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Einrichtung zur Regelung von elektrischen Maschinen.
Es ist vorgeschlagen worden, zur selbsttätigen Regelung von elektrischen Maschinen die Eigen- schaft von Eisenwasserstoffwiderständen auszunutzen, bei veränderlicher Spannung innerhalb eines gewissen Bereiches den Strom konstant zu halten. Da Eisenwasserstoffwiderstände bekanntlich ziemlieh träge arbeiten, lässt die Genauigkeit derartiger Regelungsvorrichtungen zu wünschen iibrig.
Es ist auch bereits bekanntgeworden, elektrische Maschinen zur Regelung mit zwei Feldwicklungen auszurüsten und den Strom einer dieser Wicklungen durch eine Glühka. thodenrohre zu kontrollieren, deren Emissionsstrom entweder direkt von der Heizung abhängig ist oder durch ein Gitter gesteuert wird. Die Grösse des Emissionsstromes wird dabei von der an der Maschine liegenden Spannung bestimmt. Eine Regelung durch Änderung der Heizung besitzt aber den Nachteil einer gewissen Unempfindlichkeit infolge derWärmeträgheit des Heizfadens, und bei einer Steuerung des Emissionsstromes durch ein Gitter sind zusätzliche Mittel erforderlich, um die nötige Gittervorspannung zu erhalten.
Ausserdem werden derartige Röhren, insbesondere wenn es sich um die Regelung grösserer Maschineneinheiten handelt, teuer und haben nur eine begrenzte Lebensdauer.
Eine erheblich einfachere und billigere Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung elektrischer Maschinen, welche zum Teil auch noch viel empfindlicher ist und eine bedeutend grössere Lebensdauer besitzt als Glühkathodenröhren, wird durch die Erfindung geschaffen. Sie ermöglicht sowohl die Regelung der Spannung von Generatoren als auch die der Drehzahl von Motoren und Umformers mit zwei Feldwicklungen mittels einer in den Kreis einer dieser Wicklungen eingeschalteten Entladungsstrecke und besteht in der Verwendung einer Entladungsstrecke, die praktisch keine Wärmeträgheit besitzt und deren Entladungsstrom lediglich durch die an den beiden Hauptelektroden liegende Spannung bestimmt ist.
Bekanntlich kann eine Entladungsstreeke verschiedene Widerstandscharackteristiken besitzen ; eine positive, wobei der Strom bei zunehmender Spannung steigt, und eine negative, bei der der Strom bei steigender Spannung fällt. Hat beispielsweise bei einem Generator die in den Stromkreis einer Feldwicklung eingeschaltete Entladungsstrecke positive Charakteristik oder wird eine eine negative Charakteristik besitzende Entladungsstreeke durch den positiven Widerstand der in Serie geschalteten Feldwicklung überkompensiert, d. h.
der resultierende Widerstand der Entladungsstrecke und die mit ihr in Serie liegende Feldwicklung besitzen eine resultierende positive Charakteristik, so muss diese Wicklung der zweiten Feldwicklung entgegenwirken, damit bei steigender Klemmenspannung des Generators das Gesamtfeld geschwächt wird und umgekehrt mit fallender Generatorspannung das Feld verstärkt wird.
Das Ansteigen des Gegenfeldes geht schneller als das Ansteigen des Hauptfeldes. Besitzt die Entladung-
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teristik der mit ihr in Serie liegenden Feldwicklung, d. h. der ganze Zweig besitzt eine negative Charakteristik, so müssen beide Feldwicklungen gleiehsinnia von Strom durehflossen werden, damit jetzt mit steigender Generatorspannung wiederum eine Schwächung des Feldes und mit fallender Spannung eine
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der Spannungen notwendig sind, um eine verhältnismässig grosse Stromänderung zu bewirken, d. h. der Wechselstromwiderstand muss möglichst klein gewählt werden.
Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Charakteristik der Entladungsstrecke und der Gegenwicklung zusammen möglichst flach zu wählen, beispielsweise derart, dass bei einer Spannungsänderung um einige Hundertstel die Stromänderung ein Vielfaches wird.
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Es ist ersichtlich, dass eine derartige Regelung von elektrischen Maschinen mittels Entladungs- strecken äusserst empfindlich wird, weil einerseits das Regelungsorgan praktisch trägheitslos arbeitet und anderseits nur unmerklich kleine Änderungen der zu regelnden Grössen erforderlich sind, um den Regelungsvorgang einzuleiten.
Das Wesen der Erfindung wird am einfachsten an Hand der Zeichnung näher erklärt.
In der Fig. 1 ist in schematischer Darstellung die Schaltung der Entladungsstrecke zur Regelung der Spannung eines Generators gezeigt, und es wird im folgenden an Hand dieser Schaltung das Prinzip der Erfindung näher erklärt. Parallel zu den Klemmen des Generators G liegt einerseits die FeldwieklungFi und anderseits die Feldwicklung F in Serie mit der Entladungsstrecke E. Angenommen die Entladungstrecke E und die Feldwicklung F zusammen haben positive Widerstandscharakteristik ; der sie durchfliessende Strom wächst also gleichzeitig mit zunehmender Spannung. Steigt nun die Spannung an den Klemmen des Generators G, so muss das Erregerfeld, welches durch die beiden Wicklungen Fi und Fa erzeugt wird, geschwächt werden.
Damit der Stromanstieg, welcher durch die Entladungsstrecke B bei steigender Spannung verursacht wird, zur Feldschwächung ausgenutzt werden kann, muss die Wick-
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erzeugten Flüsse, und es bewirkt der durch die Wicklung F fliessende durch die Entladungsstreeke B verstärkte Strom eine Schwächung des Gesamtfeldes. Die Entladungsstreeke E hält auf diese Weise bei richtiger Einstellung ihrer Widerstandscharakteristik die vom Generator erzeugte Spannung praktisch konstant.
In Fig. 2 ist ein anderes praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Parallel zum Generator G ist über einen Schalter fi die Wicklung Fi und über die Entladungsstrecke B die Feld-
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welcher dazu dient, die Widerstandseharakteristik der Entladungsstrecke E, der Spannungscharakteristik des Generators entsprechend, einzustellen. Als Entladungsstrecke ist eine an sieh bekannte Ent- ladungsrohre mit Zwischenelektroden verwendet, deren eine Hauptelektrode fremdgeheizt wird. Die Stärke des Heizstroms kann durch den regelbaren Heizwiderstand H eingestellt werden. Durch diese Heizung wird die Zündspannung der Entladungsröhre vermindert. Prinzipiell kann auch die zweite Hauptelektrode, welche mit dem Widerstand R in Verbindung steht, fremdgeheizt sein.
Um eine geringe
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weise dieser Anordnung für den Regelungsvorgang ist die gleiche, wie sie bereits an Hand der Fig. 1 beschieben wurde.
Wie bereits erwähnt, ist zur Zündung der Entladungsröhre oft eine höhere Spannung erforderlich
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aber der von der Induktivität der Wicklung F herrührende Spannungsstoss nicht aus, um die Röhre E zu zünden, so kann dieser durch die induktive Kopplung der Stromkreise für die Feldwicklung FI mit der Feldwicklung Fi mit Hilfe des Transformators T noch beliebig erhöht werden. Soll die Einrichtung in Betrieb gesetzt werden, so wird, nach dem der Generator genügend hohe Spannung ergibt, der Schalter S kurzzeitig geöffnet und wieder geschlossen.
Die dabei in der Wicklung Fi entstehende plötzliche Überspannung wird durch den Transformator T noch weiter erhöht und leitet die Zündung der Entladung-
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und diese übernimmt dann auf die bereits beschriebene Weise die Regelung der Spannung des Generators. Steht zur Einleitung des Zündvorganges eine genügend hohe Spannung zur Verfügung, so kann unter Umständen die Heizung der Röhre auch fortgelassen werden, wenn ihre Leistung dadurch nicht zu gering wird.
Auf ähnliche Weise, wie die an Hand der Fig. 2 beschriebene Regelung eines Generators möglich ist, kann mit einer Entladungsstrecke auch die Drehzahl eines Motors oder eines Umformers konstant
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Lediglich müssen die Anschlussklemmen einer Feldwicklung F oder Fs vertauscht werden. Dies ist aus folgenden Gründen erforderlich :
Bekommt der Motor durch Steigen der an ihn gelegten Spannung die Tendenz, schneller zu laufen, so muss sein Feld noch mehr verstärkt werden, damit er die ursprüngliche Drehzahl beibehält. Ein Steigen der Spannung an der Entladungsröhre hat, im Falle diese positive Charakteristik besitzt, ein schnelles Steigen des Stromes zur Folge.
Die beiden Feldwicklungen müssen also in gleicher Richtung wirken, damit bei steigender Klemmenspannung und damit verbundener Erhöhung der Drehzahl eine Feld- verstärkung eintritt. Umgekehrt müssen die Wirkungen der beiden Feldwicklungen entgegengesetzt
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besitzen, damit bei steigender Klemmenspannung der durch die Entladungsstreeke bewirkte Stromabfall wiederum eine Verstärkung des Gesamtfeldes verursacht.
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Regelung dienenden Feldwicklung genügenden Strom zu liefern, so können auch mehrere Entladungsstrecken parallel geschaltet werden.