DE262510C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 262510 KLASSE 21 d. GRUPPE 3L.

mit zwei Wicklungen versehen ist

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. März 1912 ab.

Die Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, die Spannung eines Wechselstromgenerators bei verschiedener Belastung unter Annahme konstanter Geschwindigkeit in einfacherer und wirksamerer Weise konstant zu halten, als es bisher möglich war.

Man kann den Erregerstrom, den ein Wechselstromgenerator braucht, um die Spannung bei verschiedener Belastung, jedoch konstanter ίο Geschwindigkeit, konstant zu halten, -in zwei Komponenten zerlegen:

1. in einen konstanten Strom, der zum Leerlauf nötig ist,

2. in einen Ström, der vom Ankerstrom und dem Sinus des Phasenverschiebungswinkels zwischen der vom Generator erzeugten Spannung und dem Ankerstrom abhängt.

Um eine Selbstregelung zu erzielen, ist es" daher nötig, daß die Spannung der Erregermaschine automatisch vergrößert wird, sowohl wenn der Generatorstrom anwächst als auch wenn sich der Leistungsfaktor verschlechtert. Hierzu kann man in bekannter Weise einen Teil der Feldspulen der Primär- oder Haupterregermaschine des Generators mit einem variablen Strom speisen, der der zweiten der oben angeführten Komponenten entspricht. Dieser Strom wird in einer zweiten Erregerquelle erzeugt, deren Leistung automatisch wächst, sowohl wenn der Haupterregerstrom ansteigt als auch wenn der Leistungsfaktor kleiner wird oder umgekehrt. Zu diesem Zwecke hat man die Feldmagnete der Primäroder Haupterregermaschine mit zwei Wicklungen ■ versehen, von denen die eine, die vom Anker dieser Maschine mit konstantem Strom gespeist wird, nur dazu dient, die eine konstante Erregung, z. B. für den Leerlauf des Generators, zu liefern.

Die zweite oder Zusatzwicklung hat man an einen Motorgenerator angeschlossen. Gemäß der Erfindung soll nun dieser Motorgenerator auf der Wechselstromseite aus einem Wechselstromkollektormötor bestehen, dessen Geschwindigkeit mit dem Wachsen der Belastung des Generators und dem Fallen des Leistungsfaktors anwächst. Der Stator dieses Motors wird direkt an die Hauptsammelschienen angeschlossen, der Rotor dagegen über einen Stromtransformator. Auf diese Weise werden . die erforderlichen Phasenbeziehungen erzielt, um die Geschwindigkeit zu ändern und die Erregung des zu regelnden Generators wunschgemäß einzustellen. Die Sekundärerregermaschine wird ferner mit Einrichtungen versehen, um ihr Stehenbleiben bei unbelastetem Generator zu verhindern.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine für die Regelung eines Drehstromgenerators geeignete Schaltung dargestellt. Es bedeutet: α einen Drehstromgenerator, dessen Erregung h in der üblichen Weise von einer mit ihm gekuppelten oder besonders angetriebenen Nebenschluß- oder Kompounderregermaschine b gespeist wird.

Die Magnetpole dieser Erregermaschine b sind mit einer Wicklung f versehen, die direkt an die Bürsten angeschlossen ist und einen

Strom, führt, der bei normaler konstanter Geschwindigkeit des Generators α gerade zur Leerlaufserregung ausreicht. Eine zweite zusätzliche Wicklung f_t dieser Erregermaschine wird von einem variablen Strom derart gespeist, daß das Hauptfeld h so weit geregelt wird, als es die Belastung des Generators erforderlich macht. Dieser variable Strom wird in dem in der Zeichnung dargestellten kleinen Motorgenerator erzeugt, der aus einem Dreiphasenkommutatormötor c und dem Gleichstromgenerator d, dem Sekundärerreger, besteht. Die Hauptfeldwicklung i des Sekundärerregers liegt am Anker der Primärerregermaschine.

Der Motor c ist in an sich bekannter Weise derart eingerichtet, daß seine Tourenzahl der dem Anker zugeführten Spannung proportional ist. Sein Stator oder die Erregung ist an die Leitungen I direkt angeschlossen oder über einen Spannungstransformator, falls die Netzspannung zu hoch sein sollte. Der Rotor dieses Motors und seine Kompensationswicklung liegen an der Sekundärwicklung eines Stromtransformators e, durch dessen Primärwicklung der Ankerstrom des Generators fließt. Infolge dieser Anordnung verhält sich der Motor ähnlich wie ein Serienmotor. Er läuft schneller, wenn die dem Rotor zugeführte Spannung der dem Stator zugeführten nach-. 30 . eilt. Nun ist die Rotorspannung in Phase mit dem Generatorstrom im Netze I, während die Statorspannung nahezu in .Phase mit der Haupt- oder Generatorspannung sein wird.
An Stelle des kompensierten Drehstrommotors kann auch z. B. ein einphasiger Repulsionsmotor verwendet werden.

Die Phasenverschiebung zwischen Generatorspannung und Strom wird also durch die Phasenverschiebung zwischen Statorspannung und Rotorbürstenspannung wiedergegeben; je mehr 'also der Generatorstrom der Generatorspannung nacheilt, um so schneller wird der Motor laufen.

Durch das Anwachsen der Rotorspannüng im Verhältnis zur Statorspannung wächst auch die Geschwindigkeit. Je größer der Generatorhauptstrom ist, um so größer wird die Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators e sein, und da die Statorspannung unverändert bleibt, so wächst auch das Verhältnis der Rotorspannung zur Statorspannung, und der Motor läuft schneller.

Der Motor des Sekundärerregers entwickelt bei kleiner Geschwindigkeit ein höheres Drehmoment. Die Leistung oder die Energie, die er zu liefern hat, ist jedoch bei höherer Geschwindigkeit größer. Der Motor muß also mit Rücksicht auf die Leistung bei dieser höchsten Geschwindigkeit entworfen werden oder, was dasselbe ist, mit Rücksicht auf die Bedingungen, die der maximalen Last oder Leistung des Generators entsprechen und dem geringsten Leistungsfaktor, der voraussichtlich auftreten wird. Die Abmessungen des Motorgenerators werden jedoch auf. alle Fälle klein, da er nur einen Bruchteil der Energie zu liefern hat, die für die Erregung der Primär-Erregermaschine nötig ist.

Durch passende Bemessung und Einstellung aller Elemente b, c, d und β kann ein System zur automatischen Selbstregelung erlangt werden, das bei allen auftretenden Belastungen des Generators die Spannung konstant hält.

Es ist natürlich auch möglich, den Motor an einem entfernteren Punkte an das Netz Z anzuschließen und die Einrichtung so zu treffen, daß die Spannung an diesem Punkte konstant gehalten wird. Trotzdem Regulatoren nicht eingezeichnet sind, ist es klar, daß sie zur Ein- ■ stellung des Systems nötig werden können. Ebenso kann es auch nötig werden, die Spannung, .die durch die Sekundärwindungen des Stromtransformators gegeben ist, bei der Aufstellung abzuändern. Es können auch zur genauen Einstellung der Phasenbeziehungen Ohmsche Widerstände, Selbstinduktionen usw. in den Stator und Rotorstromkreis eingeschaltet werden.

Bei unbelastetem Generator fließt durch die Primärwicklung des Transformators nur der Strom, den der Stator aufnimmt und der unter Umständen nicht ausreicht, um den Motor im Laufen zu halten. Es müssen also Einrichtungen vorgesehen werden, um den Motorgenerator am Stehenbleiben zu verhindern. Zu diesem Zwecke wird dem Anker der Hilfserregermaschine d eine kleine Hilfsspännung zugeführt, die ihn im Laufen hält.

Da die Massen der rotierenden Teile des Motorgerators sehr klein sind, so stellt er sich schnell bei Änderung der Belastung ein. Das in der Zeichnung der Einfachheit halber für Drehstrom angegebene System kann natürlich auch für Emphasen- oder Mehrphasenstrom benutzt werden.

Die Vorteile dieses automatischen Reglersystems sind folgende: Für die einzelnen Teile können normale Typen verwendet werden, es sind keine kostspieligen Modelle er-, forderlich. Soll das System in eine vorhandene Zentrale eingebaut werden, so sind nur wenig neue Maschinen und Einrichtungen nötig. Der Motorgenerator nimmt wenig Platz weg und kann an einer beliebigen Stelle/aufgebaut werden. Zwei oder mehrere parallel arbeitende Generatoren können durch denselben Motorgenerator geregelt werden.

Falls irgend etwas an dem Motorumformer nicht in Ordnung ist, genügt es, einen Reserveumformersatz einzuschalten. Man könnte auch einen gewöhnlichen Regulator in den Generatorfeldstromkreis einschalten und die Generator-

Spannung von Hand in der gewöhnlichen Weise konstant halten. Das verbesserte System verlangt auch keine Vergrößerung der gesamten Baulänge des Generators und der dazu gehörigen Erregermaschine, was bei Turbogene-, ratoren wesentlich in Betracht kommt. Schließlich sind auch keine Akkumulatoren nötig. Die Anordnung von verdrehbaren Feldspulen, wie sie bei anderen Regelmethoden nötig ist, erübrigt sich.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zur Regelung eines Wechselstromgenerators, dessen Erregermaschine (Primär-Erregermaschine) mit zwei Wicklungen versehen ist, von denen die eine die Erregung für eine konstante Belastung (z. B. Leerlauf) des Generators liefert, die zweite Wicklung die variable Zusatzerregung, um bei variablen Belastungsverhältnissen des Generators und bei konstanter Geschwindigkeit eine konstante Spannung zu erzielen und wobei die Haupterregerwicklung vom Anker der Erregermaschine gespeist wird, die Zusatzwicklung von einer besonderen Sekundär-Erregermaschine, die von einem an dem Netze hängenden Wechselstrommotor angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Wechselstrommotor ein Wechselstrom-Kollektormotor mit variabler, von der wattlosen Belastung des Netzes abhängiger Tourenzahl ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotor des Wechselstrom-Kollektormotors zugeführte Spannung abhängig von der Größe des Netzstromes und. in Phase mit ihm ist, . die dem Stator zugeführte Spannung dagegen abhängig von der Größe und in Phase mit der Netzspannung ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Sekundär-Erregermaschine vom Anker der Primär-Erregermaschine gespeist wird, und daß dem Anker der Sekundär-Erregermaschine " nach Bedarf eine kleine Hilfsspannung zugeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.