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Anordnung zur schnellen Erregung und Aberregung von elektrischen Maschinen.
Bei elektrischen Maschinen, deren Feldwicklungen grosse Selbstinduktion aufwcisen, folgt die Spannungsänderung den Änderungen der Erregerspannung häufig nicht ra ("h genug. so dass man zu besonderen Hilfsmitteln greifen muss. um eine sogenannte SchneHerregung zu erreichen.
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gewendet, welche zum mittelbaren oder unmittelbaren Antrieb von rasch zu steuernden oder umzusteuernden schweren Arbeitsmaschinen, beispielsweise von Reversierwalzwerken, dienen.
Ohne diese Mittel wird durch die hohe Selbstinduktion der Feldspulen die erforderliche rasche Änderung ihres Erregerstromes verhindert.
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als für die normale Erregung notwendig war. Diese höhere Spannung wurde entweder dadurch erzielt, dass der Erregerwicklung ein Ohmscher Widerstand vorgeschaltet wurde oder dadurch, dass die Erregerspannung mittels zusätzlicher Wicklungen aut den Feldpolen der Haupt-oder einer Hilfsdynamo anfänglich auf einen höheren Wert eingestellt wurde. Bei der erstgenannten Anordnung werden jedoch die Erregerverluste vervielfacht, während die zweite. Anordnung eine entsprechend vergrösserte Erregermaschine verlangt.
Nach der Erfindung wird die Selbstinduktion der Feldspulen durch geeignete Anwendung des mechanischen Äquivalents der Selbstinduktion. nämlich durch Schwungmassenwirkung,
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wird. Die Spannung El dieser Maschine wirkt im Beharrungszustand der Erregermaschinenspannung E der Hauptmaschine entgegen, so dass die Feldspulen der letzteren an einer Span- nung E, = E-E liegen ; die Zusatzmaschine arbeitet dabei als Motor und lädt das Schwungrad auf.
Wenn nun die Spannung E der Erregermaschine plötzlich auf den Wert-E umgekehrt wird, zum Zwecke, den Strom in der Feldwicklung der Hauptmasehine elenfalls auf den gleichen, aber negativen Wert umzukehren, so läuft zunächst die Zusatzmaschine mitsamt den mit ihr
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blick die Spannung E" weiter, so dass nunmehr auf die Feldwicklung der Hauptmaschine die Spannung
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entfällt, die sich erst allmählich, mit abnehmender Drehzahl der Zusatzmaschine, in der hisherigen Richtung, auf den Wert
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verringert.
Dieser Wert wird um so schneller erreicht. a) s durch das Abnehmen und das darauf folgende Anwachsen des Haupterregerstromes auch der Strom im Anker der Zusatzmaschine zuerst abnimmt und dann in umgekehrter Richtung wieder wächst und dadurch die auf ihre Schwungmassen ausgeübte Bremswirkung verstärkt. Die Zeit für das Reversieren der Zusatzmaschine ist abhängig von der Stärke ihres Erregerfeldes, das entsprechend geregelt werden kann.
Würde nun die Zusatzmaschine ausschliesslich mit dem Schwungrad belastet, so würde sie allmählich fast die gesamte Spannung E der Erregermaschine aufnehmen bei einem Strom, der ihrem Leerlaufstrom entspricht, der aber zu gering ist. um die Hauptmaschine zu erregen. Deshalb ist es zweckmässig, mit der Zusatzmaschine eine sich mit steigernder Drehzahl selbsttätig belastende Arbeitsmaschine, also etwa eine Pumpe. einen Ventilator, eine Dynamomaschine zu kuppeln, nach deren Drehmoment sich die Stromstärke im Anker der Zusatzmaschine, also auch in der Erregerwicklung der Hauptmaschine, während des Beharrungszustandes richtet.
Entsprechend dem gewünschten Abhängigkeitsgesetz wählt man eine Belastungsmaschine, deren Drehmoment von der Drehzahl unabhängig. also konstant ist, oder mit der Drehzahl steigt. . \15 zweckmässig hat sich die Belastung mit einer auf der Wirkung der Fliehkraft beruhenden Maschine bewährt. deren Drehmoment etwa dem Quadrat ihrer Drehzahl proportional ist.
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Einige Schaltungen nach der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Oie Gleichstrom- maschine. ?, deren Erregung rasch geändert werden soll, besitzt die Erregerwicklung f ; diese wird von der Erregermaschine e gespeist, deren Feldwicklung : o über den Umschalter u von der konstanten Stromquelle b gespeist wird. Bei der Schaltung nach Fig. 1 ist erfindungsgemäss die Zusatzmaschine z in den Stromkreis der Feldwicklung f der Erregermaschine e eingeschaltet, die von der Wicklung c konstant erregt wird. Die Maschine z ist mit dem Schwungrad s und dem Ventilator v gekuppelt.
Im normalen Betrieb (Beharrungszustand) verteilt sich die Spannung E
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und Drehzahl entsprechende gegene1ektromotorische Kraft EI und eine ihrer Leistung entsprechende Drehzahl entwickelt :
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Im AugenblIck der Reversierung, die mittels des Umschalters 11 vorgenommen wird, wird durch entgegengesetzte Erregung der Wicklung w die Spannung der Maschine e umgekehrt. Da nun der Strom der im Kreis der Wicklung f und der Zusatzmaschine z zunächst seine Richtung beibehält, arbeitet die letztere weiter als Motor und wird, da sich ihre Drehzahl zu vermindern sucht, vom Schwungrad s unterstützt.
Ihre Spannung EI. addiert sich aber nunmehr zur Erregerspannung E, und die Erregerwicklung f erhält daher die Spannung
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Da das Schwungrad sowohl durch die Maschine, als auch durch den Ventilator v gebremst wird, verzehrt sich seine lebendige Kraft, es bleibt allmählich stehen, wird aber sofort wieder
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wirkenden Maschine z angetrieben, bis der Beharrungszustand wieder hergestellt ist ; dabei geht die Spannung Er allmählich vom Wert E + E, in den Wert E-E, über.
Die Zeit, während deren diese Änderung stattfindet, ist abhängig von der Grösse des Schwungrades s und von der Erregung der Wicklung c, während sich der Wert der Spannung EI nach der Leistungsaufnahme des Ventilators v richtet und durch Änderung der Erregung der Wicklung c beliebig eingestellt werden kann.
Wie erwähnt, kann an Stelle des Ventilators v auch eine Dynamo d von der Zusatzmaschine z angetrieben werden, die auf irgend einen Stromverbraucher belastet wird und beispielsweise ihrerseits die Erregung der Erregermaschine (mittels der Wicklung k) beeinflussen kann. Dies ist in Fig. 2 dargestellt.
Statt die Zusatzgruppe z, s, v in den Erregerkreis der Hauptmaschine g einzuschalten, kann sie auch in denjenigen ihrer Erregermaschine e eingeschaltet werden, entsprechend Fig. 3.
Die Arbeitsweise ist die gleiche, wie oben beschrieben, dagegen wird die Zusatzgruppe bedeutend kleiner und die Erregermaschine e grösser. Ein besonderes Schwungrad ist in Fig. 3 nicht angegeben, da die Schwungmassen auch im Ankerkörper der Zusatzmaschine z untergebracht werden können.
Bei der Schnellerregung von grossen Wechselstromgeneratoren wird die Zusatzmaschine ebenfalls in den Kreis der Feldwicklung der Hauptmaschine oder der Erregermaschine eingeschaltet.
PATNT-ANSPRÜCHE : i. Anordnung zur schnellen Erregung und Aberregung von elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Erregerstromkreis der Hauptmaschine oder ihrer Erregermaschine eine freilaufende, konstant erregte Schwungradmaschine geschaltet ist, deren elektromotorische Kraft für gewöhnlich der Erregerspannung entgegenwirkt und bei Änderungen derselben infolge des Beharrungsvermögens der Schwungmasse ihren Richtungssinn noch eine Weile beibehält, so dass dadurch die Zu-und Abnahme der Erregerspannung beschleunigt werden.