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Elektrischer Schnellregler.
Die derzeit bekannten elektrischen Schnellregler, welche nach Art eines Selbstunterbrechers arbeiten, benötigen bei der mittelbaren Regelung von elektrischen Maschinen durchwegs zwei Systeme, von denen eines zur Erzeugung der Schwingungen oder auch als Rückführung dient, während das andere als Steuerglied durch die gleiehzuhaltende Grösse (Strom, Spannung od. dgl. ) beeinflusst wird.
Im Gegensatz hiezu wird bei dem Schnellregler nach der Erfindung, ähnlich wie bei Reglern, die mit veränderlichem Kontaktdruck arbeiten, wie z. B. bei Kohledruekreglern, nur ein System verwendet, das zugleich als steuer-und Sehwingungs (Rüekführungs) system ausgebildet ist. Erfindungsgemäss wirken hiebei die in der gleichzuhaltenden Grösse enthaltenen periodischen Schwingungen der Hilfs (Erreger) spannung unmittelbar oder, falls notwendig, verstärkt derart mit, dass die Kontakte dauernd vibrieren, aber nicht vollständig unterbrechen. Wesentlich für die Erfindung ist, dass auf das bewegliche System die resultierende Summe der Amperewindungen der beiden Spulen (Steuerund Rückführungs-bzw. Schwingungsspule) einwirkt und das bewegliche System mit besonders kleinen Massen ausgeführt wird.
Da nun die Grundamperewindungszahl der Steuerspule verhältnismässig gross ist, genügen ganz kleine Änderungen der Amperewindungen der Schwingung (Rückführungs) spule, um grosse Änderungen der magnetischen Zugkraft zu erreichen. Ferner kann, bei genügend kleiner Zeitkonstante des gesamten magnetischen Kreises, die Schwing (Rückführungs) spule entfallen, wenn durch geeignete Wahl des Regelwiderstandes im Feldkreis der Erreger (Hilfs) maschine eine Überregelung verhindert wird. Hiezu gehört die Verwendung von Widerständen mit grossem negativem oder positivem Temperaturkoeffizienten und grösserer Zeitkonstante (wie z. B. Kohlefaden-, Eisen- drahtlampen od. dgl. ), je nachdem die Spannung am Regelwiderstand mit stärkerer Belastung grösser oder kleiner wird.
Widerstände mit kleiner Zeitkonstante, wie Glimmlampen od. dgl., führen nicht zum Ziel, da sie Pendelungen verursachen.
Von Wichtigkeit ist ferner, dass für die Rückfühlung des Systems und zur Verstärkung bzw.
Erzeugung von Schwingungen Verfahren und Einrichtungen verwendet werden, welche nur während des Ausgleichvorganges selbst wirken, also das Gleichstromglied der Erreger-bzw. Hilfsspannung beseitigen und nur das Wechselstromglied, hervorgerufen durch die dauernd schwankende Kontaktgabe des Reglers, zur Wirkung gelangen lassen.
Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Schnellreglers für die Regelung eines Gleichstromerzeugers G mit Erregermaschine E auf gleichbleibende Spannung. Der Schnellregler besteht im wesentlichen aus einem Schwinghebel H mit einem Anker A von besonders kleinen Massen, einem Magnet M und einer Feder F, die der magnetischen Zugkraft entgegenwirkt, und einer Steuerspule S. Die Kontakte K, welche dauernd vibrieren, liegen parallel zu einem Widerstand mit grossem negativem Temperatur- koeffizienten (etwa einer Kohlefadenlampe od. dgl. ). Die magnetischen und mechanischen Verhältnisse sind derart ausgeführt, dass Federkraft und magnetische Zugkraft in jeder Lage annähernd im Gleichgewicht sind. Die Schwankungen der Erregerspannung gelangen durch induktive Kopplung über den Generator G in die Steuerspule S.
Mit zunehmender Erregerspannung wird der Widerstand von L kleiner und hiedurch das Verhältnis des Gesamtwiderstandes bei voll eingeschaltetem und überbrücktem Widerstand L kleiner, wodurch ein Überregeln vermieden wird.
Fig. 2 zeigt die Ausführung und Schaltung eines Schnellreglers mit Hilfserregung. Der Regler hält die Spannung eines Drehstromgenerators D mittels Erregermasehine E konstant. Er besitzt zwei Spulen S und s, von welchen die erstere die Steuerspule und die letztere die Rückführung- (Schwing) spule darstellt. Die Steuerspule ist über einen Gleichrichter R an die Wechselspannung
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angeschlossen. Zweckmässigerweise wird ein Gleichrichter verwendet, dessen Eigenwiderstand sehr spannungsabhängig ist (mit steigender Spannung kleiner wird), wodurch eine grosse Regelgenauigkeit erreicht wird. Federkraft und magnetische Zugkraft sind wieder in jeder Lage annähernd im Gleichgewicht. Die Kontakte K des Reglers liegen parallel zum Nebenschlusswiderstand der Erregermaschine.
Auf den Anker A, der an dem beweglichen Hebel H befestigt ist, wobei A und H mit besonders kleinen Massen ausgeführt sind, wirkt das resultierende Feld der übereinandergelagerten Amperewindungen der Spulen ; S und s des Magneten M. Die Spule s besitzt zwei gleich grosse gegensinnige Wicklungen, von welchen die eine über einen Ohmschen Widerstand w und die andere über eine Selbstinduktion 1 (Eisendrossel) an die Erregerspannung angeschlossen ist. Die Ohmschen Widerstände der beiden Stromkreise von s einschliesslich des Widerstandes der Drossel ! bzw. des Widerstandes 10 sind genau gleich gross. Um den Gesamtstrom einstellen zu können, ist noch ein einstellbarer Widerstand w vorgesehen.
Die Schwankungen der Anker-und Erregerspannung der Erregermaschine werden unmittelbar auf beide Stromkreise der Schwingspule übertragen. In den Spulenstromkreisen fliesst ein Gleichstrom, über den sich ein Wechselstrom lagert. Das Gleichstromglied ist in beiden Kreisen gleich, hingegen ist das Wechselstromglied verschieden, da durch die Selbstinduktion eine Dämpfung erfolgt.
Es bleibt zur Erzeugung bzw. Verstärkung der Schwingungen ein Teil des Wechselstromgliedes übrig, der über den Magnetkern auf den Anker wirkt. Bei plötzlichen Belastungsstössen (stärkeren Spannungschwankungen), bei welchen die Erregerspannung stärker auf-und abschwankt, gelangen auch diese Schwankungen durch die Schwingspule auf den Magnetanker zur Wirkung und führen ihn zurück.
Hiebei muss durch eine zweckmässige Wahl der Sättigungskurve der Selbstinduktion erreicht werden, dass mit steigender Erregerspannung die Amplitude des Wechselstromgliedes gleich bleibt.
Dies kann auch erreicht werden, wenn der gemeinsame Vorwiderstand 10 mit starkem positivem Temperaturkoeffizienten (etwa Eisen-oder Nickeldraht od. dgl. ) ausgeführt wird.
Aus Fig. 3 ist eine Ausführung des Schnellreglers nach dem elektrodynamischen Prinzip ersicht-
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besonders kleiner Masse zusammengefasst, das an dem beweglichen Hebel H befestigt ist, und schwingen in dem Feld eines permanenten Magneten M. Um die Statik des Reglers zu vermeiden, kann der Befestigungspunkt der Feder F in bekannter Weise in gedämpfter Führung mit konstanter Gegenkraft (etwa ein Gewicht) beweglich angeordnet werden. Das resultierende Feld aus den beiden Spulen S und s überlagert sich dem Felde des permanenten Magneten und ergibt so die schwankende Zugkraft. Schaltung und Arbeitsweise sind wie bei Fig. 1 oder 2. Bei vorübergehenden stärkeren Spannungschwankungen wird auch in diesem Falle die Erregerspannung entsprechend schwanken, und der resultierende Wechselstrom wird die Rückführung des Schwinghebels verursachen.
Selbstverständlich kann an Stelle der in der Patentanmeldung angeführten Erregung der Schwingspule auch eine andere, wie z. B. eine solche über einen Wandler, verwendet werden, sofern sie nur der eingangs erwähnten Bedingung entspricht.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Elektrischer Schnellregler zur mittelbaren Regelung von elektrischen Maschinen mit zwei zu einem Widerstand im Feldkreis der ErTegermaschine parallel geschalteten Zitterkontakten, dadurch gekennzeichnet, dass die durch letztere hervorgerufenen Schwankungen der Erregerspannung auf ein für die Steuerung und Rückführung gemeinsames Magnetsystem einwirken, dessen bewegliche Teile besonders kleine Masse haben und dessen magnetische und mechanische Verhältnisse so gewählt sind, dass die Zitterkontakte nicht völlig unterbrechen, sondern bloss mit wechselndem Kontaktdruck aufeinanderliegen.