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Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Dynamomaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur selbsttätigen Spannungsregelung von Dynamomaschinen, bei denen die Spannungsregelung unter Benutzung einer Hilfsspannungs- (ruelle erfolgt, die mit der zu regelnden Dynamomaschine über eine Hilfserregerwicklung gleichpolig verbunden ist, welche nur bei Abweichungen der zu regelnden Spannung von ihrem normalen Werte von einem Ausgleichstrome durchflossen wird. Die Erfindung bezweckt, eine Anordnung dieser Art zu schaffen, die auch dann eine rasch wirkende Regelung und eine sehr genaue Einhaltung des normalen Spannungswertes ermöglicht, wenn zur Herstellung der Hilfsspannung Spannungsquellen, wie Sammlerbatterien oder dgl., die selbständig eine unveränderliche Spannung liefern, nicht zur Verfügung stehen, wie es z. B. auf Schiffen häufig der Fall ist.
Auf der Zeichnung ist ein Ausfübrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung und Fig. 2 ein zur Erläuterung der Wirkungsweise dienendes Diagramm. A bezeichnet den Anker der zu regelnden, als Nebenschiussgenerator gedachten Dynamomaschine und al eine Hilfserregerwicklung, die entweder auf dem Magnetgestelle de & Generators selbst oder auf dem einer besonderen Erregermaschine angeordnet sein kann.
Auf der Zeichnung ist der Einfachheit halber angenommen, dass die Wicklung al auf dem Nlagnetgestelle des Generators selbst sitzt. Die Wicklung al wird durch einen kleinen, konstant (beispielsweise durch permanente Mnete) erregten Hilfsgenerator B gespeist, der aber die Wicklung al gleichpolig mit den Kommen des Generators A verbunden ist. Die Wicklung al ist in solchem Sinne gewunden, dass ein in demErregerstroMkreise B Sal von der positiven Klemme des Hilfsgenerators B nach der positiven Klemme des Hauptgenerators A fliessender Strom eine Verstärkung des
Feldos des Hauptgenerators bewirkt. Zum Antriebe des Generators B dient ein Neben- schlussmotor C', der an die Ktemmen des Hauptgenerators A angeschlossen ist.
Die gemein- same Welle D des Motors C und des Generators B trägt ein Schwungrad E. Dia Verhältnisse sind so gewählt, dass der Generator B bei der Umlal1fszahJ, die der Motor C bei der normalen Spannung der Maschine A besitzt, eine Spannung liefert, die gleich der normalen
SpannungdesHauptgeneratorsAist.
Die beschriebene Schaltung wirkt wie folgt : Solange die Klemmenspannung Fa des
Hauptgenerators A ihren normalen Wert besitzt und infolgedessen die Klemmenspannl1ng Eb des Hilfsgenerators B den gleichen Wert hat, bleibt infolge der gleichpoligen Verbindung der Generatoren Rund A die Wicklung al stromlos. Sobald aber die geringste Abweichung
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in diesem Falle abspielen, sollen an Hand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms erläutert werden.
In diesem bezeichnet die Linie oa die auf die gemeinschaftliche Umlaufszahl t ! des Motors C und des Generators B bezogene Spannungscharaktcristik [Ea==f (n)] des Generators A, und die Linie 0 b die ebenfalls auf die Umlaufszahl 11. bezogene Spannungscharakteristik [Eb == ? ()] Generators B. Die Charakteristik 0 b ist, da der Generator B konstant erregt ist, eine Gerade, die Charakteristik o a, da der Motor C ein Nebenschlussmotor ist, eine nach der Abszissenachse konvex gekrümmte Kurve.
Die Abszisse oc des Schnittpunktes d der beiden Charakteristiken stellt die im Normalzustande vorhandene Umiaufszahl n dar, bei der die durch die Ordinate cl dargestellte normale Spannung des Generators A den gleichen Wert wie die Spannung des Generators B besitzt.
Es soll nun angenommen werden, dass eine Störung eintritt, die bei ausgescllalteter Erregerwicklung al eine Verminderung der Spannung Ea auf den Wert ce bewirken würde. Die Umlaufszahl n würde sich dann auf einen Wert vermindern, der durch die Abszisse desjenigen Punktes g der Charakteristik 0 a dargestellt wird, dessen Ordinate gleich ce ist. Die Spannung Eb würde den Wert f h annehmen. Dieser Wert ist infolge des Umstandes, dass die Charakteristik o a nach der Abszissenachse hin konvex ist, grösser als der Wert fg, auf den die Spannung Ea gesunken ist.
Es wird daher, wenn man jetzt der Wirklichkeit entsprechend annimmt, dass die Erregerwicklung al eingeschaltet ist, in dieser ein Ausgleichstrom entstehen, der auf eine Erhöhung des Wertes von Ea hinwirkt. Bei längerer Dauer der Störung tritt nun ein Gleichgewichtszustand ein, zu dem die Umlaufszahl n = 0 i und die Spannungen Ea =t ; und Eb MM gehören mögen. Für den Gleichgewichtszustand
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annehmen, dass der Spannnngszuwachs k n dem Erregerstrome und daher auch dem Spannungsunterschiede m k proportional ist. Die Werte m kund k 11 stehen dann in einem festen Verhältnisse, das durch die magnetische Charakteristik der Erregerwicklung al bestimmt ist.
Man kann daher, wie ohneweiters klar ist, den Punkt k als Schnittpunkt der Charakteristik oa und einer Geraden bestimmen, die den Punkt p, in dem die Gerade eng die Gerade ob schneidet, mit einem Punkte q verbindet, der die Strecke de in dem erwähnten festen Ver- hältnisse teilt.
Wie unmittelbar aus dem Diagramm zu ersehen ist, wird der Wert i k, den die Spannung Ea im Gleichgewichtszustände annimmt, ihrem normalen Werte ca um so näher kommen, je näher der Punkt q dem Punkte d liegt, d. h. je kleiner das Verhältnis zwischen dem den Erregerstrom liefernden Spannungsunterschiede Eb # Ea und dem hiedurch erzeugten Spannungszuwachse des Generators A ist.
Ans diesem Grunde empfiehlt es sich, die Erregerwicklung al nicht, wie auf der Zeichnung nur der Einfachheit halber angenommen ist, unmittelbar auf dem Magnetgestelle des Generators A anzuordnen, sondern auf dem einer besonderen Krregermaschine. Ferner ist es auch, wie ebenfalls unmittelbar aus dem Diagramme zu ersehen ist, günstig, die Verhältnisse so zu wählen, dass die Charakteristik 0 a in der Nahe des Punktes d möglichst steil verläuft
In genau entsprechender Weise wirkt die Regelung, wenn es sich um eine Störung handelt, die im Sinne einer Vergrösserung der normalen Spannung des Generators A wirkt.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist es, falls Wert darauf gelegt wird, dass die Regelung auch bei länger andauernder Störung des normalen Zustandes im Sinne einer Wiederherstellung dieses Zustandes wirkt, wesentlich, dass der Motor C ein Nebenschlussmotor ist und gleichzeitig der Generator B konstant erregt wird. Legt man dagegen nur auf eine rasche Wiederherstellung der normalen Spannung bei nur kurze Zeit andauernden Störungen Wert, so braucht dies nicht der Fall zu sein. In diesem Falle ist, abgesehen von dfm Schwungrade, nur wesentlich, dass der Generator B die Eigenschaft besitzt, bei gleichbleibender Umlaufszahl eine von der Belastung unabhängige, unveränderliche Spannung zu liefern.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass das Mittel, den als Hilfsspannungsquelle dienenden Generator B durch einen von der zu regelnden Spannung gespeisten Motor C anzutreiben,
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bei derartigen Schaltungen an sich bekannt ist. Bei diesen bekannten Anordnungen dient aber als Hitfsgecerator eine Nebenschlussdynamomaschine, also eine Maschine, deren Spannung nicht nur von der Drehzahl, sondern auch von der Belastung stark abhängig ist.
Die Verwundung einer Dynamomaschine mit von der Belastung praktisch unabhängiger Spannung als Hilfsspannungsquelle ist daher neu. Neu ist ferner die Verwendung zusätzlicher Schwungmassen auf dem durch den Hilfsgenerator B und dessen Antriebsmotor C gellildeten Maschinensatz. Gerade das Vorhandensein der zusätzlichen Schwungmasse E trägt aber dazu bei, die Spannung des Hilfsgenerators B auch während des Regelvorganges möglichst konstant zu halten, wodurch eine zugleich schnelle und genaue Regelung der Spannung des Generators A gewährleistet ist.