DE891887C

DE891887C - Vormagnetisierte Drosselspule, insbesondere Gleichstromwandler mit richtungsempfindlicher Einrichtung

Info

Publication number: DE891887C
Application number: DEA7533D
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Blankenburg
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-02-02
Filing date: 1943-02-02
Publication date: 1953-10-01

Description

Vormagnetisierte Drosselspule, insbesondere Gleichstromwandler mit richtungsempfindlicher Einrichtung Die unter idem Namen Gleichstromwandler bekanntgewordene vormagnetisierte Drosselspule, deren Wechselstromaufnahme proportional dem vormagnetisierten Gleichstrom ist, ermöglicht ein Messen von Gleichströmen, indem der zugeführte Wechselstrom direkt oder aber nach Gleichrichtung der Messung zugänglich gemacht wird. Diese Anordnung ist allerdings richtungsunempfindlich, d. h. daß der Instrumentenausschlag unabhängig von der Richtung des zu messenden Gleichstromes ist.
Da die Sekundärwicklungen der beiden vorhandenen Kerne im allgemeinen in Reihe getgeneinander geschaltet sind, tritt Idie zweite Harmonische, die sich bei vormagnetisiertem Eisen im Wechselfluß ausbildet, in beiden Kernen gleichphasig auf. Nun ist bereits bekannt, daß bei Umkehr des zu messenden Gleichstromes die zweite Harmonische in der Spannung der Wandlerringe, die an einer in Reihe geschalteten zweiten Sekundärwicklung abgenommen wird, ihre Phasenlage um I80° ändert und somit heim Anschluß eines dyDamometrischen Relais evtl. in Verbindung mit einem weiteren Hilfsrelais, das eine Anzeige oder Umschaltung von anderen Stromkreisen gestattet, die Richtung des Gleichstromes festlegt. Um den Fehler der Wandlereinrichtung nicht wesentlich zu beeinträchtigen, kann nur eine geringe Leistung für das dynamometrische Relais dem Wandler entnommen werden. Die Nutzleistung kann daher erst über ein weiteres Hilfsrelais erhöht werden. Als weiterer Nachteil ist die Richtungsunempfindlichkeit in der Nähe des Gleichstromwertes Null zu be- zeichnen und die verhältnismäßig große Ansprechzeit dieser richtungsempfindlichen Einrichtung zu nennen.
Gemäß rder Erfindung werden diese Nachteile durch Verwendung einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre mit im Anodenkreis eingeschalteter Anzeige- und Steuereinrichtung als richtungsempfindliches Organ beseitigt.
Die Erfindung soll an Hand von in der Zeichnung dargestellten Schaltungen näher erläutert und weitere Einzelheiten beschrieben werden.
In Fig. I ist mit I Ider Gleichstromwandler, der als vormagnetisierte Drosselspule ausgebildet ist, bezeichnet. Er besteht aus zwei Kernen 2 und 3 mit der Wechselstromwicklung 4 und 4', die über einen Anpassungswandler 5 an ein Wechselstromnetz 6 anngeschlossen ist. Die Gleichstromwicklung 7 und 7' liegt im Leitungszug der Leitung 8, in welcher die Umkehr des Stromes erfolgen kann. Die Meßeinrichtung zur Messung des Gleixhstromes ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht mit eingezeichnet. die zweite Harmonische wird mit Hilfe der Wicklung g und 9' zur Speisung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre 10 dem Gleichstromwandler entnommen. In die Anodenleitung ist beispielsweise eine Lampe 11 als Anzeigevorrichtung eingeschaltet.
Die Heizung der Röhre erfolgt über eine Wicklung 12, die auf dem Anpassungswandler 5 aufgebracht ist. Die Gitterspannung mit doppelter Frequenz wird einer Spannungsquelle entnommen, die z. B. aus einem Wandler I3 besteht. An die Primärwicklung des Wandlers I3 wird eine Harmonishe zweiter Ordnung enthalten,de Gleich spannung gelegt, die in einem vollweggleichrichter 14 erzeugt wind. In der Gitterzuleitung liegt ein Schutzwiderstand I5, wie er bei den gittergesteuerten Gasentladungsröhren bekannt ist, und zwei phasenabhängige Widerstände 16 und 17, die die geeignete Phasenverschiebung zwischen Anodenspannung und gitterspannung herstellen. Zur Erzeugung der Gitterspannung kann gleichzeitig der Heizstrom des Stromtores benutzt werden, indem er über den Gleichrichter 14 geleitet wird. Somit hat die Gitterspannung der Röhre einen in Größe und Richtung feststehenden Wert.
Während nun die Gleichstromlei tung 8 einen positiven (Pfeilrichtung) Strom führt, entsteht iln der Wicklung 9 und 9' eine Spannung doppelter Frequenz, die einen Strom in der Anodenleitung dann zur Folge hat, wenn die Spannungen an 1der Anode und dem Gitter angenähert in Phase sind und er Idie Lampe II zum Glühen bringt. Fließt der Gleichstrom in der Leitung 8 in entgegengesetzter Richtung, kehrt sich die Anodenspannung um 1 80° und steht jetzt in Gegenphase zu der Gitterspannung, so daß die Lampe 11 erlöschen muß. Die Richtungsempfindlichkeit dieser Anordnung ist in der Nähe des Gleichstromwertes Null bereits schon sehr groß und die Ansprechzeit bei der Umkehr des Gleichstromes höchstens gleich der zeit einer halben Halbwelle der Grundwelle.
Diese Schaltanordnung ist in der Fig.2 dadurch erweitert worden, daß noch eine zweite Röhre 18 mit einer dazugehörigen Anzeigevorrichtung 19 und den Widerständen 20 bis 22 vorgesehen sind. Die zweite Röhre erhält gegenüber der ersten Röhre entweder eine um 180° phasenverschobene Anodenspannung oder, wie in Fig. 2 dargestellt, eine um I800 phasenverschobene Gitterspannung. Hierdurch wird erreicht, daß beispielsweise die Anzeigevorrichtung I I in positiver Kichtung und die Anzeigevorrichtung 19 in negativer Richtung des Gleichstromes anspricht. Die Anzeigevorrichtung kann setbstverständlich auch aus einem Relais bestehen.
Die bisher beschriebenen Schaltungen entnehmen die Leistung für die Anzeigevorrichtung Idem Gleichstromwandler. Die Leistung zum Steuern des Gitters der Gasentladungsröhre ist um ein Vielfaches gegenüber der Leistung für 1die Anzeigevorrichtung geringer. Es wird daher in Weiterbildung (des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, die Gitterspannung mit doppelter Frequenz in geeigneter Weise dem Gleichstromwandler zu entnehmen und die Leistung für die Anzeigevorrichtung II mit doppelter Frequenz ,einer zweiten Hilfsdrossel mit konstanter Vormagnetisierung oder mit Grundfrequenz beispielsweise dem Wechselstromleitungsnetz zu entnehmen, wie Idas in Fig. 3 dargestellt ist. Als zweites Mittel zur Steuerung der Gasentl'adungsröhre ist ein Schwinggleichrichter 23 vorgesehen, der den Gitterspannungskreis im Takt der Grundfrequenz unterbricht und schließt. Um dies zu ermöglichen, ist (die Erregerwicklung 24 IdeS Schwinggleichrichters über einen phasenbhängigen Widerstand 25 ebenfalls an das Wechselstromleitungsnetz angeschlossen. Die Einschalt- und Abschaltdauer des Gitterspannungskreises beträgt damit eine Halbwelle der Grundfrequenz. Der Einschaltaugenblick wird so gewählt, daß der Erregerstrom gegenüber der Anodenspannung um etwa 90° phasenverschoben ist. Diese Phasenverschiebung wird durh die Wahl des Widerstandes 25, oder wenn der Schwinggleichrichter einen Phasenschieber besitzt, mit diesem eingestellt. Während der Abschaltung des Gitterspannungskreises wird die Gitterpannung noch für kurze Zeit am Kondensator 17 aufrechterhalten. Die Wirkungsweise dieser Schaltanordnung ist grundsätzlich gleich der der Schaltung nach Fig.I; beim Umkehren des Gleichstromes der Leitung 8 spricht die Anzeigevorrichtung II an. Es wird hierbei aber dem Gleichstromwandler nur eine sehr kleine Leistung entnommen, während die Leistung für Idie Anzeigevorrichtung beliebig groß aus Idem Wechsel stromnetz genommen werden kann.
Ist der Gleichstrom ungefähr gleich Null, dann reicht auch der vom Gleichstromwandler für die Gitterspannung erforderliche Betrag zum Steuern nicht mehr aus. Es fließt dann dauernd ein Anodenstrom, der Idie Anzeigevorrichtung II ansprechen läßt. dieser Ansprechpunkt der Anordnung läßt sich nun dadurch verschieben, wenn der Gitterspannung doppelter Frequenz ein geringer, angenähert kenstanter Anteil der Grundwelle überlagert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß 1die Spannung an der Wicklung 9 des Gleichstromwandlers nicht gleich der Spannung an der Wicklung 9' gewählt wird.
Somit kann auch beispielsweise für Iden Gleichstrom J = o Idile Anzeigevorrichtung gesperrt werden und Ider Ansprechpunkt der Schaltanordnung sogar in dem Bereich des negativen Gleichstromes verschoben werden.
Im Anodenkreis der Gasentladungsröhre fließt ein Strom, entsprechend der Halbweggleichrichterschaltung, der zur Betätigung von sogenannten Schnellmagneten, insbesondere solchen mit einem Haltemagneten, nicht geeignet ist. Hierzu ist ein Halbwellenstrom, entsprechend einer Vollweggleichrichterschaltung, notwendig. Ein Halbwellenstrom ist dadurch leicht zu erreichen, daß nach Fig. 4 eine zweite Röhre 26 mit geeigneter Schaltung in die Schaltanordnung nach Fig. 3 eingefügt wird. Dabei erhält der Anpassungswandler 5 teine zweite Heizwicklung 27 und eine zweite Anodenspannungswicklung 28, wobei die Spannung an der Anode der zweiten Röhre um 180° gegenüber der Spannung der ersten Röhre phasenverschoben ist. In der Gitterzuführung sind wiederum die bekannten Widerstände 29 bis 3I eingeschaltet, und die Anodenströme der beiden Föhren fließen gemeinsam über den Magneten 32, Ider beispielsweise einem nicht besonders eingezeichneten Schnellschieber, der in der Gleichstromleitung 8 eingeschaltet ist, zugeordnet wird. Die Gitterspannung wird entweder über zwei Schwinggleichrichter oder, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, +ber einen Schwinggleichrichter mit zwei um I800 versetzten Kontakten gesteuert. In positiver Richtung des Gleich stromes der Leitung 8 fließt daher ein Halbwellenstrom über den Magneten 32, während bei Umkehr des Gleichstromes der halbwellenstrom Null ist und der Magnet 32 entregt wird. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für Gleichrichteranlagen, wobei bei Überströmen sofort die Leitung 8 abgeschaltet werden soll.
Zur Vervollständigung sei noch bemerkt, daß statt eines Schwinggleichrichters auch ein Synchronmotor verwendet werden kann, auf dessen Achse eine geeignete Unterbrecherscheibe zur Steuerung des Gitterspannungskreises aufgebracht ist.
PATENTANSPROCHE: 1. Vormagnetisierte Drosselspule, insbesondere Gleichstromwandler, deren Wechselstromaufnahme proportional dem vormagnetisierten Gleichstrom ist, mit von der zweiten Harmonischen gesteuerten, richtungsempfindlichen Einrichtung zum Anzeigen oder Steuern von Stromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß das richtungsempfindliche Organ aus einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre besteht.

Claims

2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ANodenspannung doppelter Frequenz von der vormagnetisierten Drosselspule abgegriffen und die Gitterspannung gleicher Frequenz einem Wandler (I3) entnommen wird, Ider von einem Gleichrichter (I4) in Volweggleichrichterschaltung gespeist wird.

3. Drosselspule n'ach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter in den Heizstromkreis der Gasentladungsröhre eingeschaltet ist und die Heizwicklung (I2) auf dem Anpassungswandler (5) der vormagnetisierten Drossel aufgebracht ist.

4. Drosselspule nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterspannung mit Hilfe von phasenabhängigen Widerständen (16 und I7) die ge'eignete Phasenlage zur Anodenspannung erhält.

5. Drosselspule nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gittergesteuerte Gasentladun'gsröhren in Gegenschaltung vorgesehen sind (Fig. 2).

6. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterspannung doppelter Frequenz von der vormagnetisierten Drosselspule abgegriffen und die Anodenspannung doppelter Frequenz einer zweiten vormagnetisierten Hilfsdrossel mit konstanter Vormagnetisierung entnommen wird.

7. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterspannung doppelter Frequenz von der vormagnetisierten Drosselspule abgegriffen und die Anodenspannung einer Spannungsquelle mit Grundfrequenz entnommen wird.

8. Drosselspule nach Anspruch I und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittersteuerung zusätzlich über einen Schwinggleichrichter (23) erfolgt, der von einem Strom mit Grundfrequenz erregt wird (Fig. 3).

9. Drosselspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltphase des Schwinggleichrichters gegenüber dem Anodenstrom angenähert 90° phasenverschoben ist.

10. Drosselspule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Schaltphase mit Hilfe eines Phasenschiebers oder durch Vorschalten geeigneter phasenabhängiger Widerstände (25) vorder Erregerwicklung (24) des Schwinggleichrichters erfolgt.

11. Drosselspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (17) ein Kondensator ist, der so bemessen wird daß die Gitterspannung nach Abschaltung der vormagnetisierten Drossel für kurze Zeit aufrechterhalten wird.

12. Drosselspule nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Schwinggleichrichter gesteuerten Gitterspannung doppelter Frequenz eine Spannung mit Grundfrequenz überlagert wird.

13. Drosselspule nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ,die überlagerte Spannung mit Grundfrequenz der vormagnetisierten Drossel spule durch geeigneten Abgleich der Wicklungen (9 und 9') entnommen wird.

14. Drosselspule nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gittergesteuerte Gasentladungsröhren zur Herstellung eines Halbwellenstromes vorgesehen sind (Fig. 4).

15. Drosselspule nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Schwinggleichrichter mit zwei um 180° versetzten Kontakten zur Steuerung der Gitterspannungen beider Gasentladungsröhren vrogesehen ist.

16. Drosselspule nach Anspruch I bis I4, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenkreis der Gasentladungsröhren eine Anzeigevorrichtung (11), ein Relais oder insbesondere ein Schnellmagnet (32) eingeschaltet ist.