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Steuersystem zur Regelung einer elektrischen Grösse.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem zur Regelung einer elektrischen Grösse, z. B. der
Gleich-bzw. Wechselspannung eines Stromkreises oder eines elektrischen Stromerzeugers, dessen
Spannung von der Erregerspannung abweicht, unter Anwendung eines Schwingreglers mit einem waage- balkenähnlichen Ankerträger.
Bei der Steuerung einer Erregermasehine auf konstante Generatorspannung kann es vorkommen, dass die Spannung der Haupt-und der Erregermaschine unstabil wird, indem sie sowohl oberhalb als auch unterhalb des gewünschten Wertes zu pendeln beginnt, u. zw. insbesondere dann, wenn versucht wird, die Regelung über einen gewissen Punkt hinaus zu verbessern.
Es sind zwar Pendeln verhindernde Einrichtungen für Regler an sich bekannt. Derartige Einrichtungen rufen im allgemeinen eine Dämpfungswirkung hervor, die jedoch entweder die Ansprechgeschwindigkeit'des Reglers herabsetzt oder eine Gegenkraftwirkung hervorruft, durch welche die
Reglerwirkung zeitweise unterbrochen wird, wodurch wiederum die Empfindlichkeit beim Regeln verringert wird. Haben derartige Stabilisierungskräfte einen festen Wert, so wird hiedurch die Genauigkeit des Reglers begrenzt.
Ausserdem ist es bei Anordnungen ohne besondere Erregermaschine für Stromerzeuger bekannt, eine Rückführung in Form von dem Regler aufgedruckten Spannungsimpulsen zu schaffen. Einer derartigen Spannungsregelung liegen jedoch insofern verhältnismässig einfache Bedingungen zugrunde, als hiebei die Maschinenspannung gleich der Erregerspannung ist. Bei der bekannten Spa11lJUngs- regelung wird ferner eine den Magneten umgebende zusätzliche Wicklung verwendet, die in einem mit einem Erregerkreis transformatorisch verketteten Stromkreis liegt. Im übrigen enthält die bekannte Vorrichtung einen einseitigen Kontakt, der nur einen kleinen Regelbereich gewährleisten kann.
Demgegenüber zeichnet sich das erfindungsgemässe System zur Steuerung eines elektrischen
Stromerzeugers, dessen Spannung von der Erregerspannung abweicht, im wesentlichen dadurch aus, dass die Spule des Reglers direkt durch an sich bekannte, als Rückführung dienende Mittel beeinflusst wird, die, ohne die Empfindlichkeit des Reglers zu beeinflussen, diesem Pendelerscheinungen verhindernde Spannungen aufdrücken, deren Wert sich der Spannungsänderung der Maschine anpasst, wobei der Schwingregler mit zwei Schaltstufen (doppeltem Regelbereich) ausgebildet ist.
Hiedurch kann trotz der durch jede Erregermaschine bedingten Schwierigkeiten, die darin bestehen, dass die Reglermaschine auf einen anderen Zustand eingeregelt werden muss und die Zeitkonstante des Hauptgenerators zu überwinden ist, u. zw. bei gleichzeitiger weitestgehender Vereinfachung des Steuersystems und gegebenenfalls der Vergrösserung des Regelbereichs, eine einwandfreie Rückführung sowohl bei Gleich-als auch bei Wechselstrom erzielt werden. Durch die Erfindung wird somit bei gleichzeitiger Verbesserung der Regelbedingungen und Herabsetzung der Störungsquellen infolge der Vereinfachung der Schaltung eine Verbesserung gegenüber den bekannten Steuersystemen sowie eine Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten erzielt.
Für ein derartiges Steuersystem mit einer Rückführung in den Spulenstromkreis sind als Schwingregler vor allem sogenannte bewegliche Zittersysteme mit zwei seitlichen Kontaktanordnungen besonders gut geeignet, weil eine mechanische Dämpfung für ein bewegtes Zittersystem der Eigenart desselben widersprechen würde. Als Schwingregler kann erfindungsgemäss ein bewegliches Reglersystem dienen, das in seinem ausserhalb des Magnetsystems liegenden Schwerpunkt schwingbar gelagert ist und dessen Anker in den Luftspalt des Magnetsystems derart hineinragt, dass die Längen jedes der beiden Luft-
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wege zwischen dem Anker und der jeweiligen, denLuftspalt von der entgegengesetzten Seite begrenzenden Fläche des Magneten ständig konstant bleiben.
Da der Anker eines solchen Schwingreglers stets in einem konstanten magnetischen Feld arbeitet, so ist die Wirkungsweise des Reglers im wesentlichen vom Zustand der Kontakte unabhängig.
Ein derartiger Regler ist daher selbst für Betriebe mit starken Erschütterungen gut geeignet.
Trotz der den Erfordernissen derartiger Betriebe Rechnung tragenden kräftigen und einfachen Bauweise des Reglers, die keine fachmännische Wartung erfordert, weist der mit hoher Geschwindigkeit ansprechende Regler einen hohen Grad der Empfindlichkeit auf. Der Regler lässt hiebei eine einfache Einstellung der Spannung der entgegen der Magnetkraft wirkenden Feder zu und vermeidet dadurch eine Luftspalteinstellung. Hiebei bleibt die vorgenommene Einstellung des Reglers unveränderlich. Auch ein etwaiger Kontaktabbrand hat keinen Einfluss auf die Einstellung, da die Magnetzugkraft sich dadurch nicht ändert.
In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des Reglers sowie verschiedene Steuersysteme bei Verwendung des Reglers veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1, 2 und 3 eine Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht des Reglers, Fig. 4 ein Stromkreisschaltbild, welches eine Art der Einordnung des Reglers nach Fig. 1 bis 3 in einem Stromkreis zum Steuern der Spannung eines Generators wiedergibt, Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung des den Anker tragenden Hebels, Fig. 6-9 weitere Schaltungen für den Regler, Fig. 10 und 11 Schaltungen für die Verwendung des Reglers mit in Kaskade geschalteten Erregermaschinen, Fig. 12 eine weitere Schaltung für die Widerstandsregler, Fig. 13 das Zeit-WegDiagramm des in Schaltung nach Fig. 12 arbeitenden Reglers, Fig. 14 die Schaltung für Schütze in gegenüber der Anordnung nach Fig. 12 geänderter Ausführung.
Auf einer Tragplatte 1 ist ein Kern 2 angebracht, welcher einen bewickelten Schenkel 3 enthält, der zwischen den seitlichen Kernschenkeln 4 und 5 verläuft, welche mit dem Schenkel. 3 mittels Schrauben 6 verbunden sind. Die Kernschenkel 4 und 5 sind durch Schrauben 7 an der Tragplatte 1 angebracht, wie es am deutlichsten den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist. Der Kern besitzt ausserdem einen Teil8, welcher mittels Schrauben 9 an dem Schenkel 4 befestigt ist und welcher in einer ausreichenden Entfernung von dem zugekehrten Ende des Kernschenkels 5 endet, um einen Zwischenraum zur Aufnahme eines Ankers 12 aus magnetischem Werkstoff zu schaffen. Der Anker 12 ist an einem Hebel 13 aus nichtmagnetischem Material befestigt.
Auf dem oberen Ende des Hebels 13 ist ein beweglicher Kontakt 14 vorgesehen, der mit einem der beiden feststehenden Kontakte 15 oder 16 in die Schliessstellung gebracht werden kann. Die Kontakte 15 und 16 sind auf der Tragplatte 1 mittels Winkel- stücken 17 bzw.. 18 befestigt. Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, sind die Kontakte 14, 15 und 16 so bemessen, dass grosse Stromübergangsflächen entstehen, was z. B. für Graphitkontakte von besonderer Bedeutung ist.
Seitlich an dem Traghebel-M für den Anker 12 ist ein blockförmige Ansatz 19 vorgesehen, der indirekt mit dem Kern 2 verbunden ist. Der untere Teil des Ansatzes 19 ist bei 21 abgeschrägt. Die Abschrägung liegt gegenüber einer ähnlichen Abschrägung 22 an dem oberen Teil links des Kernes 2, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, wodurch eine ungehinderte Bewegung der Flachfedern 23,24, 25 und 26 ermöglicht wird, deren relative Lage am besten aus der Fig. 5 ersichtlich ist.
Die z. B. aus Stahl bestehenden Flaehfedern 23, 24, 25 und 26 tragen den beweglichen Hebel 13 an dem Kern 2. Die Federn 23 und 26 sind an ihrem oberen Ende mittels Schrauben 27 an dem klotzförmigen Ansatz 19 angebracht, während sie an ihren unteren Enden mit dem Kernschenkel4 mittels Schrauben 28 verbunden sind. Die Federn 23 und 26 verlaufen hiebei im wesentlichen parallel zur Richtung des Hebels 13. Die Federn 24 und 25 sind an ihrem der Tragplatte 1 zugekehrten Ende, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, mittels Schrauben 29 an der unteren Seite des klotzförmigen Ansatzes 19 befestigt. An dem entgegengesetzten Ende sind die Federn 24,25 an der oberen Seite des Kernschenkels 4 mittels Schrauben 9 angebracht.
Wie aus der Fig. 5 hervorgeht, kann das bewegliche Reglersystem um die durch die Schnittlinie der Ebene der Flachfedern 23 und 26 mit der Ebene der Flachfedern 24,25 gelegte Achse 32 gebogen werden. Auf dem Wicklungsschenkel 3 des Kernsystems ist eine Steuerwicklung 33 für die Erregung des magnetischen Kreises vorgesehen. Der Anker 12 bewegt sich stets in einem konstanten magnetischen Feld, was zur Folge hat, dass die magnetische Zugwirkung konstant und unabhängig von der Lage des Ankers ist. An dem unteren Ende des Traghebels 13 ist ein Gegengewicht 34 angebracht, um den Schwerpunkt des beweglichen Systems im wesentlichen mit der Achse 32 zusammenfallen zu lassen, um die das bewegliche Reglersystem schwingt.
Der Regler bzw. das Relais ist mit einer verstellbaren Sehraubenfeder 35 ausgerüstet. Während das eine Ende der Schraubenfeder an einem Winkel 36 angebracht ist, welcher an der Tragplatte 1 befestigt ist, ist das andere Ende der Feder 35 in eine Öse eingeführt, welche an einem Bolzen 38 vorgesehen ist, der sich durch eine Öffnung in dem Hebel j ? 5 erstreckt. Der Bolzen 38 kann mittels der Muttern 39 und 42 in Längsrichtung verstellt werden.
Der Regler nach Fig. 1-3 und 5 kann für die Spannungsregulierung eines Stromerzeugers gemäss der Fig. 4 vorteilhaft verwendet werden. Die Ankerwicklung 43 des Stromerzeugers ist mit den Stromkreisleitern 44 und 45 verbunden, während die Feldwicklung 46 des Stromerzeugers sowie ein Widerstand 49 zwischen dem Knotenpunkt 47 des Leiters 44 und dem Knotenpunkt 48 des Leiters 45 liegt.
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Der bewegliche Kontakt 14 ist an einem Verzweigungspunkt 52 zwischen der Feldwicklung und dem
Widerstand 49 angeschlossen. Der Kontakt 15 ist mit dem Leiter 44 und der Kontakt 16 mit dem
Leiter 45 verbunden. Die Reglerwicklung 33 für die Erregung des Kernes 2 ist parallel zu den Leitern 44 und 45 geschaltet.
Bei der Schaltung nach Fig. 4 wirkt der Regler etwa wie folgt : Sind die Kontakte 14 und 16 geschlossen, so ist der in Serie mit der Feldwicklung 46 liegende Widerstand 49 kurzgeschlossen. Infolgedessen wird die Erregung der Wicklung 33 verstärkt, so dass die magnetische Kraft nunmehr die
Wirkung der Feder 35 überwiegt, wodurch der Hebel 13 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird, so dass der Kontakt 14 von dem Kontakt 16 getrennt und in Eingriff mit dem gegenüberliegenden Kontakt 15 gebracht wird. Hiedurch wird die Feldwicklung 46 kurzgeschlossen und dem Widerstand 49 volle Ankerspannung aufgedrückt. Die Wirkung der Feder 35 überwiegt nunmehr die magnetische
Kraft, so dass der Kontakt 14 abermals in Eingriff mit dem Kontakt 16 gebracht wird.
Der Kontakt 14 vibriert somit mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Kontakten 15 und 16, wodurch die Spannung an den Leitern 44 und 45 auf der gewünschten Höhe konstant gehalten werden kann.
Die Spannung der Feder 35 kann entsprechend der gewünschten, konstant zu haltenden Span- nung eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind Schraubenmuttern 55 und 56 vorgesehen, die an der
Spindel 57 angebracht sind, an der ein Ende der Feder 35 angreift.
Es ist erwähnenswert, dass der Betrag der Bewegung des Hebels 13, der den Kontakt 14 trägt, verhältnismässig gering ist und dass der Punkt, an dem die Feder 35 an der Öse 37 angreift, in verti- kaler Richtung annähernd über der in Fig. 1 eingezeichneten Achse liegt. Auch durch die Verstellung dieses Angriffspunktes kann die Federspannung der Feder 35 je nach Erfordernis geändert werden.
Gemäss der Schaltung nach Fig. 6 ist ein Wechselstromgenerator 59 vorgesehen, der eine Feld- wicklung 61 und eine Ankerwicklung 62 besitzt, an die die Leiter 63 und 64 zur Ableitung des Wechsel- stromes angeschlossen sind. An den Leitern 63,64 ist ein Vollweggleichrichter 65 mit seinen Wechsel- stromklemmen angeschlossen ; die Gleichstromklemmen des Gleichrichters 65 sind mit den Leitern 66 und 67 der Reglerwicklung 33 verbunden. Parallel zu den Leitern 66,67 kann ein Kondensator 68 oder ein anderes Mittel geschaltet werden, um den durch die Leiter 66 und 67 gebildeten Stromkreis von Wechselstromschwingungen fernzuhalten.
In dem Steuersystem ist eine Erregermaschine 82 vorgesehen, welche eine Feldwieklung 46 und eine Ankerwicklung 43 besitzt. Die Ankerwicklung 43 ist an den Leitern 75 und 76 zur Erregung der Feldwicklung 61 des Hauptgenerators 59 angeschlossen. Eine Klemme 77 der Feldwicklung 46 ist mit dem Leiter 75 und unter Zwischenschaltung des Leiters 78 mit dem feststehenden Kontakt 15 des Reglers verbunden, während die andere Klemme 79 mit dem beweglichen Kontakt 14 des Reglers und über den Widerstand 49 mit dem Leiter 76 in Verbindung gebracht ist. Dem Steuersystem gehört ferner ein Stosskompoundierungs-oder Pendeln verhindernder Transformator 83 an, dessen Primärwicklung 84 mit dem Erregerstromkreis verbunden ist, der der Generatorfeldwicklung 61 die Spannung aufdrückt.
Die Sekundärwicklung 85 des Transformators 83 liegt in dem Stromkreis des Gleichrichters 65 und der Erregerwicklung 33. Wenn die Generatorspannung und die Erregerspannungell konstant sind, fliesst in der Primärwicklung 84 des Transformators Gleichstrom, so dass keine Spannung in der Sekundärwicklung 85 induziert und die Speisung der Reglerwicklung 33 lediglich durch die Spannung festgesetzt wird, die an den Leitern 63 und 64 angelegt ist.
Sind die Kontakte 14 und 16, wie dargestellt, geschlossen, so ist der in Serie mit der Feldwicklung 46 liegende Widerstand 49 kurzgeschlossen. Berühren sich dagegen die Kontakte 14 und 15, so ist die Feldwicklung 46 kurzgeschlossen und der Widerstand 49 an volle Ankerspannung gelegt.
Bei einer Änderung der Spannung des Generators 59 wird die beginnende Änderung in der Erregung der Wicklung 33 einzig durch die Spannung an den Leitern 63 und 64 bestimmt, so dass eine Bewegung des Reglerhebels 13in einer Richtung verursacht wird, in der eine Abweichung der Generatorspannung von dem gewünschten Wert verhindert wird. Diese Korrektur bedingt eine Änderung in der Spannung der Erregermaschine 82, so dass durch diese Spannungsänderung der Primärwicklung 84 des Transformators 83 eine entsprechende Spannung aufgedrückt wird. Je nach der Änderung der Primärspannung wird somit der Spannungsbetrag der Sekundärwicklung 85 festgesetzt.
Die Sekundärwicklung 85 ist so in den Stromkreis der Reglerwicklung 33 geschaltet, dass eine Stosskompoundierung in dem Stromkreis in einer Richtung eingeleitet wird, die der durch die Reglerwicklung hervorgerufenen Änderung der Spannung entgegenwirkt. Fällt z. B. die Spannung des Generators 59, so sinkt die Spannung an der Reglerwicklung 33 dementsprechend ab, wodurch bedingt wird, dass der Regler im Sinne einer Zunahme der Ausgangsspannung der Erregermaschine 82 wirkt, so dass die Ausgangsspannung des Hauptgenerators 59 ansteigt.
Entsprechend der Änderung der Ausgangsspannung der Erregermaschine 82 wird in der Sekundärwicklung 85 des Transformators eine Spannung im Sinne der Zunahme der Erregung der Reglerwicklung 33 hervorgerufen, wodurch die Trennung der Kontakte 14 und 16 früher verursacht wird, als dies bewirkt werden würde, wenn die Reglerwicklung 33 allein gemäss der an den Leitern 66 und 67 von dem Gleichrichter 65 her angelegten Spannung erregt wäre.
Die Stosskompoundierungsspannung, die der Transformator 83 der Reglerwicklung 33 aufdrückt,
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des vorher festgelegten Wertes der elektrischen Grösse. Es wird somit durch die vorübergehende Ungleichförmigkeit bzw. Kontaktrückführung ein Dberregeln verhindert.
Sollte die zurückbleibende Spannung der Erregermaschine 82 so hoch werden, dass die Erregung der Feldwicklung 46, welche erforderlich ist, um an den Leitern 63 und 64 die gewünschte Spannung aufrechtzuerhalten, kleiner wird als diejenige, welche aufrechterhalten werden würde, wenn der Widerstand 49 dauernd in Reihe mit der Feldwicklung 46 geschaltet wäre, so wird der Regler so wirken, dass der Kontakt 14 durch Vibrierenin und ausser Berührung mit dem Kontakt 15 anstatt mit dem Kontakt 16 gebracht wird.
Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 7 wirkt grundsätzlich ähnlich wie das Steuersystem nach Fig. 6. Die Hauptmaschine 86 hat hiebei, wie gezeichnet, eine Gleichstromankerwicklung 81, und der Reglerstromkreisleiter 66, 67 kann direkt mit den Leitern 88 und 89 verbunden sein.
Ausserdem ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 eine Wicklung 92 vorgesehen, die mit der Feldwicklung 46 der Erregermaschine 82 induktiv gekoppelt und die in den Stromkreis der Reglerwicklung 33 geschaltet ist, um eine Stosskompoundierungsspannung in dem Reglerstromkreis zu erzeugen. Die in der Wicklung 92 induzierte Spannung ist proportional den Stromänderungen in der Feldwicklung 46.
Eine Stosskompoundierungsspannung in dem Stromkreis der Reglerwicklung 33 kann auch mittels eines Stromwandler. 93 hervorgerufen werden, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Die Sekundärwicklung 94 des Stromwandlers liefert einen Strom, der den Stromänderungen in dem Stromkreis der Hauptgeneratorfeldwicklung 61 proportional ist und dessen Richtung davon abhängig ist, ob der Felderregerstrom zunimmt oder abnimmt.
Gemäss der Fig. 8 wird die Feldwicklung 46 der Erregermaschine 82 getrennt erregt, u. zw. von den Leitern 9 und 96 her, wenn die Regelung durch Zusammenwirken der Kontakte 14 und 16 im Sinne der Erregung der Feldwicklung 46 herbeigeführt wird ; die Feldwicklung wird wiederum von den Leitern 95 und 97 gespeist, wenn die Reglerwirkung durch Zusammenarbeiten der Kontakte 14 und 15 bedingt wird, um die Erregung der Feldwicklung 46 im umgekehrten Sinne herbeizuführen.
In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem ein Gleichstromhauptgenerator 86 vorgesehen ist, dessen Ankerwicklung 87 über die an der Maschine angeschlossenen Leiter 88 und 89 mit der Primärwicklung 84 des Stosskompoundierungstransformators 83 direkt verbunden ist.
Die Anordnung hat dieselben Eigenschaften beim Regeln wie das in der Fig. 6 wiedergegebene Steuersystem, bei dem die Primärwicklung des Transformators an den Ausgangsstromkreis der Erregermaschine angeschlossen ist : sie verlangt jedoch einen etwas grösseren Stromkompoundierungstransformator, um eine entsprechende Kompoundierung herbeizuführen, da durch die erhebliche magnetische Masse der Maschine 86, die eine grosse Zeitkonstante hat, in den Leitern 88 und 89 ein langsamerer Spannungswechsel hervorgerufen wird als beim Ansprechen des Reglers in den Leitern 75 und 76.
In der Fig. 10 ist eine Mehrzahl von Erregermaschinen 102, 103 und 104, wie gezeigt, in Kaskade geschaltet. Jede Maschine erhält die Erregung von der benachbarten Erregermaschine, um den Hauptgenerator 105 zu erregen, welcher die Leiter 106 und 107 speist, an denen die Spannung konstant gehalten werden soll. Zwischen den Leitern 106 und 107 ist ein Vollweggleichrichter 108 geschaltet, um der Reglerwicklung 33 eine gleichgerichtete Spannung aufzudrücken, die proportional der Wechsel-
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geschaltet sind, um in dem Stromkreis gleichartige Stosskompoundierungsspannungen zu erzeugen wie bei den Ausführungsformen nach dem früher beschriebenen Steuersystem, die aber auf Spannungs- änderungen der drei Kaskadeerregermaschinen 102, 103 bzw. 104 ansprechen.
Es ist erwähnenswert, dass eine beliebige Anzahl von Erregermaschinen in Kaskade geschaltet werden kann, wie in Fig. 10 dargestellt ist, dass aber drei Maschinen in der Regel ausreichen würden, um die Erregung für einen der heute Anwendung findenden grössten Generatoren bei einem Feldstrom von annähernd Amp. für die erste Erregermaschine der Serie zu liefern. Mit der zunehmenden Maschinengrösse von der ersten oder kleinsten Erregermaschine 102 bis zu dem Hauptgenerator 105 nimmt die Zeitkonstante der Feldwicklungen dieser Maschinen entsprechend zu, so dass die Stosskompoundierungsspannung, die in dem Stromkreis der Reglerwicklung durch den Transformator 122 hervorgerufen wird, der Einleitung der Stosskompoundierungsspannung durch die Transformatoren 123 und 124 vorausgeht.
Auch die Stosskompoundierungsspannung, die der Transformator 123 erzeugt, wird früher beginnen als diejenige, die durch den Transformator 124 hervorgerufen wird. Die einzelnen Stosskompoundierungspsannungen werden hiebei addiert, wodurch eine vollständig Pendelungen verhindernde Wirkung in der Tat an der Hauptmaschine auftritt. Auf diese Weise wird sehr schnell und genau ein Pendelungen verhindernder oder stosskompoundierender Strom in der Reglerwicklung hervorgerufen. Gemäss der Fig. 10 sind die stosskompoundierenden Transformatoren zwar, wie in Fig. 6 und 9 gezeigt ist, verbunden.
Man kann jedoch die einzelnen Mittel für die Einleitung des stosskompoundierenden Stromes dem Reglerwicklungsstromkreis bei Verwendung mehrerer Erregermaschinen für die Hauptmaschine nach Fig. 7 und 8 anwenden.
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konstante des Dämpfungsstabes und ein Zehntel der der Hauptfeldwieklung ausmacht.
Wie die Fig. 11 zeigt, kann man die Sekundärwicklung 132 des Transformators 124 in den Stromkreis der Reglerwicklung 33 schalten. Die Primärwicklung 129 des Transformators 124 wird hiebei in Reihe mit der Sekundärwicklung 126 des Transformators 122 und mit der Sekundärwicklung ; 1. 28 des Transformators 123 geschaltet. Hiedurch vermindert sich der Widerstand der in Reihe mit der Wicklung 33 geschalteten Transformatorwicklungen.
Gemäss Fig. 12 liegt die Feldwicklung 61 des Generators 82 ähnlich wie bei den Steuersystemen nach Fig. 6-11 im Stromkreis einer geeigneten Gleichstromerregerquelle, z. B. eines Generators 82.
Der Generator 82 wird durch einen Widerstand 147 gesteuert, welcher von einem Steuermotor 148 verstellt wird. Der Steuermotor ist mit einer Ankerwicklung 149 und mit. Feldwicklungen 152 und 153 ausgerüstet, deren Stromkreise durch die Kontakte 194 und 207 der Schütze 154 und 165 geschlossen werden können, um den Motor 148 gemäss den durch das Primärrelais 157 eingeleiteten Vorgängen von einer Batterie 156 zu speisen und die Drehung des Motors in oder entgegen dem Uhrzeigersinn her-
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an der Ankerwicklung 87 des Generators 86 angeschlossen sind. Das Relais 157 enthält ähnlich wie bei den früher beschriebenen Steuersystemen ein magnetisches Kernsystem 2, welches die Steuerwicklung 33 besitzt.
Die Steuerwicklung 33 wird über die Leiter 66,67 gemäss der Spannung zwischen den Leitern 88 und 89 des Belastungsstromkreises erregt. Der Anker 12, der in dem konstanten magnetischen Feld bewegt wird, ist an dem Hebel 13 angebracht, der um den Punkt 200 schwenkbar gelagert ist und der durch eine Feder 35 gegen die Zugwirkung des Ankers 12 beeinflusst wird. Der Belaiqhebel 13 trägt an seinem dem Schwenkpunkt 200 abgekehrten Ende zwei Kontakte 214 und 14, die mit Kontakten 15 und 16 zusammenwirken, die an den Hebeln 173 und 174 angebracht sind, die ihrerseits auf feststehenden Zapfen montiert sind. Die Hebel 173 und 174 sind mittels einer Lenkstange 177 mechanisch miteinander derart verbunden, dass die oberen kontakttragenden Enden derselben, wie in der Fig. 12 dargestellt ist, sich in entgegengesetzter Richtung bewegen können.
Es ist ferner eine Feder 178 vorgesehen, die das Bestreben hat, die Kontakte 16 und 15 in die normale feststehende Lage zu bringen. Die Bewegung der Kontakthebel173, 174 in Richtung nach den beweglichen Kontakten 214 bzw. 14 wird durch die Anschläge 181 und 182 begrenzt. Die Anordnung sieht ferner einen Magneten 183 vor, der eine Wicklung 184 für die Beeinflussung der Hebel 173 und 174 gegen die Zugwirkung der Feder 178 besitzt. Ein Ende der Wicklung 184 ist über den Leiter 185 an der Klemme der Energiequelle 186 für Gleichstrom und das andere Ende über den Leiter 187 an einen Dämpfungsstromkreis angeschlossen, der mit der andern Klemme der Energiequelle 186 verbunden ist.
Wenn das System die Vorgänge einleitet und die Spannung des Generators 86 die gewünschte Grösse beträgt, so ist die Erregung der Wicklung 33 des Primärrelais ausreichend, um die Zugkraft der verstellbaren Feder 35 in Gleichgewicht zu halten, so dass die Kontakte 214 und 14 eine Lage zwischen den Kontakten 15 und 16 einnehmen, in der sie, wie dargestellt ist, von den Kontakten 15 und 16 getrennt sind. Steigt die Spannung des Generators über einen gewünschten Wert an, so nimmt die Erregung der Wicklung 33 zu, so dass die vergrösserte Zugkraft des Ankers 12 den Hebel 13 nach rechts bewegt und das Schliessen des Kontaktes 14 mit dem normalerweise feststehenden Kontakt 16 verursacht.
Der Stromkreis verläuft dann von der positiven Klemme der Batterie 186 über den Leiter 191, die Wicklung 192 des Relais 154, über den Leiter 193, die Kontakte 16 und 14 und den Leiter 185 zur negativen Klemme der Batterie 186. Das Relais 154 wird somit erregt und bringt die Kontakte 194
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wicklung 152 und Ankerwicklung 749 des Motors 148, der den Widerstand im Sinne der Verminderung der Erregung der Generatorfeldwicklung 61 verstellt und die Generatorspannung daher herabsetzt.
Am Kontakt 195 wird ein Stromkreis geschlossen, der von der positiven Klemme der Batterie 186 über den Leiter 191, die Kontaktstücke 195, den Leiter 187, die Wicklung 184 und den Leiter 185 verläuft. Der Magnet 183 wird erregt und bewegt den Hebel 774 im Uhrzeigersinne um den Zapfen 176, wodurch der Kontakt 16 nach rechts geschwenkt wird. Wenn die Anfangsbewegung des Primärrelaiskontaktes 14 gerade ausreicht, um das Schliessen der Kontakte 14 und 16 herbeizuführen, so wird bei dieser Bewegung des Kontaktes 16 der oben aufgezeichnete Stromkreis, der die Wieklung 192 des Sekundärrelais 164 enthält, durch das Öffnen des Relais 154 unterbrochen.
Die Unterbrechung des Stromkreises erfolgt nach einem vorher festgesetzten kleinen Zeitintervall, das durch den Kondensator 196 bestimmt ist, welcher eine Stromquelle für die Wicklung 192 für eine ausreichende Zeit bildet, um zu gewährleisten, dass der Widerstandshebel 197 um eine Strecke entsprechend der Entfernung zwischen den benachbarten Widerstandskontaktstufen 198 verstellt wird. Die Bewegung des Relaiskontaktes 16 nach rechts erfolgt nach dem Schliessen des Stromkreises durch die Wicklung 184. Seine RÜckbewegung erfolgt nach Verstreichen einer Zeit, die notwendig ist, damit der Stromkreis durch die Kontakte 795 des Relais 154 unterbrochen wird.
Diese Verzögerung wird durch den Dämpfungsstromkreis eingeleitet, der aus einem Kondensator 189 und einem Widerstand 188 in dem Stromkreis der Wicklung 184 besteht. Durch diesen Stromkreis fliesst ein Ladestrom von der Batterie 186, durch den der Kondensator 189 aufgeladen wird, Die Dauer-dieses Ladestroms ist durch die Auslegung des Kondensators selbst und des in Serie mit ihm geschalteten Widerstandes 188 festgelegt. Der Ladestrom hält die Teilerregung des Magneten 183 aufrecht, die unter Wirkung der Feder 178 eine allmähliche Bewegung des Hebels 174 entgegen der Uhrzeigerdrehung gegen den Anschlag 182 herbeizuführen und den Kontakt 16 in seine ursprüngliche, d. h. normale stationäre Lage zu bringen gestattet.
In der Fig. 13 ist durch die Kurve 201 ein Zustand dargestellt, bei welchem die Bewegung des Kontaktes 16 in seine normale feststehende Lage allmählich erfolgt. Der Weg, den dieser Kontakt zurücklegt, ist proportional der Zeit nach der Unterbrechung des Stromkreises durch den Kontakt 16.
Diese Kurve stellt die meist gewünschte Charakteristik dar. Der Dämpfungsstromkreis kann durch das Verändern des Widerstandes 188 und der Kapazität des Kondensators 189 so gestaltet werden, dass die Kurven, wie in Fig. 13 gezeigt ist, allgemein zwischen den Kurven 202 und 203 verlaufen würden.
Der Zustand, der durch die Kurve 202 wiedergegeben ist, ist ein solcher, bei dem keine Bewegung des Kontaktes 16 nach seiner festen Lage für eine vorher festgesetzte Zeit nach der Unterbrechung des Stromkreises durch den Kontakt 195 unterbrochen ist, nach welcher vorbestimmten Zeit eine relativ schnelle Bewegung im Hinblick auf die Zeit während des annähernd waagrechten Teiles der Kurve 202 erfolgt, wobei die Bewegungsabnahme sich wie durch den rechten Teil der nach oben gerichteten Kurve gezeigt ist gestaltet. Der Zustand, der durch die Kurve 202 dargestellt ist, ist somit ein solcher, bei dem eine sehr schnelle Bewegung des Kontaktes 16 in seine normale feste Lage unmittelbar nach der Stromunterbrechung durch den Kontakt 16 erfolgt ; der Betrag der Bewegung in der Zeiteinheit nimmt, wie es aus dem rechten Teil der steil nach oben verlaufenden Kurve ersichtlich ist, ab.
Wenn die Spannung des Generators 86 über ihren gewünschten Wert ansteigt, so wird eine be- trächtliche Anfangsbewegung des Hebels 13 nach rechts verursacht. Der Kontakt 14 kann mit dem Kontakt 16 im Eingriff bleiben, wenn dieser durch den Magneten 183 nach rechts bewegt wird ; in diesem Falle wird der Motor 148 fortgesetzt bewegt, bis die Abnahme in der Generatorspannung ausreicht, um den Kontakt 14 des Primärrelais 157 vom Kontakt 16 zu trennen. In diesem Falle wird die Berichtigungsk1 : aft in der Generatorspannung, die erforderlich ist, um die Kontakte 14 und 16 zu trennen, den Kontakt 14 nicht ausreichend nach links bewegen, damit er ausser Eingriff mit dem Kontakt 16 gebracht wird, nachdem der Kontakt 16 in seine normale feststehende Lage zurückbewegt ist.
Nach der Trennung der Kontakte 14 und 16 wird eine Zeitspanne von relativ kleiner Dauer auftreten, bevor die allmähliche Bewegung des Kontaktes 16, wie oben beschrieben, nach links ein Wieder- schliessen der Kontakte 14 und 16 verursachen wird, um über das Relais 154 und den Motor 148 die Verminderung der Erregung des Generators 86 wieder herbeizuführen. Nach Wiederschliessen der Kontakte 14 und 16 wird der Pendelungen verhindernde Magnet 183 wieder erregt und der Kontakt 16 bewegt sich, wie beschrieben, plötzlich nach rechts, um wieder in seine dargestellte Lage zu gelangen.
Wenn die Abweichung der zu regelnden Spannung von dem gewünschten Wert ausreicht, die Beeinflussung des Relais 157 so herbeizuführen, dass der Eingriff des Kontaktes 14 mit dem Kontakt16 aufrechterhalten bleibt, wenn der Kontakt 16 durch den Magneten 183 nach rechts gezogen wird, so kann der Kontakt 16 in Eingriff mit dem Kontakt 14 gebracht werden einige Zeit früher, als der Kontakt 14 nach links bewegt ist. Der Kontakt 14 wird durch den Kontakt 16 nicht wieder geschlossen, wenn der Kontakt 16 in seine feste, in der Fig. 12 angegebene Lage nach der Entregung der Wicklung bewegt wird.
Die Dauer jeder nacheinander folgenden Zeitspanne,, in der die Kontakte 14 und 16 während einer solchen Reihe von Regelvorgängen ausser Eingriff miteinander gebracht werden, wird ansteigen während der Zeit, in der die zu regelnde Grösse sich dem gewünschten Wert nähert, weil während der Zeit, in der der Kontakt 14 sich in seine mittlere Lage bewegt, die Zeit, die erforderlich
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ist, um den Kontakt 16 von seiner äusseren rechten Lage zum Wiederschliessen des Kontaktes 14 nach links wieder zu bewegen, zunimmt.
Sollte die zu regelnde Spannung unter ihren gewünschten Wert herabsinken, so wird die Kraft der Feder 35 die Kraft des Ankers 12 überwiegen und verursachen, dass der Hebel 13 nach links bewegt wird und dass die Kontakte 214 und 15 den Stromkreis schliessen, der nunmehr die positive Klemme der Batterie 186, den Leiter 204, die Wicklung 205 des Sekundärrelais 155, den Leiter 206, die Relaiskontakte 15 und 214, den Leiter 185 und die negative Klemme der Batterie 186 umfasst.
Da hiebei das sekundäre Relais 155 in seine Schliessstellung gelangt, so wird durch die Kontakte des Relais 15 der Stromkreis von der Batterie 156 über die Motorfeldwieklung 153 und Ankerwicklung 149 geschlossen, wodurch der Motor 148 in einer solchen Richtung bewegt wird, dass die Erregung der Generatorfeldwicklung 61 ansteigt, wobei die Relaiskontaktstücke 208 einen in bezug auf den Dämpfungsstromkreis parallelen Stromkreis zwischen den Verzweigungspunkten 209 und 211 in einer Art ähnlich wie der Kontakt 195 schliessen, wodurch die Wicklung 184 des Pendeln verhindernden Magneten 183 in gleicher Art, wie oben in bezug auf das Schliessen der Kontakte 195 des Relais 154 beschrieben wurde, erregt wird.
Die Lenkstange 176 zwischen den Kontakthebeln 113 und 174 bewegt den Kontakt 15 nach links, d. h. von dem Kontakt 214 weg, u. zw. in derselben Zeit, in der sich der Hebel 114 im Uhrzeigersinn bewegt, um den Kontakt 16 nach rechts zu bringen. Diese Stromunterbrechung durch die Kontakte e 214 und 15 wird in gleicher Art wie die für den Stromkreis mit den Kontakten 16 und 14 herbeigeführt.
Wenn die Abnahme der zu regelnden Spannung unter ihren gewünschten Wert hinreichend sein soll, so dass der Kontakt 214 in Eingriff mit dem Kontakt 15 während dessen Linksbewegung verbleibt und die unmittelbare Unterbrechung des Stromkreises dadurch verhindert wird, so wird die Spannungskorrektur in einer Reihe von Stufen durch das wiederholte Wiederschliessen der Kontakte 214 und 15 hervorgerufen. Man sieht, dass über eine relativ lange Veränderung der zu regelnden Grösse auf ihren gewünschten Wert die Berichtigung der zu regelnden Grösse im Anfangsstadium schnell ist und dass die Berichtigung stufenweise (allmählich) abnimmt.
Die Zeitspanne zwischen den Stufen nimmt zu, wenn die zu regelnde Grösse sich ihrem gewünschten Wert nähert ; da die Spannung an den Klemmen des Generators 2 sieh der Wirkung des Motors anpasst, tritt eine schnelle und genaue Berichtigung ein.
In Fig. 14 ist ein Stromkreis angegeben, in welchem ein Kupferoxydgleichrichter 212 an die Stelle von Widerstand 188 gesetzt ist. Der Gleichrichter 212 ist so angeschlossen, dass sich ein hoher Widerstand beim Fliessen des Stromes in Richtung der Pfeile ergibt und ein niedriger Widerstand beim Fliessen des Stromes in entgegengesetzter Richtung auftritt.
Es sei erwähnt, dass der Kondensator 189 normalerweise aufgeladen wird, um ein Potential an seinen Klemmen zu erreichen, welches dem Potential der Stromquelle 186 entspricht, und dass, wenn der Widerstand 188 angewandt wird, eine hinreichende Zeitspanne für das Schliessen der Kontakte 195 und 208 vorhanden sein muss, um eine vollständige Entladung des Kondensators 189 zu vermeiden, bevor die Kontakte getrennt sind ; wenn die gewünschte Zeitspanne für die völlige Ladung des Kondensators 189 nach einer Trennung des Stromes durch die Kontakte 195 und 208 verfügbar ist, so kann die gewünschte Abnahme in der Erregung der Pendeln verhindernden Wicklung M4 herbeigeführt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1 : Steuersystem zur Regelung einer elektrischen Grösse, z. B. der Gleich- bzw. Wechselspannung eines Stromkreises oder eines elektrischen Stromerzeugers, dessen Spannung von der Erregerspannung abweicht, unter Anwendung eines Schwingreglers mit einem waagebalkenähnlichen Ankerträger, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule des Reglers direkt durch an sich bekannte, als Rückführung dienende Mittel beeinflusst wird, die, ohne die Empfindlichkeit des Reglers zu beeinflussen, diesem Pendel- erscheinungen verhindernde Spannungen aufdrucken, deren Wert sich der Spannungsänderung der Maschine anpasst, wobei der Schwingregler mit zwei Schaltstufen (doppeltem Regelbereich) ausgebildet ist.