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Einrichtung zum Messen oder Regeln von physikalischen Größen Bei den
bekannten, auf der Kompensationsmethode beruhenden Einrichtungen zum Messen oder
Regeln von physikalischen Größen wird eine der zu messenden oder zu regelnden physikalischen
Größe entsprechende Gleichstromgröße oder ein dieser physikalischen Größe entsprechendes
Drehmoment durch eine stetig veränderbare Vergleichsgleichstromgröße bzw. durch
ein stetig veränderbares Vergleichsdrehmoment kompensiert. Ein diese Vergleichsgleichstromgröße
bzw. dieses Vergleichsdrehmoment hervorrufender Gleichstrom wird mittels eines ohne
mechanische Richtkraft arbeitenden Drehspulrnullinstrumentes und einer von diesem
Nullinstrument gesteuerten Stromregleranordnung selbsttätig so geregelt, daß der
Kompensationszustand herbeigeführt oder fortlaufend aufrechterhalten wird. Die von,
der Stromregleranordnung, z. B. Schleifdrahtanordnung, Bolometerbrückenschaltung,
Induktionsspulen-oder Photozellenanordnung, abgegebene und für die Speisung des
anzuschließenden Meßgerätes oder Bürdernwiderstandes zur Verfügung stehende Energie
beträgt hierbei höchstenfalls io bis ioo mW. Diese Energie reicht zwar für die Betätigung
von Meßgeräten, z. B. Tintenschreiber oder Gleichstromamperestundenzähler, und für
die Speisung von anderen Bürdenwiderständen, z. B. Relaiswicklungen, mit einem entsprechend
geringen Eigenverbrauch aus, ermöglicht aber nicht die Speisung der bei vielen Aufgaben
der Regeltechnik in Betracht
kommenden Bürdenwiderstände, beispielsweise
der Erregerwicklungen von elektrischen Maschinen, die eine sehr viel größere Energie
von z. B. etwa ioo bis iooo W benötigen.
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Man hat sich in solchen Fällen bisher in der Weise geholfen, daß man
die von der Stromregleranordnung abgegebene Energie mit Elektronenröhren entsprechend
verstärkt hat. Eine derartige Anordnung hat aber den Nachteil, daß die zur Verstärkung
dienenden Elektronenröhren, die eine begrenzte Lebensdauer besitzen, von Zeit zu
Zeit ausgewechselt werden müssen. Außerdem stellen Verstärkerröhren mechanisch empfindliche
Teile dar, die man bei rauhen Betriebsverhältnissen, z. B. im Kesselhaus oder auf
Fahrzeugen, gern. vermeiden möchte.
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Bekanntlich hat man bisweilen auch in denjenigen Fällen, in denen
die an derartige Meß-oder Regeleinrichtungen anzuschließenden Meßgeräte oder Bürdenwiderstände
nur einen Eigenverbrauch von etwa io bis ioo mW haben, Verstärkerröhren vorgesehen,
beispielsweise bei den sogenannten lichtelektrischen Meß- und Regeleinrichtungen.
Bei diesen Einrichtungen wird im allgemeinen eine Alkali- (z. B. Cäsium-) Photozelle
benutzt, die von einer Lichtquelle beleuchtet wird, wobei die jeweilige Stärke der
Belichtung von der jeweiligen Einstellung des mit einem Spiegel oder mit einer Blende
ausgerüsteten Drehspulnullinstrumentes abhängig ist. Diese Photozelle, die als stetig
veränderbarer elektrischer Widerstand wirkt, liegt in einer Brückenschaltung oder
in einer Spannungsteilerschaltung an dem Gitter einer Elektronenröhre, deren zwischen
Kathode und Anode ,,wirksamer Widerstand für die Stärke des die Vergleichsgleichstromgröße
bzw. das Vergleichsdrehmoment hervorrufenden, stetig veränderbaren Gleichstromes
maßgebend ist.
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Bei lichtelektrischen Verstärkern hat man, um die erwähnten, mit der
Verwendung von Verstärkerröhren verbundenen Unannehmlichkeiten zu vermeiden, bekanntlich
auch den naheliegenden Versuch gemacht, die Alkaliphotozelle durch eine Sperrschichtphotozelle
zu ersetzen und den von dieser Sperrschichtphotozelle unter dem Einfluß der Belichtung
erzeugten Strom unmittelbar zum Hervorrufen der Vergleichsgröße zu benutzen. Eine
solche Anordnung vermeidet zwar die Verwendung einer Verstärkerröhre, hat aber den
grundsätzlichen und für die Praxis sehr wesentlichen Nachteil, daß die von der Sperrschichtphotozelle
gelieferte und für die Speisung des anzuschließenden Meß- oder Regelgerätes zur
Verfügung stehende Energie, die bekanntlich höchstenfalls nur etwa i mW beträgt,
so gering ist, daß man hier nur sehr empfindliche Meßgeräte, z. B. Millivoltmeter
oder Fallbügelschreiber mit Drehspulmeßwerken hoher Empfindlichkeit, mit einem Eigenverbrauch
von nur etwa o,i bis i mW anschließen kann, aber nicht die einen bedeutend größeren
Eigenverbrauch von etwa io -1 bis io - 2 W aufweisenden Drehspultintenschreiber
oder Gleichstromamperestundenzähler oder andere Bürdenwiderstände mit einem noch
größeren Eigenverbrauch von etwa i bis io W.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine auf dem Kompensationsverfahren
beruhende Meß- oder Regeleinrichtung, die einerseits die Verwendung von Verstärkerröhren
grundsätzlich vermeidet und die andererseits Meß- oder Regelgeräte oder andere Bürdenwiderstände
mit einem verhältnismäßig großen Verbrauch, beispielsweise etwa i bis iooo W, anzuschließen
ermöglicht. Die Erfindung geht zunächst von dem naheliegenden Gedanken aus, in derartigen
Meß- oder Regeleinrichtungen die bei der Speisung von Bürdenwiderständen mit größerem
Verbrauch notwendige Verstärkung nicht mit Elektronenröhren, sondern mit einem mit
gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen arbeitenden sogenannten magnetischen
Verstärker durchzuführen, dessen Anwendung in der Meß- und Regeltechnik bereits
vorgeschlagen worden ist. Die Erfindung geht aber auch noch von der Erkenntnis aus,
daß solche magnetischen Verstärker, insbesondere solche für größere Leistungen,
im allgemeinen keine geradlinig verlaufende Kennlinie besitzen, d. h. der Ausgangsstrom
ist dem Eingangsstrom nicht proportional, und daß weiterhin der Verstärkungsfaktor,
d. h. das Verhältnis zwischen dem Ausgangsstrom und dem Eingangsstrom, nicht konstant
ist, sondern vielmehr von verschiedenartigen Einflußgrößen, z. B. von Spannungs-
und Frequenzänderungen der den magnetischen Verstärker speisenden WechselstromquelleundvonTemperatureinflüssen
u. dgl., in mehr oder weniger starkem Maße abhängig ist.
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Die Erfindung zeigt nun erstmalig, wie man durch eine besondere Art
der Schaltungsanordnung einer derartigen in Verbindung mit einem magnetischen Verstärker
arbeitenden Meß- oder Regeleinrichtung den außerordentlich großen und für die praktische
Brauchbarkeit entscheidenden Vorteil erreichen kann, daß die Genauigkeit der Messung
oder Regelung durch den nichtlinearen Verlauf der Kennlinie des magnetischen Verstärkers
und durch die durch die erwähnten Einflußgrößen verursachten Änderungen des Verstärkungsfaktors
des magnetischen Verstärkers grundsätzlich nicht beeinflußt wird.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung, bei der eine der zu messenden oder
zu regelnden physikalischen Größe entsprechende Gleichstromgröße oder ein dieser
physikalischen Größe entsprechendes Drehmoment kompensiert wird durch eine stetig
veränderbare Vergleichsgleichstromgröße bzw. durch ein stetig veränderbares
Vergleichsdrehmoment
und bei der ein diese Vergleichsgleichstromgröße bzw. dieses Vergleichsdrehmoment
hervorrufender Gleichstrom mittels eines ohne mechanische Richtkraft arbeitenden
Drehspulnullinstrumentes und einer von diesem Nullinstrument gesteuerten Stromregleranordnung
selbsttätig so geregelt wird, daß der Kompensationszustand herbeigeführt oder fortlaufend
aufrechterhalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Nullinstrument
gesteuerte Stromregleranordnung unmittelbar mit den Steuerwicklungen eines vorzugsweise
mit Rückkopplung arbeitenden magnetischen Verstärkers von an sich bekannter Art
verbunden ist und daß in den Ausgangsstromkreis dieses magnetischen Verstärkers
sowohl das die zu kompensierende Gleichstromgröße bzw. das zu kompensierende Drehmoment
erfassende Meßgerät oder der Bürdenwiderstand einer Regeleinrichtung als auch eine
Widerstands-oder Drehspulanordnung eingefügt ist, die von dem die Vergleichsgleichstromgröße
bzw. das Vergleichsdrehmoment hervorrufenden, durch das richtkraftlose Nullinstrument
selbsttätig geregelten Gleichstrom durchflossen oder beeinflußt wird.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die der Erfindung entsprechende
Meß- oder Regeleinrichtung so auszubilden, daß sowohl das die zu kompensierende
Gleichstromgröße bzw. das zu kompensierende Drehmoment erfassende Meßgerät oder
der Bürdenwiderstand einer Regeleinrichtung als auch die von dem selbsttätig geregelten
Gleichstrom durchflossene Widerstands- oder Drehspulanordnung gleichzeitig auch
noch von einem annähernd konstanten, diesem Gleichstrom entgegenwirkenden Hilfsgleichstrom
durchflossen wird, der vorzugsweise über eine Gleichrichteranordnung der den magnetischen
Verstärker speisenden Wechselstromquelle entnommen wird.
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Die Erfindung bietet weiterhin die wertvolle Möglichkeit, die durch
die magnetische Trägheit der gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen des magnetischen
Verstärkers hervorgerufene verzögernde Wirkung des von der Stromregleranordnung
beeinflußten magnetischen Verstärkers auf den Einstellvorgang des Nullinstrumentes
und gegebenenfalls auch durch die zu regelnde Anordnung, z. B. eine elektrische
Maschine, verursachten Trägheitserscheinungen in an sich bekannter Weise durch eine
differenzierende Rückführung bewirkende Mittel in dem erforderlichen Maße auszugleichen.
Erfindungsgemäß ist es dabei in manchen Fällen besonders zweckmäßig, diese eine
differenzierende Rückführung bewirkenden Mittel in den Eingangsstromkreis des magnetischen
Verstärkers einzufügen.
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Die Erfindung betrifft außerdem die bekannten lichtelektrischen Meß-
und Regeleinrichtungen und ist hier dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Photozellenanordnung
in an sich bekannter Weise vorgesehene Sperrschichtphotozelle unmittelbar mit den
Steuerwicklungen eines vorzugsweise mit Rückkopplung arbeitenden magnetischen Verstärkers
verbunden ist und daß in den Ausgangsstromkreis sowohl das die zu kompensierende
Gleichstromgröße bzw. das zu kompensierende Drehmoment erfassende Meßgerät oder
der Bürdenwiderstand einer Regeleinrichtung als auch die Widerstands-oder Drehspulanordnung
eingefügt ist, die von dem die Vergleichsgleichstromgröße bzw. das Vergleichsdrehmoment
hervorrufenden, durch das richtkraftlose Nullinstrument selbsttätig geregelten Gleichstrom
durchflossen wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von vier Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Fig. i zeigt als erstes Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum selbsttätigen
Regeln eines den Bürdenwiderstand RB durchfließenden, z. B. zu Eichzwecken dienenden
Gleichstromes I2, der einem aus den beiden rückgekoppelten Drosselspulen. Li, L2
und einer Kupferoxydul-oder Selengleichrichteranordnung G in Graetzschaltung bestehenden
magnetischen Verstärker von an, sich bekannter Art entnommen wird. Die von der Lichtquelle
(Glühlampe) A über den Spiegel S des Drehspulnullinstrumentes N ohne mechanische
Richtkraft belichtete Sperrschichtphotozelle Ph ist unmittelbar mit den Steuerwicklungen
der beiden. Drosselspulen L1, L2 verbunden. Die konstante Spannung EN des
Normalelementes Y und der von dem konstant zu haltenden Strom I2 an dem Hilfswiderstand
(Kompensationswiderstand) R hervorgerufene Spannungsabfall UX = I,
. R sind gegeneinandergeschaltet. In den Kompensationsstromkreis ist die
Drehspule D des Nullinstrumentes N eingefügt und außerdem noch die Sekundärwicklung
WZ einer zur differenzierenden Rückführung dienenden Gegeninduktivität W1, W2, deren
Primärwicklung W1 ebenfalls von dem Strom I2 durchflossen wird. Diese differenzierende
Rückführung ermöglicht in. an sich bekannter Art, die Wirkung der magnetischen Trägheit
der rückgekoppelten Drosselspulen Li, L2 in dem erforderlichen Maße auszugleichen.
Die Drosselspulen L1, L2 nebst Gleichrichteranordnung G sowie die Lichtquelle A
sind unter Zwischenschaltung eines zur Anpassung der gesamten Einrichtung an die
Nennspannung des Wechselstromnetzes, z. B. iio oder 22o V, dienenden Isoliertransformators
T an das Wechselstromnetz angeschlossen.
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Die in Fig. i dargestellte erfindungsgemäße Regeleinrichtung arbeitet
folgendermaßen: Nach Fig. 2, welche den Ausgangsstrom I2 in Abhängigkeit vom Eingangsstrom
Il für verschiedene Werte der Wechselstromnetzspannung
U
darstellt (für U = 200 V, 220 und 240 V), ist für den konstant zu haltenden
Ausgangsstrom I2 = 8o m A jedem dieser Spannungswerte ein bestimmter Wert des Eingangsstromes
Il zugeordnet (I." = 1,85 m A für U = Zoo V, I1 = 1,25 mA für U =
22o V und Il' = o,75 mA für U = 240 V), der von der Sperrschichtphotozelle Pla unter
Einfluß der Belichtung geliefert werden muß. Beispielsweise wird bei U = 220 V das
ohne mechanische Richtkraft arbeitende Nullinstrument N mit seinem Spiegel S eine
solche Stellung einnehmen, daß der von der Sperrschichtphotozelle abgegebene Strom
gleich 1,25 mA und demzufolge der im Ausgangsstromkreis des magnetischen `Verstärkers
fließende Strom 12 gleich 8o m A ist. Wird nun, wenn die konstante Spannung Ev des
Normalelementes 1' gleich i V ist, der Kompensationswiderstand R gleich 12,5 Ohm
gewählt, so ist U, = 12- R = o,oS 12,5 = E4: = i V, und der im Kompensationsstromkreis,
d. h. in der Drehspule D des Nullinstrumentes N fließende Strom I,; ist dann gleich
Null. Wenn nun die Wechselstromnetzspannung U beispielsweise auf Zoo V sinkt, dann
tritt in dem Kompensationsstromkreis ein Ausgleichstrom I _v auf, der die Drehspule
D
des Nullinstrumentes N und damit den Spiegels in solcher Weise verstellt,
daß die Photozelle Pla etwas mehr belichtet wird, und zwar in solchem Maße, daß
der von der Photozelle Pia abgegebene Strom Il gleich 1,85 mA und demzufolge
der im Ausgangsstromkreis des magnetischen Verstärkers fließende Strom I2 wieder
gleich 8o m A ist. Umgekehrt wird, wenn die Wechselstromnetzspannung U beispielsweise
auf 240 V ansteigt, in dem Kompensationsstromkreis ein Ausgleichstrom Iv auftreten,
der die Drehspule D des Nullinstrumentes N und damit den Spiegel S
in solcher Weise verstellt, daß die Photozelle Pia etwas weniger belichtet
wird, und zwar in solchem Maße, daß der von der Photozelle Pia abgegebene
Strom I, gleich o,75 mA und demzufolge der im Ausgangsstromkreis des magnetischen
Verstärkers fließende Strom I2 wieder gleich 8o m A ist. Das Drehspulnullinstrument
N stellt also fortlaufend seinen Spiegel S und damit die Belichtung der Photozelle
Pla so ein, daß die am konstanten Kompensationswiderstand R wirksame Spannung Ur
und somit der diesen Widerstand R durchfließende AusgangsstromI2, der dem Bürdenwiderstand
Rn zugeführt wird, konstant bleibt. Dabei kann die bei sehr schnellen Spannungsänderungen
sich in manchen Fällen störend bemerkbar machende Wirkung der magnetischen Trägheit
der Drosselspulen Li, L2 durch die Wirkung der in an sich bekannter Weise eine differenzierende
Rückführung ergebenden Gegeninduktivität 11'11I'2 in dem erforderlichen Maße ausgeglichen
«-erden, wobei die in der Sekundärwicklung 1I'2 jeweils induzierte und in den Kompensationsstromkreis
eingeführte Hilfsspannung dem Differentialquotienten des die Primärwicklung i1'1
durchfließenden Stromes I2 entspricht.
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Fig.3 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum Messen
des von einem Wattmeter IV U IVI RL jeweils erzeugten Drehmomentes, das als Zeigerausschlag
eines Strommessers j41, z. B. eines Drehspultintenschreibers, linear abgebildet
werden soll. Die aus zwei hintereinandergeschalteten Teilen bestehende feste Wicklung
1-17I des Wattmeters wird von dem Wechselstrom Iw durchflossen, während die bewegliche
Wicklung (Drehspule) IVU des Wattmeters in der üblichen Weise über einen konstanten
Vorwzderstand Ru an die Wechselspannung Uw angeschlossen ist. Die Drehspule 117a
des Wattmeters T', WL Ri, die Drehspule D des Nullinstrumentes N und die Abdeckfahne
F einer von der Batterie B gespeisten Bolometerbrückenschaltung (r1 und r2 = Bolometerwiderstände,
r3 und r, = feste Widerstände) sitzen auf einer gemeinsamen, beispielsweise in Spitzen
gelagerten Achse, auf die praktisch keine mechanische Richtkraft einwirkt, weil
die zu den beiden Drehspulen IVi und D führenden Stromzuführungsbändchen so dünn
gewählt sind, daß das von denselben ausgeübte, sehr schwache Drehmoment gegenüber
dem zu messenden Drehmoment des @#@'attmeters vernachlässigt werden darf.
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Der Strommesser 11, der von einem dem zu messenden Drehmoment des
Wattmeters 11'L 1I ,Ra proportionalen Strom durchflossen werden soll, und die Drehspule
D des Nullinstrumentes N sind hintereinandergeschaltet und werden von einem Differenzstrom
I31 = 12-13 durchflossen, der in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise von dem von
der Bolometerbrückenschaltung B, r1 r2 r3 r.4 abgegebenen Strom I1 abhängig
ist. Der annähernd konstante Hilfsstrom 13, der über eine Gleichrichteranordnung
G$ und über die Vor«-iderstände RV', RF" und über einen Isoliertransformator TH
der Wechselstromquelle entnommen wird, wird nun so (gleich 5o mA) gewählt, daß 13I
= I2-13 = o ist, wenn die Bolometerbrückenschaltung nur den Strom
1i = o,5 m A abgibt. Dies entspricht dem Fall, daß das zu messende Drehmoment des
Wattmeters gleich Null ist. Steigt nun das zu messende Drehmoment auf seinen Höchstwert
an, dann dreht sich die Abdeckfahne F und beeinflußt die Bolometerbrückenschaltung
bedeutend stärker, und zwar in solchem Maße, daß der von der Bolometerbrückenschaltung
abgegebene Strom I1 gleich 3 mA und der Differenzstrom lir = I.-I,
= ioo-5o = 5o mA ist. Das Nullinstrument N stellt also fortlaufend die Abdeckfahne
F und damit die Stromabgabe
der Bolometerbrückenschaltung so ein,
daß in dem Strombereich Im = o bis 5o mA der dem Strommesser M jeweils zugeführte
StromI2 dem zu messenden. Drehmoment des Wattmeters proportional ist.
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Fig.5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum Messen
eines schwachen Gleichstromes Ix, der seine Richtung ändern kann und der als Zeigerausschlag
eines Strommessers M, z. B. eines Drehspultintenschreibers, linear abgebildet und
gleichzeitig auch noch. durch einen Gleichstromamperestundenzähler Z integriert
werden soll. Der zu messende StromIg und der dem Strom Im= I, -I,
proportionale Vergleichsstrom Ia = IM # R/ (R + Re) werden in der Drehspule
D des ohne mechanische Richtkraft arbeitenden Nullinstrumentes N unmittelbar überlagert.
Durch Verändern. der Widerstände R und Re, die während der Messung konstant bleiben,
kann der Meßbereich der Einrichtung geändert werden. Der dem Vorwiderstand Re parallel
geschaltete Kondensator C bewirkt in an sich bekannter Weise eine differenzierende
Rückführung, durchwelche die bei sehr schnellen Änderungen des zu messenden Stromes
Ix sich. in manchen Fällen störend bemerkbar machende Wirkung der magnetischen Trägheit
der rückgekoppelten Drosselspulen L1, L2 auf dein Einstellvorgang des Nullinstrumentes
N in dem erforderlichen Maße ausgeglichen werden kann. In den Meßgeräten M, Z und
in der Widerstandskombination R, Re fließt ein Differenzstrom Im
= I2-,3, der in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise von dem von der Schleifdrahtanordnung
B, RS K über den Vorwiderstand Ry abgegebenen Strom Il abhängig ist. Der
annähernd konstante Hilfsstrom I3, der über eine Gleichrichteranordnung G$ und über
die Vorwiderstände Ry', RF" und über einen Isoliertransformator Tg der Wechselstromquelle
entnommen wird, wird nun, so (gleich 7o mA) gewählt, daß Im = I2-13
= o ist, wenn der Schleifkontakt K des Schleifdrahtes Rs so eingestellt wird,
daß der von der Schleifdrahtanordnung B, Rs K abgegebene Strom 111,5 mA beträgt.
Dies entspricht dem Fall, _daß der zu messende Strom Ix gleich Null ist. Steigt
nun Ix auf seinen positiven Höchstwert, dann dreht sich der Schleifkontakt K in
einer solchen Richtung (nach oben) und in. solchem Maße, daß der von der Schleifdrahtanordnung
B, RS K abgegebene Ström Il gleich 3 mA und der Differenzstrom IM = I2 -I3
= roo -7o = +3o mA ist: Steigt jedoch Ix auf seinen negativen Höchstwert,
dann dreht sich der Schleifkontakt K in entgegengesetzter Richtung (nach unten)
und in solchem Maße, daß der von der Schleifdrahtanordnung B, Rs
K ab-
gegebene Strom Il gleich Null und der Differenzstrom Zu = I2-13
= 40-70 = -3o mA ist. Das Nullinstrument N stellt also fortlaufend den Schleifkontakt
K so ein, daß in dem Strombereich Im = o bis ± 30 mA der den Meßgeräten M
und Z jeweils zugeführte Strom Im dem zu messenden Strom IX proportional
ist. Dabei wird die bei sehr schnellen Änderungen des Stromes Ix sich in manchen
Fällen störend bemerkbar machende Wirkung der magnetischen Trägheit der rückgekoppelten
Drosselspulen L1, L2 in an sich bekannter Weise durch die Wirkung des eine differenzierende
Rückführung ergebenden Kondensators C, der dem Nullinstrument N einen zusätzlichen,
dem Differentialquotienten des Stromes Im entsprechenden Strom zuführt, in dem erforderlichen
Maße ausgeglichen.
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Fig. 7 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum
selbsttätigen Regeln einer beispielsweise einem zu eichenden Wechselstrommotorzähler
Zw zugeführten Wechselspannung Uyy, deren jeweils einzustellender Wert an dem Präzisionsspannungsmesser
MU direkt abgelesen werden kann. Der den Wechselstromkreis des Zählers Zw speisende
Generator H hat hier zwei Erregerwicklungen WE und WE", von denen die erste, WE',
von einem annähernd konstanten Erregerstrom IE in der üblichen Weise erregt wird,
während die zweite, WE ', von dem Differenzstrom Im = I2-I3 durchflossen
wird, der hier als zusätzlicher Erregerstrom wirkt und die von dem Haupterregerstrom
IE hervorgerufene Erregung des Gernerators H verstärkt oder vermindert. Der dem
magnetischen: Verstärkermit den rückgekoppelten Drosselspulen L1, L2 und dem Gleichrichter
G entnommene Gleichstrom I2 ist abhängig von der jeweiligen Stärke des der Stromregleranordnung
SR entnommenen Steuerstromes Il, wobei die Stromregleranordnung wiederum in der
in. den drei ersten Ausführungsbeispielen erläuterten Weise von dem ohne mechanische
Richtkraft arbeitenden Drehspulnullinstrument N gesteuert wird, dessen Drehspule
D von dem Differenzstrom IN = Is -Iu durchflossen wird und die Steuerfahne
F im Sinne der Herbeiführung oder Aufrechterhaltung des Kompensationszustandes selbsttätig
steuert. Die Stärke des der Drehspule zugeführten Hilfsstromes Is, der dem Sollwert
der konstant zu haltenden Spannung Uw entspricht, kann von Hand mittels der Spannungsteilerschaltung
Bs ys Ks yy stetig verändert und so eingestellt werden, daß sie gleich demjenigen
Wert des Gleichstromes ist, welcher dem Sollwert der jeweils konstant zu haltenden
Wechselspannung Uw entspricht, wobei der Gleichstrom IU', weil er über eine Gleichrichteranordnung
GM nebst Vorwiderstand RM' und RM ' von der Wechselspannung Uyy abgenommen wird,
dieser Wechselspannung proportional ist.
Hat die Wechselspannung
Uw ihren Sollwert, dann hat der der Erregerwicklung W_ J' zugeleitete Erregerstrom
Im einen bestimmten Wert, der gleich Null sein kann, wobei dann die Erregung
des Generators H nur durch den der Erregerwicklung tI'E zugeführtenHaupterregerstrom
I_, erfolgt. Steigt nun die Wechselspannung Uw aus irgendeinem Grunde, beispielsweise
infolge einer Erhöhung des Erregerstromes I_, an, dann dreht sich die Steuerfahne
F der Stromregleranordnung SR in solcher Richtung und in einem solchen Maße, daß
der von der Stromregleranordnung SR abgegebene Steuerstrom Il für die Steuerwicklungen
des magnetischen Verstärkers und der diesem Verstärker entnommene Differenzstrom
1.31 = I. -I3 sich in solcher Weise ändern, daß die Erregung des Generators
H so weit vermindert wird, daß die Wechselspannung Uw wieder ihren Sollwert annimmt.
Umgekehrt wird sich, wenn diese Spannung Uwa aus irgendeinem Grunde, beispielsweise
infolge einer Verminderung des Erregerstromes I_r, abnimmt, die Steuerfahne F der
Stromregleranordnung SR in entgegengesetzter Richtung und in einem solchen Maße
drehen, daß der Steuerstrom Il und der Differenzstrom Iu = I.-I3 sich in
solchem Maße ändern, daß die Erregung des GeneratorsH so weit verstärkt wird, daß
die Wechselspannung Uw wieder ihren Sollwert annimmt. Hierbei ist der der Drehspule
D des Nullinstrumentes A' zugeleitete Hilfsstrom IS dem einzustellenden und selbsttätig
konstant zu haltenden Spannungswert Uw streng verhältnisgleich, und es kann daher
der jeweils eingestellte Spannungswert L'ji- auch an einem mit der Drehspule D in
Reihe geschalteten Strommesser As unmittelbar abgelesen werden, dessen Skala dann
in Spannungseinheiten zu teilen ist. Man kann jedoch unter 'Weglassung des Strommessers
As auch einfach so vorgehen, daß man den Hilfsstrom IS durch Betätigen des Schleifkontaktes
his von Hand so lange verändert, bis der Präzisionsspannungsmesser Mu auf den dem
Sollwert der Wechselspannung Uu- entsprechenden Teilstrich einspielt.
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Das Ausführungsbeispiel in Fig. 7 zeigt auch noch die bereits erwähnte,
durch die Erfindung gegebene wertvolle Möglichkeit, die durch die zu regelnde Anordnung
verursachten Trägheitserscheinungen, und zwar im vorliegenden Falle beispielsweise
die Verzögerungswirkung, die durch das Nachhinken des für die Stärke der Erregung
maßgebenden magnetischen Flusses gegenüber dem Erregerstrom bzw. den Erregeramperewindungen
verursacht wird, durch An-Ev endung eines elektrischen Differenzierungsgliedes in
dem erforderlichen Maße auszugleichen, vorzugsweise durch die Anwendung eines in
dem Steuerstromkreis des magnetischen Verstärkers liegenden Kondensators
CD, der dem hochohmigen Widerstand RD parallel geschaltet ist und der den
Steuerwicklungen der rückgekoppelten Drosselspulen L1, L.., einen zusätzlichen Strom
zuführt, der von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich die Steuerfahne F der
Stromregleranordnung SR beim Auftreten einer Abweichung vom Kompensationszustand
bewegt.
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Der Anwendungsbereich der Erfindung kann dadurch bedeutend erweitert
und beispielsweise auf das Gebiet der selbsttätigen Spannungsregelung von elektrischen
Maschinen von sehr großer Leistung ausgedehnt werden, daß man den von der Stromregleranordnung
unmittelbar beeinflußten magnetischen Verstärker als mehrstufigen Verstärker ausbildet,
wobei z. B. der Ausgangsstufe eines zweistufigen magnetischen Verstärkers eine für
die Speisung der Erregerwicklung eines größeren Generators zur Verfügung stehende
Energie von etwa ioo bis iooo W entnommen werden kann. In allen Fällen, so auch
bei den in den vier Ausführungsbeispielen der Fig. i, 3, j und 7 dargestellten erfindungsgemäßen
Meß- bzw. Regeleinrichtungen, haben Abweichungen der Kennlinie des magnetischen
Verstärkers von der Linearität, Änderungen des Verstärkungsfaktors des magnetischen
Verstärkers sowie auch die betriebsmäßig auftretenden Spannungs- und Frequenzänderungen
des den magnetischen Verstärker speisenden Wechselstromnetzes oder einer anderen
zur Speisung des magnetischen Verstärkers dienenden Wechselstromquelle grundsätzlich
keinen Einfluß auf die Genauigkeit der mit der Erfindung durchgeführten Messung
oder Regelung, weil die durch alle diese Änderungen hervorgerufenen Einwirkungen
infolge der besonderen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung des magnetischen Verstärkers
in der Meß- oder Regeleinrichtung von dem Nullinstrument selbst durch entsprechende
Änderung der Einstellung der Steuerfahne der Stromregleranordnung selbsttätig und
vollständig ausgeglichen werden.