DE261129C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 261129 KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. März 1911 ab.

Die Erfindung betrifft einen Spannungsregulator, dessen Zweck es ist, einen so hohen Grad der Nutzleistung zu erzielen, daß die Einführung des Regulators in ein Verteilungssystem keinen störenden Einfluß auf die Gleichmäßigkeit des Betriebes haben kann. Bei der Anwendung der üblichen Spannungsregulatoren war es häufig der Fall, daß nach der Einführung derselben in das zu regulierende

ίο System der Betrieb dieses Systems unter Umständen weniger zuverlässig war als ohne den Regulator, und zwar infolge der Möglichkeit oder vielmehr Wahrscheinlichkeit gefährlicher Funkenbildung am Regulator, so daß häufig der Regulator wegen des Zusammenschmelzen oder »Zusammenbackens« der regulierenden Kontakte im kritischen Augenblick versagte. Demzufolge besteht die Erfindung darin, eine Einrichtung zu treffen, durch welche die schädliche Funkenerzeugung und das Zusammenbacken nach Möglichkeit vermieden, wird, und bei welcher die Gleichmäßigkeit des Betriebes im großen und ganzen zuverlässig ist. Bei dieser Einrichtung, die gleichzeitig also als Sicherheitsvorrichtung und funkenschwächende Vorrichtung arbeitet, ist eine kombinierte Scher- und Trennbewegung der regulierenden Kontakte in dem Augenblick der mechanischen Trennung oder Berührung vorgesehen.

Die eigentliche Regelungsvorrichtung wirkt ununterbrochen, während die Sicherheitsvorrichtung nur zu gewissen Zeiten wirkt. Die Regelungsvorrichtung spricht dabei auf alle Veränderungen der Spannung in dem Hauptstrom sofort an, während die Sicherheitsvorrichtung nur dann in Wirkung tritt, wenn vorherbestimmte elektrische Zustände längere Zeit in gewisser Stärke eintreten, die leicht schädliche Funkenbildung am Unterbrecher veranlassen könnten. Falls aus irgendeinem Grunde diese Sicherheitsvorrichtung versagt oder ungenau wirkt, so wird die Gleichmäßigkeit der Bedienung trotzdem zufolge der Anordnung der kombinierten Scher- und Trennbewegung der regulierenden Kontakte mit Bezug aufeinander nicht beeinträchtigt. Zur Erzielung der besten Ergebnisse wird nach der Erfindung diese kombinierte Scher- und Trennbewegung der regulierenden Kontakte in allen ihren Arbeitsbewegungen aufrechterhalten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. ι ist eine diagrammatische Ansicht des Spannungsregulators in Verbindung mit einem Wechselstrom-Verteilungssystem.

Fig. 2 ist eine diagrammatische Ansicht des Regulators in Verbindung mit einem Gleichstromsystem.

Fig. 3 zeigt die regulierenden Kontakte des Spannungsregulators von der Seite gesehen.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht derselben, wobei der Deckel fortgelassen ist.

Fig. 5 ist eine Ansicht der Sicherheitsvorrichtung oder des Ausschalters des Spannungsregulators.

Wie in Fig. ι dargestellt ist, liegen an den Speiseleitungen i, 2 Stromverbraucher 3, die von einem Wechselstromgenerator mit dem Anker 4 gespeist werden, dessen Feld 5 durch Drähte 6, 7 mit dem Anker 8 und dem Feld 9 einer Erregermaschine verbunden ist. Zwischen den Netzleitungen 1 und 2 ist ein Potentialumwandler 10 angebracht, und in einer dieser Leitungen, z. B. Leitung 2, befindet sich ein Stromumwandler 11. Durch die Drähte 12 bzw. 13 ist eine Verbindung mit der Potentialspule 14 und der Stromspule 15 des üblichen Kontaktvoltmessers 16 hergestellt. Der Kern 17 des Spannungsmessers 16 betätigt den bei 19 drehbaren Hebel 18 mit dem beweglichen Kontakt 20, der mit einem festen Kontakt 21 zusammenwirkt, und zwar unter Einfluß der Spulen 14 und 15 und unter Gegenwirkung einer Feder 22, die gewöhnlich bestrebt ist, die Kontakte 20 und 21 zu trennen. Die Stromspule 15 wirkt in demselben Sinne wie die Potentialspule 14, und zwar derart, daß, wenn in den Hauptleitungen i, 2 ein plötzlicher Stromstoß oder sonst eine Stromänderung auftritt, die Stromspule die Wirkung des Regulators beschleunigt. Es wird nämlich dabei jede Änderung der auf den Kern 17 wirkenden magnetischen Kraft nicht nur durch das Sinken der Spannung verursacht, sondern auch durch die Wirkung der Anschwellung oder Abschwächung des Stromes selbst herbeigeführt. Statt des beschriebenen könnte natürlich auch ein anderes geeignetes Kontakt voltmeter oder eine sonstige Kontrollvorrichtung verwendet werden.

Die Kontakte 20, 21 sind durch Drähte 24, 23 mit den Drähten 26, 25, die an die Erregerleitungen 6, 7 angeschlossen sind, verbun- · den. Über die Drähte 25, 26 wird ein Elektromagnet 27 zur Betätigung des schwingenden Kontaktes 28 der Hauptregelungsvorrichtung von der Erregerspannung beeinflußt, deren anderer Kontakt 29 als sich dauernd drehendes Glied ausgebildet ist (Fig. 3 und 4). Um die Kontakte 20, 21 in üblicher Weise zu schützen, ist in dem Draht 26 ein Widerstand 30 eingeschaltet. Der Kontakt 29 wird durch einen beliebig gespeisten Motor 31 (Fig. 4) oder einen anderen geeigneten Antrieb in dauernde Drehung versetzt, z. B. wie im dar gestellten Fall über Zahnräder 32, 33 (Fig. 4). Eine Kontaktbürste 34 befindet sich in dauerndem Kontakt mit dem sich drehenden Glied 29 und ist durch einen Draht 35 mit dem Hebel 36 eines einstellbaren Widerstandes 37 für das Feld 9 des Erregers verbunden. Der schwingende Kontakt 28 ist durch einen Draht 38 bei 39 mit dem entgegengesetzten Ende des Regulierwiderstandes 37 verbunden.

Dadurch, daß sich der Kontakt 29 mit Bezug auf den schwingenden Kontakt 28 dreht, wird sich im Augenblick der Trennung oder Berührung dieser Kontakte eine aus der Drehbewegung des Kontaktes 29 und der geradlinigen Schwingbewegung des Kontaktes 28 zusammengesetzte, in Richtung des gedrehten Kontaktes 29 tangential wirkende Scherbewegung ergeben. · Hieraus folgt eine unbedingte Sicherheit der Trennung und Vereinigung, so daß der vorliegende Spannungsregulator einen hohen Grad von Wirksamkeit betreffs der Sicherheit und Gleichmäßigkeit des Betriebes bietet.

Anstatt den Rheostaten 37 direkt mit dem Feld 9 des Erregers zu verbinden, ist nach der Erfindung eine selbsttätige Sicherheitsvorrichtung in Reihe mit dem Feld 9 geschaltet. Diese Vorrichtung besteht aus einem Solenoid 40, dessen Windungen an einem Ende 41 mit dem Feld 9 und am anderen Ende 42 bei 36 mit dem Rheostaten 37 verbunden sind. Der Kern 43 ist mit einer Kontaktplatte 44 versehen, um einen Stromkreis zu bestimmten Zeiten zwischen den Kontakten 45, 46 kurzzuschließen. Dieser Stromkreis wird dadurch gebildet, daß der Kontakt 45 durch einen Draht 47 mit dem einen Ende des Rheostaten, z. B. bei 36, und der Kontakt 46 durch einen Draht 48 mit einer Zwischenabzweigung des Rheostaten 37, z. B. bei 49, verbunden ist. Der Kern 43 ist am unteren Ende mit einer Verzögerungsvorrichtung zur Hemmung seiner Bewegung versehen. Diese Vorrichtung ist im vorliegenden Fall als Stoßdämpfer oder Ölbremse 50 ausgebildet (Fig. 5).

Wenn durch den Rheostaten 37 ein Strom von solcher Stärke geht, daß sein Spannungsverlust zwischen den Drähten 35, 38 den Unterbrecher 28, 29 beschädigen könnte, so wird diese Beschädigung dadurch verhindert, daß ein Teil des Rheostaten durch Schließen des Kurzschlußweges 47, 48 an den Kontakten 45, 46 kurz geschlossen wird. Zweckmäßig ist neben der Kontaktplatte 44 eine einstellbare Arretierung 51 vorgesehen, um die Abwärtsbewegung der Platte 44 mit Bezug auf die Kontakte 45, 46 zu begrenzen.

Fig. 2 veranschaulicht die Erfindung in Verbindung mit einem Gleichstromsystem, wobei die Drähte 1, 2 unmittelbar mit dem Gleichstromgenerator 8, 9 verbunden sind. Die Spulen des Voltmeters 16 sind mit den Leitungen ι und 2 durch die mit einem Nebenschluß 54 verbundenen Drähte 52, 53 und durch die Drähte 55, 56 verbunden und wirken in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 als Spannungs- und Stromspule. Bei beiden Ausführungsbeispielen (Fig. ι und 2) ist ferner ein Kondensator 57 parallel zu den Kontakten 28, 29 geschaltet, um in üblicher Weise an den Kontakten die Funkenbildung zu unterdrücken.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Für eine bestimmte Belastung ist der Strom in dem Stromkreise des Erregerfeldes 9 konstant. Wenn diese bestimmte Belastung so groß ist, daß der Strom in dem in Reihe mit dem Feld 9 geschalteten Solenoid 40 genügt, um die Kontaktplatte 44 trotz der Dämpfungsvorrichtung 50 zu betätigen, so wird diese Kontaktplatte 44 die Kontakte 45 und 46 schließen und hierdurch den Kurzschluß und die Ausschaltung eines Teiles des Widerstandes 37 aus dem Erregerstrom, wie oben beschrieben ist, bewirken. Der Strom würde danach in dem Erregerfeldkreis anzuwachsen streben. Dies wird aber durch die augenblicklich erfolgende Änderung in der Geschwindigkeit der Schwingungen der Kontakte 28, 29 infolge deren Regelung durch die Spannungsreglerkontakte 20, 21 verhindert.

Die Geschwindigkeit der Schwingungen des Kontaktes 28 ist nämlich auf folgende Weise von der Größe des Widerstandes in dem Erregerfeld abhängig. Das Kontaktvoltmeter 16 wird, wie oben gezeigt ist, von der Spannung des Netzes und damit von der Erregung der Maschine, die aber durch den Erregerstrom im Felde desselben oder des Erregers bestimmt ist, beeinflußt, und zwar derart, daß es periodisch die Magneten 27 kurz schließt und erregt, wodurch der Kontakt 28, 29 beim jeweiligen Kurzschließen des Magneten 27 geöffnet, beim Erregen geschlossen wird. Durch das Verhältnis der Dauer der Öffnung zur Schließung der Kontakte 28, 29 wird aber die Größe des Stromes in dem Feldstromkreis des Generators bzw. seines Erregers bestimmt, und durch diesen Erregerstrom wird wiederum das Kontaktvoltmeter 16 und damit das Verhältnis der Öffnungs- und Schließungsdauer der Kontakte 20, 21 und 28, 29 beeinflußt. Bevor das Solenoid 40 ζ. Β. wirksam wurde, war deshalb diese Schwingungsgeschwindigkeit des Kontaktes 28 derart, daß der gesamte, durch die Stellung des Hebels 36 bestimmte Teil des Widerstandes 37 in das Erregerstromfeld in genau jenem Verhältnis eingeführt wurde, welches erforderlich ist, um eine gewünschte Spannung in dem Speisestromkreis i, 2 aufrechtzuerhalten. Wenn nun das Solenoid 40 einen Teil des Widerstandes 37, also den zwischen 49 und 36 liegenden Teil, abschaltet, so wird zugleich damit die Geschwindigkeit der Schwingungen des Kontaktes 28, und damit das Verhältnis der öffnungszur Schließungsdauer der Kontakte 28, 29 augenblicklich in solcher Weise geändert, daß der zwischen 39 und 49 liegende Teil des Widerstandes 37, der nun noch periodisch in den Erregerstromkreis geschaltet wird, in solchen Zeitabständen aus- und eingeschaltet wird, daß die gewünschte Spannung bestehen bleibt, dabei aber, und das ist das wichtigste, herrscht an den Kontakten 28, 29 nur noch ein Spannungsabfall, der dem um den Teil 49-36 verringerten Widerstandsbetrag entspricht, so daß die Gefahr der Beschädigung der Kontakte 28, 29 durch zu große Funken beseitigt ist.

Der Regulator 28, 29 reagiert auf alle Veränderungen in der Spannung im Hauptstromkreise, während der Ausschalter 44, 45, 46, obwohl er bestrebt ist, mit dem Unterbrechermechanismus des Regulators 28, 29 in Übereinstimmung zu wirken, daran durch die Dämpfungsvorrichtung 50 verhindert wird. Infolgedessen wird seinem Bestreben, ununterbrochen zu arbeiten, vorgebeugt, und er kann deshalb den Kurzschlußstromkreis nur dann schließen und dadurch einen Teil des Widerstandes 37 ausschalten, wenn die elektrischen Zustände in dem System derartige sind, daß das Solenoid 40 genügend lange stark genug erregt wird, um den Widerstand der Dämpfungsvorrichtung 50 zu überwinden.

Claims (2)

Pate nt-An Sprüche:

1. Selbsttätiger Spannungsregler für Generatoren, in deren Feld oder Erregermaschinenfeld ein Widerstand periodisch unter dem Einfluß der Generatorspannung und des Generatorstromes durch eine dauernd rotierende Kontaktvorrichtung aus- und eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein vom Erregerstrom des Generators oder des Erregers beeinflußtes Relais (40) mit Dämpfvorrichtung (50) bei bestimmter Grenzerregerstromstärke das Verhältnis der öffnungs- und Schließungsdauer an der umlaufenden Kontaktvorrichtung so beeinflußt wird, daß trotz stärkerer Erregungsmöglichkeit eine Steigerung der durch die Kontakte (28, 29) zu unterbrechenden Erregerstromstärke vermieden wird, um die Zerstörung der Kontaktglieder durch Funken zu verhindern.

2. Selbsttätiger Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Relais (40) ein Teil (z. B. zwisehen 49 und 36) des Erregerfeldwiderstandes (37) selbsttätig kurzgeschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.