DE845973C

DE845973C - Regelvorrichtung fuer elektrische Wechselstromkreise

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: GB623661A; NL71169C

Description

IV

3i c

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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-

Claims

weges des permanenten Magnets, so daß der Fluß infolge der magnetomotorischen Kraft des permanenten Magnets im wesentlichen konstant bleibt. Der Luftspalt 21 dient außerdem dazu, zu verhindern, daß ein unausgeglichener Wechselfluß durch den permanenten Magnet hindurchgeht. Der Luftspalt K1) in dem die Regehvicklung 22 tragenden Schenkel iS gewährleistet, daß praktisch kein von dem permanenten Magnet herrührender FIuLi durch diesen Schenkel hindurchgeht, sondern daß ein solcher Fluß gezwungen wird, durch die Schenkel _», 3 hindurchzugehen, auf denen die Wechselstrom« ieklungeii angeordnet sind. i'.i i H NTA NS I' H LCHE:

1. Regelvorrichtung für elektrische Wechselstromkreise, «-eiche ein M agnetkernsvstem enthält, in dessen einem Teil die magnetomotorische Kraft eines permanenten Magnets der magnetomotorischen Kraft einer Regehvicklung entgegenwirkt, um in diesem Teil einen resultierenden Fluß zu erzeugen, welcher die gewünschte Reglung bewirkt, und bei welcher die beiden magnetomotorischen Kräfte sich in demjenigen Teil des Kernsystems addieren, der den permanenten Magnet enthält, dadurch gekeimzeichnet, daß zwischen dem letztgenannten Teil und dem übrigen Teil des Kernsystems ein Spalt von holier magnetischer Reluktanz vorgesehen ist.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt von hoher magnetischer Reluktanz in demjenigen Teil des Kerns vorgesehen ist, auf dem die Regehvicklung angeordnet ist.

Hierzu r Blatt Zeichnungen