DE238585C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 238585 KLASSE 21 c. GRUPPE

OSCAR ANDRE in BUDAPEST.

Regelungsvorrichtungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juli 1910 ab.

AVenn bei zunehmender Netzbelastung die Spannung der Drehstromgeneratoren sinkt und daher eine rasche Verstärkung des magnetischen Feldes der Erregermaschine erforderlich ist, steht bei den bekannten Einrichtungen zur Spannungsregelung mit veränderlichem Regelungswiderstand für die Schaffung eines stärkeren magnetischen Feldes nur ein sehr geringer Bruchteil der E. M. K. des Erregerstromkreises zur Verfügung. Dieser geringe Bruchteil der E. M. K. ist zur energischen Einleitung der Regelung viel zu klein. Bei abnehmender Belastung ist eine Schwächung des Feldes vorzunehmen. In diesem Falle ist bei den bekannten Reglern die im Erregerstromkreis vorhandene E. M. K. zu groß. Bei dem im nachstehenden beschriebenen schnellwirkenden Spannungsregler mit veränderlichem Regelungswiderstand wird behu fs energischer Einleitung der Regelung derjenige Teil der E. M. K., welcher sonst in dem bereits eingeschalteten Teil des Regelungswiderstandes verloren geht, für die kräftige Einleitung der Regelung nutzbar gemacht.

Dies geschieht in der Weise, daß die vom Spannungsregler zufolge seiner Regelungsbewegung erzeugten mechanischen Stöße mittels eines Umschalters das Kurzschließen oder Vorschalten des gesamten Regelungswiderstandes bewirken. Gleichzeitig stellt der Regler den Regelungswiderstand mit großer Geschwindigkeit auf einen kleineren oder größeren Wert ein.

Eine mit dem Regelungswiderstand gleichsinnige Änderung der Erregung könnte man aber auch durch Umschaltung des Erregerstromkreises auf Stromquellen verschiedener E. M. K. erreichen (bei sinkender Belastung auf eine Stromquelle kleinerer, bei steigender Belastung auf eine Stromquelle größerer E. M. K.).

Eine energische Einleitung der Regelung wurde bereits durch eine rein elektrisch wirkende Vorrichtung versucht, indem vom Spannungsregler zufolge seiner Regelungsbewe-. gung Induktionsströme erzeugt werden, welche mittels eines Relais auf den Umschalter wirken.

Obwohl die Geschwindigkeit des Regler-.50 kontaktes eine sehr große ist, wird ein Überregulieren der trägen Reglermassen infolge Anordnung einer sogenannten Rückführung dennoch nicht erfolgen.

Die Rückführung bewirkt weiter, daß auch der Umschalter der Beschleunigungsvorrichtung seine Tätigkeit früher beendet, als wenn erstere nicht vorgesehen ist.

Die. Regelung der Spannung wird bei diesen richtig arbeitenden Reglern ebenso energisch eingeleitet wie bei den modernen Schnellreglern, falls nur die Spannung der Erregermaschine genügend groß gewählt ist. Gegenüber den erwähnten Schnellreglern besitzen sie jedoch den Vorzug, nur bei Be- lastungsschwankungen in Funktion zu treten, während bei den bekannten Schnellreglern der Regelungswiderstand mehrere hundertmal in

der Minute ein- und ausgeschaltet wird, gleichgültig, ob sich die Belastung ändert oder konstant bleibt.

Die Regelungs einrichtung besteht aus dem eigentlichen Regler, der Beschleunigungsvorrichtung und der Rückführung.

In der Zeichnung sind in den Fig. ι und 2 verschiedene Ausführungsformen schematisch zur Darstellung gebracht. In Fig. ι bedeutet

ίο ι einen Wechselstromgenerator, dessen Spannung geregelt werden soll, 2 seine Erregermaschine, welche die Erregerwicklung 3 des ersteren speist, 34 die Nebenschlußwicklung der Erregermaschine, 24 einen veränderlichen Regelungswiderstand, 8Anschlußleitungen der einzelnen Widerstandsstufen, 7 Quecksilberkontakte, 38 eine vielfach gegabelte, sehr leicht ausgeführte Platinkontaktvorrichtung, 5 den Eisenkern eines Solenoides 4, welches an

ao die zu regelnde Spannung angeschlossen ist, 26 einen zweiarmigen Hebel, 11 eine Feder zur Herstellung eines stabilen Gleichgewichtes, 39 eine Dämpfungsvorrichtung, 5' den Eisenkern des Solenoides 4', welches beispielsweise an den Stromkreis der Erregermaschine angeschlossen ist, 26' einen zweiarmigen Hebel, 11' eine Feder, welche der Zugkraft des Solenoides 4' das Gleichgewicht hält, 24' einen veränderlichen Widerstand . mit geringerer Ohmzahl als der Widerstand 24, 38' eine vielfach gegabelte, sehr leicht ausgeführte Platinkontaktvorrichtung, 8' Anschlußleitungen der einzelnen Widerstandsstufen, 7' Quecksilberkontakte. Die Teile 4', 5', 2&, ii', 81', 38', 7', 8' bilden die »Rückführung«.

Ferner ist 56 ein aus isolierendem Material hergestelltes Verbindungsstück, welches die Endpunkte des Hebels 26 des Spannungsreglers und des Hebels 26' der Rückführung verbindet, und das die Welle 58 bei jedesmaliger Funktion des Reglers verdreht.

Die beiden Hebelarme 59 und 60 sind mit der Welle 58 fest verbunden und dienen zur Lagerung der Sperrklinken 61, 62, deren freie Enden als Schwunggewichte ausgebildet bzw. mit solchen versehen sind.

Die Sperräder 63, 64 sind starr miteinander

verbunden, sitzen aber lose auf der Welle 58.

Der Hebel 67, der an dem starren Verbindungsteil des Sperrades 63,64 befestigt ist, bewegt einen Umschalter mit den Quecksilberkontakten 46, 47, 48. Die Leitungen 6, 9, 10 und 12 verbinden die Quecksilberkontakte mit den Widerständen und ihren Kontakten.

Die Teile 57 bis 68, 43, 46 bis 48, 6, 9, 10, 12 bilden zusammen die Einrichtung zur Überwindung der Trägheit der Magnete, also die Beschleunigungsvorrichtung.

Für diese Ausführungsform ergibt sich folgende Wirkungsweise:

Bei einer Entlastung steigt die Spannung des Generators, der Kontakt 38 bewegt sich nach aufwärts, während infolge der sinkenden Spannung der Erregermaschine der Kontakt 38' der Rückführung nach abwärts g'eht (aber nicht gleich viel).

Die Welle 58 wird hierdurch in der Uhrzeigerrichtung gedreht, wodurch jedoch bloß das Sperrad 64 zufolge des Eingriffes der Klinke 62, der durch die auf ihr Schwunggewicht bei der Drehung ausgeübte Fliehkraftbewegung zustande kommt, mitgenommen und das linke Ende des Umschalters 46,47,48 hinabgedrückt wird. Während der Erregerstromkreis unter normalen Verhältnissen, von der rechts liegenden Bürste der Erregermaschine ausgehend, seinen Weg über 125, den Kontakt 38', den Rückführungswiderstand 24', Zuleitung 12, den Umschalterhebel, den Kontakt 47, Leitung 10, Kontakt 38, die zufällig eingeschalteten Teile des Regelungswiderstandes 24, 126 und Magnetwicklung 34 zur linken Bürste der Erregermaschine nimmt, wird ihm jetzt (da der Kontakt 47 unterbrochen und der Kontakt bei 46 geschlossen ist), durch den Umschalter der Weg über 12, Umschalterhebel 46,6 durch den gesamten Regelungswiderstand 24 und sodann wieder über 126, 34 usw. zugewiesen. Der gesamte Regelungswiderstand 24 wird daher einen Augenblick ganz vorgeschaltet.

Im Ruhezustande des Reglers werden die Sperrklinken durch die Federn 65 und 66 außer Eingriff gebracht, und der Umschalter kehrt unter dem Einfluß eines nicht gezeichneten Gewichtes in die Mittellage zurück. Bei zunehmender Belastung fällt die Spannung des Generators, der Kontakt 38 bewegt sich nach abwärts infolge der steigenden Spannung der Erregermaschine, der Kontakt 38' nach aufwärts, die Welle 58 wird in einer der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzten Richtung bewegt, das Sperrad 63 mitgenommen und dadurch das rechte Ende des Umschalters herabgedrückt. Da der Weg des Erregerstromes nunmehr folgender ist: 125, 38', einige Teile des Widerstandes 24', 12, Um-, schalterhebel 48, 9, 126, 34, wird der Regelungswiderstand 24 einen Augenblick ganz kurzgeschlossen.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, bei der durch Verwendung von Pumpen als Antriebsorgane und durch gleichzeitige Benutzung eines Umschalters und eines Ausschalters, an Stelle eines Umschalters allein, eine wesentliche einfachere Einrichtung erhalten wird. Obwohl die Geschwindigkeit der Kontaktbürste des Regelungswiderstandes bei dem hier beschriebenen indirekt wirkenden Regler größer gewählt ist als bei den üblichen Reglern, wird ein Überregulieren infolge der Anordnung einer söge-

nannten Rückführung dennoch nicht erfolgen. Diese bewirkt ferner, daß auch der Ausschalter und der Umschalter der Beschleunigungsvorrichtung den Kontakt früher verlassen, als in dem Falle, wo keine Rückführung vorgesehen ist.

Es bedeutet ι einen Wechselstromgenerator, dessen Spannung" geregelt werden soll, 3 seine Erregerwicklung, 2 die Erregermaschine, 34 die Magnetwicklung der Erregermaschine, 24 einen Regelungs wider stand, welcher in bekannter Weise von einem Solenoid 4 (Steuerrelais) gesteuert wird, welches von der zu regelnden Spannung beeinflußt wird und ferner zwei Zwischenrelais (Schaltrelais) 89,91 und 88,90 und mittels dieser einen Servomotor 98,99, welcher ein Schneckengetriebe für das Reglerorgan des Widerstandes 24 (punktiert gezeichnet) bewegt, steuert. 5 ist der Eisenkern des Solenoides 4, welcher mittels der Kontakte 85, 86, 87 die Gleichstromquelle 100 abwechselnd mit den Relaisspulen 88, 89 verbinden kann. 90, 91 sind die Eisenkerne, 95, 96, 97 Relaiskontakte, 92, 93, 94 die Verbindungsleitungen der Relais mit dem Elektromotor 98, 99.

Der Regelungswiderstand 24' der Rückführung wird durch den Eisenkern 5' des z. B. an die Spannung der Erregermaschine angeschlossenen Solenoides 4' beeinflußt.

ιοί ist ein Verbindungsstück, welches die Endpunkte der Schalthebel des Reglers des Widerstandes 24 und der Rückführung miteinander verbindet und aus isolierendem Material hergestellt ist. Das Verbindungsstück ist mit den Kolben zweier Ölpumpen 103 und

104 verbunden. Der Öldurchlaß dieser Pumpen kann von Hand aus geregelt werden, wobei der Grad der Dämpfung verändert wird.

106 ist ein Ausschalter mit dem Kontakt 108,

105 ein Umschalter mit den Kontakten 107 und 109. · .

Die Wirkungsweise ist folgende:

Bei abnehmender Belastung wächst die Spannung des Generators 1, das Solenoid 4 bringt die Kontakte 85, 86 zur Berührung, wobei die Relaisspule 88 an die Gleichstromquelle 100 angeschlossen wird und der Relaisanker den Kontakt 95 berührt. Dadurch wird

go der Elektromotor 98,99 in einem solchen Sinne eingeschaltet, daß Stufen des Regelungswiderstandes 24 in den Erregerstromkreis eingeschaltet werden. Infolge der sinkenden Spannung der Erregermaschine 2 nimmt die Zugkraft des Solenoides 4' der Rückführung ab, die über dem Kern 51 angedeutete Feder erlangt das Übergewicht und schaltet Stufen des Rückführungswiderstandes 24' ab, so daß die Einwirkung des eigentliehen Spannungsreglers teilweise kompensiert und ein überregulieren durch die sich rasch bewegende Kontaktbürste vermieden wird.

Gleichzeitig wird von dem Zwischenstück 101, welches sich unter der Einwirkung des Reglerhebels vom Widerstand 24 nach aufwärts, unter dem Einfluß des Rückführungshebels um eine geringere Strecke, als die vom Reglerhebel durchlaufene ist, nach abwärts, im großen und ganzen also etwas nach aufwärts bewegt, der Pumpenkörper 103 ebenfalls in dieser Richtung verschoben, und der Umschalterhebel 105 wird vom Kontakt 109 auf den Kontakt 107 umgelegt. Der Erregerstrom kann jetzt nicht mehr von der links befindlichen Bürste der Erregermaschine ausgehend den normalen Weg über 115, 116, einige Teile des Regelungswiderstandes 24, den Drehpunkt des Reglerhebels, Zuleitung ,10, Kontakt 109, Umschalterhebel 105, den Drehpunkt des Umschalterhebels, Leitung 12, einige Teile des Rückführungswiderstandes 24', den Drehpunkt des Rückführungshebels 118, Erregerwicklung" 34 zur rechten Bürste nehmen, sondern er muß von der Leitung 115, 116 durch den ganzen Regelungswiderstand 24 hindurchgehen und ihn über Leitung" 117, den Kontakt 107, Umschalterhebel 105, den Drehpunkt des Umschalterhebels 105 (und im weiteren Verlauf wie zuvor über 12, 24', 118 und 34) verlassen.

Bei wachsender Belastung wird durch das Zwischenstück 101 der Pumpenkörper 104 nach abwärts bewegt, während der Pumpenkörper 103 an seiner Stelle verbleibt. Der Ausschalterhebel 106 berührt nunmehr den Kontakt 108. Der Regelungswiderstand 24 wird daher einen Augenblick ganz kurzgeschlossen, denn der Erregerstrom kann jetzt den direkten Weg von der Leitung 115 über die Leitung 9, Kontakt 108, Schalterhebel io6, den Drehpunkt des Schalterhebels, wieder über 12,24', 118,34 zur rechts liegenden Bürste der Erregermaschine nehmen.

Der vorliegende Regler kann nicht nur zur Regelung der Spannung, sondern auch in bekannter Weise, z. B. zur Regelung der Tourenzahl und Leistung verwendet werden. Ferner kann er aber auch zur Beschleunigung der Einwirkung von anderen trägen Einrichtungen zur Spannungsregelung", wie z. B. der. Kompoundierungsanordnungen von Generatoren, der Zusatzmaschinen und Puffermaschinen verwendet werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Einrichtung zur Beschleunigung der von den elektrischen Größen eines Netzes eingeleiteten Erregungsänderungen an,120 elektrischen Maschinen mit selbsttätigen Regelungsvorrichtungen oder Kompoun-

   dierungseinricbtungen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Regelungsbewe- j gung des selbsttätigen Spannungsreglers erzeugte mechanische Stöße zur Umschal- ■ tung des Erregerstromkreises auf Strom- j quellen verschiedener E. M. K. oder zum vorübergehenden Kurzseliließen oder Vorschalten des gesamten Regelungswiderstandes benutzt werden, wodurch eine mit den selbsttätigen Regelungsvorrichtungen bzw. mit den Kompoundierungseinrichtungen gleichsinnig und gleichzeitig wirkende Änderung der Erregung der Maschine herbeigeführt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des selbsttätigen Spannungsreglers mittels durch Zentrifugalkraft beeinflußter Fortschaltklinkengetriebe (60, 62, 64, 67. 68 bzw. 59, 61, 63, 67, 68) auf die Umschaltvorrichtung für die Stromquellen bzw. für den gesamten Regelungswiderstand übertragen wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des selbsttätigen Spannungsreglers mittels Kolben, welche in mit Luft oder Flüs-i sigkeit gefüllten, an drehbaren Schalthebeln (105 und 106) der Umschaltvorrichtung für die E. M. K. oder den gesamten Regelungswiderstand gelenkig verbundenen Zylindern (103 und 104) geführt werden, auf diese Umschaltvorrichtung übertragen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.