DE239209C

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Publication number: DE239209C
Application number: DENDAT239209D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■-. JKi 239209 -. KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9.Oktober 1910 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Erregermaschine für Wechselstromgeneratoren, welche sich besonders gut für die Erregung von großen Generatoren, z. B. Turbogeneratoren, eignet.

Turbogeneratoren erfordern meistens trotz Vorhandenseins einer Erregermaschine einen besonderen, in den Erregerstromkreis des Generators eingeschalteten Magnetfeldregulator,

ίο da sonst die Regelung ausschließlich durch Änderung des Widerstandes im Erregerkreis der Erregermaschine, die gewöhnlich als eine Nebenschlußmaschine ausgeführt wird, große Schwierigkeiten bietet und oft sogar unmöglieh ist. Eine solche Erregermaschine besitzt nämlich auf einem sehr großen Regulierbereich — von Null an bis zu einer bestimmten Spannung — noch geradlinige Charakteristik, und arbeitet infolgedessen nicht stabil. Denn wenn man durch Einschaltung eines bestimmten Widerstandes im Erregerstromkreis eine gewünschte, im Bereich des geradlinigen Teiles der Charakteristik liegende Klemmenspannung der Erregermaschine eingestellt hat, vermag eine solche Maschine diese Spannung nicht dauernd aufrecht zu erhalten, sondern ändert von selbst ihren Betrag, wobei zugleich die Erregerströme sowohl der Erregermaschine wie auch der Hauptmaschine proportional mit der Spannung der Erregermaschine schwanken.

Man ist daher gezwungen, das Magnetfeld

der Haupt dynamo durch einen in Reihe mit dessen Erregerwicklung geschalteten Regulator

zu regeln. _;:

Der Magnetfeldregulator vernichtet aber sehr viel Energie und ist groß und teuer: z. B. für einen 10 000 Kilowattgenerator bei 1,5 Prozent Erregerenergie dürfte der Regulator 100 Kontakte bis zu 700 Amperen erhalten und durchschnittlich 70 Kilowatt vernichten. Das bedeutet aber außer den ungemein großen Dimensionen des Regulators auch große wirtschaftliche Verluste; das Kilowatt pro Jahr mit 120 Mark eingesetzt (bei etwa 2 Pfennig pro Kilowattstunde) ergibt 8400 Mark Verlust.

Vorliegende Erfindung macht nun diesen besonderen Magnetfeldregulator unnötig, und zwar durch Verwendung einer neuen, selbsterregten Erregeranordnung bzw. Erregermaschine, welche im ganzen Regelungsbereich, z. B. zwischen Null- und Vollerregung, vollkommen stabil arbeitet, d. h. ihre einmal eingestellte Spannung nicht selbsttätig ändern kann. Als Erregermaschine wird die Anordnung zweckmäßigerweise als Dreileitermaschine ausgeführt; doch möge hier zunächst ihre Wirkungsweise des besseren Verständnisses wegen an Hand eines Ausführungsbeispiels mit zwei magnetisch getrennten Feldern dargelegt werden. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 1.

Hier bedeuten g den zu regelnden Turbogenerator, s s seine Gleichstromschleifringe, α und b das auf der Welle des Wechselstromerzeugers sitzende Erregeraggregat. Die Gleichstromdynamo α mit Nebenschlußwicklung η hat eine konstante Spannung. Von dieser Spannung wird die Feldwicklung f der Maschine b gespeist. Das Feld f kann mittels

Reglers r geregelt und umgekehrt werden. Die Klemmen der beiden Erregermaschinen a und b sind hintereinander geschaltet und speisen die Schleifringe ss des Wechselstromgenerators. Da die Spannungen der beiden Maschinen bei der Änderung der Lage des Regulatorhebels h sich sowohl addieren, ' wie auch subtrahieren können, so durchläuft die resultierende Spannung β der beiden Maschinen _;

ίο alle Werte zwischen ο und der erforderlichen maximalen Größe, wie ein Blick auf das Diagramm (Fig. 2) zeigt. Hier bedeutet die parallel zu der Abszissenachse χ χ verlaufende Gerade e_x die konstante Spannung der Maschine a, die geneigte Linie e₂ die Charakteristik bzw. Spannungskurve der Maschine b und die zu dieser parallele Linie e die resultierende Spannung der beiden Maschinen. Erteilt man der Maschine b der Reihe nach alle Spannungen zwischen —-S₁ und + e_lt so ändert sich die resultierende Spannung zwischen 0 und 2 e_v Dabei arbeitet das Aggregat vollkommen stabil.

Die vorstehend beschriebene Anordnung mit zwei Maschinen hat nun den Nachteil, daß das Anbringen der beiden Maschinen auf der Welle, und dabei meistens in fliegender Anordnung, große Schwierigkeiten bietet und unter Umständen bei Platzmangel unmöglich ist.

Man kann nun einen Schritt weiter tun und diese Schwierigkeit beseitigen, indem man die beiden Maschinen α und b zu einer einzigen, nach Art der Dreileiterdynamo gebauten Maschine vereinigt.

Die Erregermaschine gemäß Fig. 3 ist in bezug auf Schaltung äquivalent der Anordnung nach Fig. 1. Sie ist eine nach Art der bekannten Dreileiterdynamo ausgebildete Maschine. Der zwischen Bürsten 1 und 2 bzw. zwischen Bürsten 3 und 4 liegende Teil der Ankerwicklung ist parallel zu der Erregerwicklung η des diesen Teil beeinflussenden Magnetsystemes I I' geschaltet; er besitzt daher eine konstante Spannung e_x und ist äquivalent der Maschine α in der Anordnung nach Fig. i. Von dieser konstanten Spannung ^₁ zwischen den Bürsten 1 und 2 oder den Bürsten 3 und 4 wird die Erregerwicklung f des zweiten Magnetsystemes II IF unter Zwischenschaltung des Wendereglers r gespeist. Auf diese Weise hat der Teil des Ankers zwischen den Bürsten 2 und 3 bzw. 4 und i, welcher von dem Magnetsystem II II' induziert wird, eine veränderliche, von der Lage des Reglerhebels h abhängige negative oder positive Spannung oder gar keine Spannung, und ist somit der Maschine b in der Anordnung gemäß Fig. 1 äquivalent. Die resultierende Spannung e zwischen den Bürsten 1 und 3, welche zur Erregung der Wechselstrom-Generatorfeldwicklung w benutzt wird, kann auf diese Weise zwischen den Grenzen 0 und 2 ^₁ geregelt werden.

Es ist zwar bekannt, eine veränderliche Spannung in der Weise zu erzeugen, daß man zwei mechanisch gekuppelte Maschinen in Reihe bzw. in Sparschaltung verbindet, deren eine eine konstante, und deren andere eine variable und umkehrbare Spannung liefert; man hat aber bis jetzt ein solches Aggregat nur zum Anlassen von Elektromotoren verwendet. Demgegenüber handelt es sich bei vorliegender Erfindung um Benutzung von zwei in Reihe bzw. in Sparschaltung geschalteten Erregermaschinen bzw. Teilen einer Ei^-regermaschine zur Erregung von Wechselstromgeneratoren, wodurch eine wirtschaftliche Regelung und eine stabile Spannungseinstellung ermöglicht wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Erregeranordnung für Wechselstromgeneratoren, insbesondere für Turbodynamos, mit zwei Erregerankern auf der Welle der Hauptdynamo, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der stabilen Regelung zwischen Null- und Vollbelastung der eine von den beiden — in bekannter Weise in Reihe bzw. in Sparschaltung miteinander verbundenen und das Magnetfeld des Hauptgenerators speisenden ■-— Erregerankern eine konstante Spannung und der andere eine variable und umgekehrte Spannung liefert, wobei das Feld der zum ersten Anker gehörigen Erregermaschine im Nebenschluß erregt wird und diese Maschine nun ihrerseits das Feld der anderen Erregermaschine unter Zwischenschaltung eines Wendereglers erregt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Erregermaschinen nach der Art einer Dreileitermaschine vereinigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.