DE1123388B - Anordnung zur Erregung eines mit veraenderlicher Drehzahl angetriebenen Wechsel- oder Drehstromgenerators - Google Patents

Anordnung zur Erregung eines mit veraenderlicher Drehzahl angetriebenen Wechsel- oder Drehstromgenerators

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DE1123388B
DE1123388B DEB59838A DEB0059838A DE1123388B DE 1123388 B DE1123388 B DE 1123388B DE B59838 A DEB59838 A DE B59838A DE B0059838 A DEB0059838 A DE B0059838A DE 1123388 B DE1123388 B DE 1123388B
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Theodor Hoewer
Herbert Seeger
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Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
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    • 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
    • H02P9/30Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices

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

Description

  • Anordnung zur Erregung eines mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Wechsel-oder Drehstromgenerators Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erregung eines mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Wechsel- oder Drehstromgenerators auf ein konstantes Verhältnis zwischen Spannung und Frequenz, insbesondere für eine Klimaanlage in einem Reisezugwagen. wozu die Beeinflussung der Erregung des Generators über eine Drossel mit über einem großen Frequenzbereich im wesentlichen gleichbleibender Induktivität erfolgt, der ein Gleichrichter nachgeschaltet ist.
  • Bei einer bekannten Anordnung dieser Art sind parallel zu der Drossel Stromtransformatoren geschaltet, die einer Feinregelung unter Vermittlung von Steuerwick-lungen eines Gleichrichters, einer Ringkerndrossel und eines Sollwerteinstellers unterworfen sind. Diese Stromtransformatoren bewirken eine Kompoundierung, um insbesondere beim Zuschalten von Kurzschlußläufermotoren den Spannuntiseinbruch möglichst klein zu halten. Diese Schaltung befriedigt aber nicht in jeder Hinsicht, vor allem bezüglich des Spannungsabfalles, der beim Beginn der Belastung in dem Generator auftritt.
  • Bei einer bekannten Anordnung der genannten Art wird der Erregerstrom für den Generator dem Sekundärteil eines Transformators entnommen, dessen eine Prim',irwicklung von dem Generatorstrom durchflossen wird. w'ihrend die andere Primärwicklung Strom von einer Drosselspule erhält, die parallel zu dem Generator geschaltet ist und zusammen mit einem Kondensator einen Resonanzschwingungskreis bildet. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die erstrebte Konstanthaltung des Verhältnisses zwischen der Klemmenspannung der Motoren und der Frequenz auf einen gewissen Ge3(-iiwindigkeitsbereich beschränkt ist.
  • Bekannt ist ferner eine Einrichtun- zur Veränderung der Spannung eines Synchrongencrators in Ab- hängigkeit von der Frequenz mit einem Schnellregler, der den Strom in einer an die Generatorspannung angeschlossenen Drosseispule durch Beeinflussung der Erregung des Generators konstant hält. Hiermit kann aber keine steti(Yc Regelung zur Erzielung eines gleichbleibenden Verhältnisses zwischen der Klemmenspannung und der Frequenz unabhängig von Verschiedenheiten der Belastuna erzielt werden, sondern nur eine Stoßregelung für den Fall eines kurzzeitigen Einschaltens einer Belastung.
  • Demgegenüber bezweckt die Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß man mit einfachsten Mitteln eine Spannungsregelung zur dauemden Konstanthaltung des Verhältnisses zwischen der Klemmenspannung des Generators und der Frequenz unabhängig von beliebigen Schwankungen der Belastung erzielt. Dies ist vor allem bei Klimaanlagen in Reisezugwagen von Bedeutung.
  • Reisezugwagen werden häufig mit Klimaanlagen ausgerüstet. Damit auf den Haltestellen Energie zur Verfüaung steht, muß als Energiespeicher eine Batterie v`orhanden sein. Da in einer Batterie nur Gleichstrom gespeichert werden kann, müssen für den Betrieb der Klimaanlage Gleichstrommotoren verwendet werden. Will man dagegen der geringeren Störanfälligkeit und des einfachen Aufbaues wegen Drehstrommotoren verwenden, so ist zusätzlich ein Umformersatz notwendig. Dadurch wird der Vorteil des einfachen Aufbaues der Anlage mit Drehstrombetrieb wieder aufgegeben. und die Anordnung wird wesentlich teurer.
  • Da die Haltezeiten eines modernen Reisezugwagens sehr klein sind, kann man unter Umständen auf einen Standbetrieb an den Haltestellen verzichten. Bei dieser Einschränkung ist es möglich, die einfache Bauart mit Drehstrom zu verwenden.
  • Der Reisezucrwagen hat eine mittlere Fahrgeschwindigkeit. Bemißt man die Klimaanlage für diese Geschwindigkeit, so ist die Klimatisierung des Wagens als ausreichend anzusehen.
  • Wenn nun die Klimaanlage nur während der Fahrt des Wagens in Betrieb sein soll, ist man zur Vermeidun(y der teueren Umformerarflage bestrebt, einen von"der Fahrzeugachse angetriebenen schleifringlosen Drehstromerzeuger und zum Antrieb des Kompressors und der Hilfsanlage Drehstrommotoren vorzugsweise mit Kurzschlußläufer zu verwenden. Damit ein einwandfreier Betrieb möglich ist, muß sich die Klemmenspannung des Drehstromerzeugers proportional mit der Fahrgeschwindigkeit, d. h. mit der Frequenz, ändern. Das kann aber nicht vorausaesetzt werden, da je nach dem Grad der Klimatisierung die Belastung des Drehstromerzeugers sich während des Betriebes in weiten Grenzen ändert, so daß innerhalb des Generators ein Spannungsabfall infolge des induktiven und des Ohmschen Widerstandes und damit eine Änderung des magnetischen Flusses entsteht. Es sind daher beim plötzlichen Zuschalten der Gesamtbelastung, wenn Motoren mit Kurzschlußläufern verwendet werden, Stromstöße zu erwarten, die zwar nur eine kurze Dauer haben, aber einen Spannungseinbruch bewirken können, demzufolge ein Hochlaufen der Motoren nicht mehr gewährleistet ist. Dieser Obelstand kann, wenn die Generatorleistung nicht von einer gewissen Größenordnung ist, nicht durch die Anwendung einer Kompounderregerwicklung allein behoben werden.
  • Es ist zwar bereits eine Energieversorgungsanlage, insbesondere für Kühleinrichtungen, vorgeschlagen worden. bei der ein Drehstromerzeuger mit veränderlicher Drehgeschwindigkeit angetrieben wird und eine Nebenschlußerregerwicklung hat, die zur Erzielung von Proportionalität zwischen der Klemmenspannung des Stromerzeugers und der Frequenz über Drosseln mit über einem großen Frequenzbereich konstanter Induktivität und über einen Gleichrichter gespeist wird, wobei außer der Nebenschlußerregerwicklung eine Kompounderregerwicklung vorhanden ist, die mit dem sie speisenden Gleichrichter einen Sternpunkt des vom Belastungsstrom durchflossenen Leitungssystems bildet. Diese Anlage zeichnet sich durch besondere Einfachheit und Betriebssicherheit aus und erfüllt ihren Zweck, das Verhältnis der Klemmenspannung zur Frequenz und damit das Moment der von dem Generator gespeisten Motoren konstant zu halten, zufriedenstellend. wenn die Belastungsstöße nicht zu stark sind, z. B. bei Kühlwagen mit nicht zu großer Stoßleistung.
  • Demgegenüber wird die vorliegende Erfindun ' o auch höheren Anforderungen gerecht, wie sie Z. B. für Klimaanlagen in Reisezugwagen gestellt werden.
  • Die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß bei einer Anordnung der eingangs genannten Art der der erwähnten Drossel nachgeschaltete Gleichrichter an eine Vergleichseinrichtung angeschlossen ist, mittels deren der durch die ErregerwickIng des Generators fließende Strom nach Maßgabe des durch die Drossel und den Gleichrichter fließenden Stromes und einer Vergleichsgröße derart beeinflußt wird, daß bei einem Absinken der Klemmenspannung des Geenerators unter den der jeweiligen Frequenz proportionalen Wert die Erregung des Generators verstärkt wird, und umgekehrt. DieVergleichseinrichtung kann z. B. ein Dynarnometer sein, das gegen den Widerstand einer Feder, deren Spannung die Vergleichsgröße bildet, einen den Erregerstrom beeinflussenden Regelwiderstand verstellt. Es ist aber auch möglich, daß zur Regelung des Erregerstromes die Differenz zwischen einer dieVergleichsgröße bildenden konstanten Spannung und dem Spannungsabfall ausgenutzt wird, der in einem an den Gleichrichter angeschlossenen Widerstand nach Maßgabe der Abweichung der Klemmenspannung des Generators von dem der jeweiligen Frequenz proportionalen Wert auftritt. Dabei kann der Gleichrichter und - parallel zu ihm - der das Meßglied bildende Widerstand in einen die Erregerwicklung des Generators enthaltenden Stromkreis geschaltet und der Gleichrichter entgegengesetzt zu der den Stromkreis speisenden Gleichstromquelle geschaltet sein, deren Spannung konstant ist und die Vergleichsgröße bildet. Die Differenz zwischen der die Vergleichsgröße bildenden konstanten Spannung und dem Spannungsabfall in dem die Vergleichseinrichtung bildenden Widerstand kann zur Verminderung des Reglerfehlers einen den Erregerstrom beeinflussenden Verstärker beeinflussen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise in den die Erregerwicklung des Generators enthaltenden Stromkreis ein den Verstärker bildender Transistor geschaltet, dessen Emitter mit dem Pluspol der diesen Stromkreis speisenden Gleichstromquelle verbunden ist, wobei an den Pluspol dieser Stromquelle außerdem die Kathode einer Zenerdiode angeschlossen ist, deren Anode einerseits über einen Widerstand mit dem Minuspol der Gleichstromquelle und andererseits mit der Basis des Transistors über einen Steuerwiderstand verbunden ist, der in einem weiteren Stromkreis unter dem Einfluß des durch die Drossel und den Gleichrichter fließenden Stromes einen Spannungsabfall bewirkt, welcher entgegengerichtet ist der die Vergleichsgröße bildenden Sperrspannung der Zenerdiode. Dabei kann der den Steuerwiderstand enthaltende weitere Stromkreis unmittelbar von dem Gleichrichter gespeist werden. Man kann aber eine noch wirkungsvollere Verstärkung dadurch erzielen, daß der den Steuerwiderstand enthaltende weitere Stromkreis einen zweiten Transistor und eine zweite Zenerdiode enthält, deren Anode mit dem Emitter dieses Transistors verbunden ist, und daß zwischen die Kathode der zweiten Zenerdiode und die Basis des zweiten Transistors der Steuerwiderstand geschaltet ist, der als Meßglied an den Gleichrichter angeschlossen ist.
  • In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 5 Schaltbilder von verschiedenen Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Bei allen Ausführungsbeispielen wird von einer Achse eines Reisezugwagens über ein Umlenkgetriebe 1 ein Drehstromerzeuger 2 angetrieben, der über drei Leitungen 3 einen oder mehrere Kurzschlußläufer-Drehstrommotoren 4 speist. An zwei der Leitungen 3 ist ein Stromkreis angeschlossen, der eine Luftspaltdrosse15 und einen Gleichrichter 6 enthält. Die Luftspaltdrossel 5 hat eine in weiten Grenzen unabhängig von der Frequenz gleichbleibende Induktivität. Der Generator 2 hat eine Erregerwicklung 7; der durch diese fließende Strom wird erfindungsgemäß in der im folgenden beschriebenen Weise geregelt. Daneben kann der Generator 2 mit einer Kompoundierungs-Erregerwicklung versehen sein.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird die Erregerwicklung 7 von einer Akkumulatorenbatterie 8 konstanter Spannung gespeist. In die Verbindungsleitung 9 zwischen der Batterie 8 und der Erregerwicklung 7 ist ein Regler 10 geschaltet. Dieser enthält ein Dynamometer, bestehend aus einem nicht umlaufenden Gleichstrommotor 11, der durch eine Leitung 12 an den Gleichrichter 6 angeschlossen ist. Er wird mittels einer von der Batterie 8 gespeisten Wicklung 13 erregt. Auf der Welle dieses Motors sitzt ein mit dem Pluspol der Batterie 8 verbundener Arm 14 eines Regelwiderstandes 15, der durch die Leitung 9 mit der Erregerwicklung 7 verbunden ist. Eine Feder 16 sucht den Arm entgegen dem von dem Motor 11 erzeugten Drehmoment im Sinne einer Verkleinerung des Regelwiderstandes zu verdrehen. Es sei zunächst an-enommcn. daß dic Belaztun2 4 ab-13eschaltet ist und der Generator 2 mit einer bcslimmten Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, der einer Frequenz f, entspricht. Die Klemmenspannung des Generators ist dann gleich der elektromotorischen Kraft EO. Diese berechnet sich: E, = 2 T - f, - C.
  • Hierin bedeutet C die Maschinenkonstante des Gencrators 2. Durch die Luftspaltdrossel 5 und den Gleichrichter 6 fließt ein Strom, der sich wie folgt berechnet: Hierin bedeutet L die Induktivität der Drossel 5 und R den Ohmsclien Widerstand des Gleichrichters 6 und des an ihn angeschlossenen Reglers. Es kann davon ausgegangen werden, daß der Widerstand R von einer gewissen Drehgeschwindigkeit des Generators ab gegenüber dem induktiven Widerstand 2.7f"L der Drossel 5 vernachlässigt werden kann. Hieraus en-#ibt sich: Sonach ist der Strom i. unabhängig von der Frequenz f" und von der elektromotorischen Kraft E, die sich proportional zu dieser Frequenz ändert.
  • Wird nun die Belastung 4 zugeschaltet, so tritt innerhaib des Gcacrators 2 ein Spannungsabfall ein, durch den auch der magnetische Fluß des Generators und damit die Konstante C vermindert werden. Entsprechend der so herabgesetzten Klemmenspannung wird derStromi" und damit auch der durch den Reglermotor fließende Gleichstrom verkleinert. Da infolgedessen das auf den Arm 14 wirk-ende Drehmoment herabgesetzt wird. verstellt die Feder 16 diesen Arm so, daß der Widerstand in dem die Erreaerwicklung 7 enthaltenden Stromkreis verkleinert wird. Die Erreuuna des Generators wird sonach erhöht, so daß die Klemmenspannung des Generators wieder ansteigt. Hierdurch wird verhindert, daß durch das Anschalten der Belastung ein das Hochlaufen der Motoren verhindernder Spannungseinbruch entsteht. Änderungen der Fahrgeschwindigkeit und der Frequenz ohne Änderung der Belastung, wenn also die Spannung sich proportional mit der Frequenz ändert, bleiben ohne Einfluß auf den durch den Re0er fließenden Strom.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist an den Gleichrichter 6 mit Leituncen 17 ein Widerstand 18 anueschlossen. Der Gleichrichter 6 und der Widerstand 18 sind parallel zueinander in den von der Battcrie 8 gc",p.,2isten Stromkreis 9 geschaltet, der die Erregerwicklunu 7 enthält. Dabei ist der Gleichrichter6 im entgc"en(,csetzten Sinn zu der Batterie 8 geschaltet. Wenn beim Zuschalten der Belastung 4 der durch die Drossel 5 und den Gleichrichter 6 fließende Strom herabgesetzt wird, verringert sich die Gleichstromspannung an dem Gleichrichter 6 und der ihr gleiche Spannungsabfall an dem Widerstand 18. Infolgedes-,en vergrößert sich die Spannung, an der die Erre-Z,
    Gene 7 iiegt. da diese Spannung gleich ist der
    Differei- -,-;,Fischen der als konstant vorausgesetzten
    Spannung der Batterie und dem Spannungsabfall an
    dc.-i-i Widerstand 18. E-, w;rd daher beim Zuschalten
    der Belauum# 12 die Erre-una, de,--, Generators erhöht.
    e C
    In Fig, 3 ist angedeutet, daß die erwähnte Differenzspannung über einen Verstärker, der mit 19 bezeichnet und mit Transistoren oder Röhren ausgerüstet ist, verstärkt werden kann. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Regelung wesentlich erhöht, und die Spannungsschwankung beim Zu- und Abschalten von Belastungen kann in kleineren Grenzen gehalten werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Verstärkerschaltung zeigt Fig. 4. Gemäß dieser wird die Erregerwicklung 7 von einer Batterie 8 über eine Leitung 20 gespeist, in die ein Transistor 21 in der Weise geschaltet ist, daß sein Emitter 22 mit dem Pluspol der Batterie 8 und sein Kollektor 23 mit der Erregerwicklung 7 verbunden sind. In einer Zweigleitung 24 sind parallel zu der Batterie eine Zenerdiode 25 und in Reihe mit ihr ein Widerstand 26 geschaltet, wobei die Kathode der Zenerdiode 25 mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist. Von einem Punkt 27 zwischen der Anode der Zenerdiode 25 und dem Widerstand 26 führt eine Leitung 28 zu der Basis 29 des Transistors 21. In diese Leitung sind ein Widerstand 30 sowie ein Widerstand 31 geschaltet. Der letztere liegt in einem weiteren Stromkreis 32. der gleichstromseitig an den Gleichrichter 6 angeschlossen ist, und zwar derart. daß der Pluspol des Gleichrichters mit der Basis 29 des Transistors 21 verbunden ist.
  • Wenn der Generator 2 stillsteht, fließt durch die Drossel 5 kein Strom. Infolgedessen schickt der Gleichrichter 6 durch den Widerstand 31 keinen Strom, so daß in diesem kein nennenswerter Spannungsabfall auftritt, Es besteht daher zwischen dem Emitter 22 und der Basis 29 des Transistors 21 ein Spannungsabfall, der im wesentlichen gleich der Sperrspannung der Zenerdiode 25 ist. Somit hat der Transistor 21 einen entsprechend kleinen Widerstand, und es fließt ein großer Strom durch die Errecerwick-Jung 7.
  • Wenn der Generator 2 angetrieben wird, fließt entsprechend der Klemmenspannung des Generators durch die Drossel 5 ein Strom, der, sofern sich die Belastung nicht ändert, unabhängig von der Drehgeschwindigkeit und der Frequenz des Generators 2 ist. Demgemäß schickt der Gleichrichter durch den Widerstand 31 einen Strom, der von der Basis 29 weggerichtet ist. Infolgedessen vermindert sich der Spannungsabfall zwischen (.lern Pluspol der Batterie, also auch zwischen dem Emitter 22 und der Basis 29, da zwischen beiden nur noch die Differenz zwischen der Sperrspannung der Zenerdiode und dem dieser Sperrspannung enteeuenuerichteten Spannungsabfall an dem Widerstand 31 wirksam ist. Demaem#iß ßert sich der Widerstand des Transistors 21, und der Erre2erstrom geht zurück bis auf einen vorherbestimmten Wert, welcher einer bestimmten Klemmenspannung und einer bestimmten Frequenz entspricht.
  • Wenn nun durch Zuschalten der Belastung die Klemmenspannung des Generators verkleinert wird, verringert sich d er durch die Drossel 5 fließende Strom und damit auch der Spannungsabfall an dem Widerstand 31. Infolgedessen wird der Spannungsabfall zwischen dem Emitter 22 und der Basis 29 des Transistors 21 wieder größer, so daß der Widerstand des Transistors vermindert und der Erregerstrom erhöht wird. Hierdurch wird die Klemmenspannung des Generators wieder erhöht, und es werden die schädlichen Wirkungen eines Spannungseinbruches beim Zuschalten der Belastung vermieden. Infolge der Verstärkerwirkung des Transistors wird die Empfindlichkeit dieser Regelung erhöht, so daß der Reglerfehler kleiner wird. Die entgegengesetzte Regelung erfolgt, wenn die Klemmenspannung des Generators beim Abschalten von Belastung über den Sollwert steigt.
  • Fig. 5 zeigt eine Schaltung, die eine noch empfindlichere Regelung ergibt.
  • Sie unterscheidet sich von der nach Fig. 4 zunächst darin, daß der an den Gleichrichter 6 angeschlossene Widerstand 31 nicht zwischen den Widerstand 30 und die Basis 29 des Transistors 21 geschaltet ist, sondern daß ein einstellbarer Teil des Widerstandes 31 einen zweiten Transistor 33 beeinflußt. Zu diesem Zweck ist eine zweite Zenerdiode 34 zwischen die Batterie 8 und den ersten Transistor 21 so geschaltet, daß ihre Kathode mit dem Pluspol und ihre Anode mit dem Emitter 22 des Transistors 21 verbunden sind. Von einem Punkt 35 zwischen der Anode der Zenerdiode 34 und dem Emitter 22 führt eine Leitung 36 zu dem Emitter 37 des zweiten Transistors 33, und dessen Kollektor 38 ist durch eine Leitung 39 mit der Basis 29 des ersten Transistors 21 verbunden. Der den Gleichrichter 6 und den Widerstand 31 enthaltende Stromkreis 32 ist in einem Punkt 40, der zwischen dem Pluspol des Gleichrichters und dem Widerstand 31 liegt, durch eine Leitung 41 an den Pluspol der Batterie 8 angeschlossen. Von einem Abgriffspunkt 42 des ein Potentiometer bildenden Widerstandes 31 führt eine Leitung 43 zu der Basis 44 des zweiten Transistors 33.
  • Wenn der Generator 2 stillsteht und demgemäß durch die Drossel 5 sowie auch durch den Stromkreis 32 kein Strom fließt, so daß an dem im Punkt 42 abgegriffenen Teil des Widerstandes 31 kein Spannungsabfall auftritt, besteht zwischen dem Pluspol der Batterie 8 und dem Emitter 37 des zweiten Transistors 33 ein Spannungsgefälle, das im wesentlichen gleich der Sperrspannung der zweiten Zenerdiode 34 ist, während zwischen dem Pluspol der Batterie und der Basis 44 des Transistors 33 praktisch kein Spannungsgefälle vorhanden ist. Infolgedessen hat der Transistor 33 einen sehr großen Widerstand, so daß durch ihn so gut wie kein Strom fließen kann. Es fließt daher auch durch den Widerstand 30 kein nennenswerter Strom. Infolgedessen stellt sich zwischen dem Emitter 22 und der Basis 29 des ersten Transistors 21 ein verhältnismäßig großer Spannungsabfall ein, der im wesentlichen gleich ist der Differenz zwischen der verhältnismäßig großen Sperrspannung der ersten Zenerdiode 25 und der kleineren Sperrspannung der zweiten Zenerdiode 34. Demgemäß ist der Widerstand des ersten Transistors 21 klein, und es fließt durch die Erregerwicklung 7 ein großer Strom.
  • Wenn der Generator in Betrieb ist, so fließt entsprechend der sich einstellenden Klemmenspannung durch den Widerstand 31 ein Strom. Wenn der Spannungsabfall, der hierbei bis zum Abgriffpunkt 42 entsteht, größer wird als die Sperrspannung der zweiten Zenerdiode 34, erhält man einen entsprechend großen Spannungsabfall zwischen dem Ernitter 37 und der Basis 44 des Transistors 33. Demgemäß vermindert sich der Widerstand des Transistors 33 und entsprechend auch der Spannungsabfall zwischen dem Emitter 22 und der Basis 29 des ersten Transistors 21. Dieser Spannungsabfall wird ferner noch dadurch vermindert, daß infolge des verringerten Widerstandes des zweiten Transistors 33 durch diesen und den Widerstand 30 ein Strom nach dem Minuspol der Batterie 8 abfließt, der an dem Widerstand 30 zusätzlich einen Spannungsabfall erzeugte welcher der Sperrspannung der ersten Zenerdiode 25 entgegengerichtet ist. Es besteht also zwischen dem Pluspol der Batterie 8 und der Basis 29 des ersten Transistors 21 nur noch ein Spannungsabfall, der gleich ist der Differenz zwischen der Sperrspannung der Zenerdiode 25 und dem Spannungsabfall an dem Widerstand 30, so daß der Spannungsabfall zwischen dem Emitter 22 und der Basis des Transistors 21 entsprechend verkleinert wird.
  • Durch diese Einflüsse wird der Widerstand des ersten Transistors 21 vegrößert, so daß der Erregerstrom einen Wert annimmt, der um ein bestimmtes Maß kleiner ist als bei Stillstand des Generators.
  • Wenn nunmehr die Belastung 4 zugeschaltet wird, ist die hierdurch verminderte Klemmenspannung nicht mehr proportional dem betreffenden Wert der Frequenz. Infolgedessen wird der durch die Drosse14 fließende Wechselstrom und damit auch der durch den Widerstand 31 fließende Gleichstrom herabgesetzt. Dies hat zur Folge, daß der Spannungsabfall zwischen dem Emitter 37 und der Basis 44 des zweiten Transistors 33 verkleinert und - wegen der im vorstehenden geschilderten Zusammenhänge - der Widerstand des ersten Transistors 21 herabgesetzt und damit der Erregerstrom vergrößert wird. Hierdurch wird in einer außerordentlich feinfühligen Weise dem Abfall der Klemmenspannung beim Zuschalten der Belastung entgegengewirkt, so daß die Spannungskennlinie des Generators zwischen Leerlauf und Belastung sich nur in kleinen Grenzen ändert.
  • An Stelle der zweiten Zenerdiode 34 kann eine Gleichrichterdiode treten, die so geschaltet ist, daß sie den Durchfluß des Stromes von dem Pluspol der Batterie 8 nach dem Emitter des Transistors 21 zuläßt, wobei in einem gewissen Bereich ein verhältnismäßig kleiner, konstanter Spannungsabfall in der Diode auftritt.
  • Selbstverständlich kann auch bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 4 der an den Gleichrichter 6 angeschlossene Widerstand 18 bzw. 31 als Potentiometer mit einem Abgriffpunkt entsprechend der Ausführung nach Fig. 5 ausgebildet sein.

Claims (1)

  1. PATEN _FAN S PR OCHE: 1. Anordnung zur Erregung eines mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Wechsel- oder Drehstromgenerators auf ein konstantes Verhältnis zwischen Spannung und Frequenz, insbesondere für eine Klimaanlage in einem Reisezugwagen, wozu die Beeinflussung der Erregung des Generators über eine Drossel mit über einem großen Frequenzbereich im wesentlichen gleichbleibender Induktivität erfolgt, der ein Gleichrichter nachgeschaltet ist., dadurch gekenamichnet, daß dieser Gleichrichter an eine Vergleichseinrichtung (11, 18, 31) angeschlossen ist, mittels deren der durch die Erregerwicklung(7) des Generators fließende Strom nach Maßgabe des durch die Drossel (5) und den Gleichrichter (6) fließen- den Stromes und einer Vergleichsgröße derart beeinflußt wird, daß bei einem Absinken der Kleinmenspannung des Generators unter den der jeweiligen Frequenz proportionaten Wert die Erregung des Generators verstärkt wird, und um- gekehrt. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzvichnet, daß die Vergleichseinrichtung ein Dynamorneter (11) ist, das gegen den Widerstand einer Feder (16), deren Spannung die Vergleichs- L,röße bildet. einen den Erregerstrom beeinflus- senden Regelwiderstand (15) verstellt (Fig. 1). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß zur Regelung des Erreger- stromes die Differenz zwischen einer die Ver- gleichsgröße bildenden konstanten Spannung und dem Spannungsabfall ausgenutzt ist, der in einem an den Gleichrichter (6) angeschlossenen Wider- stand (18; 31) nach Maßeabe der Abweichung der Klemmenspannung des Generators von dem der jeweiligen Frequenz proportionalen Wert auf- tritt (Fig. 2 bis 5). 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet. daß der Gleichrichter (6) und - parallel zu ihm - der die Vergleichseinrich- tung bildende Widerstand (18) in einen die Er- regerwicklunLr (7) des Generators enthaltenden Stromkreis ('fi geschaltet sind und daß der Gleich- richter entgegengesetzt zu der den Stromkreis speisenden Gleichstromquelle (8) geschaltet ist, deren Spannung konstant ist und die Vergleichs- größe bildet (Fig. 2). 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- k-ennzcicliiict, daß die Differenz zwischen der die Ver-Icichsgröß## 1-)ildcndcn konstanten Spannung und dem Spannungsabfall in dem die Vergleichs- einrichtung bildenden Widerstand (31) einen den Erregerstrom regelnden Verstärker (19, 21, 33) beeinflußt (Fig. 3 bis 5). 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß in den die Erregerwicklung (7) des Generators (2) enthaltenden Stromkreis (20) ein den Verstärker bildender Transistor (21) ge-
    schaitet ist, dessen Emitter (22) mit dem Pluspol d2r diesen Stromkreis speisenden Gleichstromquelle verbunden ist, und daß an den Pluspol dieser Stromquelle außerdem die Kathode einer Zenerdiode (25) angeschiossen ist, deren Anode einerseits über einen Widerstand (26) mit dem Minuspol der Gleichstromquelle (8) und andererseits mit der Basis (29) des Transistors (21) über einen Steuerwiderstand (31, 30) verbunden ist, der in einem weiteren Stromkreis (32, 36, 39) unter dem Einfluß des durch die Drossel (5) und den Gleichrichter (6) fließenden Stromes einen Spannungsabfall bewirkt, welcher entgegengerichtet ist der die Vergleichsgröße bildenden Sperrspannung der Zenerdiode (25 in Fig. 4 und 5). 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Steuerwiderstand (31) enthaltende weitere Stromkreis (32) unmittelbar von dem Gleichrichter (6) gespeist wird (Fig. 4). 8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Steuerwiderstand (30) enthaltende weitere Stromkreis (36, 39) einen zweiten Transistor (33) und eine zweite Zenerdiode (34) enthält, deren Anode mit dem Emitter dieses Transistors (33) verbunden ist, und daß zwischen die Kathode der zweiten Zenerdiode (34) und die Basis (44) des zweiten Transistors (33) der Steuerwiderstand (31) geschaltet ist, der als Vergleichseinrichtung an den Gleichrichter (6) angeschlossen ist (Fig. 5). 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zenerdiode (34) in die Verbindungsleitung zwischen dem Pluspol der Gleichstromquelle (8) und dem Emitter (22) des ersten Transistors (21) eingeschaltet ist (Fig. 5). 10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der zweiten Zenerdiode (34) eine Gleichrichterdiode vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: AEG-Mitteilungen, 1956, Heft 7/8, S. 250 bis 252; deutsche Patentschrift Nr. 634 338; französische Patentschrift Nr. 1160 733.
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