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Einrichtung zur Schnellregelung elektrischer Maschinen.
Bei Schnellreglern zur Konstanthaltung der Spannung, Drehzahl od. dgl. einer elektrischen Maschine, die Widerstände im Feldkreis (Erregerkreis) ein-und ausschalten (z. B. Tirrillregler, Zentrifugalregler), wird es als unangenehm empfunden, dass mit steigender Stromstärke bzw. Spannung die schaltenden Kontakte einer sehr starken Abnutzung ausgesetzt sind. Eine Vergrösserung der Kontakte verbietet sich im allgemeinen, da damit eine Vergrösserung der Trägheit des Reglers verbunden ist, die dem Regelvorgang abträglich ist. Es ist bereits versucht worden, durch Parallelanordnung mehrerer solcher Regler die Beanspruchung herabzusetzen, aber diese Möglichkeit lässt sich nur in beschränktem Masse anwenden. Es ist auch weiterhin vorgeschlagen worden, gittergesteuerte Elektronenröhren an Stelle der Kontakte zu verwenden.
Diese Röhren können aber nur für verhältnismässig kleine Stromstärken gebaut werden, und die Parallelschaltung mehrerer solcher Entladungsgefässe bringt auch keine wesentliche Besserung, denn zur Erreichung derselben Erregungsverhältnisse wie bei grösseren Stromstärken müsste man die Windungszahl der betreffenden Spule vergrössern, was eine beträchtliche Erhöhung der Induktivität zur Folge hat und für den Regelvorgang schädlich ist. Oder man müsste zur Erlangung grosser Stromstärken als Anodenspannung ausserordentlich hohe Gleichspannungen verwenden.
Man hat auch schon gittergesteuerte Dampfentladungsgefässe verwendet. Diese Dampfentladungsgefässe haben vor den reinen Elektronenröhren den Vorteil, dass man mit ihnen bei wesentlich niederer Anodenspannung einen wesentlich höheren Strom erhalten kann. In vielen Fällen ist jedoch der Regelbereich dieser Entladungsgefässe nicht ausreichend, insbesondere ist es schwierig, die nötige Reserve, beispielsweise für Stosserregung, zu schaffen.
Erfindungsgemäss werden die von einer Wechselspannung gespeisten, gittergesteuerten Dampfentladungsgefässe in einer Schaltung verwendet, in der diese Nachteile beseitigt sind. Hiebei wird die den Entladungsgefässen entnommene veränderbare Gleichspannung bzw. der entsprechende Gleichstrom einer im wesentlichen konstanten Gleichspannung bzw. einem entsprechenden Gleichstrom in dem zu regelnden Stromkreis überlagert. Bei einer solchen Anordnung dienen die Dampfentladungsgefässe im wesentlichen nur dazu, die für die Erregung erforderlichen kleinen Änderungen der Spannung oder des Stromes in dem zu regelnden Stromkreis zu übernehmen. Auf diese Weise wird gleichzeitig an Entladungsgefässen gespart, und es wird vermieden, dass während der Zeiten, in denen der Strom der Entladungsgefässe unterbrochen ist, die Erregung der zu regelnden Maschine auf Null herabsinkt.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Anker einer selbst-oder fremderregten Hilfserregermaschine speist über einen Widerstand 4 das Feld 2 der Haupterregermaschine 3.
Der Anker 3 der Haupterregermaschine möge dem Feldkreis der zu regelnden Maschine Spannung liefern.
In bisher bekannten Schaltungen, z. B. beim Tirrillregler, schaltet der vom Regler betätigte Schalter 5 den Widerstand direkt ein und aus. Bei dem Ausführungsbeispiel wird je nach der Stellung des von einer Einrichtung nach Art eines Tirrillreglers betätigten Schalters 5 aus dem Wechselstromnetz 9 mittels des Transformators 10 und der gittergesteuerten Entladungsgefässe 7 und 8 eine zusätzliche Gleichspannung dem Stromkreis 1-2-4 zugeführt oder nicht. Im allgemeinen wird die der Gleichrichteranordnung entnommene Gleichspannung gleichsinnig sein mit der vom Anker 1 gelieferten Spannung, d. h. beide Spannungen addieren sich im Verbraucherkreis. Es kann aber auch gelegentlich zweckmässig sein, beide . Spannungen im Verbraucherkreis gegeneinander zu schalten.
Sollen beide Schaltmöglichkeiten, beispiel, -
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weise zur Vergrösserung des Regelbereiches, wahlweise ausgenutzt werden, wird man zweckmässig solche Schaltungen mit gittergesteuerten Entladungsgefässen verwenden, die dem Verbraucher Gleichstrom verschiedener Richtung und Grösse zuführen können.
Ein weiterer Vorteil des angegebenen Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Schalter für die kleinen Sehaltleistungen in den Gitterkreisen sehr klein gehalten und infolgedessen die Trägheit der Regelanordnung sehr verringert werden kann. Selbstverständlich kann auch an Stelle des Ankers I der Hilfserregermaschine eine andere geeignete Gleichspannungsquelle, z. B. Batterie, Gleichrichteranordnung, treten.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die beiden Spannungsquellen parallel geschaltet an der Feldspule 2 liegen und gleichsinnig miteinander geschaltet sind. Es werde angenommen, dass zunächst die Entladungsgefässe 7 und 8, die in an sich bekannter Weise gesteuert werden, stromundurchlässig sind und langsam beginnen zu arbeiten. Ist die von ihnen gelieferte Gleichspannung dann gross genug, so werden die Entladungsröhren 7 und 8 die Erregung übernehmen und der Anker 1 entlastet. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet, einer elektrischen Maschine im Überlastungsfalle eine Stosserregung zu erteilen. Man braucht in einem solchen Falle nicht, wie sonst üblich, die Maschine. 2 überzudimensionieren.
Statt gleichsinnig können die beiden Stromquellen auch gegensinnig geschaltet sein.
Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die Ausführungsarten beider Beispiele zusammen bei einer einzigen Anordnung anzuwenden. Auch kann die Gittersteuerung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden, z. B. durch Kommutatoren, Gittertransformatoren, Drehfeldmagneten usw. Ebenso kann davon Gebrauch gemacht werden, mehrere Entladungsgefässe in einem Entladungsgefäss mit gemeinsamer Kathode zusammenzufassen, z. B. die Entladungsgefässe 7, 8 und 11 in Fig. 2. Weiterhin können auch zur Verhinderung von Rückstrom Ventile H, wie in Fig. 2 gezeigt, in Reihe mit dem Widerstand 4 geschaltet werden. Will man einen möglichst grossen Regelbereich erhalten, so kann man auch die konstante Gleichspannung durch Regelorgane beeinflussen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Schnellregelung elektrischer Maschinen mittels gittergesteuerter Entladunggefässe, dadurch gekennzeichnet, dass einer im wesentlichen konstanten Gleichspannung in dem zu regelnden Stromkreis eine von den Regelorganen (5) gesteuerte und einer Wechselstromquelle (9) über gittergesteuerte Dampfentladungsgefässe (7, 8) entnommene veränderbare Gleichspannung bzw. Gleichstrom überlagert wird (Fig. 1).
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Device for rapid control of electrical machines.
In the case of high-speed regulators for keeping the voltage, speed or the like of an electrical machine constant, which switch the resistors in the field circuit (exciter circuit) on and off (e.g. turntable regulator, centrifugal regulator), it is perceived as unpleasant that with increasing current strength or voltage the switching contacts are exposed to very heavy wear. Increasing the size of the contacts is generally forbidden, since this is associated with an increase in the controller's inertia, which is detrimental to the control process. Attempts have already been made to reduce the stress by arranging several such controllers in parallel, but this option can only be used to a limited extent. It has also been proposed to use grid controlled electron tubes in place of the contacts.
These tubes can only be built for relatively small currents, and the parallel connection of several such discharge vessels does not bring any significant improvement, because to achieve the same excitation conditions as with higher currents one would have to increase the number of turns of the coil concerned, which results in a considerable increase in inductance and is harmful to the control process. Or you would have to use extraordinarily high DC voltages as the anode voltage to achieve high currents.
Grid-controlled vapor discharge vessels have also been used. These vapor discharge vessels have the advantage over the pure electron tubes that you can get a much higher current with them with a much lower anode voltage. In many cases, however, the control range of these discharge vessels is not sufficient; in particular, it is difficult to create the necessary reserve, for example for shock excitation.
According to the invention, the grid-controlled vapor discharge vessels fed by an alternating voltage are used in a circuit in which these disadvantages are eliminated. The variable direct voltage or the corresponding direct current taken from the discharge vessels is superimposed on an essentially constant direct voltage or a corresponding direct current in the circuit to be regulated. With such an arrangement, the vapor discharge vessels essentially only serve to take over the small changes in the voltage or current in the circuit to be regulated which are necessary for the excitation. At the same time, this saves on discharge vessels and prevents the excitation of the machine to be regulated from dropping to zero during the times when the current in the discharge vessels is interrupted.
In Fig. 1 an embodiment of the invention is shown. The armature of a self-excited or separately excited auxiliary exciter feeds the field 2 of the main exciter 3 via a resistor 4.
The armature 3 of the main exciter may supply voltage to the field circuit of the machine to be controlled.
In previously known circuits, e.g. B. with the Tirrill regulator, the switch 5 actuated by the regulator switches the resistor on and off directly. In the exemplary embodiment, depending on the position of the switch 5 operated by a device in the manner of a turntable regulator, an additional DC voltage is supplied to the circuit 1-2-4 from the alternating current network 9 by means of the transformer 10 and the grid-controlled discharge vessels 7 and 8 or not. In general, the DC voltage taken from the rectifier arrangement will be in the same direction as the voltage supplied by the armature 1, i. H. both voltages add up in the consumer circuit. But it can also occasionally be useful, both. To switch voltages in the consumer circuit against each other.
Should both switching options, for example, -
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wise to enlarge the control range, are optionally used, one will expediently use such circuits with grid-controlled discharge vessels that can supply the consumer with direct current of different directions and sizes.
A further advantage of the specified exemplary embodiment is that the switch for the small power levels in the grid circles can be kept very small and, as a result, the inertia of the control arrangement can be greatly reduced. Of course, instead of the armature I of the auxiliary exciter, another suitable DC voltage source, e.g. B. battery, rectifier assembly, occur.
In Fig. 2, another embodiment of the invention is shown in which the two voltage sources are connected in parallel to the field coil 2 and are connected in the same direction with one another. It is assumed that initially the discharge vessels 7 and 8, which are controlled in a manner known per se, are current-impermeable and slowly begin to work. If the DC voltage supplied by them is then large enough, the discharge tubes 7 and 8 will take over the excitation and the armature 1 will be relieved. This exemplary embodiment is particularly suitable for providing a shock excitation to an electrical machine in the event of an overload. In such a case, as is usually the case, the machine is not needed. 2 oversized.
Instead of being connected in the same direction, the two current sources can also be switched in opposite directions.
It is of course possible to use the two examples together in a single arrangement. The grid control can also be carried out in a variety of ways, e.g. B. by commutators, grid transformers, rotating field magnets, etc. Use can also be made of combining several discharge vessels in one discharge vessel with a common cathode, e.g. B. the discharge vessels 7, 8 and 11 in FIG. 2. Furthermore, valves H, as shown in FIG. 2, can also be connected in series with the resistor 4 to prevent backflow. If you want to get as large a control range as possible, you can also influence the constant DC voltage using control elements.
PATENT CLAIMS:
1. Device for rapid regulation of electrical machines by means of grid-controlled discharge vessels, characterized in that an essentially constant direct voltage in the circuit to be regulated is a variable direct voltage, which is controlled by the regulating elements (5) and an alternating current source (9) via grid-controlled vapor discharge vessels (7, 8) or direct current is superimposed (Fig. 1).