DE208521C - - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
- H02P9/20—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field due to variation of continuously-variable ohmic resistance
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- M 208521 '-KLASSE 21 c. GRUPPE
GEORGE SPENCER NEELEY in ST. LOUIS.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1906 ab.
Die Erfindung betrifft einen selbsttätig wir- ' kenden Spannungsregler für Gleich- und Wechselstrommaschinen,
bei dem ein in die Erregung ~ geschalteter Widerstand unter dem Einflüsse einander entgegenwirkender Wicklungen
selbsttätig verändert wird.
Solche Spannungsregler sind an sich nicht
. neu. Einer derselben ist zum Beispiel derart eingerichtet, daß der Widerstand unter dem
ίο Einflüsse einer vom Erregerstrome gespeisten
Spule und einer ihr entgegenwirkenden, von der Spannung des Netzstromes erregten Spule
verändert wird. Hierbei kann noch der Netzstrom zwecks feinerer Regelung zur Unter Stützung
der Spannungswirkung hinzugezogen werden. Bei dieser Einrichtung wird der in den Erregerstromkreis geschaltete Widerstand
durch die von den Spulen beeinflußten Kontakte periodisch kurzgeschlossen. Zur Verhinderung
eines Lichtbogens zwischen den Kontakten ist ihnen ein Kondensator parallelgeschaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet der vom Erregerstrome gespeisten Spule eine vom Netzstrome gespeiste Wicklung
entgegen, ■ und der in den Erregerstromkreis geschaltete Widerstand wird in an sich bekannter
Weise von einem zu einem Widerstand (beispielsweise mit negativem Temperaturkoeffizienten)
parallelgeschalteten Lichtbogen gebildet; der zwischen den von den
Spulen beeinflußten Kontakten gezogen wird. Durch diese Einrichtung werden den bekannten
Vorrichtungen gegenüber folgende, nicht unwesentliche Vorteile erzielt.
Bekannt ist "es, statt der in einem Netze durch Belastungsänderungen auftretenden Spannungsschwankungen
die Ursache dieser, nämlich die Stromschwankungen, für den Regelungsvorgang
zu verwenden. Bei dem Erfindungsgegenstande werden jedoch durch Anwendung
dieses bekannten Prinzips besondere Vorteile in der Weise erreicht, daß diese Stromschwankungen unmittelbar (d. h. nicht
erst über ihre Folgeerscheinungen, die Spannungsschwankungen, hinweg) auf die Regelungsvorrichtung
einwirken und den Widerstand des Erregerstromkreises verändern, und daß die hieraus folgenden Änderungen des
Erregerstromes zur Einstellung der dem neuen Belastungszustande entsprechenden Erregung
des Hauptgenerators benutzt werden. Der Regelungsvorgang vollzieht sich also dadurch,
daß sowohl die Ursachen der Spannungsschwankungen (die Netzstromänderung) als auch die Ursachen für die Neueinstellung der
Spannung (die Erregerstromänderung) unmittelbar zur Regelung benutzt werden. Letztere
erfolgt sehr schnell und außerdem kontinuierlich, d. h. ohne Sprung und in sehr feinstufiger
Form, weil die Widerstandsänderung des Erregerstromkreises durch einen leicht veränderlichen,
auf beliebigen Widerstandswert ohne Sprung allmählich selbsttätig einstellbaren
Lichtbogen veranlaßt wird, der eine ganz kontinuierliche Änderung der Anziehungskraft der
vom Erregerstrome gespeisten, der Netzstromspule entgegenwirkenden Wicklung herbeiführt.
Auch bei dieser Einrichtung kann die Spannung in kompoundierendem Zusammenwirken
mit dem Netzstrome zur feineren Regelung herangezogen werden, wobei die von ihr beeinflußte
Spule dann im Richtungssinne der Erregerstromspule und entgegen einer Feder wirkt.
Die Erfindung ist auf den Zeichnungen dargestellt, und zwar in Fig. ι bei einem durch
ίο eine besondere Erregermaschine erregten Wechselstromgenerator
und in Fig. la bei einem sich selbst erregenden Gleichstromgenerator.
Bei der in Fig. ι dargestellten Anlage geht der Erregerstrom der Erregermaschine A durch
die Leitung α zu dem Magneten 1 und von dort durch den Draht b einerseits durch einen
Widerstand 2 (z. B. einer besonderen Type einer Glühlampe), der einen negativen Temperaturkoeffizienten
hat und ungefähr 80 Prozent des Nebenschlußstromes aufnehmen kann,
andererseits durch den Draht 0 nach einem beweglichen Kontakte 3 und über einen zwi- ■
sehen diesem und dem festen Kontakte 4 gebildeten Lichtbogen nach dem anderen Pole
des Widerstandes 2, so daß dieser im Nebenschluß zu dem Lichtbogen liegt. Über Leitung
e und die Feldwicklung ist der . Erregerstromkreis der Erregermaschine A geschlossen.
Der bewegliche Kontakt 3 trägt einen Anker 3a, welcher bei 3* schwingbar angeordnet
ist. Durch Veränderung der Lichtbogenlänge wird der Gesamtwiderstand der beiden parallelgeschalteten
Widerstände 3, 4 und 2 geändert, demzufolge der Feldstrom der Erregermaschine und damit der Feldstrom des
Wechselstromgenerators B, also auch die Netzspannung zwischen den Hauptleitungen/und g.
5 ist die Primärspule eines Stromtransformators, dessen Sekundärwicklung 6 durch gesicherte
Drähte h und * mit der Spule eines Solenoidmagneten 7 verbunden ist. Der Kern 8
desselben ist durch eine Stange 9 . mit dem beweglichen Kontakte 3 unter Zwischenschaltung
eines elastischen Mittels, z. B. einer Feder 9a, verbunden. Letztere soll die Übertragung
der Schwingungen der Stange 9 auf den beweglichen Kontakt 3 verhindern, wenn die Vorrichtung in einer Wechselstromanlage
verwendet -wird. Die Feder 9a ist dagegen
nicht erforderlich, wenn diese Vorrichtung bei einer Gleichstromanlage benutzt wird. Der
Magnet 7 arbeitet dem Magneten 1 entgegen und ist bestrebt, den Widerstand 2 kurzzuschließen,
während der Magnet 1 bestrebt ist, den veränderlichen Lichtbogenwiderstand zu
vergrößern und damit auch den die Spule 1 durchfließenden Erregerstrom zu verkleinern.
Die oben an einer durch Schraube I2a einstellbaren
Feder 12 befestigte Stange 9 erstreckt sich durch den Magneten 7 hindurch
und trägt an ihrem oberen Ende einen Kern 10, welcher in einem Magneten 11 angeordnet
ist. Letzterer wird durch die Netzspannung erregt und wirkt in derselben Richtung wie
die Spule 1 auf den Kontakt 3 ein, unterstützt diese also in ihrer Wirkung. Er greift allein
regelnd ein, wenn Änderungen in der Spannung auftreten, die von den Geschwindigkeitsschwankungen
herrühren. Der Magnet 11 liegt an der Sekundärwicklung 13 eines Spannungstransformators
14.
Bei dieser Regelungsvorrichtung hat man also zwei in ihren Wirkungen einander entgegenarbeitende
Gruppen, nämlich Magnet 7 und Feder 12 wirken in der einen Richtung
und die Magnete 1 und 11 in der anderen auf
den beweglichen Kontakt 3 ein.
Die Wirkungsweise der· Vorrichtung in Fig. 1
ist folgende:
Wenn die von der Dynamomaschine B an das Netz gelieferte Energiemenge vergrößert
wird, so vermehrt sich der Strom in den Hauptleitungen f und g und in dem Reihentransformator
5, 6. Dadurch wird die Anziehungskraft des Magneten 7 auf den Kern 8
verstärkt und der Kontakt 3 dichter an Kontakt 4 herangebracht. Demzufolge wird der
Widerstand im Erregerstromkreise der Erregermaschine A vermindert und der Erreger- go
strom derselben und der Dynamomaschine B verstärkt.
Mit der Verstärkung des Erregerstromes von A wächst die anziehende Kraft des Magneten
i, und zwar, wie bereits oben gesagt wurde, kontinuierlich. Dieser sucht seinerseits
den unter Wirkung der vom Netzstrome gespeisten Spule 7 und der Feder 12 nach oben
bewegten Kontakt 3 wieder nach unten, d. h. im Sinne einer Vergrößerung' des Lichtbogen-Widerstandes,
also einer Verkleinerung des Erregerstromes, zu bewegen. Hierdurch schwächt er aber seine eigene Anziehungskraft, und der
Kontakt 3 bleibt schließlich in einer solchen Lage stehen, daß der Lichtbogenwiderstand
zwischen den Kontakten 3, 4 dem erhöhten Netzbelastungszustande und dem in Spule 7
vermehrten Strome entsprechend unter dem Einflüsse der beiden einander entgegenwirkenden
Spulen 7 und 1 derart eingestellt ist, daß trotz der Belastungszunahme die vor derselben
herrschende, konstant zu haltende Netzspannung zwischen f und g wieder vorhanden ist.
Die Regelung geht unter dem Einflüsse des Netz- und Erregerstromes schnell und infolge
des kontinuierlich veränderlichen Lichtbogenwiderstandes allmählich vor sich, vollzieht sich
also sehr genau mit feinstufiger Änderung des Erregerwiderstandes.
Kompoundierend kann noch die Wirkung der die Spule 11 speisenden Netzspannung
hinzugezogen werden. Bei Stromzunahme im
Netze/, g sinkt infolge des Spannungsabfalles in der Leitung und des unvermeidlichen Umdrehungsnachlasses
der Antriebsmaschine die Spannung am Transformator 14. Hierdurch wird die Wirkung der Spule 11 geschwächt,
so daß sie dem vereinten Wirken der ihr entgegenarbeitenden Spule 7 und der Feder 12
in bezug auf die Bewegung des Kernes 9 und des Kontaktes 3 weniger Widerstand ent-
· gegensetzt. Bei Wiederansteigen der Spannung zwischen / und g (zufolge der, an 3, 4
erfolgten Nachregulierung) tritt das Umgekehrte ein, und sie wirkt im Richtungssinne
der Spule 1 auf die Stange 9 und Kontakt 3 ein, bis der dem neuen Belastungszustande
. entsprechende Gleichgewichtszustand der Regelungsvorrichtung erreicht ist.
Bei Geschwindigkeitsänderungen der Antriebsmaschine (ohne Belastungsänderung im
Netze) leitet die Spule 11 infolge der mit ersteren verbundenen Spannungsschwankungen
allein den Regelungsvorgang ein, bei dem Vor allem zunächst die Feder 12 dem Magneten
11 das Gegengewicht hält, und dessen Verlauf im übrigen ohne weiteres zu übersehen
ist.
Auch der bei Entlastung des Netzes /, g eintretende Regelungsvorgang läßt sich an Hand
der obigen Darstellung ohne nähere Erläuterung verfolgen.
Falls im Netze gar keine Belastung herrscht, wird die Leerlaufspannung nur unter der Wirkung
des Magneten 1 und der Feder 12 geregelt, die von Hand eingestellt werden kann.
Diese Handeinstellung könnte auch einsetzen und der Betrieb der Anlage dadurch
aufrecht erhalten werden, falls die Magnete 11 und 7 aus irgendwelchen Gründen versagen.
In Fig. ι ist der Regler an einer durch eine besondere Erregermaschine erregten Wechselstrom-Dynamomaschine
dargestellt. Hier ist ein Reihentransformator im Arbeitsstrome und im Falle von Hochspannung ein Spannuhgstransformator
angeordnet, damit die Regelungsvorrichtung keine Hochspannung erhält. •. Fig. ι a zeigt die Vorrichtung bei einer
selbsterregenden Gleichstrom-Dynamomaschine. Die Wirkungsweise ist genau dieselbe wie bei
der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung. Hier sind nur die Transformatoren weggelassen.
Der Reihentransformator ist durch einen Widerstand r im Arbeitsstromkreise ersetzt, der
einen dem Netzstrome proportionalen Teilstrom in den Magneten Jd abzweigt. Der
Magnet xzd wird, wie die Figur zeigt, unmittelbardurch
die Spannung des Arbeitsstromkreises erregt.
Die im Sekundärstromkreise des Strom-. transformator 5, 6 der Fig. 1 bzw. im Abzweigstromkreise
des Widerstandes r der Fig. 1 a ■liegende Schmelzsicherung 6a ist so bemessen,
daß sie den Durchgang eines Stromes gestattet, für welchen der Apparat ursprünglich eingestellt
ist. Schmilzt die Sicherung durch, so wird der Magnet 7 bzw. Jd- unwirksam, so daß
dann die Kraft des hierdurch nicht beeinflußten Magneten 1 vorherrscht und den veränderlichen
Widerstand so vermehrt, daß seine volle Größe in den Erregerstromkreis eingeschaltet
wird. Der Feldstrom beträgt dann ungefähr 80 Prozent des für Vollbelastung normalen Wertes, und dementsprechend stellt
sich auch die Spannung des Netzes ein.
Die Kerne 8 und 10 sind auf der mit Schraubengewinde versehenen Stange 9 einstellbar.
Ebenso lassen sich die Magnetspulen i, 7 und 11 in senkrechter Richtung verstellen.
Claims (2)
1. Selbsttätiger Spannungsregler für Gleich- und Wechselstrom-Dynamomaschinen
mit einem die Erregung beeinflussenden, veränderlichen Widerstände, dadurch
gekennzeichnet, daß die Änderung des in bekannter Weise aus einem zu einem Widerstände
parallelgeschalteten Lichtbogen bestehenden Erregungswiderstandes unter dem Entgegenwirken einer vom Nutzstrom
und einer vom Erregerstrom gespeisten Wicklung erfolgt.
2. Selbsttätiger Spannungsregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
dritte, von der Spannung des Nutzstromes erregte und die vom Erregerstrom gespeiste
Wicklung unterstützende Wicklung.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE208521C true DE208521C (de) |
Family
ID=470551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE208521C (de) |
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