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Anordnung zur Konstanthaltung einer in weiten Grenzen einstellbaren
Wechselspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Konstanthaltung
einer in weiten Grenzen einstellbaren Wechselspannung mit Hilfe eines Reihentransformators,
der primärseitig über Entladungsstrecken abhängig von der Spannung im Verbraucherkreis
so gesteuert wird, daß der ungeregelten Wechselspannung eine veränderliche Wechselspannung
gleich- oder gegen.simnig hinzugefügt wird.
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Zur Erzeugung von genau definierten Gleich- und. Wechselspannungen
werden heute in zunehmendem Maße elektrische bzw. magnetische Regelschaltungen verwendet.
Es ist z. B. bekannt, eine Wechselspannung durch gleichstromvormagnetisierte Drosseln
zu regeln. Dieses Verfahren ist vor allem mit dem Nachteil der Kurvenformverzerrung
behaftet.
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Zur selbsttätigen Regelung, insbesondere von Anzapftransformatoren,
sind Anordnungen bekanntgeworden, bei denen zur Konstanthaltung der schwankenden
Wechselspannung dieser Spannung eine veränderliche Wechselspannung gleich- oder
gegensinnig hinzugefügt wird und bei denen zu diesem Zweck in Reihe mit der ungeregelten
Wechselspannung ein Transformator geschaltet wird, der primärseitig mittels gittergesteuerter
Entladungsstrecken unabhängig von der Verbraucherspannung gesteuert wird.. GrundsätzLich
isst es auch bekannt, zur Einstellung von Wechselspannungen einen Transformator
mit dekadisch unterteilten und umschaltbaren Wicklungen zu benutzen.
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Die bekannten Anordnungen zur Konstanthal.tun g einer einstellbaren
Wechselspannung mit Hilfe eines Reihentransformators weisen jedoch verschiedene
Nachteile auf: die Ausgangsspannung ist nicht völlig lastunabhängig. Eine gleichbleibende
Regeltoleranz im gesamten Einstellbereich des Gerätes kann nicht ohne Änderung der
Referenz.spannung und bzw. oder ohne Änderung der Verstärkung des Röhrenverstärkers
erzielt werden. Auch erfolgt bei den bekannten Schaltungen keine vollständige Oberwellenkompensation.
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Die erfindungsgemäße Anordnung bezweckt daher, die Regelung einer
in weiten Grenzen einstellbaren Wechselspannung mit einerVerbesseru.ng der Kurvenform
der Speisespannung zu verbinden unter Vermeidung der Nachteile bekannter Anordnungen.
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Gemäß der Erfindung wird zur Konstanthaltung einer in weiten Grenzen.
einstellbaren Wechselspannung eine Anordnung verwendet, die einen Reihentransformator
enthält, der primärseitig über Entladungsstrecken abhängig von der Spannung im Verbraucherkreis
so gesteuert wird, daß der ungeregelten Wechselspannung eine veränderliche Wechselspannung
gleich- oder gegensinnig hinzugefügt wird und sich dadurch auszeichnet, daß zur
Einstellung der gewünschten Wechselspannung in an sich bekannter Weise ein weiterer
Transformator mit dekadisch geteilten und hintereinandergeschalteten umschaltbaren
Sekundärwicklungen verwendet wird, und daß die Umschalter dieses Transformators
einen an den Ausgangsklemmen liegenden Spannungswandler, dessen Primärseite in derselben
Weise wie die Sekundärseite des Transformators dekadisch in Teilwicklungen aufgelöst
isst, derart mit umschalten, daß der Spannungswandler einte von, -der eingestellten
Wechselspannung unabhängige Meßspannung zur Steuerung der Entladungss.trecken liefert.
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Gemäß der Erfindung kann dieselbe Röhrenschaltung, die zur Erzeugung
der Regelspannung für die Grundwelle verwendet wird, dazu herangezogen werden, der
Speisespannung Oberwellenspan.nungen nach Größe und Richtung so hinzuzufügen., daß
die Oberwellenspannungen der Speisespannung ganz oder teilweise kompensiert werden.
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Zum Ausgleich der Oberwellen in der Speisespannung kann außerdem erfindungsgemäß
der Regelverstärker außer durch die Grundwellenspannung durch eine additiv überlagerte
Oberwellenspannung gesteuert werden, die aus der Sekundärspannung des umschaltbaren
Meßspannungswandlers nach Ausfilterung der Grundwelle gewonnen wird.
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DieWirkungsweise und dieVortcile der erfindungsgemäßen Anordnung werden
an Hand der Fing. 1 und 2 erläutert, die Ausführungsbeispiele für die Anordnung
gemäß der Erfindung zeigen.
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Fig. 1 zeigt beispielsweise eine Schaltung gemäß der Erfindung zur
Konstanthaltung einer in weiten Grenzen einstellbaren Wechselspannung; Fig.2 zeigt
ein Beispiel für eine Einstellung des Spannungswählers.
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In Fig. 1 ist Ü" die ungeregelte Speisespannung, z. B. die Spannung
des Wechselstromnetzes. In Reihe :.
mit dieser Spannung wird die
Sekundärwicklung eines Transformators T1 gelegt, dessen Primärspannung am Ausgang
eines Wechselstromröhrenverstärkers G mit niedrigem Innenwiderstand liegt. Diese
an sich bekannte Schaltung gestattet es, der Speisespannung eine veränderliche Wechselspannung
U,. gleich- oder gegensinnig hinzuzufügen.
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Die Regelspannung U,. kann durch Verändern der Steuerspannung Ust
des Verstärkers G verändert werden. Die so gewonnene zusammengesetzte Spannung U,
= U" + U,. wird einem Leistungstransformator T2 zugeführt, der die Sekundärwicklungen
W21, W221 "V23... besitzt. Diese Wicklungen sind in an sich bekannter Weise derart
dekadisch aufgeteilt, daß W22 die zehnfache Spannung von W21 und W23 wiederum die
zehnfache Spannung von W22 liefert. Außerdem ist jede Wicklung dekadisch mit Abgriffen
versehen, so daß z. B. an den Schaltern Sf, S2 und S3, die den Wicklungen koordiniert
sind, ein Spannungswert in drei Stellen eingestellt und dekadisch abgelesen werden
kann. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig.2, wo der Spannungswähler auf 757 V eingestellt
ist. Diese dekadisch einstellbare Sekundärspannung U liegt an den Ausgangsklemmen
K1 und K2 dies Gerätes.
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Die erfindungsgemäße Anordnung bezweckt nun, mitHilfe des beschriebenen
bekannten röhrengesteuerten Reihentransformators die durch den TransfGrmatorT2 verstellbare
Ausgangsspannung unabhängig von der Belastung und von der Speisespannung auf einen
konstanten Sollwert einzuregeln. Zu diesem Zwecke muß die Ausgangsspannung an den
Klemmen K1 und K2 gemessen und der gemessne Istwert mit einem konstanten Sollwert
verglichen werden: Dieses wäre z. B. ohne weiteres möglich, wenn die Messung an
den Primärklemmen des Transformators T2 vorgenommen würde, da dann unabhängig von
der Einstellung des Transformators. T2 eine bestimmte Bezugsspannung zurVerfügung
stände, die mit der festen Sollspannung verglichen werden kann. In diesem Fall wäre
jedoch die Ausgangsspannung des Transformators T2 nicht völlig lastunabhängig, da
sie sich um den Spannungsabfall des Tzansformators T2 von dem Sollwert unterscheiden
würde. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird daher an den Ausgangsklemmen Ki
und K2 ein umschaltbarer Meßspannungswandlez T3 angeschlossen.. Die Spannung an
den Klemmen Kl und K2 wird durch diesen Spannungswandler T3 gemessen. Der Spannungswand#lerT3
hat ein zum Transformator T2 spiegelbildliches Wicklungsschema. Die Primärwicklung
ist wie die Sekundärwicklung bei T2 dekadisch in die Teilwicklungen W31, W32 und
W33 aufgelöst. Sie wird über eineu zweiten Kontaktsatz der Schalter S1, S2 und S3
an die Ausgangsklemmen gelegt, wobei die Schaltbahnen der Schalter so gekop pelt
sind, daß die Windungsza lverhältnisse
sind. Für den leer laufenden Transformator T2 gilt, dann für die Sekundärspannung
U," des Wandhers T3
Um ist also ein von der jeweiligen Spannungswählereinstellun g unabhängiger
Bezugswert für die Klemmenspannung U, der nunmehr unabhängig von der gewählten Ausgangsspannung
mit einer festen Sollspannung Urei verglichen werden kann. Auch bei Änderung der
gewählten Ausgangsspanm,ng braucht also die Sollreferenzs:pannung nicht geändert
zu werden.
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Technisch wäre es auch möglich, ohne den erfin. dungs:gemäßen umschaltbaren
Spannungswandler aus zukommen und die Referenzspannun:g zu ändern. Dieses Verfahren
hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Bei einer Ausgangsspannung von z. B. 100
V und einer zulässigen Änderung dieser Ausgangsspannung zwischen Leerlauf und Vollast
von 0,5 °/a stände für die Aussteuerung des Röhrenverstärkers eine Steuerspannung
von 0,5 °/o von 100 V, d. h. 0,5 V zur Verfügung. W irrd die Ausgangsspannung auf
10 V verändert, so steht bei einem Genauigkeitsanspruch von 0,5 % nur mehr eine
Steuerspannung von 0,05 V zur Verfügung. Um im ganzen Regelbereich eine konstante
Toleranz der Regelung aufrechtzuerhalten, müßte man. also: gleichzeitig mit der
Referenzspannung auch die Verstärkung des Röhrenverstärkers geändert werden. Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt also darin, daß durch
dien gekoppelten umschaltbaren Spannungswandler ohne Änderung der Referenzspannung
und ohne Änderung der Verstärkung eine gleichbleibende Regeltoleranz irre
gesamten Einstel@Ibereich des Gerätes erzielt WiTd, und daß die Messung der Ausgangsspannung
tatsächlich am Verbraucher selbst und nicht unter Zwischenschaltung eines verlustbehafteten
Gliedes., d. h. eines Transformators, erfolgt. Die der erfindungsgemäßen Anordnung
entnommene Wechselspannung ist in, weiten Grenzen, z. B. im Verhältnis 1 : 100 ohne
weiteres beliebig einstellbar, wobei die entnehmb:are Leistung konstant bleibt.
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Die Referenzspannung Urei wird in bekannter Weise einer Präzisionsglimmröh.re
hl entnommen, die über einen Widerstand R1 von einer Gleichspannungsquelle gespeist
wird. Der Vergleich erfolgt durch Reihenschaltung derReferenzspannung Urei mit einem
Widerstand R2, an dem die gleichgerichtete Meßspannung U,9 anliegt. Die Differenz
U",g - Urei, die ein Maß für die Abweichung der Klemmspannung U vom Sollwert
ist, wird in einer Gl:eichspannungsverstärkerstufe h'2 verstärkt. Der Vergleich
der Bezugsspannung U", mit der Referenzspannung Urei kann auch nach anderen bekannten
Verfahren, z. B. durch eine spannungsabhängige- Brücke erfolgen.
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In einer Modulatorröhre 1%'3 wird in bekannter Weise eine Wechselspannung
erzeugt= deren Amplitude eine angenähert lineare Funktion der Differenzspannung
ist. Nach Verstärkung wird diese Wechselspannung dem Transformator TI zugeführt.
Die WirkungsweIse ist folgende: Sinkt z. B. iufolge Schwankungen der Speisespannung
oder Belastungszuwachs die Klemmenspannung U, so verringert sich auch U""
und. an TV, wird einer Gleichspannung wirksam, weiche die von h3 abgegebene Wechselspannung
vergrößert. Diese vergrößerte Wechselspannung steuert den. Gegentaktverstärker in
dem Sinne aus, daß er eine Zusatzspannung liefert, die die Spannungsabsenkung ausgleicht.
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Zur Verbesserung der Kurvenform wird weiterhin erfindungsgemäß ein
Teil der Meßspannung U", an dem Spannungsteiler R3 und R4 abgenommen. Über einen
Isoliertransformator T¢ wird der abgegriffene Teil der IVTeß:spannung einem Hochpaß
H zugeführt.
In diesem Hochpaß H wird die Grundwelle ausgesiebt,
so daß am Ausgang von H nur die Oberwellen auftreten,. Diese Oberwellen werden dem
Verstärker in dem Sinne zugeführt, daß sie die Oberwellenspannungen in der Speisespannung
kompensieren. Die Überlagerung der Oberwellenspannung und der Grund-cvel.lensteuerspannung
erfolgt dabei in dem Steuerverstärker T%4 in der Weise, da ,ß z. B. die VeT-stärkerröhre
vom Steuergitter her mit der Oberwellenspannung und vom Schimgitter her mit der
Grundwellenspannun:g ausgesteuert wird. Diese Art der Oberwellenkompen.sation ermöglicht
es, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Kuppelung des sekundärseitig umschaltbaren
Leistungstransformators mit dem primärseitigen umschaltbaren Span nungswandler eine
vollständig oberwellenkompensierte, geregelte, in weiten Grenzen einstellbare Spannung
zu! erzeugen.
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Würde man z. B. die Oberwellenspannung an der Sekundärseite des verstellbaren
Leistungstransformators abnehmen, ohne die erfindungsgemäße Koppelung mit dem umschaltbaren
Spannungswandler zu verwenden, so wäre auch hier eine Veränderung der Verstärkung
im Kompensationsteil erforderlich, wenn man im ganzen Regelbereich eine gleichmäßige
Kompensation erreichen wollte. Außerdem ist bei einer solchen Schaltung die Kompensation
der Oberwellen an den Ausgangsklemmen des verstellbaren Transformators T2 dann nicht
vollständig, wenn der angeschlossene Verbraucher einen oberwellenhaltigen Strom
entnimmt. Dieser Strom erzeugt nämlich über den Spannungsabfall des Transformators
T2 Oberwellen in der Ausgangsspannung dieses Transformators, die durch die primärseitige
Messung nicht kompensiert werden können.