curve shows that there is a wide range of mains voltage within which there is a linear relationship with the mains voltage due to changes in the capacitive reactance.

Nachdem mit vorstehendem die theoretische Grundlage für die vorliegende Erfindung dargestellt wurde, d. h. die Art und Weise, in welcher die aufgenommene Leistung eines Verbrauchers unabhängig und unverändert von den Schwankungen der Netzspannungen bleiben kann, wird nun die praktische Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Belastungsreglers für Wechselstromkreise erläutert. Die Kombination nach der Erfindung gleicht selbsttätig den Einfluß der Netzspannungsschwankungen aus, gewährleistet, daß Stromstärke, Spannung und Leistung konstant bleiben und wirkt so, als wenn eine variable Kapazität vorhanden wäre, deren Größe den Anforderungen für verschiedene Netzspannungen genau entspricht. Die Kombination ist somit in der Lage, so zu wirken, daß, wenn sich die Netzspannungen ändern, die Schwankungen der Netzspannung die Belastung nicht beeinflussen.After using the above the theoretical basis for the present Invention has been illustrated, d. H. the way in which the recorded Consumer's performance regardless of and unchanged from fluctuations in Mains voltages can remain, the practical effectiveness of the invention is now Load regulator for AC circuits explained. The combination according to the invention automatically compensates for the influence of mains voltage fluctuations, ensures that current, voltage and power remain constant and acts as if one variable capacity would be available, the size of which meets the requirements for different Line voltages corresponds exactly. The combination is thus able to act in such a way that that when the line voltages change, the fluctuations in the line voltage die Do not affect the load.

Es wurde gefunden, daß durch entsprechende Bemessung der Werte des im Hauptstromkreis liegenden Kondensators die Spannungen an ihm verändert werden. Diese Spannungsänderungen am Kondensator werden benutzt, um die erforderliche selbsttätige Einstellung des kapazitiven Blindwiderstandes zu erreichen.It has been found that by appropriate measurement of the values of the in the main circuit lying capacitor, the voltages on it can be changed. These voltage changes on the capacitor are used to make the required automatic To achieve setting of the capacitive reactance.

Deshalb wird gemäß Fig. 4 zum Kondensator 5 eine Eisendrossel 6 so parallel geschaltet, daß der durch die Drossel fließende Strom stets geringer ist als der durch den Kondensator 5 fließende. In Serie mit der Eisendrossel 6 (oder ein Teil derselben bildend) ist ein besonders ausgewählter ohmscher Widerstand 7 vorgesehen, so daß dadurch mit dem Kondensator 5 zusammen eine Kombination gebildet wird, welche auch einen kapazitiven Blindwiderstand hat, der jedoch einen niedrigeren Blindwiderstand als die des kapazitiven Widerstandes ohne Nebenschluß hat. Diese Kombination umfaßt den Kondensator 5 und die zu ihm parallel geschaltete Drosselspule, und ist wenigstens in einer Stromführungszuleitung zwischen der Spannungsquelle und einer üblichen Blindlast, die aus der Drossel 8 und dem Widerstand 9 bebesteht. in Serie geschaltet. In der Nebenschluß-Kombination schwankt der gesamte Blindwiderstand mit der Stromstärke, die in dem Drosselzweig des Stromkreises fließt. Eisendrosseln haben keinen festen Blindwiderstand, da dieser eine Funktion der Permeabilität des. Kernmateriales ist, welche ihrerseits von der an der Spule liegenden Spannung beeinflußt wird. Der Blindwiderstand verändert sich also mit der an die Spule angelegten Spannung.Therefore, according to FIG. 4, an iron choke 6 is used for the capacitor 5 connected in parallel so that the current flowing through the choke is always lower than that flowing through the condenser 5. In series with the iron choke 6 (or forming part of the same) is a specially selected ohmic resistor 7 provided, so that thereby formed a combination with the capacitor 5 together which also has a capacitive reactance, but which is lower Has reactance than that of the capacitive resistance without shunt. These The combination comprises the capacitor 5 and the choke coil connected in parallel to it, and is at least in one power supply line between the voltage source and a usual reactive load consisting of the choke 8 and the resistor 9. connected in series. In the shunt combination, the total reactance fluctuates with the current strength that flows in the inductor branch of the circuit. Iron chokes do not have a fixed reactance as this is a function of the permeability of the. Core material is, which in turn is influenced by the voltage applied to the coil will. The reactance changes with the voltage applied to the coil.

Zur Durchführung der Erfindung wird ein im Hauptstromkreis liegender Kondensator verwendet, der mit einer Eisendrossel geshuntet ist, und der Blindwiderstand dieser Drossel ist mit der an ihr bzw. am Kondensator liegenden Spannung veränderlich. Der Blindwiderstand des Kondensators ist unabhängig von der aufgedrückten Spannung, aber der Blindwiderstand der Drossel ist veränderlich. Da das Nebenschlußsystem noch die Eigenschaften eines kapazitiven Widerstandes behält, ist es damit zu einem Äquivalent eines variablen kapazitiven Widerstandes geworden, der mit der an ihm liegenden Spannung variabel ist. Es wurde gefunden, daß diese Änderung des Blindwiderstandes mit der Spannung angewendet werden kann auf Serienkondensatoren des Stromkreises, so daß sie selbsttätig im richtigen Maße die Änderungen der Netzspannungen kompensiert.In order to carry out the invention, one is located in the main circuit Used capacitor shunted with an iron choke and the reactance this choke is variable with the voltage applied to it or to the capacitor. The reactance of the capacitor is independent of the applied voltage, but the reactance of the choke is variable. Because the shunt system still retains the properties of a capacitive resistor, it becomes one Become the equivalent of a variable capacitive resistor with the one on it lying voltage is variable. It has been found that this change in reactance with the voltage can be applied to series capacitors of the circuit, so that it automatically compensates for changes in the mains voltage to the correct extent.

Der durch die Drossel fließende Strom vermindert auf Grund seiner Phasenbeziehung mit dem Kondensator die Wirkung desselben im Stromkreis. Eine Vergrößerung des Drosselstromes erzeugt die gleiche Wirkung, als wenn die Größe des Kondensators verringert würde. Eine Verringerung des Drosselstromes hat die Wirkung, als wenn der Kondensator vergrößert würde. Die zunehmende Netzspannung bei gleichzeitig zunehmender Kondensatorspannung erhöht gleichzeitig die Drosselspannung und somit auch den Drosselstrom. Die Änderung des Drosselstroms erzeugt die gleiche Wirkung wie eine Größenänderung des Kondensators, so daß der Stromkreis auf Änderungen der angelegten Netzspannungen durch gleiche Änderungen in den wirksamen Werten des Serienkondensators reagiert. Solange die äquivalenten Änderungen der Werte des kapazitiven Widerstandes genau die erforderlichen Veränderungen, die zur Konstanthaltung des Stromes notwendig sind, erfüllen, ist es möglich, in dem Kreise eine konstante Stromstärke zu gewährleisten.The current flowing through the choke is reduced due to its Phase relationship with the capacitor the effect of the same in the circuit. An enlargement of the inductor current produces the same effect as if the size of the capacitor would decrease. A reduction in the choke current has the same effect as if the capacitor would be enlarged. The increasing mains voltage while increasing at the same time The capacitor voltage simultaneously increases the inductor voltage and thus also the inductor current. Changing the inductor current produces the same effect as changing the size of the capacitor, so that the circuit reacts to changes in the applied mains voltages responded by equal changes in the effective values of the series capacitor. As long as the equivalent changes in the values of capacitive resistance are accurate the changes necessary to keep the current constant are, meet, it is possible to ensure a constant current in the circuit.

Gemäß der Erfindung wurde die Aufgabe gelöst, die Stromstärke und die Belastung im Stromkreis konstant zu halten.According to the invention, the object was achieved, the current strength and to keep the load in the circuit constant.

Fig. 5 zeigt die Meßergebnisse, die bei der Durchführung der Erfindung erhalten wurden, und zeigt im besonderen, daß die Stromstärke des Netzes konstant und unabhängig innerhalb weiter Bereiche von Veränderungen der Netzspannung ist.Fig. 5 shows the measurement results obtained in carrying out the invention and shows in particular that the current of the network is constant and is independent of changes in the mains voltage within a wide range.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird klar, daß sich die Erfindung nicht auf eine besondere Art der Belastung beschränken kann, solange diese Belastung ohmisch oder induktiv ist. Die Abbildungen sind in der gebräuchlichen Form dargestellt, es ist aber damit nicht ein spezieller Stromkreis gemeint, sondern es soll nur irgendein Kreis angedeutet werden, der ohmsche und induktive Widerstandskomponenten hat. Die Belastung kann irgendeiner elektrischen Art sein. Es ist keine Beziehung zwischen der erfindungsgemäßen Kombination im Serienkreis des Netzes und der induktiven Komponente der Last zu beachten. Zu keiner Zeit sind sie gleich oder müssen sie. gleich sein, und es gibt auch keine Resonanzbedingungen zwischen dem Kondensator der erfindungsgemäßen Kombination und der induktiven Komponente der Last. Es existiert auch keine Resonanz in einer irgend gewöhnlichen Anordnung des Kondensators im Hauptstromkreis und der parallel geschalteten Drossel, so daß zu jeder Zeit die Ströme in der Drossel klein sind im Vergleich zu den Kondensatorströmen.From the foregoing description it is clear that the invention can not be limited to a particular type of burden as long as this burden is ohmic or inductive. The images are presented in the usual form, however, it is not meant to be a special circuit, it should just be any one Circle are indicated, which has ohmic and inductive resistance components. the The load can be of any electrical type. There is no relationship between the combination according to the invention in the series circuit of the network and the inductive component pay attention to the load. At no time are they or must be the same. be equal, and there are also no resonance conditions between the capacitor of the invention Combination and the inductive component of the load. There is also no response in any ordinary arrangement of the capacitor in the main circuit and the parallel-connected choke, so that at all times the currents in the choke are small are compared to the capacitor currents.

Weil der Blindwiderstand der erfindungsgemäßen Kombination sich jederzeit in einem bestimmten Verhältnis zur Netzspannung ändern muß, ist der Bereich der maximalen magnetischen Sättigung des Kerns der Drossel normalerweise auf den Teil in der Nähe des Knicks der magnetischen Sättigungskurve für das Kernmaterial beschränkt, und der ohmsche Reihenwiderstand des Drosselzweiges der erfindungsgemäßen Kombination ist entscheidend für die Änderung des Blindwiderstandes dieses Zweiges innerhalb der geforderten Grenzen.Because the reactance of the combination according to the invention changes at any time must change in a certain ratio to the mains voltage, the range is the maximum magnetic saturation of the core of the choke normally on the part in the Near the kink of the magnetic saturation curve for the Core material limited, and the ohmic series resistance of the inductor branch of the The combination according to the invention is decisive for changing the reactance this branch within the required limits.

Obgleich die Anwendung des erfindungsgemäßen Kreises nicht auf hohe Blindbelastungen beschränkt ist, er vielmehr auch mit einer Wirkbelastung arbeiten kann, werden der Spannungsbereich und die Kapazitätswerte bei richtiger Leistungsanpassung mit der Wirklast vergrößert, und deshalb ist es schwieriger, eine Belastungsregelung über einen größeren Bereich der Eingangsspannungen bei Vorhandensein einer Wirklast sicherzustellen, und die der Wirklast aufgedrückte Spannung ist immer kleiner als die des Netzes infolge des Blindwiderstandes des Serienkondensators.Although the application of the circle according to the invention is not to high Blind exposure is limited, rather he also work with an effective exposure the voltage range and the capacitance values with correct power adjustment increases with the active load, and therefore it is more difficult to control a load Over a larger range of input voltages in the presence of an active load and the voltage imposed on the real load is always less than that of the network due to the reactance of the series capacitor.

Deshalb sind die Eigenschaften der parallel geschalteten Drosselspule gemäß der Erfindung wichtig, und das hat sich auch im praktischen Gebrauch und durch experimentelle Bestimmung so erwiesen. Zum Beispiel wurde experimentell festgestellt, daß die Spannungen, welche an der Drosselspule und am Kondensator lagen, für 100 V Netzspannung etwa 180 V waren und für 130 Volt Netzspannung etwa 210 V betrugen. Der für die Belastung gewählte Kondensator betrug etwa 33,uF. Der durch die Drossel bei 180 V fließende Strom hatte eine Stärke von 0,38 A und bei 210 V eine solche von etwa 0,85 A. Der ohmsche Widerstand des Drosselkreises war mit etwa 48 Ohm bemessen. Die Last war induktiv und verbrauchte etwa 110 Watt bei einer Netzstromstärke von 2,0 A. Die Drossel war aus gestanzten isolierten Manteltyp-Blechen gefertigt, obgleich das nicht wesentlich ist. Die Wicklung wurde für einen maximalen Strom von 0,85 A ausgelegt. Der Widerstand des Drosselkreises ist für die besten Ergebnisse entscheidend und wird im Betrieb entsprechend der Last bemessen.Therefore, the properties of the choke coil connected in parallel important according to the invention, and this has also been proven in practical use and by experimental determination so proved. For example, it has been found experimentally that the voltages that were applied to the choke coil and the capacitor for 100 V mains voltage were about 180 V and were about 210 V for 130 volts mains voltage. The capacitor chosen for the load was about 33 uF. The one through the throttle Current flowing at 180 V was 0.38 A and at 210 V it was 0.38 A of about 0.85 A. The ohmic resistance of the choke circuit was measured at about 48 ohms. The load was inductive and consumed approximately 110 watts on a line current of 2.0 A. The choke was made from stamped insulated jacket-type sheets, although that is not essential. The winding was designed for a maximum current of 0.85 A designed. The resistance of the inductor circuit is critical to the best results and is dimensioned in operation according to the load.

Mit der Drossel und dem Kondensator in einem Parallelstromkreis, der in einer Netzleitungszuführung in Reihe zur Last angeordnet ist, änderte sich der Leistungsverbrauch der Last weniger als 1/2%, während die Netzspannung sich zwischen 100 und 130 V änderte. Innerhalb dieses Bereiches waren es weniger als 1/2 %.With the choke and the capacitor in a parallel circuit, the is arranged in a power line feeder in series with the load, the changed Power consumption of the load less than 1/2% while the line voltage is between 100 and 130 V changed. Within this range it was less than 1/2%.

Derartige Lastregelungen sind anwendbar und sehr wünschenswert bei Lasten, z. B. bei Transformatoren, bei elektrischen Entladungseinrichtungen, bei Wechselstrommotoren usw., und die verbrauchte Leistung bei solchen Lasten bleibt unbeeinflußt durch Änderungen der Netzspannungen.Such load controls are applicable and very desirable in Loads, e.g. B. in transformers, in electrical discharge devices AC motors, etc., and the power consumed at such loads remains unaffected by changes in the line voltage.

Claims

PATENT CLAIM. Arrangement for automatically keeping the power consumption constant of complex AC consumers of a certain value, in which at least a power supply line consisting of an iron choke and a capacitor, a parallel circuit not in resonance is inserted, characterized in that that there is an ohmic resistance in series with the unsaturated iron choke, the capacitor being dimensioned so that the arm of the parallel circuit containing it always carries more current than that containing the iron choke and the ohmic resistance Arm of the parallel circuit, and that the ohmic resistance is such that the capacitive reactance of the overall arrangement as a linear function of the mains voltage is present. Publications considered: German Patent Specifications No. 307 104, 606 387, 710 855, 731486, 749 486.