DE1299353B

DE1299353B - Wechselspannungsregler

Info

Publication number: DE1299353B
Application number: DE1963ST020139
Authority: DE
Inventors: Steinlein Manfred; Steinlein Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-01-02
Filing date: 1963-01-02
Publication date: 1969-07-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselspannungsregler, der mittels einer im Hauptstromkreis liegenden vormagnetisierten Drosselspule als Regelstellglied in Verbindung mit gegenparallelgeschalteten, steuerbaren Gleichrichtern, in deren Leistungszweig die Vormagnetisierungswicklungen der Drosselspule liegen, über einen Gleichspannungsverstärker Sollwertabweichungen der Wechselspannung in beiden möglichen Richtungen so ausregelt, daß der Sollwert der Spannung eingehalten wird.
Ein diesem Erfindungsgedanken ähnlicher bekannter Regler beruht ebenfalls auf einer Wechselspannungsstabilisierung mit einer regelbaren Drosselspule, jedoch wirkt hier die Vormagnetisierung einseitig, indem die eine Halbwelle in die Sättigung fällt, also unwirksam ist, während die andere Halbwelle im geraden Teil der Magnetisierungskurve verläuft. Neben der nur beschränkt wirksamen Regelleistung tritt bekanntlich bei Reglern, die mit übersättigter Drossel arbeiten, eine erhebliche Oberwelligkeit in Erscheinung, die mit einem besonderen Aufwand an Ausgleichmitteln auf einen technisch brauchbaren Klirrfaktor zurückgeführt werden muß. Wenn man dagegen beidphasig im linearen Teil der Magnetisierungskurve arbeitet, so entfallen diese Mängel, und der Regler erzielt einen höheren Effekt, da beide Halbwellen zur Regelung eingesetzt sind.
Dieses bedeutet aber auch eine erhebliche Einsparung an Regelleistung, die um 40 % liegt.
Es sind auch noch weitere Regelverfahren bekannt, die vom Sollwertgeber bis zum Regelstellglied mit einer Wechselstromregelung arbeiten, im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand, bei dem dieses in der gleichen Weise mit Gleichstrom geschieht.
Diese unterschiedlichen Merkmale bedingen zwei verschiedene Regelarten und Problemstellungen. Bekanntlich wird durch eine entkoppelte Gleichstromregelung nach dem Verfahren der Gleichstromvormagnetisierung jede Phasenverschiebung und Pendelrückwirkung zwischen Steuer- und Stellwert unterbunden.
Dieses sind aber die nachteiligen Merkmale von Reglern, die mit einem lastabhängigen Saugkreis arbeiten.
Noch ungünstiger treten diese Merkmale in Erscheinung, wenn im Regelkreis noch eine Verstärkeranordnung liegt.
Hierdurch tritt eine weitere Auflockerung zwischen Regeleingang und -ausgang auf, da die Fesselung im geschlossenen Regelkreis ungenügend wird und zwangläufig zu Pendelrückwirkungen führt, ungeachtet der weiteren Phasenverschiebung im Wechselstrom-RegeIkreis.
Bei einem weiteren Regler wird eine Spannungssteuerung bzw. -regelung dadurch hervorgerufen, daß die Wechselspannung über zwei Transformatoren mit zwischengeschalteter, gittergesteuerter Entladeröhre geführt wird, wobei letztere im Mittelzweig einer Zweiwegeschaltung liegt und über richtungsweisende Ventile beide Halbwellen über die Röhre geführt werden.
Diese Regelanordnung ist eine offene und damit eine lastabhängige Regelung, und da auch die gesamte Wechselstromleistung zweimal transformatorisch übertragen werden muß, steht der Aufwand in einem schlechten Verhältnis zur erzielten Regelgüte.
Die Erfindung ist bei einem Regler der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß die Stelldrossel unter Ausnutzung beider Wechselspannungs-Halbwellen im geraden Teil der Magnetisierungskurve steuerbar ist, derart, daß mit gegenparallelgeschalteten Drosselspulenwicklungen die steuerbaren Gleichrichter in Reihe angeordnet sind und daß diese mit einem Arbeits-Elektrodenpaar gemeinsam am Mittelzweig der Transformator-Sekundärwicklung liegen, während die Gitter über einen Steuerwiderstand von dem zur Ausgangsspannung parallelliegenden Istwertgeber steuerbar sind.
Nach dem Erfindungsgedanken bestehen die besonderen Vorzüge dieses Wechselspannungsstabilisators in der Ausnutzung beider vormagnetisierter Halbwellen und der Steuerung im geraden Teil der Magnetisierungskennlinie.
Die Regelleistung verringert sich hierdurch, und der Klirrfaktor bleibt unverändert, was aber wiederum einen Fortfall von Ausgleichmitteln bedeutet.
Durch A b b. 1 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Regeldrossel als Stellglied S liegt im Stromkreis der zu regelnden Wechselspannung AB mit dem stabilisierten Spannungsausgang GH.
Das Stellglied umfaßt den Sekundärkreis eines an der stabilisierten Spannung liegenden Transformators T und zwei gegenparallelgeschaltete Drossel-:,pulenwicklungen J, J2, in deren Stromkreis steuerbare Gleichrichter DI D2 geschaltet sind. Die Anoden der letzteren sind mit dem Trafomittelzweig 1 verbunden. Die Spannungshalbwellen der Drosselspulenwicklungen f1 J2 sind jeder primären Halbwelle entgegengerichtet, wodurch eine schwächende Induktionswirkung im Eisen entsteht. Diese Gegeninduktivität wird auf eine mittlere Magnetisierung eingestellt, was ebenso einen mittleren Wechselstromwiderstand zur Folge hat, der einer z. B. 100/eigen Netzspannungsänderung angepaßt ist. Um diesen Wert ändert sich der Wechselstromwiderstand der Stehdrossel S.
Die Induktionsspannungen werden mit der Ausgangsspannung GH verglichen.
Der Regelvorgang erfolgt über die steuerbaren Gleichrichter D1 D2 durch Änderung ihrer Gitterspannung und somit Veränderung ihrer Spannung, der sich die Spannungen der Drosselspulenwicklungen J, J2 anpassen.
Ein an der Spannung GH liegender Istwertgeber g steuert die Gleichrichter Dl D2 der Regelanordnung, und es kann auch noch über einen zwischengeschalteten Gleichstromverstärker V, zur Erhöhung des Regelfaktors, eine Zwischenverstärkung erfolgen. Damit der Spannungsanteil am Istwertgeber g möglichst groß ist, wird im Steuerkreis des Gleichstromverstärkers V ein Stabilisator in bekannter Weise ein-und gegengeschaltet.
Der Regelvorgang ist wie folgt: Will die Wechselspannung GH z. B. größer werden, so steigt die Spannung des Istwertgebers und somit die negative Vorspannung an den Gleichrichtern D1 D2, da der Anodenstrom des Gleichstromverstärkers V größer geworden ist. Die Spannung an. D, D2 steigt, wodurch die der Drosselspulenwicklungen J, J2 absinkt. Hierdurch wird die Vormagnetisierung der Stelldrossel S kleiner und somit die Drosselwirkung größer. Dem Spannungsanstieg der Ausgangsspannung GH folgt also, und zwar im geschlossenen und damit lastunabhängigen Regelkreis, ein Anstieg des induktiven Widerstandes des Regelstellgliedes S, und zwar für jede primäre Phasenrichtung durch die beidphasige Regelung um den Widerstands-Mittelwert. Der Wirkungsgrad eines Reglers nach dem Erfindungsgedanken ist also wesentlich größer, wodurch die Stelldrossel klein gehalten werden kann. Weiterhin sind auch die Störwirkungen durch Oberwellen beseitigt, da die Regelung vorzugsweise nur im geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve erfolgt.
Durch A b b. 2 ist die gleiche Regelanordnung, jedoch nur mit Thyratronen D, D2 , dargestellt.
Die über Ventile dl d2 gehenden Spannungshalbwellen werden in ihrer Phase zur Hauptspannung in bekannter Weise mittels Gleichstromvorspannung über den Steuerwiderstand r angepaßt, und es wird die Ausgangsspannung GH mit Hilfe des Istwertgebers g geregelt.
Bekanntlich kann man mit Thyratronen und steuerbaren Siliziumgleichrichtern als Regelglieder sehr hohe Leistungen steuern, während man für kleine Leistungen Elektronenröhren wählen kann, während dann die Steuerspannung über r direkt an beiden Gittern liegt.

Claims

Patentansprüche: 1. Wechselspannungsregler, der mittels einer vormagnetisierten Drosselspule als Regelstellglied in Verbindung mit gegenparallelgeschalteten, steuerbaren Gleichrichtern, in deren Leistungszweig die Vormagnetisierungswicklungen der Drosselspule liegen, über einen Gleichspannungsverstärker Sollwertabweichungen der Wechselspannung in beiden möglichen Richtungen ausregelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelldrossel (S) unter Ausnutzung beider Wechselspannungs-Halbwellen im geraden Teil der Magnetisierungskurve steuerbar ist, derart, daß mit gegenparallelgeschalteten Drosselspulenwicklungen (J, J2) die steuerbaren Gleichrichter (Dl D2) in Reihe angeordnet sind und daß diese mit einem Arbeits-Elektrodenpaar gemeinsam am Mittelzweig (1) der Transformator-Sekundärwicklung (KM) liegen, während die Gitter über einen Steuerwiderstand (r) von dem zur Ausgangsspannung (GH) parallelliegenden Istwertgeber (g) steuerbar sind (A b b. 1).
2. Wechselspannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Gleichrichter je nach Leistung und Spannung Thyratrone (D,' D2) und Siliziumgleichrichter verwendet werden können, die in bekannter Weise die Steuerhalbwellen über Ventile (dl d2) verändern (A b b. 2).