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Einrichtung zur Änderung der Kennlinie einer Gleichstrommaschine Bei
manchen Gleichstrommaschinen ist es mitunter erwünscht, die Kennlinie der Maschine
in einem bestimmten Betriebszustand wesentlich zu ändern. Beispielsweise kann es
sich bei einem Gleichstrommotor darum handeln, einen bestimmten Überschuß an Drehmoment
aufzubringen, oder bei einem Generator, der einen Arbeitsmotor speist, darum, durch
eine Kompoundierung oder eine Gegenkompoundierung, die in einem ganz bestimmten
Lastzustand auftreten sollen, eine erhebliche Mehrleistung herauszuholen. Die bekannten
und zahlreichen Verfahren dieser Art benutzen hierzu im allgemeinen die Sättigungseigenschaften
der Maschine. Hierdurch kann aber das vorliegende Problem nur ungenügend gelöst
werden. Einerseits wird nämlich hierbei der Wechsel der Kennlinie viel früher eingeleitet,
als er tatsächlich gebraucht wird. Andererseits ist die Ansprechzeit für die so
eingeleiteten Vorgänge viel zu groß im Verhältnis zu den sich schnell ändernden
Beanspruchungen.
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Die Erfindung ermöglicht eine einwandfreie Lösung der genannten Aufgabe.
Bei einer Einrichtung zur Änderung der Kennlinie einer Gleichstrommaschine oder
eines aus mehreren elektrischen Maschinen bestehenden Gleichstromanbriebes unter
Verwendung eines mit mehreren Bürstensätzen je Polpaar versehenen Querfeldgenerators
der Amplidynebauart ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsbürstensatz
oder der Hauptbürstensatz oder beide Bürstensätze über nur in einer Richtung stromdurchlässige
Ventile oder Gleichrichter verbunden sind, die so angeordnet sind, daß der betreffende
Bürstensatz nur bei bestimmten Betriebsbedingungen in vorgeschriebener Richtung
Strom führt und damit selbsttätig eine Änderung im Verlauf der Klemmenspannung der
Querfeldmaschine herbeigeführt wird.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ankerquerfeldmaschine
zur Lösung des gestellten Problems besonders geeignet ist, weil bei ihr infolge
der ausschlaggebenden Wirkung der Ankerfelder alle magnetischen Änderungsvorgänge
sich besonders schnell abspielen. Die Ventile oder Gleichrichter, z. B. Trockengleichrichter,
werden dabei an solchen Stellen der Maschinenstromkreise und in solcher Weise angeordnet,
daß sie den Strom so lange sperren, wie die Betriebsbedingungen, unter denen der
Kennlinienwechsel vor sich gehen soll, nicht vorhanden sind. Erst wenn bestimmte
Betriebsbedingungen, insbesondere die Größe gewisser Spannungen im Verhältnis zu
festen Spannungen erreicht sind, werden die entsprechenden Stromkreise über die
Ventile beliefert, und es tritt dann ein Sprung in der Arbeitsweise des Generators
ein, d. h., die Maschine arbeitet dann auf einer neuen Kennlinie. Die Änderung der
Kennlinie soll, wie bereits erwähnt, in einem. ganz bestimmten Betriebszustand eintreten.
Dieser Betriebszustand ist im allgemeinen gegeben durch die Spannung der Querfeldmaschine
oder durch den von ihr gelieferten Strom oder, falls sie als Erregermaschine einer
Hauptmaschine benutzt wird, durch den Strom der Hauptmaschine.
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Die Erfindung sei nachfolgend an den in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt eine Amplidyne, die als Erregermaschine eines Leonardgenerators
ausgebildet ist. Mit 1 ist der Anker, mit 2, 3 der Kurzschlußbürstensatz in der
Querachse und mit 4, 5 der Hauptstrom-Bürstensatz bezeichnet. 6 stellt die im Hauptstromkreis
liegende Kompensationswicklung dar. 7 und 8 sind die Generatorklemmen, die an den
Erregerkreis des nicht dargestellten Leonardgenerators angeschlossen werden. Gemäß
der Erfindung liegt in der Verbindungsleitung des Kurzschlußbürstensatzes 2, 3 das
Ventil 10. 9 ist eine Fremderregerwicklung, die beispielsweise über einen regelbaren
Vorwiderstand an eine konstante Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Die Wicklung
11 wird vom Arbeitsstrom des Leonardgenerators oder von einem diesem Arbeitsstrom
proportionalen Teilstrom durchflossen. Die Wirkungsrichtung der Wicklungen 6, 9
und 11 ist durch Pfeile angedeutet. Man kann zu den schon genannten Wicklungen noch
die Selbsterregerwicklung 12, die in der Kurzschlußbürstenachse liegt und von der
an den Nutzbürsten 4, 5 abgenommenen Spannung über einen aus einem einstellbaren
ohmschen Teil und einem einstellbaren induktiven Teil bestehenden Widerstand gespeist
wird, hinzufügen. Der nicht
gezeichnete Leonardgenerator besitzt
außer der Erregung durch die Amplidyne eine weitere fremdgespeiste Erregerwicklung,
so daß der von der Amplidyne über die Klemmen 7, 8 gelieferte Strom je nach Richtung
eine Kompoundierung oder Gegenkompoundierung des Leonardgenerators bewirkt. Wenn
bei der dargestellten Amplidyne beispielsweise bei Rechtslauf die Erregung 9 größer
als die Erregung 11 ist, so wird das Ventil 10 von Strom durchflossen. Ist
jedoch die Erregung 11 größer als die Erregung 9, so kann in der Querachse mit dem
Ventil 10 kein Strom fließen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Fig. 2. Hier
sind einseitig stromdurchlässige Ventile in der Form einer Brückenschaltung 13 über
die Ständerwicklung 15 an die Kurzschlußbürsten 2, 3 gelegt. An die anderen Eckpunkte
der Gleichrichterbrücke 13 ist eine konstante Gleichspannung 14 angeschlossen. Die
Wicklungen 6 und 11 haben die gleiche Bedeutung wie bei der Anordnung der Fig. 1.
Die Ausgangsklemmen. 7, 8 der Erregermaschine liegen, wie vorher, an der Feldwicklung
der nicht gezeichneten Hauptmaschine. Die Wirkungsweise ist dabei folgende: Sobald
die Spannung, die in der Amplidyne zwischen den Bürsten 2, 3 induziert wird, den
Wert der Spannung 14 erreicht, fließt ein Strom im Zwischenbürstenkreis über die
Gleichrichterbrücke 13 und die Quelle der Spannung 14. Dieser Strom wird begrenzt
durch die Widerstände des Ankers 1, der Wicklung 15, der Gleichrichterventile 13
und der an die Plus- und Minusklemme angeschlossenen Quelle der Spannung 14, und
zwar unabhängig vom Vorzeichen der treibenden Spannung im Zwischenbürstenkreis.
Ist diese treibende Spannung noch kleiner als die Spannung 14, so fließt kein Strom
im Zwischenbürstenkreis. In einem ganz bestimmten Betriebszustand bildet sich dieser
Strom in erheblicher Stärke aus, und, zwar in dem Augenblick, in dem der zu steuernde
Strom der Hauptmaschine, der die Wicklung 11 der Amplidyne durchfließt, einen ganz
bestimmten Wert erreicht hat. Ähnlich wie bei der Anordnung der Fig. 1 (Wicklung
12) kann auch hier die Amplidyne eine weitere Wicklung in, .der Achse der Bürsten
2, 3 erhalten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3, das dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 ähnlich ist und bei dem auch ein Ventil 10 zwischen die Kurzschlußbürsten
2, 3 eingeschaltet ist, ist ein zweites Ventil 16 zwischen die Arbeitsbürsten 4,
5 und die feste Spannung 17 gelegt. Der das Ventil 16 bei genau bestimmter Ankerspannung
.:durchfließende Strom geht nicht über die Kompensationswicklung 6. Infolgedessen
wirkt er stark entmagnetisierend auf das Feld der senkrechten. Achse und begrenzt
daher selbsttätig die Spannung der Erregermaschine und damit auch der Hauptmaschine.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist ein Ventil 18 parallel
zu den Hauptbürsten 4, 5 geschaltet. Hierdurch wird erreicht, daß die Spannung sich
nur in einer ganz bestimmten Richtung ausbilden kann, da in der Gegenrichtung, d.
h. bei Vorzeichenumkehrung der Differenz zwischen den Amperewindungen der Wicklung
9 (Fremderregung) und der Wicklung 11 (Erregung vom Hauptstrom), der Strom zwischen
den Hauptbürsten 4, 5 über das Ventil 18 fließt und damit die Spannung an den Klemmen
7, 8 zu Null wird.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 liegt ein Ventilsystem 18' in
Brückenschaltung einerseits an den Hauptbürsten 4, 5, andererseits an einer bestimmten
Spannung 19. Der Strom, der über die Ventilbrücke geht, durchfließt nur den Anker,
nicht aber die Kompensationswicklung 6, und vernichtet daher jede Überschußspannung,
welches auch ihre Richtung sei. Es wird daher die Spannung an den Klemmen 7, 8 auf
einen ganz bestimmten, durch die feste Spannung 19 gegebenen Wert selbsttätig begrenzt.