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Verfahren und Schaltrelais zur Vergrösserung der Schaltleistung von Schnellreglern mit
Vibrationskontakten
Zur Vergrösserung der Schaltleistung von Schnellreglern mit Vibrationskontakten werden, wie bekannt elektromagnetische Hilfsrelais, deren Wicklungen entweder durch die Kontakte des Schnellreglers ein-und abgeschaltet werden oder die in Abhängigkeit vom Feldstrom (bei Eigenerregung) oder von der Ankerspannung der Erregermaschine (bei Fremderregung) der zu regulierenden Maschine einen oder mehrere Teile des Feldwiderstandes selbsttätig kurzschliessen, verwendet.
Während bei der ersteren Art von Relais die Kontakte des Schnellreglers zur Regulierung nicht verwendet werden, wodurch sich, abgesehen von der unökonomischen Arbeitsweise, auch eine Vergrösserung der Regulierzeit des Reglers ergibt, neigt die zweite Art bei bestimmten Erregerströmen oder Erregerspannungen zum Hängenbleiben und verursacht hiedurch Pendelungen.
Die nachstehend beschriebene Erfindung vermeidet diese Nachteile und gestattet die Anordnung mehrerer Kontakte sowie eine fast stufenlose Abschaltung des Feldwiderstandes, wodurch die Schaltleistung der Kontakte des Schnellreglers ein Minimum wird und eine Vergrösserung der Regulierzeit verhindert wird.
Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, dass ein Schaltrelais in besonderer Ausführung derart in den Feldstromkreis der zu regulierenden Maschine oder deren Erregermaschine geschaltet wird, dass die Kontakte des Schnellreglers eine doppelte Funktion gleichzeitig übernehmen. Nach der einen Funktion schalten sie nämlich den Feldwidersatnd der zu regelnden Maschine oder deren Erregermaschine ein und aus, nach der anderen steuern sie das Schaltrelais mit.
Zu diesem Behufe wird das Schaltrelais durch die Differenz der Ampèrewindungen zweier Ströme in zwei Wicklungen erregt, u. zw. wird die eine (Haupt-) Wicklung durch den Feldstrom der zu regulierenden Maschine durch die Konstantspannung oder durch die Ankerspannung der Erregermaschine erregt, während die andere (Hilfs-) Wicklung im Stromkreis des Feldwiderstandes oder in Reihe mit den Kontakten des Schnellreglers liegt. Dieselbe Wirkung kann auch mit einer Wicklung erreicht werden, wenn die Differenz der Ströme selbst, also der Kontakt- strom verwendet wird. In diesem Falle muss durch besondere autel wie, z.
B. durch einen Kondensator, eine Kurzschlusswictdung, eine Gleichrichtersperrzelle usw. gesorgt werden, dass die schädliche Wirkung der Selbstinduktion der Relaiswicklung auf die Kontakte des Schnellreglers aufgehoben wird. Da nun die Ausführung des Relais nach der zweiten Art keine Besonderheiten besitzt, genügt es, wenn jene der ersten Art nachfolgend beschrieben wird.
Aus Fig. 1 ist eine Anordnung eines solchen elektromagnetischen Schaltrelais R mit Zuganker und Federgegenkraft beispielsweise für die Regulierung eines Gleichstromgenerators G ersichtlich. Die Hauptwicklung tP\ liegt in Reihe mit dem Nebenschlussfeld F, die Hilfswicklung W2 in Reihe mit dem Feldwiderstand, der aus zwei Teilen 1I} und n2 besteht. Die Amperewindungen von IV, und W2 wirken einander entgegen. Die Kontakte des Schnellreglers (irgendein bekannter Vibrationsregler) liegen parallel zu 111. und zu W ; die Relaiskontakte kl parallel zu nl.
Bei einem bestimmten Erregerstrom beginnt/ < folgendermassen zu arbeiten : Bei Schluss von K wird W2 stromlos, Wi voll erregt, der Relaisanker entgegen einer Feder angezogen, k1 schliesst sich und n, wird überbrückt. Bei Öffnen von K wird W2 erregt, gelangt in Gegenwirkung zu W" der Relaisanker fällt unter der Wirkung der render ab, kl öffnet sich und n, wird eingeschaltet.
Bei Schluss der Kontakte K wird also ie verstärkt, bei Öffnen geschwächt. Gleichzeitig wird die Schaltleistung der Kontakte K vermindert, da immer die Kontakte k1 etwas später öffnen.
Es ist leicht einzusehen, dass bei einem Erregerstrom it, der unter einem bestimmten Wert liegt, der Anker des Relais nicht mehr angezogen wird, die Kontakte kl also dauernd offen bleiben, hingegen bei einem Erregerstrom über einem gewissen Wert der Relaisanker dauernd angezogen bleibt, und die Kontakte k1 dauernd geschlossen sind.
Aus Fig. 2 ist eine Anordnung ersichtlich, wie sie für einen Schnellregler mit zwei Kontaktpaaren angewendet werden kann, von denen das eine K parallel zu einem in Reihe mit F ge-
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geschalteten Widerstand (m1 +m2) liegt. Das Schaltrelais R, welches ebenfalls zwei Kontaktpaare. k, und kl'besitzt, liegt mit der Hauptwicklung W1 an der Generatorspannung, mit der Hilfswicklung W2 in Reihe mit K.
Sind die
Kontakte des Schnellreglers (K und K') offen, so schwebt der Relaisanker zufolge der durch
W1 allein verursachten magnetischen Zugkraft, die in Gegenwirkung zu einer Feder steht, in einer Mittellage und die Kontakte sind offen.
Bei Schluss von K wird W2 erregt, addiert sich in seiner Wirkung zu Hi, der Relaisanker wird entgegen der Federkraft angezogen, die Relais- kontakte kl schliessen sich, nl wird überbrückt und der Erregerstrom if verstärkt. Bei Öffnen von K wird W2 stromlos, der Relaisanker wird unter der Wirkung der Feder abgezogen, kl öffnet sich, n, wird eingeschaltet und ie verkleinert.
Bei Schluss von K'wird W2 von einem entgegen- gesetzten Strom wie früher (strichlierter Pfeil) durchflossen, die Amperewindungen von H subtrahieren sich von W1, die magnetische
Zugkraft wird verkleinert, der Relaisanker wird unter der Wirkung der Feder in die entgegen- gesetzte Richtung aus der Mittellage gezogen und die Relaiskontakte k'l schliessen sich, wodurch der Widerstand ml überbrückt und der Erreger- strom geschwächt wird. Beim Öffnen von K' öffnet sich ebenfalls \.
Aus Fig. 3 und 4 sind Anordnungen für fremd- erregte Generatoren ersichtlich, deren Wirkungs- weise mit jener von Fig. 1 bzw. Fig. 2 über- einstimmt. Nur bezüglich der Schaltung des
Relais R ergibt sich insofern eine Änderung, als bei der Anordnung nach Fig. 3 die Wicklung Wi durch die Ankerspannung der Erregermaschine, hingegen bei der Anordnung nach Fig. 4 durch die Spannung des geregelten Generators erregt wird.
Wie bereits erwähnt, kann das Schaltrelais auch mit einer grossen Anzahl von Kontakten ausgeführt werden. In diesem Fall ist es aber zweckmässig, das Zugankersystem mit schlag- artiger Kontaktgabe zu verlassen. Durch Ab- wälzen einer als Blattfeder ausgebildeten Kontakt- brücke auf zwei Kurvenstücken kann je nach
Länge und Formgebung der letzteren eine beliebig grosse Anzahl von Widerstandsstufen ein-und ausgeschaltet werden.
Aus den Fig. 5 und 6 ist eine solche Ausführung des Relais, beispielsweise zur Regelung eines
Gleichstromgenerators, ersichtlich. Die Wir- kungsweise des Relais ist folgende (Fig. 5) :
Ein Eisenkern wird unter der Wirkung einer wicklung xi in Gegenwirkung zu einer Blatt- feder in eine Spule hineingezogen. Die Blatt- feder wälzt sich hiebei auf zwei Kurvenstücken derart ab, dass in jedem Berührungspunkte
Zugkraft und Federkraft gleich sind. Die Kurven- stücke sind gleichzeitig in eine bestimmte Anzahl von Segmenten Si... Se ; dite voneinander isoliert sind, geteilt.
An diese Segmente sind die
Stufen ni... n6 des Widerstandes N an- geschlossen, in dessen Stromkreis sich auch die Hilfswicklung W2, welche W1 entgegenwirkt, t befindet. Die Kontakte K des Schnellregicrs liegen parallel zu N und H-Der Strcm t in der Feldwicklung F fliesst bei offenen Kontakten K über W1, die Blattfeder B und über die Widerstandsstufen n. Bei kurzgeschlossenen Kontakten K sind sämtliche Widerstandsstufen und die Wicklung W2 überbrückt. Die Anordnung der Kontakt-und Isolierstufen ist derart getroffen, dass je ein Kontaktstück auf der einen Wälzbahn einem Isolierstück auf der anderen und umgekehrt entspricht.
Je mehr nun der Feldstrom ie steigt, um so mehr Widerstandsstufen werden kurzgeschlossen, wodurch die Schaltleistung der Kontakte konstant oder sogar kleiner gemacht wird. Um die Schaltleistung der Kontakte weiter I zu verkleinern, kann ein Kurvenstück zum Abschalten eines Widerstandes M (s. Fig. 6), welcher im Kontaktstromkreis liegt, verwendet werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Erregerstrom entsprechend der jeweiligen Belastung begrenzt wird, also nicht auf seinen maximal möglichen Wert ansteigen kann. Sie unterscheidet sich von jener nach Fig. 5 nur dadurch, dass zwei Widerstandsgruppen M und N, welche parallel geschaltet sind, durch die Blattfeder gleichzeitig geschaltet werden.
Es ist selbstverständlich möglich, die Widerstandsgruppen auch anders anzuordnen, etwa derart, dass bei Kurzschliessen der Widerstände der
Gruppe N die Widerstände der Gruppe M einge- schaltet werden, so dass also mit steigender
Belastung der Kontaktstrom kleiner wird.
Die Funktion der Blattfeder kann auch ein nach einer bestimmten Kurve gekrümmtes Metall- stück übernehmen. Eine stufenlose Widerstands- J änderung kann auch durch Änderung des Druckes des Magnetankers auf eine Kohlenblättchensäule bei Relais der vorbeschriebenen Art erzielt werden. Auch kann das Schaltrelais nach dem elektrodynamischen Prinzip ausgeführt werden, J ohne dass sich seine Wirkungsweise ändert.
Letzten Endes besteht die Möglichkeit, das
Zitterrelais des Schnellreglers selbst in der nach
Fig. 5 oder 6 beschriebenen Art als Schaltrelais auszuführen, so dass sich ein eigenes Schaltrelais erübrigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vergrösserung der Schalt- leistung von Schnellreglem mit Vibrations- kontakten, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kontakte des Schnellreglers den Widerstand im
Feldkreis der zu regulierenden Maschine oder deren Erregermaschine und gleichzeitig die
Wicklung (en) eines Schaltrelais ein-und aus- schalten.