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Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Spannung bzw. der Stromstärke.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Spannung bzw. der Stromstärke unter Ausschaltung von beweglichen Teilen jeder Art. Die Wirksamkeit der Regelung nach der Erfindung soll also nicht wie bisher die ständige oder zeitweise Bewegung irgendeines Bestandteiles zur Voraussetzung haben und sie soll nicht durch die Hemmung eines sich bewegenden Teiles in ihrer Wirkung gestört werden können.
Für diesen Zweck der erhöhten Betriebssicherheit sind durch die Erfindung die an sich bekannten Glühkathoden-Vakuumröhren nutzbar gemacht worden. Die Erfindung besteht nämlich darin, dass die selbsttätigen Änderungen des Widerstandes für den durch die Vakuumröhre hindurchfliessenden Strom, die durch veränderliche Beheizung der Glühkathode der Vakuumröhre in Abhängigkeit von dem zu regelnden Strom oder der zu regelnden Spannung hervorgerufen worden sind, bzw. die durch die oben erwähnten selbsttätigen Widerstands- änderungen hervorgerufenen Änderungen der Stromverhältnisse des durch die Vakuumröhre fliessenden Stromes wieder auf den zu regelnden Strom bzw. die zu regelnde Spannung in Rückwirkung gebracht werden, wodurch die gewünschte Regelung erfolgt.
Die Mittel, die verwendet werden, um die Änderungen des Widerstandes bzw. der Stromverhältnisse der Vakuumröhre auf den zu regelnden Strom bzw, Spannung in Rückwirkung zu bringen, können beliebig, unter Umständen sogar bekannt sein, wichtig ist nur, dass sie auf Änderungen der gegebenen Art ansprechen.
Die Erfindung ermöglicht eine äusserst einfache Anordnung bei Wechselstromerzeugern, bei welchen das Gleichhalten der Klemmenspannung durch Regelung der Erregung einer Erregermaschine erfolgt. Hier erhält man die erforderliche Rückwirkung schon dadurch, dass der Erregerstrom der Erregermaschine durch die Glühkathoden-Vakuumröhre hindurchfliesst, während der Heizstromkreis der Glühkathode an den Klemmen der Erregermaschine liegt.
Um die Temperatur der Glühkathode nach Möglichkeit zu ändern, ist es zweckmässig, die Regelung der Beheizung der Glühkathode unter Einschaltung eines Transformators zu bewirken, dessen an die Glühkathode angeschlossene Sekundäre in sich kurz geschlossen ist ; der dort auftretende Induktionsstrom beeinflusst die Temperatur und damit den Widerstand der Sekundären in möglichst grossem Ausmasse.
Die Verwendung von temperaturveränderlichen Widerständen für die selbsttätige Spannungsregelung ist bekannt. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ist in den Erregerstromkreis einer Wechselstrommaschine ein mit der Temperatur sich ändernder Ohmscher Widerstand eingeschaltet, wobei dieser Widerstand gleichzeitig von einem von der Spannung der Maschine in Abhängigkeit gebrachten Wechselstrom selbst oder von dem Sekundärstrom eines Transformators durchflossen wird, der an den Wechselstrom angeschlossen ist. Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass der Erregergleichstrom nicht nur durch die Feldwicklung der Wechselstrommaschine oder Erregermaschine und den besonderen Widerstand, sondern auch in den parallel zu diesem Widerstand liegenden Transformator hineingeht und dessen magnetischen Stromkreis mehr oder weniger sättigt.
Zur Beseitigung dieses Übelstandes ist vorgeschlagen worden, dass man ausser dem temperaturveränderlichen Widerstand noch einen weiteren Widerstand im Sekundärstromkreis des Transformators vorsieht. Im Gegen-
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satz zu diesen Einrichtungen ist bei der Einrichtung nach der Erfindung der temperaturveränderliche Widerstand, der von der zu regelnden Spannung bzw. dem zu regelnden Strom beeinflusst wird, in den Heizstromkreis einer Glühkathoden-Vakuumröhre eingeschaltet und dient nur dazu, die Temperatur der Glühkathode innerhalb möglichst weiter Grenzen zu verändern. Hierbei ist beim temperaturveränderlichen Widerstand nach der Erfindung Widerstand und Transformator vereinigt, indem der Widerstand eine in sich kurz geschlossene Spule darstellt.
Die Erfindung soll auf Grund einer Schaltung erläutert werden, die für Wechselstromerzeuger bestimmt ist, deren Klemmenspannung durch Regelung der Erregung auf gleicher Höhe gehalten wird. Diese Schaltung zeigt Fig. i ; die Fig. 2 zeigt eine Einzelheit.
A ist der Anker der Erregermaschine, die mittels der Schleifringe Cl, C2 der Wechselstrommaschine Erregerstrom zuführt, M ist die Nebenschlusserregerwicklung der Erregermaschine, WI ein in den Erregerstromkreis derselben eingeschalteter Reglerwiderstand, V eine Vakuumröhre mit Glühkathode k und Anode a. An die Klemmen K, K der Erregerdynamo ist der Glühstromkreis der Vakuumröhre angelegt, in den die Glühkathode k der Vakuumröhre mit den Klemmen b, c, ein Regelwiderstand W2 und ein induktiv beeinflusster Wider- stand ? ?, M eingeschaltet sind. UI, U2 bezeichnen die Klemmen der zu regelnden Wechselstrommaschine.
Fig. 2 zeigt die konstruktive Ausbildung des Widerstandes. Im Gefäss E, das evakuiert, mit Luft oder einem indifferenten Gas gefüllt sein-kann und nur zum Schutze dient, ist eine über ein gerades Leiterstück rit, n kurz geschlossene Drahtspirale e, f, g, h von einem Material angeordnet, dessen Widerstand sich mit der Temperatur in hohem Masse verändert. Das Gefäss wird von einer Spule T umgeben, die die primäre Wicklung eines an die Klemmen Ul, U2 des Wechselstromgenerators angeschlossenen Transformators bildet, dessen Sekundäre die Drahtspirale darstellt ; diese wird vermittelst der Klemmschrauben m, n in den Glühstromkreis der Vakuumröhre V eingeschaltet.
Wenn der Wechselstromgenelator und die Erregermaschine mit normaler Umdrehnngszahl laufen und beide Maschinen normale Klemmenspannungen besitzen, so hält der Strom
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so dass die Vakuumröhre in dem Erregerkreis +K, M, W1, d, b, -K einen gewissen Widerstand darbietet. Wenn nun-die Klemmenspannung des Wechselstromgenerators fällt, so verringert sich auch der in der Drahtspirale induzierte Strom, die Erwärmung desselben und damit der Widerstand der Spirale nimmt also ab, wodurch im Glühkreis
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Temperatur der Kathode k ansteigt.
Da aber eine Glühkathoden-Vakuumlöhre mit aufsteigender Temperatur der Kathode dem zwischen Anode und Kathode durchgehenden Strom
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tensität des Erregerstromes, was wieder die Erhöhung der Klemmenspannung der Erregermaschine, mithin die stärkere Erregung der Wechselstrommaschine und ein Ansteigen der Klemmenspannung zur Folge hat.
Wenn der Transformator die Stärke des Glühkreisstromes erhöht, so ergibt sich eine Erhöhung der Kathodentemperatur auf primärem und sekundärem Wege dadurch, dass der vermehrte Strom des Glühstromkreises die Temperatur der Kathode erhöht ; die erhöhte Kathodentemperatur erhöht aber im Erregerkreis die Stromstärke, was-und hier kommt die sekundäre Wirkung zur Geltung-die weitere Zunahme der Kathodentemperatur im Gefolge hat ; denn auch der Strom des Erregerkreises durchfliesst die Kathode, trägt also ebenfalls bei, dieselbe glühend zu erhalten. Eine übermässige Temperaturzunahme wird dadurch verhindert, dass inzwischen die Wechsclstrommaschine immer stärker erregt wird und als Folge hiervon der Wert des Widerstandes R zunimmt.
Wenn daher die verminderte Klemmenspannung der Maschine wieder ihren früheren Wert erreicht hat, können doch in keinem der beiden Stromkreise dieselben Verhältnisse herrschen wie in der Ausgangslage.
Wenn nämlich die Klemmenspannung V der Wechselstrommaschine bei UI, U2 den normalen Wert erreicht hat, so wird, trotzdem in der Sekundären e, f, g, h des Transformators R wieder ein genau so starker Strom induziert wird wie bei der Ausgangslage, trotzdem also die Wechselstrommaschine bestrebt ist, die Sekundäre genau so zu erwärmen wie früher, im Glühstromkreise +K, m, n, W2, c, k, b, -K ein stärkerer Strom fliessen als früher, weil die Klemmenspannung der Erregermaschine A sich erhöht hat ; ein stärkeres
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der Widerstand R an, mithin nimmt die Stärke des Glühstromes ab und damit auch die Stärke des Erregerstromes der Erregermaschine, es wird also die Spannung derselben und damit die der Wechselstrommaschine wieder sinken.
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Soll auf konstante Stromstärke reguliert werden, muss die Wicklung R von der Änderung der Stromstärke abhängig gemacht werden.
Prinzipiell kann man mit der erfindungsgemässen Einrichtung auch im Gleichstromkreise regeln ; aber in diesem Falle ist der Transformator entbehrlich ; man schaltet die zu regelnde Spannung oder Stromstärke unmittelbar an das Widerstandselement.
Da beim Anlassen der Regler nicht wirkt, schaltet man zum Entladungsgefäss einen Widerstand parallel, wobei man den Glühkreis aber gleichzeitig unterbricht ; wenn die Maschine sich erregt, so schaltet man vorerst den Glühkreis ein und dann den parallel geschalteten Widerstand aus ; die selbsttätige Regelvorrichtung bedarf dann weiter keiner Bedienung. Sämtliche beim Anlassen nötigen Schaltungen können mit einem Schalter bewirkt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
I. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Spannung bzw. des Stromes, bei welcher der zu regelnde Strom (bzw. die Spannung) zur Beheizung eines Widerstandes verwendet wird, dessen Leitfähigkeit sich mit der Temperatur ändert, dadurch gekennzeichnet, dass in den zu regelnden Stromkreis oder in einen mit diesem in Wechselwirkung stehenden Stromkreis ein Entladungsgefäss mit Glühkathode eingeschaltet ist, in dessen Glühstromkreis der temperaturveränderliche Widerstand vorgesehen ist.