CH261200A - Arrangement for keeping the voltage of electrical generators constant when the engine speed changes. - Google Patents

Arrangement for keeping the voltage of electrical generators constant when the engine speed changes.

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CH261200A
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Inventor
Aktiengesellschaft C Lorenz
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Lorenz C Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  

  Anordnung zur     Konstanthaltung    der Spannung elektrischer Generatoren bei       Drehzahländerungen    der Antriebsmaschine.    Bekanntlich     hiingt    die von einem elektri  schen Generator gelieferte Spannung von der  Drehzahl der     Antriebsmaschine    ab. Wird als  Antriebsmaschine ein     elektrischer    Motor ver  wendet, so ist es bekannt, die Drehzahl  des     Aggregates    durch     Fliehkraftkontaktregler     konstant zu halten, so dass der     (senerator    eine  konstante     Spannung    liefert.

   Derartige Regler  haben jedoch den Nachteil, dass der gesamte       Reglerstroni    über die Kontakte geführt wird,  so dass hierdurch Kontaktschwierigkeiten auf  treten. Da der Regler immer auf eine be  stimmte Drehzahl eingestellt ist, ist beim Über  gang auf eine andere Drehzahl des Aggre  gates eine Neujustierung des Reglers nötig.  Infolge der     Temperaturabhängigkeit    derarti  ger Regler ist auch eine genaue     Regelung    nicht  gewährleistet.  



  Um     zii        erreichen,    dass die Spannung des  elektrischen     Generators,    beispielsweise eines       Gleichstromgenerators    oder eines     Wechsel-          stromgenerators,    auch bei Drehzahländerun  gen der     Antriebsmaschine    konstant ist, wird  bei der     Anordnung    nach der Erfindung in  Abhängigkeit von der Drehzahl des Genera  tors eine     Weehselspanntuig    erzeugt, die zwei  gegeneinander geschalteten Resonanzkreisen  zugeführt wird, deren     Resonanzkurven    sich       zum    Teil überschneiden,

   wobei bei Abweichun  gen der     Betriebsdrehzahl    von der Solldreh  zahl die durch die Resonanzkreise     gelieferte,     von dem     Kurvenunterschied    abhängige Span  nung zur     Spannungkonstanthaltung    des Ge-         nerators    benutzt wird, indem sie nach Verstär  kung zur Erregung einer     Hilfswickltmg    des       Generators    dient, deren Erregung der durch  die Drehzahländerung hervorgerufenen Span  nungsänderung     entgegenwirkt.     



  An Hand der Abbildungen soll ein Aus  führungsbeispiel der Erfindung näher erläu  tert werden. In der     Abb.    1 ist der Generator 1  von dem Elektromotor 2 angetrieben, die Er  regerwicklung des Generators ist mit 3 be  zeichnet. Zur Erzeugung der von der Dreh  zahl des Aggregates abhängigen     ZVechselspan-          n.ung    dient eine Hilfswicklung des Motors 2,  und an den Punkten<I>UV</I> wird die Wechsel  spannung abgenommen. Sie wird über den  Transformator 4 den Resonanzkreisen 5 und  6 zugeführt. Die Resonanzkurven dieser bei  den Kreise sind in der     Abb.    2 dargestellt,  und zwar gehört die Kurve 7 zum Resonanz  kreis 5 und die Kurve 8 zum Resonanzkreis 6.

         Um    in beiden Resonanzkreisen genau gleiche  Verhältnisse zu erhalten, ist die Spule 9 des  Resonanzkreises 6     abgleichbar    ausgebildet, so  dass     Wicklungsimtersehiede    und dergleichen  ausgeglichen werden können. Das Abgleichen  der Spulen kann z. B. mit einem Eisenkern,  der mehr oder weniger in die Spule eingeführt  wird, erfolgen. Die beiden Kurven der Reso  nanzkreise sind so zum Schnitt gebracht,     da.ss     die eine Schnittlinie durch den abfallenden  Ast und die andere durch den ansteigenden  Ast der beiden Kurven gebildet wird. Der       Schnittpunkt    der beiden Kurven entspricht      der einen     Drehzahl    des Aggregates.

   Die von  den     Resonanzkreisen    5 und 6 gelieferten Span  nungen werden über Gleichrichter 10 und 11  gegeneinander geschaltet,     -Lund    zwar über die  Widerstände 12     -Lind    13. Die     Kondensatoren     14     -Lind    15 dienen zum Glätten der von  den Resonanzkreisen     gelieferten        pulsierenden     Gleichspannung. Die an den Widerständen  abgenommene Spannung     wird    über ein Ver  stärkern     ohr    16 der     Hilfswicklung    17 des     Ge-          nerators    1 zugeführt.

   Diese Wicklung 17 ist  so geschaltet, dass ihre     Erregung    der Dreh  zahländerung des Aggregates so entgegen  wirkt, dass     die    vom Generator gelieferte       Spannung    konstant bleibt. Die Erregung     die-          er        Vieklung        wird        also    beim Absinken der  s<B>N</B>  Drehzahl verstärkt,     während    sie beim Anstei  gen der     Drehzahl    geschwächt     wird.     



  Die     Wirkungsweise    der     Resonanzkreise     wird an Hand der     Abb.    2 erläutert. Wie be  reits     ausgeführt,    entspricht der Schnittpunkt  der beiden     ReSOnanzkurv    en 7 und 8 der     1\Tenn-          drehzahl        n".    Wird nun angenommen, dass die  Drehzahl ansteigt,     -Lind    zwar auf den Wert     n"     so     wird    an den Widerständen 12, 13 eine Dif  ferenzspannung abgenommen, die dem zwi  schen den Kurven 7 und 8 liegenden Teil 18  entspricht.

   Diese Spannung gelangt auf das  Gitter der V     erstärkerröhre    16 und bewirkt  hier eine Verstärkung des der Wicklung 17  zugeführten Stromes.  



  Es ist nicht     erforderlich,    dass die den Re  sonanzkreisen zugeführte Wechselspannung  einer besonderen     Hilfswicklung    des Motors  entnommen wird, sondern sie kann auch durch  einen besonderen kleinen Hilfsgenerator er  zeugt werden, wenn z. B. als Antriebsmaschine  ein     Explosionsmotor        Verwendung    findet. Die  Spulen der Resonanzkreise 5 und 6 sind mit       Auzapfungen    versehen, die entsprechend der  Drehzahl des Aggregates     und    damit der Fre  quenz des Wechselstromes durch einen Um  schalter eingeschaltet werden, so dass die Re  sonanzkreise immer der jeweiligen Frequenz  entsprechen.

   Um dabei auftretende kleine       Wicklungsunterschiede    ausgleichen zu kön  nen, ist     eine    zusätzliche     Kondensatoranord-          nung    19 vorgesehen, durch die zu dem Kon-         densator    des einen Resonanzkreises Zusatz  kondensatoren kleiner Grösse parallel geschal  tet werden. Durch den     Umschalter    werden zu  gleich die beiden Resonanzkreise und auch die       Kondensatoranordnung    umgeschaltet.

   Bei dein  gezeigten Ausführungsbeispiel dient die an  den Klemmen U und     V    abgenommene Wech  selspannung zugleich zur Speisung des     Ver-          stärkerrohres    16, und zwar über den Trans  formator 4     -Lind    die     Gleichrichterröhre    20.  



  Durch die erfindungsgemässe Regelanord  nung ist erreicht, dass keinerlei bewegliche  Kontakte     zum        Konstanthalten    der Drehzahl  bzw. der     Spannung    notwendig sind. Während  ein     Fliehkraftkontaktregler    auf die Maschine,  bei der er Verwendung finden soll, abgeglichen  werden muss, ist ein derartiges Anpassen und  Abgleichen auf eine bestimmte Maschine bei  der erfindungsgemässen Anordnung nicht not  wendig.

   Durch die beschriebene Regeleinrich  tung ist eine stetige     Regelung    gewährleistet  im Gegensatz zu einem     Fliehkraftkontakt-          regler,    bei dem infolge des dauernden     Öffnen"     und Schliessens des Kontaktes sehr leicht     Stör-          spannungen    auftreten.  



  Um zu erreichen, dass auch bei sehwanken  der Last des Generators eine entsprechende       Spannungsregulierung    mittels der     Hilfserre-          gerwicklung    erfolgt, kann in Reihe mit den  Widerständen 12 und 13 ein weiterer Wider  stand geschaltet werden, der in Abhängigkeit  von dem Strom des Generators gespeist wird.  Die an der Reihenschaltung der gesamten Wi  derstände abgenommene Spannung ist für die  Erregung der Hilfswicklung massgebend.



  Arrangement for keeping the voltage of electrical generators constant when the engine speed changes. As is known, the voltage supplied by an electrical generator depends on the speed of the drive machine. If an electric motor is used as the drive machine, it is known to keep the speed of the unit constant by means of a centrifugal contact controller, so that the generator supplies a constant voltage.

   Such regulators have the disadvantage, however, that the entire regulator strobe is routed via the contacts, so that contact difficulties arise as a result. Since the controller is always set to a certain speed, the controller needs to be readjusted when changing to a different speed of the unit. Because of the temperature dependence of such a controller, precise regulation is not guaranteed.



  To achieve zii that the voltage of the electrical generator, for example a direct current generator or an alternating current generator, is constant even in the case of speed changes of the drive machine, in the arrangement according to the invention, depending on the speed of the generator, a alternating voltage is generated, the two mutually connected resonance circuits are supplied, the resonance curves of which partially overlap,

   If the operating speed deviates from the target speed, the voltage supplied by the resonance circuits, which is dependent on the curve difference, is used to keep the voltage constant in the generator.After amplification, it is used to excite an auxiliary winding of the generator, the excitation of which is caused by the change in speed counteracts the voltage change caused.



  Using the figures, an exemplary embodiment of the invention will be tert erläu. In Fig. 1, the generator 1 is driven by the electric motor 2, the He excitation winding of the generator is marked with 3 be. An auxiliary winding of motor 2 is used to generate the alternating voltage, which is dependent on the speed of the unit, and the alternating voltage is picked up at points <I> UV </I>. It is fed to the resonance circuits 5 and 6 via the transformer 4. The resonance curves of these two circles are shown in Fig. 2, namely curve 7 belongs to resonance circuit 5 and curve 8 to resonance circuit 6.

         In order to obtain exactly the same conditions in both resonance circuits, the coil 9 of the resonance circuit 6 is designed so that it can be adjusted, so that winding dimensions and the like can be balanced. The matching of the coils can, for. B. with an iron core, which is inserted more or less into the coil. The two curves of the resonance circles are made to intersect in such a way that one line of intersection is formed by the sloping branch and the other by the rising branch of the two curves. The intersection of the two curves corresponds to the one speed of the unit.

   The voltages supplied by the resonance circuits 5 and 6 are switched against each other via rectifiers 10 and 11, namely via the resistors 12-Lind 13. The capacitors 14-Lind 15 are used to smooth the pulsating DC voltage supplied by the resonance circuits. The voltage taken from the resistors is fed to the auxiliary winding 17 of the generator 1 via an amplifying ear 16.

   This winding 17 is connected in such a way that its excitation counteracts the change in rotational speed of the unit in such a way that the voltage supplied by the generator remains constant. The excitation of this vibration is thus increased when the speed s <B> N </B> drops, while it is weakened when the speed rises.



  The mode of operation of the resonance circuits is explained using Fig. 2. As already stated, the point of intersection of the two resonance curves 7 and 8 corresponds to the nominal speed n ". If it is now assumed that the speed increases, -Lind to the value n", then at the resistors 12, 13 a Dif reference voltage removed, which corresponds to the part 18 lying between the curves 7 and 8.

   This voltage reaches the grid of the amplifier tube 16 and causes the current supplied to the winding 17 to be amplified here.



  It is not necessary that the AC voltage supplied to the Re sonance circuits is taken from a special auxiliary winding of the motor, but it can also be generated by a special small auxiliary generator when z. B. an explosion engine is used as a drive machine. The coils of the resonance circuits 5 and 6 are provided with Auzapfungen that are switched on according to the speed of the unit and thus the frequency of the alternating current by an order so that the Re resonance circuits always correspond to the respective frequency.

   In order to be able to compensate for small differences in winding that occur in the process, an additional capacitor arrangement 19 is provided, by means of which additional capacitors of small size are connected in parallel to the capacitor of the one resonance circuit. The two resonance circuits and the capacitor arrangement are switched at the same time by the switch.

   In the exemplary embodiment shown, the AC voltage picked up at the terminals U and V also serves to feed the amplifier tube 16, specifically the rectifier tube 20 via the transformer 4-Lind.



  The control arrangement according to the invention ensures that no moving contacts whatsoever are required to keep the speed or the voltage constant. While a centrifugal contact regulator has to be adjusted to the machine in which it is to be used, such an adjustment and adjustment to a specific machine is not necessary with the arrangement according to the invention.

   The control device described ensures constant control, in contrast to a centrifugal contact controller, in which interference voltages very easily occur as a result of the constant opening and closing of the contact.



  In order to ensure that a corresponding voltage regulation by means of the auxiliary field winding takes place even when the load of the generator fluctuates, a further resistor can be connected in series with the resistors 12 and 13, which is fed depending on the current of the generator. The voltage taken from the series connection of all resistors is decisive for the excitation of the auxiliary winding.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Anordnung zur Konstanthaltung der Span nung elektrischer Generatoren bei Drehzahl änderungen der Antriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Drehzahl des Aggregates eine Wechselspan nung erzeugt wird, die zwei gegeneinander geschalteten Resonanzkreisen zugeführt wird, deren Resonanzkurven sich zum Teil über schneiden, und dass bei Abweichungen der An triebsdrehzahl von der Solldrehzahl die durch die Resonanzkreise gelieferte, von dem Kur- venuntersclried abhängige Spannung zur Spannungskonstanthaltung des Generators benutzt wird, indem sie nach Verstärkung zur Erregung einer Hilfswicklung des Generators dient, PATENT CLAIM Arrangement for keeping the voltage of electrical generators constant when the speed of the drive machine changes, characterized in that, depending on the speed of the unit, an alternating voltage is generated which is fed to two mutually connected resonance circuits, the resonance curves of which partially intersect, and that If the drive speed deviates from the target speed, the voltage supplied by the resonance circuits and dependent on the curve undershoot is used to keep the voltage constant in the generator by, after being amplified, used to excite an auxiliary winding of the generator, deren Erregung der durch die Dreh zahländerung hervorgerufenen Spannungs änderung entgegenwirkt. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kurven der Resonanzkreise derart zum Schnitt gebracht sind, dass die eine Schnittlinie durch den ab fallenden Ast und die andere durch den an steigenden Ast der beiden Kurven gebildet sind. 2. Anordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule des einen Resonanzkreises ab stimmbar ist. 3. Anordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die von den Resonanzkreisen gelieferte Spannung zur Aussteuerung einer Verstärkerröhre dient. 4. whose excitation counteracts the voltage change caused by the change in speed. <B> SUBClaims: </B> 1. Arrangement according to patent claim, characterized in that the curves of the resonance circles are brought to intersection in such a way that one intersection line through the falling branch and the other through the rising branch of the two curves are formed. 2. Arrangement according to claim and dependent claim 1, characterized in that the coil of a resonant circuit is tunable from. 3. Arrangement according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the voltage supplied by the resonance circuits is used to control an amplifier tube. 4th Anordnung nach Patentansprueh und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die von den Resonanzkreisen ge lieferte Spannung über Gleiehrichter gegen einander geschaltet ist. 5. Anordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Spulen der Resonanzkreise mit Anzapfungen versehen sind, so dass die selben für verschiedene Frequenzen eingestellt werden können. 6. Anordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass zugleich mit der Umschaltung der Spulen der Resonanzkreise zu dein Kon densator eines Resonanzkreises Zusatzkonden satoren parallel geschaltet werden. 7. Arrangement according to patent claim and dependent claims 1 to 3, characterized in that the voltage supplied by the resonance circuits is switched against one another via rectifiers. 5. Arrangement according to claim and dependent claims 1 to 4, characterized in that the coils of the resonance circuits are provided with taps so that the same can be set for different frequencies. 6. Arrangement according to claim and dependent claims 1 to 5, characterized in that additional capacitors are connected in parallel with the switching of the coils of the resonance circuits to your Kon capacitor of a resonance circuit. 7th Anordnung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass in Reihe mit der den Resonanz kreisen entnommenen Spannung eine weitere, vom Generatorstrom abhängige Spannung ge schaltet ist und dass die so erhaltene Gesamt spannung zur Regelung dient. Arrangement according to claim and dependent claims 1 to 6, characterized in that a further voltage dependent on the generator current is switched in series with the voltage taken from the resonance circuits and that the total voltage thus obtained is used for regulation.
CH261200D 1944-12-26 1944-12-26 Arrangement for keeping the voltage of electrical generators constant when the engine speed changes. CH261200A (en)

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