CH195753A - Electric control device. - Google Patents

Electric control device.

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CH195753A
CH195753A CH195753DA CH195753A CH 195753 A CH195753 A CH 195753A CH 195753D A CH195753D A CH 195753DA CH 195753 A CH195753 A CH 195753A
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Elektricitaets-Gese Allgemeine
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Aeg
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  

  Elektrische     Regeleinrichtung.       Die     Erfindung    betrifft     eine        elektrische          Regeleinrichtung        mit    einem     Stabilisierungs-          transformator    zur     Verhütung    des Pendelns.  



  Die meisten     Regler    neigen zum     Über-          regeln.    oder Pendeln, so     .dass,    obwohl :die ge  regelte     Grösse        einen        bestimmten        mittleren     Wert     einhalten    mag, ihre     Augenblickswerte     mehr oder.     weniger    stark schwanken. Diese       Pend-elungserscheinung        wird        gewähnlich     durch eine     Zeitverzögerung    in der Wirkung  des Reglers verursacht.

   Um diese Erschei  nungen zu verhüten, sind bereits     .induktive          Stabilisierungsvorrichtungen    in     Form        eines          Transformators        bekannt    geworden, welcher  eine Wicklung besitzt, :die beim Arbeitendes  Reglers beeinflusst wird     und    eine kurzzeitige  Spannung in     einer    andern Wicklung indu  ziert, welche eine ausgleichende Wirkung  auf die     Steuereinrichtung    des Reglers, her  vorruft.  



  Gemäss der     Erfindung        .sind    die zwei  Wicklungen des     Transformators    von Gleich-         strom    gespeist     und.    diese     Wicklungen        sind    so  angeordnet, dass sie     entgegengesetzt        gerichtete     magnetische Flüsse hervorrufen..  



  Die Abbildung     ,stellt    schematisch     ein          Ausführungsbeispiel    der     Einrichtung    nach  der     Erfindung    dar, welche auf     einen;

          selbst-          tätigen        Widerstandsregler        eines        Wechsel-          stromgenerators    1 einwirkt, der     ,das    Netz 2       speist.    Der     Generator    1 besitzt     eine        Feld-          wiclclung,3.,    die durch eine selbsterregte     Er-          regermaschine    4     ,gespeist        wird,

      die eine     XLe-          benschlusswicklung    5 besitzt.     In        Reihe    mit       dieser        Nebenschlusswicklung    ist     ein    gewöhn  licher Feldwiderstand 6     und        ein        veTänder-          licher        RRegelwid-erstand    7 geschaltet.

   Der       Widerstand    7 ist mit zwei in     Reihe        ,geschal-          teten;Säulenwiderständen    dargestellt, welche  abwechselnd     Teile    aus     verschiedenem    Mate  rial besitzen, wie     beispielsweise    die langen       Kohleelemente    8,     zwischen    welche :die kurzen       Nickeleisenteile    9     geschoben    sind. Der Kon  takt- oder     Oberflächenwiderstand        zwischen         diesen verschiedenen Materialien ist relativ  hoch.

   Durch das äussere Ende der     Kohleteile     e gehen Metallkontakte. die so angebracht  sind, dass sie diese     Kontaktwiderstände    kurz  schliessen,     wenn    eine     abwärts        wirkende        Krafi     an dem äussern     Ende    der Säule des Wider  standes 7     wirksam    wird. Diese Kraft wird       mittels    eines Hebelsystems durch eine Feder  13 erzeugt.

   Der     Feder    entgegen     wirkt    ein       Elektromagnet.    der aus     einem    Kern 11 und  einem axial     gelagerten    Anker 1     _i        besteht.    Der  Kern 11 wird durch die     Hauptsieuerwicklung     14     erregt        welche.,    unter dein Einfluss der  jenigen elektrischen     Grössc,    die geregelt wer  den soll. wie z. B.     d < .r        Spannung    des     Gene-          rators,    steht.

   Zwischen dem     Generator    1 und  der     Hauptsteuerwieklung    14 ist ein     @'ollweg-          gleichricliter    15 geschaltet, welcher :ins       irgenfvelcherr        Gleichrichtern,        beispielsweise          Kupferoxyd    - Gleichrichtern.

       hc@teht.    )er       Strombegrenzungs-    oder     Glättungswiderstand     16 ist in Reihe mit der     Wechselstromseite    des  Gleichrichters geschaltet und ausserdem     be-          findet    sich damit in Reihe ein     einstellbarer     Widerstand 17 zur Einstellung der     Spannung     am Regler.  



  Zur Verhütung     des    Pendelns des oben     be-          schriebenen    Reglers ist ein     Stal)iliierurigs-          transformatorvorgesehen,        welchereinen    Kern  18 besitzt, dessen Querschnitt an einer     Stelle     durch eine Nute 19 verringert ist. Auf dem  Kern befindet sich eine Spule 20, welche mit  den     Klemmen    der Erregermaschine 4 verbun  den ist.

   Ausserdem befindet sich auf dein       Kern    18 eine     Spule        '?1.         -elche    in Reihe mit  der Spule 14 auf der     Gleichstromseite    des       Gleichrichters    geschaltet ist.  



  In der oben     beschriebenen    Einrichtung  werden die beiden     "'iclzlringen        2l.)    und 21  durch Gleichströme gespeist. Sie sind so auf  dem Kern 18 angebracht. dass ihre     niagne-          tisehen    Flüsse     entgegengesetzt    gerichtet sind  und sich gegenseitig zu     neutralisieren    suchen.  



       Die    Wirkungsweise. der Einrichtung ist       wie    folgt: Vergrössert sich der Strom in der       Spule    14 über seinen normalen Wert, so be  wirkt der     vergrösserte    Fluss im Kern 11 eine  Drehung des     Ankers    12 im     entgegengesetzten            Uhrzeigersinn        entgegen    dem Drehmoment der  Feder 13. wodurch die     abwärts    wirkende  Kraft auf den Widerstand i vermindert     wird     und der Wert     dieses        Widerstandes    sich ver  grössert.

   Damit verkleinert sich die     Spannung     der     Erregermaschine        -.    und mithin die Erre  gung des     Grenerators    1,     dessen        Spannung    sich  ebenfalls verkleinert mit dem Ergebnis, dass  der Strom in der Spule 14     wieder    abnimmt.

    Umgekehrt     wird,    wenn der Strom in der  Spule 14     unter    seinen normalen Wert zu fal  len sucht, das Drehmoment der Feder 13 ge  genüber der     magnetischen    Kraft auf den An  ker 12 überwiegen, so     dass    sich     dieser    im     Uhr-          zeiagersinne    dreht und die Kontakte 10 mehr  'heile des Widerstandes 7 kurzschliessen.

   Da  mit vergrössert sich die     Spannung    der     Erre-          germaschine    4 und als Folge davon die Span  nung     des        Generators    1, womit der     Strom    in  der Spule 14 ebenfalls vergrössert wird.  



  Der Strom der Spule 20,     der    durch die       Spannung    der Erregermaschine 4     hervorge-          rufen        wird.    ist     ,jedoch    nicht     konstant,    da ver  schiedene Worte der Leistung     des        Generators     1     verschiedene    Werte der     Erregung        bedin-          gen,    wenn     konstante        Klemmenspannung    er  halten werden soll.

       Die    meisten     Generatoren          arbeiten        jedoch        unter        Belastungsverhältnis-          sen,    die im     Mittel    gleiche     Betriebsbedingun-          gen    schaffen, so dass     durch        Auslegung    der       AmpE>re@windungen    der Spule 210     für        diese          mittlere        Betriebsbedingung,

      der eine mittlere  oder     normale        Erregerspannung    entspricht.  diese im     wesentlichen    gleich und     entgegen-          setzt    der nahezu     l@onstanten        Amperewin-          dungszahl    der Spule     --11        sein    wird;     dabei    wird  nur wenig oder     kein    Fluss im Kern 18 be  stehen.  



  Wenn nun eine     Spannungsänderung    ein  tritt     und    der Regler     anspricht,    um die Span  nung zu vergrössern oder zu verkleinern, so  wird in der Spule 21     durch    die     Spule    20     eine          Spannung    induziert, welche im     Verhältnis    zu  dem Wert, des     Wechsels    der     Erregerspan-          nung    steht.     Diese    kurzzeitige Spannung ist so  gerichtet, dass sie den Strom der Hauptsteuer  spule 14 auf seinem     normalen    Wert zu hal  ten sucht.

   Wenn     beispielsweise    die Spannung      des     Generators    1 sich     verkleinert,    so verklei  nert sich auch der Strom der Spule 14, wie  bereits     beschrieben    wurde, und     damit        wird     der Regler     veranlasst    die Erregerspannung zu       vergrössern.        Unter        diesen    Bedingungen hat  die Spannung der Spule 21 eine solche Rich  tung,     @dass    sie den Strom in dem     Stromkreis     durch die Spule 14     und    die Gleichrichter  15 vergrössert.

   Infolgedessen versucht der  Regler in seine Gleichgewichtslage zurück  zukehren, bevor der     Reglervorgang    beendet  ist,     wodurch        ein        Überregeln        vermieden        wird.          FVenn    die     Spannung        des        Generators    1 über  ihren     normalen        Wert    sich     vergrössert,    be  wirkt .die     Verkleinerung    der Erregerspan  nung eine entgegengesetzt gerichtete kurz  zeitige Spannung in der Wicklung 21,

   wo  durch     wiederum    d er Strom .der Spule 14 auf  seinem normalen     Wert        zurückgehalten        wird.     



  Infolge .der     Gleichrichter    15     wird    der  Wechsel des Stromes     in,    der Spule 14, wel  cher     durch    die Wicklung 2,1     verursacht          wurde,    sich nicht auf den ganzen     äussern     Stromkreis     ausdehnen.    Somit     ist    der     Stabi-          lisierungsstromkreis    viel     empfindlicher    und  rascher in seiner Wirkung.  



  Der     verringerte        Querschnitt    bei 19 be  zweckt die Sättigung des Kernes 18 zu     ver-          hindern        und        gleichzeitig    den     Transformator     klein zu halten.

   Bei kleinen Werten des       Flusses    im gern 18     ist    der     verringerte    Quer  schnitt     nicht        gesättigt,    so dass kleine     Ände-          rungen    im Strom der Wicklung 20     rasche     und entsprechende     Spannungsänderungen    in  der Wicklung 21 hervorrufen.

   Wäre kein  verringerter Querschnitt     vorhanden,        statt     dessen ein Luftspalt, so     würde    für kleine       Werte    :des, Flusses sich ein grosser Transfor  mator erforderlich machen, um     die        notwen-          .dige    Empfindlichkeit zu     erhalten.        Bei    gro  ssem     Magnetfluss,

      im Kern 18     sättigt    sich     dex          verkleinerte        Querschnitt.    während der rest  liche Teil des     Kernes        ungesättigt    bleibt, so  dass -der grösste Teil des     Flusses    sich seinen  Weg durch die Luft     suchen    wird.

   Auf diese  Weise ist der     Transformatorempfindlicher    in       seiner        Wirkungsweise.            Statt    wie     beschrieben    für einen Wechsel  stromgenerator,     kann    die Einrichtung natür  lich auch für die Regelung     anderer    Anlage  teile Verwendung finden.



  Electric control device. The invention relates to an electrical control device with a stabilizing transformer to prevent oscillation.



  Most regulators tend to over-regulate. or pendulum, so that, although: the controlled variable may maintain a certain mean value, its instantaneous values more or. fluctuate less. This oscillation phenomenon is usually caused by a time delay in the action of the controller.

   In order to prevent these phenomena, inductive stabilization devices in the form of a transformer have become known, which has a winding: which is influenced when the controller is working and induces a brief voltage in another winding, which has a balancing effect on the control device of the Controller, calls here.



  According to the invention, the two windings of the transformer are fed by direct current and. these windings are arranged in such a way that they create oppositely directed magnetic fluxes ..



  The figure shows schematically an embodiment of the device according to the invention, which is based on a;

          automatic resistance regulator of an alternating current generator 1, which feeds the network 2, acts. The generator 1 has a field winding, 3., Which is fed by a self-excited excitation machine 4,

      which has an X-lead winding 5. In series with this shunt winding, an ordinary field resistor 6 and a variable R control resistor 7 are connected.

   The resistor 7 is shown with two column resistors connected in series, which alternately have parts made of different material, such as the long carbon elements 8 between which: the short nickel iron parts 9 are pushed. The contact or surface resistance between these different materials is relatively high.

   Metal contacts go through the outer end of the carbon parts. which are attached in such a way that they short-circuit these contact resistors when a downward force acting on the outer end of the column of the counter stand 7 becomes effective. This force is generated by a spring 13 by means of a lever system.

   An electromagnet counteracts the spring. which consists of a core 11 and an axially mounted armature 1 _i. The core 11 is excited by the main coil 14 which, under the influence of the electrical variable that is to be regulated. such as B. d <.r voltage of the generator.

   A full path rectifier 15 is connected between the generator 1 and the main control unit 14, which: in any other rectifier, for example copper oxide rectifiers.

       hc @ teht. ) he current limiting or smoothing resistor 16 is connected in series with the AC side of the rectifier and, in addition, there is an adjustable resistor 17 in series for setting the voltage on the regulator.



  To prevent the above-described regulator from oscillating, a Stal) iliierurigs- transformer is provided which has a core 18, the cross section of which is reduced at one point by a groove 19. On the core there is a coil 20 which is connected to the terminals of the exciter 4.

   There is also a coil '? 1 on your core 18. -which is connected in series with the coil 14 on the direct current side of the rectifier.



  In the device described above, the two "iclzlrings 21" and 21 are fed by direct currents. They are attached to the core 18 in such a way that their niagnetic flows are directed in opposite directions and seek to neutralize one another.



       The way it works. The device is as follows: If the current in the coil 14 increases above its normal value, the increased flux in the core 11 acts as a counterclockwise rotation of the armature 12 against the torque of the spring 13, which causes the downward force on the Resistance i is reduced and the value of this resistance increases ver.

   This reduces the voltage of the exciter -. and consequently the excitation of the generator 1, the voltage of which also decreases, with the result that the current in the coil 14 decreases again.

    Conversely, if the current in the coil 14 tries to fall below its normal value, the torque of the spring 13 will outweigh the magnetic force on the armature 12, so that the armature rotates clockwise and the contacts 10 more 'Short circuit the resistor 7.

   This increases the voltage of the excitation machine 4 and, as a consequence, the voltage of the generator 1, whereby the current in the coil 14 is also increased.



  The current of the coil 20, which is caused by the voltage of the exciter 4. is, however, not constant, since different words of the power of the generator 1 require different values of the excitation if a constant terminal voltage is to be obtained.

       Most generators, however, work under load conditions that create the same operating conditions on average, so that by designing the AmpE> re @ turns of the coil 210 for this average operating condition,

      which corresponds to a medium or normal excitation voltage. this will be essentially equal to and opposite to the almost constant number of amperes of the coil --11; there will be little or no flow in the core 18.



  If a voltage change occurs and the controller responds to increase or decrease the voltage, a voltage is induced in the coil 21 by the coil 20 which is in proportion to the value of the change in the excitation voltage. This short-term voltage is directed so that it seeks to keep the current of the main control coil 14 at its normal value.

   If, for example, the voltage of the generator 1 decreases, the current of the coil 14 also decreases, as already described, and the controller is thus caused to increase the excitation voltage. Under these conditions, the voltage of the coil 21 has such a direction that it increases the current in the circuit through the coil 14 and the rectifiers 15.

   As a result, the controller tries to return to its equilibrium position before the controller process has ended, which prevents overregulation. If the voltage of the generator 1 increases above its normal value, the decrease in the excitation voltage results in an oppositely directed brief voltage in the winding 21,

   where in turn the current of the coil 14 is retained at its normal value.



  As a result of the rectifier 15, the change in the current in the coil 14, which was caused by the winding 2, 1, does not extend to the entire outer circuit. Thus the stabilization circuit is much more sensitive and quicker in its effect.



  The purpose of the reduced cross-section at 19 be is to prevent the saturation of the core 18 and at the same time to keep the transformer small.

   With small values of the flux in the range 18, the reduced cross-section is not saturated, so that small changes in the current of the winding 20 cause rapid and corresponding voltage changes in the winding 21.

   If there were no reduced cross-section, instead of an air gap, a large transformer would be required for small values of the flow in order to obtain the necessary sensitivity. With a large magnetic flux,

      the core 18 is saturated with the reduced cross-section. while the rest of the core remains unsaturated, so that most of the flow will find its way through the air.

   In this way the transformer is more sensitive in its operation. Instead of using an alternator as described, the device can of course also be used to control other parts of the system.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Elektrische Regeleinrichtung, insbeson- dere für Wechselstrommaschinen mit Erre- germaschine, bei der zur Vermeidung der Überregelung oder Pendelung ein. Stabilisie- rungstransformator benutzt ist, PATENT CLAIM: Electrical control device, especially for AC machines with excitation machines, in which to avoid overregulation or oscillation. Stabilizing transformer is used, dessen eine Wicklung an einer zu regelndem Gleichspan- nung liegt, während über .die andere ,der Re gelvorgang beeinflusst wird, dadurch gekenn zeichnet, dassi ,die zweite Wicklung , one winding of which is connected to a DC voltage to be controlled, while the other, the control process is influenced, characterized in that i, the second winding, gleichfalls an einer Gleichspannung liegt und die in beiden Wicklungen erzeugten Flüsse einan der entgegenwirken. UNTERANSPRüCHE 1. Elektrische Regeleinrichtung nach Pa tentanspruch, gekennzeichnet durch eine solche Anisbildung der beiden Wicklun gen, dass1 sie bei normalen Betriebsverhält nissen angenähert gleiche Amperewin- dungszahlen aufweisen. 2. is also due to a DC voltage and the fluxes generated in both windings counteract one another. SUBClaims 1. Electrical control device according to patent claim, characterized by such an anise formation of the two windings that under normal operating conditions they have approximately the same number of ampere turns. 2. Elektrische Regeleinrichtung nach .Pa- tentanspruch und Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass in dem gemein samen Pfad der beiden Magnetflüsse eine Stelle verringerten E isenquersohnittes vor handen ist. 3. Electrical control device according to. Patent claim and dependent claim 1, characterized in that in the common path of the two magnetic fluxes there is a point of reduced iron crossover. 3. Elektrische Regeleinrichtung nach Pa tentanspruch und Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die zweite Transformatorwicklung über einen Voll weggleichrichter an eine zu regelnde Wechselspannung angeschlossen ist. 4. Electrical control device according to patent claim and dependent claim 1, characterized in that the second transformer winding is connected to an alternating voltage to be controlled via a full-wave rectifier. 4th Elektrische Regeleinrichtung nach Pa- tentanspruch und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dassdie zweite Transformaüorwieklung und die Regler wicklung in Reihe an der Gleichspannung liegen. 5. Electrical control device according to patent claim and dependent claims 1 and 3, characterized in that the second transformer output and the controller winding are connected to the DC voltage in series. 5. Elektrische Regeleinrichtung nach Pa- tentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, ,gekennzeichnet durch eine solche Zu sammenschaltung der Reglerwieklung und der zweiten Transformatorwicklung, dati mit dem Anwachsen der Spannung für die erste Transforinatorwicklung die an der Peglerwioklung liegende Spannung ver stärkt, Electrical control device according to patent claim and dependent claims 1 to 4, characterized by such an interconnection of the regulator circuit and the second transformer winding, which increases the voltage applied to the level winding as the voltage for the first transformer winding increases, mit dem Sinken der Spannung an dieser Transformatorwicklung dagegen geschwächt wird. on the other hand, is weakened as the voltage on this transformer winding drops.
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