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Einrichtung zur Erregung von Gleichstrommaschinen
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Drehzahlregelkrei-siert ist. Diese Drossel müsste von einem frequenzkonstanten Erreger-Wechselstrom durchflossen sein, was aber der technischen Lehre dieser Patentschrift von vornherein widerspricht. Überdies würde eine derartige eisengeschlossene Drossel bloss in dem Gebiet ihres beim Übergang in die Sättigung entstehenden Kenn- linienknickes für die Regelung brauchbar sein. Dieses Gebiet ist jedoch viel zu schmal, um damit die
Charakteristik der Maschine über den gesamten Drehzahlbereich für die Regelung nachzubilden.
Dies kann nur mit einem Element erreicht werden, dessen Kennlinienknick weit weniger ausgeprägt ausgebildet ist, so dass die Kennlinienkrümmung über einen weiten, für die Regelung nutzbaren und die Maschinen- charakteristik nachbildenden Bereich erstreckt ist.
Die Erfindung betrifft deshalb eine Einrichtung zur Erregung von Gleichstrommaschinen mit einer über Gleichrichter und über wenigstens eine vormagnetisierte Drossel von einer Wechselspannung ange- speisten Erregerwicklung, wobei die Drossel zur Regelung des Erregerstromes vom Ankerstrom der Gleich- strommaschine vormagnetisiert ist. Die oben erwähnten Nachteile sind erfindungsgemässe dadurch vermieden, dass die Drossel als Luftspaltdrossel und die durch die Ankerrückwirkung hervorgerufene Feldschwächung der Gleichstrommaschine im gesamten Aussteuerbereich im Mittel aufhebend ausgebildet ist.
Die Wirkung der erfindungsgemässenEinrichtung besteht darin, dass eine Erhöhung des Ankerstromes, unabhängig von seiner Stromrichtung, eine Zunahme der Sättigung der Luftspaltdrossel und damit eine Abnahme des induktiven Widerstandes derselben verursacht, wodurch der Wechselstrom und damit auch der Erregerstrom nichtlinear ansteigen.
Bei der praktischen Ausführung sind vorteilhaft zwei Luftspaltdrosseln vorgesehen, deren Wechselstromwicklungen parallel und deren Gleichstromwicklungen in Serie geschaltet sind, derart, dass die im Gleichstromkreis-induziertenWechselspannungen einander aufheben. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Schaltung besteht darin, dass bei dieser Schaltung die Kurvenform des Wechselstromes weniger verzerrt ist als bei einer einzigen Luftspaltdrossel. Zur besseren Glättung des Erregerstromes sind mehrphasige, insbesondere dreiphasige Schaltungen günstig, wobei jede Phase zwei vom Ankerstrom vormagnetisierte Luftspaltdrosseln mit parallelgeschalteten Wechselstromwicklungen aufweist.
Bei Gleichstrommaschinen grösserer Leistung ist die Erregerwicklung vorteilhaft aus einem linearen Verstärker gespeist, dessen Eingangsgrösse ein über wenigstens eine durch den Ankerstrom vormagnetisierte Luftspaltdrossel geführter Wechselstrom ist, der gegebenenfalls über Gleichrichter gleichgerichtet sein kann. Die Einstellung des Sollwertes ist dabei über einen Stelltransformator, insbesondere Ringkern-Stelltransformator, mit besonders geringem Aufwand möglich. Ferner ist es möglich, über den Verstärker weitere Einflussgrössen, z. B. eine lineare Kompoundierung, einzuführen.
Hiebei ist es notwendig, die Magnetisierungskurve der Luftspaltdrossel der Leerlaufkennlinie der Gleichstrommaschine anzpassen, da die spezifische Wirkungsweise der Erfindung auf der inneren Verwandtschaft dieser beiden Kennlinien beruht. Aus der Notwendigkeit der Anpassung beider Kennlinien muss die gleichstromvormagnetisierte Drossel einen Luftspalt aufweisen, da die Gleichstrommaschine auch einen besitzt. Vorzugsweise ist die Luftspaltdrossel durch die Wahl des Kernmaterials sowie Formgebung des Luftspaltes derart ausgebildet, dass sich zufolge der Eisensättigung in der Luftspaltdrossel bei konstanter Drehzahl der Gleichstrommaschine eine lineare Abhängigkeit der induzierten Ankerspannung von der Grösse der Erregerwechselspannung im gesamten Spannungsbereich der Maschine ergibt.
Durch Steuerung der Erregung des Steuergenerators eines Leonardsatzes ist die Luftspaltdrossel vorteilhaft derart bemessen, dass die durch die Ankerrückwirkung hervorgerufene Drehzahländerung des Leonardmotors im wesentlichen aufgehoben wird.
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grosser Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung gegenüberEinfachheit, insbesondere im Wegfall von stabilisierenden Einrichtungen zur Erzielung eines brauchbaren Zeitverhaltens, und in der erhöhten Betriebssicherheit, die dadurch gegeben ist, dass bei Wegfall der beeinflussenden Grösse (Ankerstrom) noch immer eine Steuerung der Generatorspannung möglich ist, während der Ausfall der Istwerterfassung bei einer Regelung den Regler im allgemeinen zum Übergang in maximale Aussteuerung veranlasst.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfinduhg sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt die einfachste Ausführung, bei der die Erregerwicklung 1 einer Gleichstrommaschine 2 über einen Gleichrichtersatz 3 und eine Luftspaltdrossel 4 an eine Wechselspannung angeschlossen ist, wobei die zweite Wicklung der Luftspaltdrossel vom Ankerstrom J der Gleichstrommaschine 2 durchflossen ist. Erhöht sich der Ankerstrom J, so wird die Luftspaltdrossel 4 unabhängig von der Stromrichtungzunehmend gesättigt und ihr induktiver Widerstand verringert, so dass der Erregerstrom i nichtlinear ansteigt. Bezüglich des dynamischen Verhaltens ist dabei zu berücksichtigen, dass sich die Erhöhung des Erregerstromes mit der Zeitkonstante des Hauptfeldes verzögert auswirkt.
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Fig. 2 zeigt eine dreiphasige Anspeisung der Erregerwicklung 1 einer Gleichstrommaschine 2 über einen Gleichrichtersatz 3. Sechs Luftspaltdrosseln 4,5, 6,7, 8 und 9 sind mit ihren Wechselstromwicklungen jeweils paarweise parallel in je eine der Phasen R, S und T eines Drehstromsystems geschaltet,
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Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel für insbesondere grössere Gleichstrommaschinen. Die Erregerwicklung 1 des Gleichstromgenerators 2 wird durch einen Transduktor 10 in Einphasenbrückenschaltung gespeist. Zur Linearisierung der Steuerkennlinie ist der Transduktor 10 als Regelverstärker eines inneren Erregerstrom-Regelkreises geschaltet, wobei als Istwert der über eine Steuerwicklung geführte Erregerstrom wirksam ist. Der Sollwertstrom wird durch eine erfindungsgemässe Einrichtung erzeugt, indem der vom Stelltransformator 11 über die Arbeitswicklungen der Luftspaltdrosseln 4 und 5 ge- führte Wechselstrom gleichgerichtet und nach einer Siebung (Widerstand, Kondensator, Drossel) einer zweiten Steuerwicklung zugeführt wird.
Eine dritte Steuerwicklung wird aus einem Gleichrichter über einen Vorwiderstand mit konstantem Vormagnetisierungsstrom gespeist. Die Steuerwicklungen der Luftspaltdrosseln 4 und 5 werden in erfindungsgemässer Weise vom Ankerstrom durchflossen, welcher den vom Stelltransformator 11 her bezogenen Steuer-Wechselstrom in nichtlinearer Weise beeinflusst. Diese Beein - flussung wird durch den vorerwähnten inneren Regelkreis in richtiger Weise auf den Erregerstrom des Gleichstromgenerators 2 übertragen. Der Vorteil der in Fig. 3 beschriebenen Ausführung liegt darin, dass bei der erfindungsgemässen Bildung der charakteristischen Funktion mit einem niedrigen Leistungsbedarf das Auslangen gefunden werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erregung von Gleichstrommaschinen mit einer über Gleichrichter und über wenig" stens eine vormagnetisisrte Drossel von einer Wechselspannung angespeisten Erregerwicklung, wobei die Drossel zur Regelung des Erregerstromes vom Ankerstrom der Gleichstrommaschine vormagnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel als Luftspaltdrossel (4 - 9) und die durch die Ankerrückwirkung hervorgerufene Feldschwächungder Gleichstrommaschine (2) im gesamten Aussteuerbereich im Mittel aufhebend ausgebildet ist.