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Elektrischer Regler.
Es sind verschiedene Regeleinrichtungen bekannt geworden, die selbsttätig die Überschreitung eines eingestellten Grenzstromes (Überstromes) durch schnelles Herabsetzen des Erregerstromes des erzeugenden Generators verhindern.
Hiedurch sollen sowohl der Generator und das Netz gegen durch Dauerkurzschlussströme entstehende Schäden geschützt, als auch zu heftige Belastungsstösse vom Generator ferngehalten werden.
Eine derartige Methode ist aber nur sehr beschränkt anwendbar. Bei Kurzschluss wird zwar der Dauerkurzschlussstrom bei jeder Art von Belastung proportional der verminderten Erregung gedrückt. Bei Überlastungen erreicht man aber den angestrebten Zweck nur bei solchen Netzen, an die Verbraucher mit rein Ohmschem Widerstand, z. B. Glühlampen, Heizkörper usw., angeschlossen sind. Senkt man bei solchen Netzen die Spannung, so geht der Strom direkt proportional und die Leistung quadratisch zur Spannung zurück. Durch Herabsetzung der Erregung werden also hier Überlastungsstösse vom Netz ferngehalten. Allerdings macht sieh die Spannungssenkung durch dunkles Brennen der Lampen bemerkbar.
Handelt es sieh, wie es meist der Fall sein wird, aber um Netze, deren Verbraucher Motoren sind, die Arbeitsmaschinen mit annähernd konstantem Drehmoment antreiben, so nimmt bekanntlich bei Senkung der Spannung der von dem Motor aufgenommene Strom nicht nur nicht ab, sondern steigt sogar je nach der Art des Motors mehr oder weniger.
Ist nun der auf ein solches Netz arbeitende Generator mit einem der bekannten Überstromregler ausgerüstet und überschreitet der Netzstrom infolge Überlastung den eingestellten Überstromwert, so beginnt der Regler die Erregung zu vermindern. Da jedoch der Strom nicht unter den eingestellten Wert sinkt, vermindert er die Erregung weiter bis auf den unteren Grenzwert des Reglers. Die Spannung ist dann gering und der Strom sehr hoch. In Praxis fallen natürlich die voll belasteten Asynchron-bzw.
Nebenschlussmotoren infolge Überschreitung des Kippmomentes schon bei 60-70% der normalen Spannung ausser Tritt und nehmen ihren Kurzschlussstrom auf. Sind die Motoren nicht direkt, sondern über Transformatoren oder Gleichrichter an das Netz angeschlossen, so werden die Strom-und Spannungsverhältnisse durch diese übertragen. Es ändert sich also an dem obenerwähnten Vorgange nichts.
Wie aus dem Vorstehenden zu ersehen ist, wird also bei den bekannten Anordnungen der Betrieb durch das Ansprechen des Überstromreglers bei Auftreten von Überlastung erheblich gestört. Der Regler ist nur bei Kurzschluss wirksam.
Um diese Übelstände zu vermeiden, ist gemäss der Erfindung der Regler derart angeordnet, dass
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aufsteigende Stromwerte, so dass bei Kurzschluss, also ganz geringer Spannung, der Strom auf einen niedrigen Wert, bei Überlastung dagegen, also fast voller Spannung, der Strom auf einen hohen Wert begrenzt wird. Hiedurch erreicht man einerseits ausreichende Schutzwirkung bei Kurzschluss und verhindert anderseits, dass der Regler bei Überlastungsspitzen anspricht, da der Stromwert, bei dem er bei hoher Spannung anspricht, weit über den Überlastungsspitzen liegt.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist 1 das Drehstromnetz, an das der Drehstromgenerator 4 angeschlossen ist. 5 ist die Erregerwicklung des Generators, 6 der Magnetregler und 7 die Erregermaschine, deren Nebenschluss-
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regler mit 8 bezeichnet ist. 18 ist ein im Feldkreis der Erregermaschine 7 liegender Widerstand. KR ist ein über die Stromwandler 3 an der Phase R liegender Regler, der nach dem Tirril-Prinzip arbeitet. KT ist
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die Stromspulen, 17 und ? i die'Wechselstromkerne. Die Regler steuern in an sich bekannter Weise den Widerstand 18.
Auf die Wechselstromkerne ? y und ? i wirken ausser den üblichen Stromspulen 15 und 151 noch Spannungsspulen 16 und 161 ein. Die Spule 15 ist mit dem Strom der Phase R und die Spule 16 von der Spannung der gleichen Phase erregt. Analog ist die Spule 15'von dem Strom der Phase T und die Spule 16' von der Spannung der Phase T erregt. Die Amperewindungen der auf einem Kern sitzenden Spulen wirken einander entgegen.
Die sich aus der Zusammenwirkung der beiden auf einem Kern sitzenden Spulen ergebende Regelung soll an Hand des in Fig. 2 dargestellten Diagrammes näher erläutert werden.
In dem Diagramm ist angenommen, dass der Strom J gegen die Spannung E im Betrieb um zirka 45 (cos. ; = 0'7) nacheilt. Die Phasenverschiebung entspricht etwa der bei einem zweiphasigen Kurzschluss in einem Freileitungsnetz vorkommenden. Die Stromamperewindungen ATVi und die Spannungsamperewindungen A W e setzen sich zu den bei dem Regler wirkenden resultierenden Amperewindungen AWr zusammen. Um den Regler zum Ansprechen zu bringen, müssen, wie aus dem Diagramm ersichtlich, die AWr den Wert OA erreichen. Ist z. B. die Spannung gleich Null, so sind nur die
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strom.
Ist Spannung vorhanden, so muss, wie das Diagramm zeigt, der Strom mit steigender Spannung höher werden, damit die AWr den Wert OA erreichen.
In dem Diagramm sind verschiedene Beispiele eingetragen. Beträgt die Spannung E 30%, so begrenzt der Regler bei J = 168%. Bei E = 80% begrenzt er bei J = 191% und bei E = 100% bei J = 198%.
Durch geeignete Bemessung der Amperewindungen AWe lässt sich der Bereich des Anspreehens zwischen Null und 100% Spannung den Verhältnissen anpassen, wobei man auch die Verschiedenheit der Phasenverschiebung bei normalem Betrieb oder Kurzschluss berücksichtigen kann. Man kann auch, um von der Phasenverschiebung unabhängig zu sein, die beiden Spulen magnetisch unabhängig voneinander machen und die ausgeübten Kräfte sieh einander mechanisch entgegenwirken lassen. Bei Gleichstrom wendet man zweckmässig die Anordnung mit einem einzigen Kern an, da eine Phasenverschiebung nicht in Frage kommt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Regler zur Begrenzung des Kurzschlussstromes durch Verminderung der Felderregung des Stromerzeugers, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerorgane durch einander entgegenwirkende, von Strom und Spannung des Stromerzeugers abhängige Spulen gesteuert werden, derart, dass beim Überschreiten des vorbestimmten Stromwertes, dessen Grösse von der Spannung abhängig ist, die Felderr. egung des Generators verringert wird.