DE268209C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 268209 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Oktober 1911 ab.

Es ist bekannt, daß man bei selbsterregten Dynamomaschinen eine Regelung der Spannung nur in geringen Grenzen vornehmen kann, und daß diese Maschinen insbesondere beim Arbeiten im geraden Teil der Charakteristik unstabil sind, derart, daß bei der geringsten Änderung des Feldregelungswiderstandes die Spannung der Maschine sofort auf ihren normalen Wert ansteigt, bzw. daß die

ίο Maschine ihre Spannung plötzlich verliert.

Dieses Verhalten erklärt sich daraus, daß die Charakteristik des Erregerkreises, d. h. die Abhängigkeit der Spannung an den Klemmen des Erregerkreises von seinem Strom durch eine gerade Linie bestimmt wird. Wenn in der Fig. 1 die Linie K die Charakteristik der Maschine (d. h. die Abhängigkeit ihrer Spannung β von ihrem Erregerstrom i bei einer gegebenen konstanten Drehzahl) und irgendeine durch den Koordinatenanfangspunkt 0 durchgehende Gerade ν die Charakteristik des Erregerstromkreises bedeutet, so bestimmt der Schnittpunkt der Kurve K mit jeder einzelnen Geraden υ die Klemmenspannung, welche die Maschine bei dem der gegebenen Geraden ν entsprechenden Betrag des Vorschaltwiderstandes des Erregerkreises besitzt.

Die Neigung der Kurven ν ist von dem Feldregelungswiderstand abhängig. Der Gesamtwiderstand des Erregerkreises ist, wie bekannt, gleich dem Tangens des Neigungswinkels α der Geraden v. Wird der ganze Regelungswiderstand abgeschaltet, so daß nur der Widerstarid der Feldwicklung im Erregerkreise bleibt, so nimmt die Kurve ν ihre äußerste Lage V₀ ein, und der Schnittpunkt R bestimmt die maximal erreichbare Spannung der Maschine bei gegebener Drehzahl. Wird nun der Regelungswiderstand allmählich eingeschaltet, so wächst dabei der Neigungswinkel der Geraden v, der Schnittpunkt derselben mit der Kurve K verschiebt sich nach links. Die Spannung der Maschine sinkt. Man kann aber in dieser Weise die Spannung nur so lange herunterregeln, bis man den unteren geradlinigen Teil OP der Kurve K erreicht hat. Im Bereiche zwischen 0 und P ist dagegen eine Spannungsregelung unmöglich; denn der geradlinige Teil OP der Kurve K fällt in allen seinen Punkten mit einer Grenzgeraden V₀ zusammen. Vergrößert man den Regelungswiderstand darüber hinaus um einen noch so kleinen Betrag, so geht die Gerade ν aus ihrer Grenzlage ^₀' in die Lage O₀", schneidet also nicht mehr die Kurve K über dem Nullpunkt. Die Spannung der Maschine fällt daher sofort auf Null herab. Verkleinert man dagegen den Vorschaltwiderstand um einen noch so geringen Betrag, so verschiebt sich die Gerade ν aus ihrer Grenzlage v₀ etwas nach rechts und schneidet die Kurve K über dem Punkt P. Wollte man irgendeine Spannung zwischen den Wert 0 und P einhalten, so sollte man den Regelungswiderstand genau auf den der Grenzlage v₀ entsprechenden Wert einstellen, aber diesem Werte entsprechen auch alle anderen Werte der Maschinenspannung zwischen 0 und P. Es gibt also für diesen Bereich keine eindeutige Ab-. hängigkeit zwischen Spannung und Regelungswiderstand, sondern die Spannung nimmt bei dem betreffenden Werte des Regelungswider-

Standes alle möglichen Werte zwischen O und P ein; mit anderen Worten: die Maschine ist im Bereich von O bis P unstabil.

Das vorliegende Verfahren vermeidet diesen Ubelstand und gestattet, den Betrieb der Maschine auch in dem geraden Teil der Charakteristik. Das Verfahren besteht darin, daß parallel zum Nebenschlußwiderstand ein sogenannter Variatorwiderstand geschaltet wird.

ίο Dieser Variator kann zum ganzen Regelungswiderstand oder zu einem Teil desselben par-■ allel liegen.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Schaltung. Es bezeichnen: α die Feldwicklung, b den Regelungswiderstand, c den Variator und d den Anker.

Die Wirkungsweise des gemäß der Erfindung eingeschalteten Variators ist im nachstehenden für die Anordnung gemäß Fig. 3 erläutert.

Dieselbe Erklärung läßt sich mit entsprechenden Abänderungen auch auf die übrigen Anordnungen anwenden.

Wenn man bei der Anordnung gemäß Fig. 3 den Regelungswiderstand b, z. B. zwischen O und 00 ändert, so besitzt bei jedem bestimmten Werte des Widerstandes b die "entsprechende Charakteristik ν des Erregerkreises (d. h. die Kurve der Abhängigkeit der Spannung e an seinen Endklemmen von dem Strom i der Feldwicklung) nicht einen geradlinigen Verlauf, sondern sie ist am Anfang etwas konkav gekrümmt (s. Fig. 7), und dieser konkave Teil liegt bei sämtlichen Charakteristiken des Erregerkreises unterhalb der magnetischen Charakteristik K der Maschine, so daß keine der Kurven ν mit der Kurve K in einem ganzen Teil zusammenfällt, sondern jede die Kurve K scharf schneidet. Somit entspricht jedem gegebenen Werte des Regelungswiderstandes je ein bestimmter Schnittpunkt der Kurve K mit entsprechender Kurve ν und daher eine bestimmte Spannung der Maschine ; mit andern Worten: die Spannung ist eindeutig abhängig vom Regelungswiderstand, und die Maschine ist stabil.

Daß die »-Kurven gerade so verlaufen, wie oben angegeben wurde, geht aus ihrer Konstruktion hervor. Jede der tz-Kurven wird nämlich wie folgt konstruiert.

In Fig. 5 mögen die Geraden M₀, M₁, M₂, M₃, M₄ bis M₀₀ die den verschiedenen Werten des Regelungswiderstandes entsprechenden Charakteristiken derselben (d. h. die Kurven der Abhängigkeit zwischen dem Strom i_w und der Spannung e_z) darstellen; ferner möge die Linie L die Abhängigkeit zwischen dem Strom i,- und der Klemmenspannung e_z des Variatorwiderstandes zeigen; diese Kurve beginnt im Koordinatenursprung, biegt dann bald um (je nach Bemessung des Variations-Widerstandes) und nimmt dann einen fast vertikalen Verlauf an.

Um nun die Charakteristiken des kombinierten, der Feldwicklung vorgeschalteten Widerstandes, d. h. die Abhängigkeit zwisehen e₂ und (i,_v -J- i_r) = i zu finden, muß man jede aus der Schar der M-Geraden der Fig. 5 mit der L-Kurve in bezug auf die Abszissen addieren. Man erhält auf diese Weise eine Schar der M'-Kurven (s. Fig. 6) als Charakteristiken für den kombinierten, der Feldwicklung vorgeschalteten Widerstand. Um nun die gesuchten Charakteristiken des totalen Erregerkreises (d. h. die Kurven der Abhängigkeit der Spannung e = e_t -j- e₂ von dem Strome i) zu bestimmen, muß man jede der M'-Kurven (Fig. 6) mit der Charakteristik V₀ der Feldwicklung (s. Fig. 1) in bezug auf die Ordinaten addieren, und so kommt man zu den Kurven V₀, ^₁.... W₀₀ (Fig. 7), deren jede einem bestimmten Werte des Regelungswiderstandes entspricht und die Kurve Z in je einem bestimmten Punkt scharf schneidet.

Es ist klar, daß, wenn man die oben beschriebenen Schaltanordnungen anstatt in Verbindung mit der ganzen Feldwicklung in Verbindung mit nur einem Teil oder einigen Teilen der Feldwicklung verwendet, das gleiche Resultat erhalten wird: die Charakteristik des betreffenden Teiles des Erregerstromkreises wird ungeradlinig, folglich weicht auch die Charakteristik des Gesamterregerkreises von dem geradlinigen Verlauf ab. Sie fällt also wiederum nicht mit dem geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve der Maschine zusammen, sondern schneidet diese scharf in einem Punkt, wodurch wieder das stabile Arbeiten der Maschine erreicht wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung zur Regelung von selbsterregten Dynamomaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem die ganze Feldwicklung oder eine oder mehrere Gruppen derselben beeinflussenden Regelungswiderstand oder zu einem Teil des letzteren ein Variator geschaltet ist, zum Zwecke, ein unstabiles Arbeiten der Maschinen im geraden Zweig der Charakteristik zu verhüten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.