DE959032C - Anordnung zur Entnahme einer konstanten Verbraucherspannung aus einem Wechselstromnetz schwankender Spannung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Entnahme einer konstanten Verbraucherspannung aus einem Wechselstromnetz schwankender Spannung In manchen Fällen' der Speisung kochempfindlicher Geräte wie Übermikroskope und photometrische MeB- und Steuergeräte reicht die Genauigkeit der Spannungsgleichhaltung der üblichen elektromagnetischen - Spannungsgleichhalter - auf ± i % bei einer Spannungsschwankung von ± 150/0 und gleichzeitiger Laständerung zwischen Vollast und Leerlauf nicht aus. Theoretisch müBte sich die Genauigkeit durch eine einfache Kaskadenschaltung zweier Regler von dem Regelverhältnis 15 : i auf i52 : i = 225 : i bringen lassen. Versucht man das, so muß man feststellen, daB Netzspannungsschwankungen, bei denen Einzelregler ein durchaus stabiles Verhalten zeigen, bei zwei miteinander in Kaskade geschalteten magnetischen Reglern bereits zu Kipperscheinungen führen, so daß der gewünschte Erfolg auch nicht entfernt erreicht wird.
• Im allgemeinen besteht ein solcher magnetischer Spannungsregler im wesentlichen aus einer magnetisch gesättigten Querdrosselspule mit an Anzapfungen derselben parallel geschalteten Kondensatoren in Verbindung mit meist angezapften Reihendrosselspulen.
• Die erwähnten Schwierigkeiten haben, wie eingehende Untersuchungen ergeben, folgende Gründe: i. Die vom Verbraucher aufgenommene Leistung schwankt bei der Reglung nach Betrag und: Phase, d. h., der Widerstand der Bürde setzt sich aus Wirk- und Blindwiderstand zusammen, die beide hinsichtlich ihrer Größe schwanken.
• 2. Die von einem magnetischen Spannungsregler abgegebene geregelte Spannung hängt ebenfalls stark vom Betrag und von der Phase der Belastung ab.
• 3. Durch die Nichtlinearität der verwendeten Regelsysteme entstehen erhebliche Oberwellen, die in manchen Fällen unerwünscht sind. Die Amplitude dieser Oberwellen bei mittlerer Netzspannung beträgt für die dritte Harmonische etwa 25'/0, für die fünfte etwa g°/o und für die restlichen Harmonischen etwa 5 % der Amplitude der Gesamtspannung. Nur bei magnetischen Spannungsreglern mit sinusförmiger Ausgangsspannung, die an Stelle des an Anzapfungen der gesättigten Querdrosselspule parallel geschalteten Kondensators je einen auf die dritte und fünfte Harmonische abgestimmten Resonanzstromkreis besitzen, tritt ein Oberwellengehalt von etwa 30/0 auf.
• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entnahme einer konstanten Verbraucherspannung aus einem Wechselstromnetz schwankender Spannung mit Hilfe von miteinander in Kaskade geschalteten magnetischen Spannungsgleichhaltern, bei denen die gleichzuhaltende Spannung im wesentlichen an einer gesättigten Drösselspule auftritt, mit etwa auf Resonanz abgestimmter Querdrosselspule und etwa in der Mitte angezapfter Reihendrosselspule. Nach der Erfindung ist bei. Anwendung mindestens eines eine nicht sinusförmige Spannung aufweisenden magnetischen Reglers in der Kaskade zwischen die Verbindungsleitungen der Regler ein Querstromkreis mit kapazitiver Blindleistung wie z. B. ein Kondensator oder ein entsprechend abgeglichener Reihenresonanzkreis geschaltet.
• Es ist zwar schon bekannt, magnetische Spannungsgleichhalter, die keine Resonanzabstimmung haben, miteinander in Kaskade zu schalten, gegebenenfalls auch unter Verwendung von widerstandsbehafteten. kapazitiven Ausgleichsgliedern. Solche Regler sind, da trotz größeren Aufwandes und dennoch schlechteren Wirkungsgrades, insbesondere auch infolge der als notwendig angesehenen stark widerstandsbehafteten kapazitiven Ausgleichsglieder, ihre Regelgenauigkeit wesentlich kleiner ist als die von magnetischen Reglern mit elektrisch auf Resonanz abgestimmter gesättigter Ouerdrosselspuli- und mit etwa in der Mitte angezapfter Längsdrosselspule, eben infolge dieser Unempfindlichkeit ohne besondere Schwierigkeiten miteinander in Kaskade zu schalten. Für die elektrisch auf Resonanz abgestimmten magnetischen Regler mit ihrer hohen Regelempfindlichkeit war aber nicht ohne weiteres eine stabile Reglung zu erwarten, da bei diesen Spannungsreglern auch mit kapazitiven Ausgleichsgliedern die Ausgangsspannung nicht sinusförmig wird. Wird Jedoch einer der Regler mit sinusförmiger Ausgangsspannung gewählt, so muß er wegen der dann wesentlich geringeren Größe und der leichteren Abgleichbarkeit als erster Regler hinter dem Netz verwendet werden. Nur in dem seltenen Fall, daß eine sinusförmige Ausgangsspannung gewünscht ist, ist der Regler mit sinusförmiger Ausgangsspannung an die zweite Stelle zu setzen. Wird möglichst geringe Lastabhängigkeit der Ausgangsspannung gewünscht, so muß der Querkondensator so klein bemessen werden, daß der erste Regler höchstens mit seiner Typenleistung beansprucht ist. Wird noch höhere Regelgenauigkeit verlangt, als dies durch die Kaskadenschaltung zweier Regler nach der Erfindung erreicht werden kann, so muß die Speisung einer solchen Kaskade von mehr als zwei Reglern nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus Stabilitätsgründen aus einem Netz mit besonders hochkonstant gehaltener Frequenz, z. B. mit Hilfe von Stimmgabel- oder Quarzgeneratorreglern, vorgenommen werden.
• Wenn man besonders hohe Regelgenauigkeit erreichen will, empfiehlt es sich, den ersten am speisenden Netz liegenden Regler der Kaskade überzubemessen.
• Zum Abgleich einer Kaskadenschaltung magnetischer Regler, wie sie in der Erfindung behandelt ist, kann so vorgegangen werden, daß im zusammengeschalteten Zustand der einzeln zunächst nicht abgeglichenen Regler zuerst bei dem unmittelbar vom Netz gespeisten Regler an seiner Querdrosselspule der Betrag und an seiner Reihendrosselspule die Gleichhaltung der Ausgangsspannung und danach die Spannungsgleichhaltung der ganzen Kaskade an der Reihendrosselspule des zweiten Reglers eingestellt werden.
• In der Zeichnung ist ein grundsätzliches Schaltbild einer Spannungsgleichhalterkaskade nach der Erfindung dargestellt, wobei magnetische Spannungsgleichhalter mit nicht sinusförmiger Ausgangsspannung verwendet sind.
• Über die Klemmen i und 2, die mit dem Netz veränderlicher Spannung verbunden sind, ist der erste magnetische Regler angeschlossen, der in üblicher Weise als, Regler mit nicht sinusförmiger Ausgangsspannung aus zwei ungesättigten Reihendrosselspulen 3 und q. und einer gesättigten Querdrosselspule 5 mit Querkondensator 6 besteht. Der in Kaskade geschaltete zweite Regler II besteht ebenso aus zwei Reihendrosselspulen 3' und q.' und einer gesättigten Querdrosselspule 5' mit. Querkondensator 6'. Als kapazitiver Ausgleich ist für das einwandfreie Arbeiten zwischen beiden Reglern der Ouerkondensator 7 vorgesehen. An den Klemmen 8 und g kann die mit hoher Genauigkeit geregelte Spannung für den Verbraucher io abgenommen werden.
• Auch wenn einer der Regler ein solcher mit an sich sinusförmiger Ausgangsspannung ist, muß der Querkondensator 7 zum kapazitiven Ausgleich ebenfalls vorgesehen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Entnahme einer konstanten Verbraucherspannung aus einem Wechselstromnetz schwankender Spannung mit Hilfe von miteinander in Kaskade geschalteten magnetischen Spannungsgleichhaltern, bei denen die gleichzuhaltende Spannung im wesentlichen an einer gesättigten Drosselspule auftritt, mit etwa auf Resonanz abgestimmter Querdrosselspule und etwa in der Mitte angezapfter Reihendrosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung mindestens eines eine nicht sinusförmige Spannurig aufweisenden magnetischen Reglers in der Kaskade zwischen die Verbindungsleitungen der Regler ein Querstromkreis mit kapazitiver Blindleistung wie z. B. ein Kondensator oder ein entsprechend abgeglichener Reihenresonanzkreis geschaltet ist. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines eine sinusförmige Ausgangsspannung besitzenden elektromagnetischen Reglers dieser in der Kaskade als erster angeordnet ist. 3. Anordnung nach- Anspruch i oder z für besonders hohe Regelgenauigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, am speisenden Netz liegende Regler überbemessen ist. q.. Verfahren zum Abgleich einer Kaskadenschaltung magnetischer Regler, dadurch gekennzeichnet, daß im zusammengeschalteten Zustand der einzeln zunächst nicht abgeglichenen Regler zuerst bei dem unmittelbar vom Netz gespeisten Regler an seiner Ouerdrosselspule der Betrag und an seiner Reihendrosselspule die Gleichhaltung der Ausgangsspannung und danach die Spannungsgleichhaltung der ganzen Kaskade an der Reihendrosselspule des zweiten Reglers eingestellt werden. 5. Verfahren zum Betrieb von Spannungsreglerkaskaden mit mehr als zwei miteinander in Reihe geschalteten magnetischen Spannungsreglern, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des speisenden Netzes mit besonderen Mitteln, wie Stimmgabeln oder Ouarzschwingern, hochkonstant gehalten ist.