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Vorrichtung zur Steuerung und Regelung der einem an ein Wechselstromnetz
angeschlossenen Stromverbraucher zugeführten Energie mit Hilfe von Drosselspulen
Es ist bekannt, zur Regelung der einem Stromverbraucher zugeführten elektrischen
Energie eine Drosselspule zu verwenden, deren Eisenkörper durch gleichgerichteten
Wechselstrom vormagnetisiert wird. Es ist auch bereits eine Anordnung bekanntgeworden,
bei der zur Modulation von Hochfrequenzschwingungen Drosselspulen parallel zu dem
Antennentransformator geschaltet wenden, deren Eisenkern in Abhängigkeit von den
Modulationsströmen vormagnetisiert wird. Zur Verstärkung der Modulationswirkung
hat man bei dieser Anordnung auch zwei Drosselspulen verwendet, wobei der Vorma.gnetisierungsstrom
der einen Drossel durch den Strom einer zweiten Drosselspule gebildet wird, welche
ihrerseits wiederum von den Modulationsströmen vormagnetisiert wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung und
Regelung der einem an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Stromverbraucher zugeführten
Energie mit Hilfe von Drosselspulen mit durch gleichgerichteten Wechselstrom vormagnetisierten
Eisenkörpern. Gemäß der Erfindung sind die Drosselspulen wechselstromseitig in Reihe
geschaltet. Die Vormagnetisierun.gswicklung der ersten Drosselspule ist an den Steuerstromkreis
angeschlossen und der zur Vormagnetisierung der zweiten Drosselspule dienende, ihr
über Gleichrichter zugeführte Strom wird von der an der ersten Drosselspule auftretenden
Spannung abgeleitet, welche durch Änderung der Vormagnetisierung der ersten Drosselspule
geregelt wird. Dadurch, daß der Vormagnetisierungsstrom der zweiten Drosselspule
von der Spannung der ersten Drosselspule gespeist wird, wird erreicht, daß der Regelsinn
der zweiten Drosselspule sich umkehrt, so daß eine Verstärkung der Vormagnetisierung
der ersten Drosselspule eine ,Verringerung der Vormagnetisierun.g der zweiten Drosselspule
zur Folge hat. Diese Erscheinung in Verbindung mit der Reihenschaltung der Drosselspulen
ergibt, daß die zweite Drosselspule die Regelwirkung der ersten Drosselspule stets
unterstützt, so daß bereits eine geringe Änderung der Vormagnetisierung der ersten
Drosselspule eine große Veränderung der Vormagnetisierung .der zweiten Drosselspule
und damit ,des durch den Verbraucher fließenden Stromes bewirkt.
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Vorzugsweise werden bei der Erfindung an sich bekannte Drosselspulen
mit dreischenkligem Eisenkern verwendet, äuf dessen äußeren Schenkeln eine Wechselstromwick-(ung,
gleichmäßig verteilt ist, während auf
dem mittleren Schenkel eine
Gleichstromwickluhg zur Veränderung :der Sättigung der Drosselspule angebracht ist.
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In den Abbildungen sind verschiedeneAusführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. In Abb. i bedeutet io eine Wechselstromquelle, an die ein Stromverbraucher
r i über -die Leitungen 12 und eine Regelvorrichtung 13 angeschlossen ist:
Die Regelvorrichtung 13
enthält zwei Drosselspulen 14 und 15. Die Drosselspüle
14 besteht aus einem dreischenkligen Eisenkern, auf dessen beiden äußeren Schenkeln
eine Wechselströmwicklung 16 gleichmäßig verteilt ist. Auf dein mittleren Schenkel
befindet sich eine Gleichstromwicklung 17, die von einer veränderlichen Stromquelle,
beispielsweise einem Thermoelement 18, gespeist wird. Parallel zu der Wechselstromwicklung
16 liegt ein Vo11-weggleichrichter i9 geeigneter Bauart, vorzugsweise ein Kupferoxydgleichrichter.
Die Drosselspule 15 besitzt ebenso wie die Drosselspule 14 eine Wechselstromwicklung
20 und eine Gleichstromwicklung 21. Letztere ist an die Gleichstromklemmen des Gleichrichters
ig angeschlossen. Parallel zu der Wechselstromwicklung 20 liegt irgendein beliebiger
Stromverbraucher i i, beispielsweise ein Heizapparat, dessen Temperatur jedoch nicht
auf das Thermoelement einwirkt. Die beiden Wechselstromwicklun.gen 16 und 20 sind
in Reihe an die Leitungen 12 angeschlossen.
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Die Arbeitsweise der in Abb. i beschriebenen Anordnung ist folgende:
Wenn die Gleichstromwicklungen 17 und .21 nicht erregt sind, so erreicht
die Reaktanz der Wechselstromwicklungen 16 und 2o ihren größten Wert und die Spannung
zwischen den Leitungen 12 wird gleichmäßig auf beide Wicklüngen verteilt. Die Spannung,
die an den Klemmen der Wechselstromwicklung 16 herrscht, liegt auch an dem Gleichrichter
i9. Infolgedessen fließt von den Gleichstromklemmeq des Gleichrichters ig ein Gleichstrom
durch die Wicklung 2i der Drosselspüle 15.
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Die Induktivität der Wicklung 20 ist von dem durch die Wicklung 2i
fließenden Strom abhängig, und zwar in der Weise, daß die Induktivität um so kleiner
ist; je stärker die Wicklung 2i erregt wird. Bei starker Erregung .dieser Wicklung
wird sich ,die Gesamtspannung auf .die Wicklungen 16 und 2o so verteilen, daß an
den Klemmen der Wicklung 2o und damit am Verbraucher nur ein kleiner Teil der Gesamtspannung
liegt.
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Wenn jetzt die Temperatur des Tliertnoelements 18 steigt, wird die
Gleichstromwicl<hltlg z7 der Drosselspule 14 entsprechend erregt. Die Spannung
der Wechselstrom-Wicklung 16 'wird infolgedessen erniedrigt, ebenso auch die Spannung
an dem Gleichrichter ig. Dadurch wiederum nimmt die Erregung der Gleichstromwicklung
2i ab, so daß die Spannung an der Wicklung 2o und somit auch an dem Stromverbraucher
ii wächst. Die Temperaturschwankungen des Thermoelements i8 rufen also entsprechende
Änderungen in der Energiezuführung für den Stromverbraucher i i hervor.
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Die Drosselspule 15 ist zweckmäßig so bemessen, daß ihre Impedanz
im ungesättigten Zustand im Vergleich zu der Impedanz des Stromverbrauchers hoch
ist, dagegen niedrig, wenn ihr Eisenkern gesättigt ist. Dies ermöglicht eine dauernde
Kontrolle der dem Stromverbraucher z i zugeführten Energie.
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Wenn der Stromverbraucher i i anstatt parallel in Reihe mit der Drosselspule
15 verbunden ist, ist es möglich, die ihm zugeführte elektrische Energie konstant
zu halten, selbst wenn die Spannung der Stromquelle io beträchtlich schwankt. Dies
wird dadurch erreicht, -daß die Gleichstromwicklung 17 von einer Spannung beeinflußt
wird, welche proportional der Spannung an dem Stromkreis 12 ist. Diese Spannung
kann von einem Gleichrichter ähnlich dem in der Abb. i mit ig bezeichneten geliefert
werden, welcher an die Leitungen i-2 angeschlossen wird. In diesem Falle wächst
der auf den Stromverbraucher r i kommende Spannungsabfall, sobald die Spannung der
Stromquelle sinkt. Ebenso verursacht eine Erhöhung .der Spannung der Stromquelle
io eine entsprechende Verringerung des auf den Stromverbraucher i i entfallenden
Spannungsabfalles so daß der Stromverbraucher dauernd an der gleichen Spannung liegt.
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Die Abb.2 zeigt eine Anordnung, bei der die Regelwirkung wesentlich
verstärkt ist. Die Wechselstromquelle So speist den Stromverbraucher 5 1
über, @die Leitungen 52. 53 ist die Regelvorrichtung, die aus den drei Drosselspulen
54, 55 und 56 bestellt; die wieder Wechselstromwicklungen 57, 58 bzw.
59 und Gleichstromwicklungen 6o; 61 bzw. 62 besitzen. Parallel zu der Drosselspule
54 liegt ein Gleichrichter 63, parallel zu der Drosselspule 55 ein Gleichrichter
64. Der Stromverbraucher 51 ist in Reihe mit der Wechselstromwicklung
59 der Drosselspule 56 an die Leitung 52 angeschlossen. An diese sind ebenfalls
in Reihe beide Drosselspulen 54 und , 55 gelegt. Der Gleichrichter 63, der parallel
zu der Drosselspule 54 liegt, speist die Gleichstromwicklung 61. Der Gleichrichter
64 liegt parallel zu der Drosselspule 55 und speist sowohl die Gleichstromwicklung
62 der Drosselspule 56 als auch die Wicklung 6o der Drosselspule 54. .In dem Stromkreis
der
letzteren liegt ein veränderlicher Widerstand 65. Die Wirkungsweise
der Anordnung gemäß Abb. 2 ist ähnlich wie vorher, nur mit dem Unterschied, daß
eine geringe Veränderung des Widerstandes 65 eine wesentlich größere Änderung
in der Energiezuführung für den Stromverbraucher 5 i bewirkt als bei den schon beschriebenen
Anordnungen.
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Wenn der Widerstand 65 größer ist, so wird die Erregung der Wicklung
6o verringert und die Spannung an den Klemmen der Wicklung 57 und damit des Gleichrichters
63 vergrößert. Die von dem Gleichrichter 63 gespeiste Wicklung 61 wird stärker erregt,
so daß die Spannung an den Klemmen der Wicklung 58 und des Gleichrichters 64 sinkt.
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Dadurch wird die Erregung der Wicklung 6o noch weiter verringert und
so die durch die Vergrößerung des Widerstandes65 erzielte Wirkung verstärkt. Das
Sinken der Spannung an dem Gleichrichter 64 veranlaßt eine Abnahme der Erregung
der Wicklung 62 der Drosselspule 56, so daß die Spannung an der Wicklung 58 zunimmt
und die Spannung an dem Stromverbraucher 51 abnimmt.
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Wird der Widerstand 65 geringer, so sinkt die Spannung an der Wicklung,
57 und dem Gleichrichter 63. Die Erregung der Wicklung 61 nimmt dementsprechend
ab. Diese Spannung an den Klemmen der Wicklung 58 und des Gleichrichters 64 steigt
infolgedessen und bewirkt eine weitere Erhöhung der Erregung der Wicklung 6o. Die
Wicklung 62 wird also stärker erregt, so daß die Spannung an der Wicklung
59 abnimmt, die des Stromverbrauchers 5 i dagegen zunimmt.
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Bei allen beschriebenen Anordnungen wird also die Verteilung einer
Spannung auf einen Stromverbraucher und einer Steuerimpedanz verändert. Diese Steuerung
kann von Hand oder selbsttätig bewirkt werden und bei allen möglichen Regeleinrichtungen
Verwendung finden.