DE845973C

DE845973C - Control device for electrical alternating current circuits

Info

Publication number: DE845973C
Application number: DEW3509A
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1947-05-08
Filing date: 1950-09-07
Publication date: 1952-08-07
Also published as: NL71169C; GB623661A

Description

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I )ie Erfindung bezieht sich auf Regelvorrichtungen für elektrische Wechselstromkreise derjenigen Art, die ein Magnetkernsystem aufweist, das mk Wicklungen versehen ist. die von dem zu regelnden Wechselstrom durchflossen werden, und lx?i welcher die magnetomotorisc'he Kraft eines permanenten Magnets der niagnetoiiiotoriseheii Kraft einer kegelwickhing entgegenwirkt, um einen resultierenden Flul.i in dem Kenisystem entstehen zu lassen, welcher die gewünschte Reglung der Wechselstromaiisgangsleistung der Vorrichtung bewirkt. Zweck der Erfindung ist. eine verbesserte Vorrichtung dieser Art zu schäften.I) The invention relates to regulating devices for electrical AC circuits of the type that has a magnetic core system, the mk Windings is provided. through which the alternating current to be regulated flows, and lx? i which the magnetomotoric force of a permanent magnet the niagnetoiiiotoriseheii force of a kegelwickhing counteracts to a resulting To let Flul.i arise in the Keni system, which the desired regulation of the AC output power the device causes. The purpose of the invention is. an improved device this kind of business.

Bei bekannten Vorrichtungen der vorstehend genannten Art ist der magnetische Kreis des permanenten Magnets in beträchtlichem Mal.ie der magnetomotorischeii Kraft der Regelwicklung in einer Richtung unterworfen, die derjenigen der magnetomotorischen Kraft des permanenten Magnets selbst entgegengesetzt ist, mit dem Ergebnis, daß der Flul.i in dem permanenten Magnet durch den FJnHuIi der Regelwicklung verändert wird, und dadurch kann die Konstanz des als Bezugsnormale für die Regelwicklung dienenden permanenten Magnets im Betrieb leicht verschlechtert werden.In known devices of the above Kind is the magnetic circuit of the permanent magnet in considerable time magnetomotorischeii force of the control winding in a direction that corresponds to that of the magnetomotive force of the permanent magnet itself is opposite, with the result that the Flul.i in the permanent magnet is changed by the FJnHuIi of the control winding, and as a result, the constancy of the permanent one, which serves as a reference standard for the control winding, can be maintained Magnets are easily deteriorated in operation.

Gemäß der Erfindung sind jedoch der als konstante Bezugsnormale dienende permanente Magnet und die Regelwicklung derart angeordnet, daß niagnetomotorische Kräfte erzeugt werden, die. obgleich sie zur gewünschten Reglung zusammenarbeiten, im wesentlichen unabhängig voneinander sind, so daß der permanente Magnet von jeder wesentlichen, durch die Regelwicklung verursachten magnetomotorischen Kraft uniMX'influßt bleibt.According to the invention, however, the permanent magnets serving as constant reference standards are used and the control winding arranged in such a way that niagnetomotorische forces are generated which. although they work together to achieve the desired regulation, essentially independently of one another are so that the permanent magnet of any essential, caused by the control winding magnetomotive force uniMX 'remains influenced.

Die Regelwicklung kann aus einer beliebigen Stromquelle mit Regelstrom gespeist werden, und dieser Regelstrom kann mittelbar oder unmittelbar durch irgendeinen regelnden Faktor oder regelnde Faktoren gesteuert werden, wie z. B. durch die Belastungsbedingungen t>ezüglich der Spannung, tier Frequenz oder der Phase eines Stromkreises, dem aus einem Speisestromkreis Wechselstrom unter dem regelnden Einfluß der Vorrichtung ίο gemäß tier Erfindung zugeführt wird, oder durch die Spannung oder die Frequenz des Speisestromkreises. The control winding can be fed with control current from any power source, and this control current can be directly or indirectly through some regulating factor or regulating Factors are controlled, such as B. by the loading conditions t> plus the stress, tier frequency or phase of a circuit that consists of alternating current from a supply circuit is supplied under the regulating influence of the device ίο according to the invention, or by the voltage or frequency of the supply circuit.

Weitertiin kann die Erregung der Regelwicklung durch die Bedienungsperson oder selbsttätig durch einen oder mehrere Faktoren gesteuert werden, die ganz oder teilweise außerhalb der Speise- und Belastungsstromkreise liegen.The excitation of the normal winding can also be used controlled by the operator or automatically by one or more factors that are wholly or partially outside of the supply and load circuits.

Der an der Ausgangsseite der Vorrichtung erhaltene, geregelte Wechselstrom, der erforderlichenfalls gleichgerichtet werden kann, kann ein solcher sein, daß er jede gewünschte Regelwirkung hervorbringt, wie z. B. die Reglung der Impedanz eines "Stromkreises durch magnetische Sättigung od. dgl., die Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines Transformators oder die magnetische Kopplung zwischen seiner Primär- und seiner Sekundärwicklung, die Erregungeines Wechselstromoder Gleichstromgenerators oder -motors oder die Steuerung tier Gitterspannung einer Glühkathoden- oder gasgefüllten elektrischen Einrichtung.The regulated alternating current received at the output side of the device, if necessary can be rectified, can be such that it has any desired control effect brings forth such. B. regulating the impedance of a "circuit through magnetic saturation or the like, the change in the transformation ratio of a transformer or the magnetic Coupling between its primary and its secondary winding, the excitation of an alternating current or DC generator or motor or the control of the grid voltage of a hot cathode or gas-filled electrical device.

Tn tier Zeichnung ist ein einfaches Ausführungs-1 >eispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar in Anwendung auf die selbsttätige Reglung in Ü1>ereinstimmung mit der Belastung der Spannung, die an einem Belastungsstromkreis liegt, der aus einem Wechselstromspeisekreis über einen Gleichrichter mit Gleichstrom gespeist wird.Tn tier drawing is a simple execution-1 > Example of a device according to the invention shown in application to the automatic Regulation in accordance with Ü1> in accordance with the load on the voltage that is applied to a load circuit that consists of an alternating current supply circuit is fed with direct current via a rectifier.

Die in der Zeichnung wiedergegel>ene Vorrichtiuig besteht aus einer Drossel 1 mit einem dreischenkligen Magnetkern, dessen l>eide äußeren Schenkel 2, 3 mit Drosselspulenwicklungen 4, 5 versehen sind, die parallel zueinander und in Reihe mit der Primärwicklung 6 eines Transformators 7 mit den Klemmen 8 des Wechselstromspeisekreises verbunden sind. Die Sekundärwicklung 9 des Transformators 7 ist mit den Eingangsklemmen 10, 11 eines Gleichrichters mit vollständiger Wellengleichrichtung 12 verbunden, dessen Ausgangsklemmen 13, 14 mit den Klemmen des Belastungsstromkreises 15 verbunden sind. Die dem Belastungsstromkreis 15 zugeführte Spannung ist so von der Drosselwirkung der Wicklungen 4, 5 auf ilen äußeren Schenkeln 2. 3 des Drosselkerns abhängig, wol>ei diese Drosselwirkung ihrerseits vom Grad der magnetischen Sättigung dieses Kerns abhängt. The device shown in the drawing consists of a choke 1 with a three-legged magnetic core, the two outer ones Legs 2, 3 are provided with choke coil windings 4, 5 which are parallel to one another and in series with the primary winding 6 of a transformer 7 are connected to terminals 8 of the AC supply circuit. The secondary winding 9 of the Transformer 7 is connected to the input terminals 10, 11 of a rectifier with full wave rectification 12 connected, the output terminals 13, 14 of which are connected to the terminals of the load circuit 15. The load circuit The voltage supplied to 15 is based on the choke effect of the windings 4, 5 ile outer legs 2. 3 of the throttle core are dependent, if this throttling effect in turn depends on the Degree of magnetic saturation of this core depends.

Die Joche 16, 17 des Kerns der Drossel, welche durch die äußeren Schenkel 2, 3 kurzgeschlossen sind, sind außerdem durch einen dritten Schenkel 18, tier einen geeigneten Luftspalt 19 aufweisen kann, und weiterhin durch einen permanenten Magnet 20 quer verbunden, wobei sich zwischen dem Magnet 20 und dem Joch 16 ein geeigneter Luftspalt 21 befindet. Auf dem dritten Schenkel 18 ist eine Regelwicklung 22 angeordnet, die über einen einstellbaren Widerstand 23 parallel zu dem Belastungsstromkreis 15 geschaltet ist.The yokes 16, 17 of the core of the throttle, which are short-circuited by the outer legs 2, 3, are also by a third leg 18, tier have a suitable air gap 19 can, and further connected transversely by a permanent magnet 20, being between the magnet 20 and the yoke 16 is a suitable air gap 21. On the third leg 18 a control winding 22 is arranged, which is parallel to the load circuit via an adjustable resistor 23 15 is switched.

Im Betrieb sucht der permanente Magnet 20 in den äußereil· Schenkeln 2, 3 ties Kerns einen einheitlieh gerichteten Fluß zu erzeugen, tier, wenn er allein wirksam wäre, einen sehr hohen Grad an magnetischer Sättigung hervorrufen würde, die zu einer entsprechend'sehr kleinen Drossehvirkung der Wicklungen 4, 5 auf den Schenkeln 2. 3 führen würde.In operation, the permanent magnet 20 seeks a uniformity in the outer legs 2, 3 of the core To produce directed flow, if it were effective on its own, would be of a very high degree magnetic saturation, which would lead to a correspondingly very small throttling effect of the Windings 4, 5 on the legs 2. 3 would result.

Zufolge der Luftspalte 19, 21 ist der von dem Magnet 20 bewirkte Fluß durch den Schenkel 18 verhältnismäßig sehr klein, so daß dieser Schenkel gegen die Wirkung des permanenten Magnets 20 im wesentlichen isoliert ist. Der der Regelwicklung 22 auf dem Schenkel 18 zugeführte Strom sucht in den äußeren Schenkeln 2, 3 des Kerns einen einheitlich gerichteten Fluß zu erzeugen, der in seiner Richtung dem von dem permanenten Magnet 20 bewirkten Fluß entgegengesetzt ist und somit die magnetische Sättigung in den Schenkeln 2, 3 von dem hohen Wert, der von dem permanenten Magnet allein bewirkt wird, verkleinert.As a result of the air gaps 19, 21, the flux caused by the magnet 20 is through the leg 18 relatively very small, so that this leg against the action of the permanent magnet 20 in the essential is isolated. The current supplied to the control winding 22 on the leg 18 is looking into the outer legs 2, 3 of the core to produce a uniformly directed flow in its direction the flux caused by the permanent magnet 20 is opposite and thus the magnetic saturation in the legs 2, 3 of the high value obtained by the permanent magnet is effected alone, reduced in size.

Das Ergebnis ist, daß, wenn die Spannung am Belastungskreis 15 l>eim Größerwerden der Belastung sinkt, der entsprechend gesunkene Strom in der Regelwicklung 22 die Sättigung des Drosselkerns in geringerem Maße herabsetzt und dementsprechend die Drossehvirkung der Wicklungen 4, 5 B5 auf den Schenkeln 2, 3 schwächt, und dadurch wird die den Eingangsklemmen 10, ι ι des Gleichrichters 12 zugeführte Spannung erhöht. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters an den Klemmen 13, 14, die dem Belastungskreis 15 zugeführt wird, wird dadurch im wesentlichen konstant gehalten, obgleich die Belastung größer geworden ist.The result is that as the voltage on the load circuit 15 l> e as the load increases decreases, the correspondingly decreased current in the control winding 22 saturation of the reactor core reduces to a lesser extent and accordingly the throttling effect of the windings 4, 5 B5 on the legs 2, 3 weakens, and thereby the input terminals 10, ι ι of the rectifier 12 applied voltage increased. The output voltage of the rectifier at terminals 13, 14, which is fed to the load circuit 15, is thereby kept essentially constant, although the burden has increased.

Wegen der Luftspalte 79, 21 hat die magnetomotorische Kraft, die infolge des tlie Regelwicklung 22 durchfließenden Stroms entsteht, im wesentlichen keinen Einfluß auf den permanenten Magnet 20. Diese magnetomotorische Kraft unterstützt unabhängig von ihrer Richtung die magnetomotrische Kraft des Magnets 20 in bezug auf irgendeinen örtlichen Fluß durch den Magnet 20 und den Schenkel 18, die in Reihe miteinander liegen, und dadurch hat der Strom in der Regelwicklung 22 nicht die Neigung, den permanenten Magnet 20 zu entmagnetisieren. Because of the air gaps 79, 21, the magnetomotive force, which arises as a result of the current flowing through the control winding 22, has essentially no influence on the permanent magnet 20. This magnetomotive force supports the magnetomotive force of the magnet 20 with respect to any local area, regardless of its direction Flux through magnet 20 and leg 18, which are in series with one another, and thereby the current in control winding 22 does not tend to demagnetize permanent magnet 20.

Änderungen im Wert des Stroms in der Regelwicklung 22 verursachen Änderungen in der wirksamen Reluktanz der Schenkel 2, 3 und der Joche 16, 17. Wenn kein Luftspalt, wie z. B. tier Spalt 21, vorhanden wäre, dann würde die Änderung in der Reluktanz entsprechende Änderungen in dem vom permanenten Magnet erzeugten Fluß zur Folge haben, der alxr so konstant wie möglich gehalten werden soll. Dadurch, tlaß der Luftspalt 21 vorgesehen ist, wird, jedoch gewährleistet, daß die vorstehend erwähnte Änderung in der Reluktanz klein ist im Vergleich zu der Gesamtreluktanz des Fluß-Changes in the value of the current in the control winding 22 cause changes in the effective Reluctance of the legs 2, 3 and the yokes 16, 17. If no air gap, such as. B. tier gap 21, were present, then the change in reluctance would correspond to changes in the dated permanent magnet generated flux, which kept alxr as constant as possible shall be. As a result, the air gap 21 is provided however, it is ensured that the above-mentioned change in reluctance is small is compared to the total reluctance of the flux

Claims

away from the permanent magnet, so that the flux remains essentially constant due to the magnetomotive force of the permanent magnet. The air gap 21 also serves to prevent an unbalanced alternating flux from passing through the permanent magnet. The air gap K1) in the leg carrying the winding 22 ensures that practically no fluid coming from the permanent magnet passes through this leg, but that such a flow is forced to pass through the legs _ ", 3, on which the alternating current" ieklungeii are arranged. i'.i i H NTA NS I 'H LCHE:

1. control device for electrical alternating current circuits, «-Eiche contains a magnetic core system, in one part of which the magnetomotive Force of a permanent magnet counteracts the magnetomotive force of a winding, in order to produce a resulting flux in this part which is the desired Regulation causes, and in which the two magnetomotive forces are in the one Add part of the core system that contains the permanent magnet, germinated thereby, that between the last-mentioned part and the remaining part of the core system a gap of holier magnetic reluctance is provided is.

2. Control device according to claim 1, characterized in that a gap of high magnetic reluctance is provided in that part of the core on which the winding is arranged.

Please refer to the sheet of drawings