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Elektrisches Kontrollsystem.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Regelanordnungen, die dazu dienen, eine charakteristische Betriebsgrösse eines Systems oder einer Maschine konstant oder auf einem vorherbestimmten Wert zu 'erhalten.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass auf die Elektroden einer Elektronenröhre zweierlei Wechselspannungen aufgedrückt werden ; die Frequenz der einen Wechselspannung ändert sich als eine Funktion der innerhalb vorherbestimmter Grenzen zu haltenden charakteristischen Grösse eines Systems oder einer Maschine, während die zweite Wechselspannung von einer Stromquelle herrührt, deren Frequenz von einer mechanischen Schwingungsvorrichtung (Stimmgabel) bestimmt wird und die bestrebt ist, Spannungen normaler oder konstanter Frequenz hervorzubringen, wobei bei jeder Änderung der Phasenlage der beiden Wechselspannungen ein Strom in einem Regelstromkreis erzeugt wird, der-die zu regelnde Grösse innerhalb vorherbestimmter Grenzen hält.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass mechanische Schwingungserzeuger, z. B. Stimmgabel sehr grosse Frequenzwählbarkeit besitzen und der Betrieb der Anordnung von dem Phasenunterschied zwischen zwei Wechselspannungen abhängig ist, ermöglicht die Erfindung unter Benutzung dieser beiden Mittel eine genauere Regelung, als es bisher möglich war.
Die Erfindung ist nachstehend in Anwendung auf die Regulierung der Geschwindigkeit einer Dynamomaschine beschrieben, jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese beispielsweise angeführte Anwendungsart.
Sobald die Geschwindigkeit der zu regelnden Maschine derart ist, dass beide obgenannten Frequenzen gleich, jedoch in Phasenopposition sind, so fliesst kein Strom durch den angeschlossenen Regelstromkreis.
Sobald jedoch eine Geschwindigkeitsänderung eintritt, so ergibt sich eine relative Phasenverschiebung zwischen den beiden Wechselspannungen, wodurch positive Potentiale auf den beiden kalten Elektroden während eines kurzen Zeitabschnittes in jeder Periode zusammentreffen, so dass ein Strom fliessen kann.
Die Anordnung ist so getroffen, dass die verlangte konstante Geschwindigkeit der Maschine bei einem speziellen Stromwert erhalten bleibt. Bei Zu-oder Abnahme der Geschwindigkeit tritt ein Stromfluss für Korrektionszwecke ein.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Nebenschlussmotor mit Magnetpolen 1. Die Nebenschlussfeldwicklung 2 ist über einen Schalter. ? mit der Stromquelle 3 verbunden. Der Anker 6 ist über die Bürste 5 und den Anlasswiderstand 4 angeschlossen. Zwei um 180 elektrische Grade voneinander abstehende Kommutatorsegmente führen mittels der Schleifringe 8 und 9 Wechselstrom in den Stromkreis 7. Diese Wechselspannung im Stromkreis 7 wird durch den Transformator 24 der Zusatzerregerwicklung 10 des Motors über den Anodenstromkreis der Elektronenröhre 13 aufgedrückt. Die Erregerwicklung 10 ist so angeordnet, dass sie die Wicklung 2 unterstützt, wenn sich die Motorgeschwindigkeit erhöht, beim Abfallen der Geschwindigkeit jedoch ersterer entgegenwirkt.
Im Nebenschluss zur Wicklung 10 ist ein
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und mit Wicklung 10 einen abgestimmten Schwingungskreis bildet, um die Regelströme wirksamer zuzuführen. Die Stimmgabel 18, die vorteilhaft mittels eines durch den von der Maschine 1 abgenommenen Wechselstrom im Stromkreis 7 erregten Magneten 19 in Schwingung versetzt wird, erzeugt mittels der Generatorspule 20 Schwingungen im Stromkreis 21, die auf das Gitter 16 und den Glühfaden (Kathode) 14 der Elektronenröhre 13 aufgedrückt werden. Dieser Stimmgabelkreis besitzt hohe Wählbarkeit und hat eine scharfe Resonanzeharakteristik.
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Die Stimmgabel schwingt normal mit einer Frequenz, die ungefähr in der Mitte ihrer Resonanzkurve liegt und gleich ist der Frequenz der von der Maschine abgenommenen Wechselspannung, jedoch sind zufolge der dämpfenden Wirkung der Stimmgabel die im Stromkreis 21 erzeugten Impulse nicht ganz 180 ausser Phase mit den erstgenannten Impulsen. Hiedurch entsteht ein Zeitraum in jeder Periode, in welchem sowohl das Gitter als die Anode der Entladevorrichtung positiv sind. In diesem Fall fliesst ein Strom durch die Entladungsvorrichtung 13, der auch durch die Wicklung 10 geht.
Sobald die Frequenz der Maschine grösser wird, so steigt auch die Stimmgabelfrequenz, d. h. sie rückt auf einen höheren Punkt ihrer Resonanzkurve, weshalb auch ihre Wirksamkeit als Energieübermittler verbessert wird. Hiedurch werden auch die auf den Gitter-Kathodenstromkreis aufgedruckten Potentialpulsierungen grösser gemacht. Aus diesem Grunde wird das Gitterpotential zu dieser Zeit, wenn
Gitter und Kathode positiv sind, erhöht, so dass der Strom im Regelstromkreis 10 ansteigt.
Sobald die Geschwindigkeit der Maschine sinkt, so entsteht die umgekehrte Wirkung. Durch das Ansteigen des Stromes in der Feldwicklung 10 wird die Geschwindigkeit der Maschine verringert und eine Abnahme des Stromes in dieser Regelwicklung hat die umgekehrte Wirkung. Somit bewirkt die Änderung in der Geschwindigkeit der Maschine, dass ein Strom entsteht, der bestrebt ist, die normalen Zustände im System wieder herzustellen.
Die Quelle 22 für das Gitterpotential ist so eingestellt, dass alle Werte des aufgedruckten Wechselstrompotentials dahin wirken, den Wert des Impulsstromes zu ändern, der im Stromkreis 12 während der Halbperioden (Hälften eines Zyklus) in welchen positive Potentiale auf die Anode aufgedruckt werden, fliesst.
Die obigen Betriebszustände sind aus dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm zu. erkennen. Dieses zeigt die Änderung im Potential der Anode und des Gitters der Rohre-M (Fig. l) bezüglich der Zeit unter verschiedenen Bedingungen, wie nachstehend angegeben ist.
Die Kurve g (Fig. 2) stellt das Potential der Anode während der Schwebungen des aufgedruckten
Stromes dar ; h ist die Kurve des Gitterpotentials zu dieser Zeit. Die Frequenz in beiden Fällen g und h ist die gleiche, jedoch sind die Kurven nicht ganz um 1800 phasenverschoben, so dass zu einer bestimmten Zeit der Strom, der dem Flächenstück Mt proportional ist, im Regelstromkreis fliesst. Wächst die Frequenz der Maschine, so kann die Kurve i das Potential der Anode 15 darstellen, und das Gitterpotential wird in der Frequenz entsprechend erhöht, es kann durch die Kurve k dargestellt werden.
Zufolge der erhöhten Wirksamkeit der Stimmgabel als Energieübertrager für Frequenzen in der Nähe ihrer Resonanzfrequenz, wird die Amplitude der Kurve k grösser als jene der Kurve h sein. Aus diesem Grunde ergibt sieh eine Vergrösserung der durch die Anoden-und Gitterstromkurven und die Achse (für die Zeit) eingeschlossenen Fläche in einem Teil der Periode, in welchem sowohl Gitter als Anode positiv sind (siehe n). Dies ergibt wie früher ein Ansteigen des Stromes in der Regelwicklung 10. Wird angenommen, dass die Frequenz der zu regelnden Maschine abnimmt, so entspricht dies offenbar einer Abnahme der Fläche n und daher einer Abnahme des Stromes im Regelstromkreis, wodurch die Frequenz der überwachten Maschine wieder in den vorherbestimmten Frequenzbereich zurückgebracht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Regeleinrichtung, bei welcher eine elektrische Weehselspannung, deren Frequenz sich mit der zu regelnden charakteristischen Grösse des Systems ändert, auf einen Regelstromkreis aufgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf diesen Regelstromkreis ausser der genannten eine Wechselspannung einer besonderen Stromquelle aufgedrückt wird, deren Frequenz durch eine mechanische Schwingungvorrichtung'geregelt wird, wobei dieser Regelstromkreis eine Dreielektrodenröhre enthält, welche beim Auftreten relativer Änderungen in Phase oder Frequenz zwischen den beiden Wechselspannungen eine Stromänderung in der Regelwicklung des Stromkreises herbeiführt, die bestrebt ist, normale Zustände in diesem System wieder herzustellen.