<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Spannungsregelung von Gleich-und Wechselstromgeneratoren.
Die verhältnismässig komplizierte Konstruktion elektrischer Schnellregler und deren hoher Preis hat zu einer Reihe von Erfindungen geführt, welche unter Verwendung von Hilfsfeldern (s. österr.
Patent 115063) oder Hilfsmaschinen die Regulierleistung der Regler verkleinern. Anderseits suchte man von den elektrischen Schnellreglern überhaupt durch die Anwendung von Regulierbrücken weg- zukommen. Derartige Schaltungen sind wie z. B. bei dem Petersen-Generator seit längerer Zeit bekannt.
Auch werden bei diesen Schaltungen, um die Leistung der Regulierbrücke zu verkleinern, Schaltungen mit Hilfsfeldern und Hilfserregermaschinen verwendet. So wurde in letzter Zeit eine Anordnung (D. R. P. 590373) bekannt, bei der sich über eine feste Grunderregung, die durch Verwendung eines Variators erreicht wird, die Erregung der Regulierwicklung mit verstärkender oder schwächender Wirkung überlagert.
Allen diesen Anordnungen haftet jedoch der Nachteil an, dass in der Regulierwicklung noch immer ein verhältnismässig grosser Strom fliesst, wozu in der Regulierbrücke grosse Energien vernichtet werden müssen oder, falls Schnellregler verwendet werden, die Kontakte stark beansprucht werden. Aus diesem
Grunde waren derartige Einrichtungen bis jetzt noch nicht für die Regulierung von Drehstrom-oder Wechselstromgeneratoren brauchbar.
Bei der Regulierung gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, dass die Regulierwicklung nur zur Impulsgebung benutzt wird, also dauernd stromlos ist oder nur ganz geringe Ströme führt, während das Hauptfeld der Erregermaschine durch die vom Regulierfeld kommenden Impulse mittels eines spannungsabhängigen Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten (Kohlenfadenlampe, Metalldampfröhre, Metallgleichrichter usw. ) immer auf jenen Wert sich selbsttätig einstellt, welcher der konstantzuhaltenden Spannung nach Belastung und Drehzahl entspricht. Im Gegensatz zu der nach D. R. P. 590373 durchgeführten Regulierung mit einem spannungsabhängigen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (Variator) wird also hier ein solcher mit negativem verwendet.
Aus Fig. 1 ist die prinzipielle Anordnung einer solchen Regulierung für einen Wechselstromgenerator ersichtlich.
Im Hauptfeldkreis F der Erregermaschine befindet sich ein spannungsabhängiger Widerstand We, etwa eine Kohlenfadenlampe oder einige Trockengleiehrichterzellen, deren kalter Widerstand so gross ist, dass der Generator bei Leerlauf und höchster Drehzahl gerade seine Normalspannung hat. Eine zweite Feldwicklung f (Steuerwicklung) wird von einem an eine Wheatstonesche Brücke angeschlossenen Gleichrichter gespeist. Diese Brücke wird in bekannter Art durch die Kombination zweier spannungsabhängiger Widerstände wu, wu mit positiven Temperaturkoeffizienten (etwa Variatoren) mit zwei Widerständen , mit konstanten Widerstandskoeffizienten gebildet. Zweckmässigerweise können für die letzteren auch Widerstände mit negativen Temperaturkoeffizienten (Kohlenfadenlampen usw.) verwendet werden.
Bei normaler Spannung ist das Potential an den Punkten 1 und l'gleich, und über die Steuerwicklung fliesst kein Strom. Sobald die Spannung sich ändert, wird das Potential der Punkte 1 und l'ungleich und über die Steuerwicklung fliesst ein Strom, dessen Richtung, je nachdem die Spannung zu hoch oder zu tief ist, verschieden ist und der das Hauptfeld der Erregermasehine entweder stärkt oder schwächt. Hiedurch verändert sich die Klemmspannung der Erregermaschine und gleichzeitig damit auch der Widerstand des Hauptfeldes. Je nachdem nun die Erregerspannung steigt oder fällt, wird der Widerstand des Hauptfeldes kleiner oder grösser und damit nähert sieh auch die Erregerspannung
<Desc/Clms Page number 2>
jenem Werte, welcher dem augenblicklichen Belastungszustande entspricht.
Es ist nur Sache der Auslegung der Kennlinie der Erregermasehine, um den gewünschten und notwendigen Erregerspannungswert möglichst allein mittels der Änderung im Hauptfelde zu erreichen. Bei riehtiger Auslegung wird der Steuerfeldstromkreis nach erfolgter Regulierung nahezu stromlos sein. Da nun diese Einrichtung ihrer Natur nach mit einem gewissen notwendigen Spannungsabfall arbeiten muss, um den für die Steuerwicklung erforderlichen Strom zu erhalten, wird von Leerlauf auf Vollast ein gewisser Regulierfehler eintreten, der jedoch durch eine entsprechende Auslegung der Regulierbrüeke und des Steuerfeldes in verhältnismässig kleinen Grenzen gehalten werden kann.
Zu diesem Behufe ist es zweckmässig, den Gleichrichter 0-mit einer spannungsabhängigen Charakteristik auszuführen oder vor die Regulierbrücke einen spannungsabhängigen Widerstand zu schalten, derart wirkend, dass mit steigender Spannung der Widerstand kleiner wird.
Aus Fig. 2 ist eine Anordnung ersichtlich für einen Gleichstromgenerator, bei welchem die Erregermaschine in Gegenschaltung verwendet wird, was den Vorteil hat, dass die Erregermaschine nur für einen Teil der Leistung des Feldes des Hauptgenerators ausgelegt werden braucht. Die Gegenerregermaschine besitzt auch hier wieder zwei Wicklungen, eine Hauptfeldwicklung F und eine Steuerwieklung f, die in derselben Art arbeiten, wie bereits früher beschrieben. Der einzige Unterschied gegen- über der aus Fig. 1 ersichtlichen Anordnung ist der, dass die Klemmenspannung der Gegenerregermasehine in ihrem. Vorzeichen je nach der Art der Spannungsvariation wechselt.
Die Regulierschnelligkeit der beiden vorgeschilderten Anordnungen hängt, abgesehen von den Zeitkonstanten der Magnetwicklungen, von der Wärmezeitkonstanten der Regulierbrücke und des spannungsabhängigen Widerstandes im Hauptfeld der Erregermaschine ab. Für besonders schnell und genau arbeitende Regulienmgen ist es daher zweckmässig, eine Regulierung mittels eines kleinen Schnellreglers vorzusehen, die in der Wirkungsweise für einen Gleichstromgenerator aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Der Unterschied gegenüber der Schaltung nach Fig. 2 besteht darin, dass das Steuerfeld f in zwei gleiche Teile i und s geteilt ist, die gegeneinander geschaltet sind. In dem einen Teilfeldkreis liegt ein regulierbarer Widerstand Tri', der von den Kontakten K eines Schnellreglers periodisch überbrückt wird. Die Teilfelder sind derart eingestellt, dass in den beiden Grenzfällen (vollkommener Kurzschluss des Regulierwiderstandes und vollkommene Einschaltung desselben) an der Erregermaschine eine positive bzw. negative Spannung entsteht. Die Bildung dieser Spannung wird durch eine spannungsabhängige Eigenerregung unterstützt, die bei kleineren Maschinen entfallen kann.
Aus Fig. 4 ist endlich die Schaltung für einen Wechselstromgenerator ersichtlich, bei welchem die Erregermasehine in normaler Schaltung verwendet wird und die Steuerfelder/j und/s an die Erregermaschine direkt angeschlossen sind. In diesem Falle empfiehlt es sich, den Vorwiderstand W stark spannungsabhängig (Variator) zu machen, damit einesteils bei den niedrigen Erregerspannungen die Steuerfelder stark zur Wirkung gelangen, anderseits bei hohen Erregerspannungen jedoch die Kontakte des Reglers nicht übermässig beansprucht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Spannungsregelung von Gleichstrom-und Wechselstromgeneratoren mittels Erregermaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung im Nebenschlusskreis selbsttätig mittels eines spannungsabhängigen Widerstandes (Ve) mit negativem Temperaturkoeffizienten erfolgt, wobei zur Steuerung und Impulsgebung eine fremderregte Hilfsfeldwioklung (f) verwendet wird (Fig. 1).