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Regeleinrichtung für einen Drehstromgenerator
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Drehstromgenerator, der mit stark wechselnder
Drehzahl betrieben wird, über Gleichrichter an eine Batterie angeschlossen ist und eine zur Selbsterregung dienende Nebenschlussfeldwicklung sowie einen Spannungsregler enthält, der beim Überschreiten des Soll- wertes der Generatorausgangsspannung den Erregerstrom in der Feldwicklung unterbricht oder wenigstens verkleinert, und wobei ausser den drei vom Laststrom durchflossenen Gleichrichterpaaren noch drei Hilfs- gleichrichter vorgesehen sind.
Bei bekannten Regeleinrichtungen dieser Art führen von den in Stern- oder Dreieck-Schaltung ver- bundenen Drehstromwicklungen des Generators zu der mit der flusklemme der Batterie verbundenen Plus- leitung drei in Ladestromrichtung durchlässige Gleichrichter, die eine Entladung der Batterie über die Wechselstromwicklul1gen verhindern. Bei im Nebenschluss erregten Generatoren ergibt sich jedoch die
Schwierigkeit, die Feldwicklung so anzuschliessen, dass sie bei Anlauf des Generators zur Selbsterregung einen ausreichenden Gleichstrom erhält - bei Stillstand dagegen die Batterie nicht belastet.
Bei andern bekannten Regeleinrichtungen wird die hniladung der Batterie über die Feldwicklung dadurch verhindert, dass man in die Plusleitung zwischen dem Anschlusspunkt der in der Ladestromrichtung durchlässigen, an die Wechselstromwicklungen angeschlossenen Gleichrichter und dem Pluspol der Batterie einen weiteren Gleichrichter einschaltet, der für den gesamten Lade- und Verbraucherstrom des Generators bemessen sein muss. In diesem Fall wird die Erregerwicklung an den genannten Verbindungspunkt der Gleichrichter angeschlossen.
In der Regeleinrichtung nach der französischen Patentschrift Nr. 1. 203. 388 wird die Entladung der Batterie über den Regler und die Erregerwicklung dadurch verhindert, dass ein besonderer, von Hand zu bedienender Schalter in der Anschlussleitung von der Batterie zum Regler und zur Erregerwicklung vorgesehen ist.
Bei 0für Elsenbahnfahrzeuge vorgesehenen Generatoren kommen keine handbetätigten, sondern nur automatisch arbeitende, vor Rückstrom aus der Batterie schützende Schalter in Betracht. Diese Schalter sind teuer, bedürfen der Wartung und arbeiten unzuverlässig bei niedrigen Antriebsdrehzahlen, die nur eine dicht bei der Batteriespannung liegende Generatorspannung ergeben.
Man ist deshalb bei modernen Anlagen dazu übergegangen, an Stelle von elektromagnetischen Rückstromschaltern, die mit einer Stromspule und mit einer Spannungsspule ausgerüstet sein müssen, in der Ladestromrichtung durchlässige Halbleitergleichrichter in der Verbindungsleitung vom Gleichrichtersatz zur Batterie vorzusehen und die Erregerwicklung samt dem Regler - in bezug auf die Ladestromrichtung - vor dem Halbleitergleichrichter unmittelbar an den Gleichrichtersatz anzuschliessen.
In diesem Falle muss der Halbleitergleichrichter, der nur wegen des Anschlusses der Feldwicklung und des Reglers, nicht aber wegen der im Gle1cimchtersatz erlolgenden Gle1chrichtung des Generatorwechselstromes erforderlich ist, für die grösste auftretende Laststromstärke des Generators bemessen werden, obwohl der Strombedarf der Erregerwicklung und des Reglers zusammen in der Regel etwa nur ein Fünfzigstel bis höchstenfalls ein Zehntel der Laststromstärke beträgt.
Durch die britische PatentschriftNr. 612,342 und die USA -Patentschrift Nr. 2,789, 265 sind schliesslich Regeleinrichtungen bekannt, bei denen nur die Erregerwicklung oder nur der Spannungsregler über Hilfsgleichrichter mit der Batterie verbunden sind ; auch durch diese Anordnung kann bei längeren Stillstandzeiten des Generators eine vollständige Entladung der Batterie nicht verhindert werden.
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Nach der Erfindung werden nun bei Regeleinrichtungen der eingangs beschriebenen Art für Drehstrom- geneiatoren diese Nachteile dadurch vermieden, dass die drei Hilfsgleichrichter einerseits an je eine
Wechselstrom wicklung und anderseits gemeinsam an die Feldwicklung sowie an den Spannungsregler an- geschlossen sind, wobei die mit den Hilfsgleichrichtern und den Drehstromwicklungen verbundenen, in der Stromrichtung von den Drehstromwicklungen zur Batterie durchlässigen, laststromdurchflossenen
Gleichrichter einen Rückstrom von der Batterie zu den Hilfsgleichrichtern verhindern.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Regeleinrichtung eine Drehstrom- lichtmaschine mit Regler und zugehöriger Pufferbatterie in Fig. 1 in Ansicht bzw. in Fig. 2 im Schaltbild dargestellt.
Die Lichtmaschine ist zum Betrieb auf Eisenbahn-und Kraftfahrzeugen bestimmt und enthält in ihrem
Lichtmaschinengehäuse 10 drei in Sternschaltung miteinander verbundene, feststehende Drehstromwick- lungen 11,12 und 13 und eine Feldwicklung 14, die auf dem nicht dargestellten, mit Hilfe einer Rie- menscheibe 15 antreibbaren Anker sitzt und ein mit dem Anker umlaufendes Magnetfeld erzeugt. Das umlaufende Magnetfeld induziert in den feststehenden Drehstromwicklungen 11-13 Wechselspannun- gen, die durch einen Gleichrichtersatz gleichgerichtet und einer Batterie 16 sowie nicht dargestell- ten, an die Batterie anschliessbaren Verbrauchern zugeführt werden.
Der Gleichrichtersatz enthält drei
Gleichrichterpaare, von denen jedes aus einem mit seiner Ableitungselektrode an die gemeinsame, zum
Pluspol der Batterie 16 führende Plusleitung 17 angeschlossenen Gleichrichter 18 und einem mit seiner
Zuleitung an Masse angeschlossenen Gleichrichter 19 besteht. Jedes der drei Gleichrichterpaare ist an eine andere der drei Wechselstromwicklungen 11 - 13 angeschlossen.
Zur Regelung der zwischen der Plusleitung 17 und Masse auftretenden Ausgangsspannung des Genera- tors ist ein elektromagnetischer Spannungsregler 20 vorgesehen, der eine Spannungsspule 21 und ein Ruhe- kontaktpaar hat, das aus einem unter Federdruck stehenden Schaltarm 22 und einem mit der Feldwick- lung verbundenen Ruhekontakt 23 besteht. Erfindungsgemäss ist die Anordnung der Feldwicklung 14 und der Sprnnungsspule 21 des Reglers so getroffen, dass auch bei längerem Stillstand der Lichtmaschine kein nennenswerter Entladestrom über diese beiden Wicklungen fliessen kann.
Eine beim Anfahren sofort ein- setzende Selbsterregung wird jedoch in jedem Fall sichergestellt, weil von jeder der drei Wechselstrom- wicklungen 11 - 13 einer von drei zusätzlichen Gleichrichtern 25, 26 und 27 zu einer mit dem Schalt- arm 22 verbundenen Hilfsleitung 215 führt. Diese erhält beim Betrieb der Lichtmaschine praktisch die glei- che Spannung wie die mit der Batterie 16 verbundene Plusleitung 17 und gewährleistet, dass die Span- nungsspule 21 des Reglers den gewünschten Sollwert der Ausgangsspannung konstant hält. Sobald dieser
Sollwert erreicht wird, unterbricht der Schaltarm 22 den von der Hilfsleitung 28 zur Feldwicklung 14 flie- ssenden Erregerstrom, so dass die magnetische Erregung absinkt und damit auch die in den Wechselstrom- wicklungen induzierte Spannung fällt.
Sobald die Ausgangsspannung wieder den Sollwert zu unterschreiten droht, schliesst der Schaltarm 22 den Erregerstromkreis wieder, so dass das beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.