DE271729C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE'21 c. GRUPPE

MAX FUSS in BERLIN.

Selbsttätiger Spannungsregler.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Dezember 1911 ab.

Der nachbeschriebene Spannungsregler enthält die an dem Schnellregler nach Patent 253555 erfundenen, aber auch anderweit verwendbaren Verbesserungen.

Dieser Spannungsregler arbeitet mit einem festen und einem beweglichen Kontakt zwecks abwechselnden Einschaltens und Kurzschließens eines Widerstandes im Erregerstromkreise des Generators und unterscheidet sich von anderen bekannten ähnlichen Apparaten dadurch, daß ein von der Erregung und der Generatorspannung beeinflußter Kontakthebe] nicht in einem festen Drehpunkt, sondern in den Angriffspunkten dieser Kräfte — Erregung und Generatorspannung — schwingbar gelagert ist und daher jeder einzelnen oder beiden Kräften zugleich unabhängig voneinander zu folgen vermag Und nicht nur gegen den festen Kontakt die Schwingungen zum

ao abwechselnden Einschalten und Kurzschließen des Widerstandes ausführt, sondern auch bei Änderung der erwähnten Kräfte Lagenänderungen im Raum erfährt.

Die Verbesserungen gemäß der Erfindung erstrecken sich auf Einrichtungen, um das Gleichbleiben der Spannung bei allen Belastungen oder ein Ansteigen der Spannung mit zunehmender Belastung und umgekehrt zu erreichen.

In der Zeichnung sind diese Verbesserungen einer Ausführungsform in Verbindung mit der Regleranordnung nach Patent 253555 dargestellt, ι ist ein Drehstromgenerator, 2 die Erregerwicklung, 3 die Erregermaschine mit ihrer Nebenschlußwicklung 4 und dem Nebenschlußwiderstand 5.

Der Regler besteht aus der Erregerspule 6 mit Eisenkern 7, der Spannungsspule 8 mit Eisenkern 9, Kontakthebel 10 mit dem beweglichen Kontakt 11 und' schließlich dem festen Kontakt 12. Ferner sind vorhanden: ein Wälzhebel 13, welcher gegen den Bock 14 einerseits durch die Feder 15, andererseits durch die Zugkraft des Eisenkernes 7 gedrückt wird. Annähernd parallel zum Kontakthebel 10 ist die Blattfeder 16 angeordnet, welche an dem Hebel 17 angeschraubt ist, der auf der verstellbaren Auflage 18 aufruht, die sich auf der Zahnstange 19 verschieben läßt. _x

Das Zwischenrelais 20 besitzt zwei Magnetanker 21 mit an den Ankerhebeln angeordneten Kontakten und zwei feste Gegenkontakte 22 sowie einen Kondensator 23. Die Nebenschlußwicklung 5 ist diesen Kontakten und dem Kondensator parallel geschaltet. Der Widerstand 24 ist der Wicklung des Zwischenrelais 20 vorgeschaltet. 25 ist der Vorschaltwiderstand von Spannungsspule 8, und 26 ist ein Kondensator parallel zu 25 und in Reihe mit 8.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Die Generatorspannung wird eingestellt durch die einer bestimmten Spannung entsprechende Zugkraft der Spannungsspule 8 auf Eisenkern 9, welcher den Kontakthebel 10 mit dem beweglichen Kontakt 11 so weit anhebt, daß dieser mit dem festen Kontakt 12 durch die Wirkung der fluktuierenden Erregerspannung bzw. Erregerspule 6 und Eisenkern 7 abwechselnd in und außer Berührung gebracht wird. Hierdurch wird die parallel zu den

Kontakten ii, 12 geschaltete Wicklung des Zwischenrelais 20 abwechselnd kurzgeschlossen und eingeschaltet, was weiter das Kurzschließen und Einschalten des Nebenschlußwider-Standes 5 mittels der Relaiskontakte 21, 22 bewirkt. Steigt die Spannung zu hoch, so hebt Eisenkern 9 den Kontakthebel 10 bzw. den beweglichen Kontakt 11 solange vom festen Kontakt 12 ab, wobei mittels der geöffneten Relaiskontakte 21, 22 der Nebenschlußwiderstand 5 der Nebenschlußwicklung 4 der Erregermaschine 3 so lange vorgeschaltet wird, bis die Generatorspannung wieder ihren normalen Wert erreicht und dementsprechend der bewegliche Kontakt n wieder in periodische Berührung mit dem festen Kontakt 12 gelangt. Umgekehrt, sinkt die Generatorspannung, so werden die Kontakte 11, 12 durch Nachlassen der Zugkraft der Spannungsspule 8 so lange geschlossen bleiben, bis die Erregerspannung so weit gestiegen ist, daß sich wiederum die normale Generatorspannung einstellt. Da das periodische Einschalten und Kurzschließen des Nebenschlußwiderstandes etwa zehnmal in der Sekunde geschieht, so erfolgt das Einstellen der Spannung auch bei großen Laständerungen so schnell, daß eine Änderung der Spannung nicht wahrzunehmen ist.

Soll nun bei allen Belastungen die Spannung die gleiche bleiben, so muß das Zeitverhältnis Kurzschließung zu Einschaltung des Widerstandes der jeweiligen Belastung entsprechen. Da die Zugkraft der Erregerspule 6 auf Eisenkern 7 mit ansteigender Spannung quadratisch zunimmt, die Gegenkraft einer Feder jedoch nur im einfachen Verhältnis, so würde die Amplitude der von der fluktuierenden Erregerspannung herrührenden Schwingungen des Kontakthebels 10 bzw. 11 um so größer werden, je höher die Erregerspannung mit zunehmender Belastung ansteigt. Dies würde aber, da das Zeitverhältnis Kurzschließung zu Einschaltung des Nebenschluß Widerstandes der Belastung entsprechen muß, ein Abfallen der Generatorspannung mit Ansteigen der Belastung verursachen.

Hiergegen ist folgende Einrichtung getroffen: der Eisenkern 7 der Erregerspule 6 greift nicht direkt, sondern mittels Wälzhebels 13 an der Zugfeder 15 an. Die gezeichnete Stellung entspricht einer mittleren Belastung. Die an der Feder 15 und dem Eisenkern 7" angreifenden Arme des Wälzhebels 13 sind jetzt annähernd gleich. Steigt jedoch die Erregerspannung infolge höherer Belastung, so wälzt sich der Hebel 13 an dem Bock 14 ab, so daß der Eisenkern 7 an einem kürzeren, die Feder 15 an einem längeren Hebelarm angreifen, was eine kleinere Schwingungsamplitude und damit eine längere Schließungsdauer der Kontakte 11, 12 und 21, 22 zur Folge hat. Umgekehrt wird bei kleinerer Belastung und Erregerspannung die Zugkraft des Eisenkernes 7 kleiner werden und dann die Feder 15 an dem kürzeren Hebelarm des Wälzhebels 13 angreifen, wodurch die Schwingungsamplitude und damit die Öffnungszeit im Verhältnis zur Schließungszeit vergrößert wird. Durch Nachlassen der Feder 15 mittels der verstellbaren Schraube kann der Wälzhebel 13 derart eingestellt werden, daß das Verhältnis der Hebelarme sich mit ansteigender Last mehr verändert als magnetische Zugkraft zur Federspannung. In diesem Falle wird der Regler auf eine mit der Last proportional ansteigende Erhöhung der Spannung einstellen, also überkompoundieren. Dies kann benutzt werden, um den Spannungsabfall langer Leitungen zu kompensieren. Diese Uberkompoundierung des Reglers auf eine beliebige, der Anlage entsprechende Größe ist während des Betriebes ohne Spannungsschwankung einstellbar.

Die Teile 16 bis 19 dienen zur Einstellung der Spannung und können ebenfalls zur Kompoundierung der Belastung mit der Spannung verwendet werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hängt der Eisenkern 9 der Spannungsspule 8 an der Blattfeder 16, welche an den Hebel 17 angeschraubt ist, der auf der verstellbaren Auflage 18 aufruht, welche sich auf der Zahnstange 19 verschieben läßt. Die Einstellung der Generatorspannung erfolgt durch die Zugkraft der Spannungsspule 8, zu welcher sich die Zugkraft der Blattfeder 16 addiert. Wird also die Kontaktschraube am festen Kontakt 12 nach oben' verstellt, so wird die Spannung der Blattfeder 16 vermindert, denn, um das Gleichgewicht wieder herzustellen, muß die Zugkraft von 8 entsprechend größer werden, also die Spannung ansteigen. Umgekehrt, verstellt man die Schraube nach unten, so nimmt die Federspannung von 16 zu, und es ist eine geringere Zugkraft der Spule 8 notwendig, demnach eine geringere Spannung zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zwischen dem Gewicht des Eisenkernes 9 einerseits und der Zugkräfte von Spule 8 und Blattfeder 16 andererseits. Verschiebt man die Auflage 18, wie es die unteren Teilfiguren zeigen, nach links, so wird bei Leerlauf, wenn der Eisenkern 7 der Erregerspule 6 durch die Feder 15 nach unten gezogen ist, der Hebel 17 nach oben gezogen und damit die Blattfeder 16 zufolge ihrer Biegung nach oben am linken Ende mehr gespannt. Infolgedessen vermindert sich die Zugkraft und also auch die Spannung der Spannungsspule 8, während umgekehrt bei stärkerer Belastung, da sich der Eisenkern 7

infolge vergrößerter Erregerspannung nach oben bewegt hat, die Zugkraft der Blattfeder 16 vermindert worden ist und daher die Zugkraft der Spannungsspule 8 zur Wiederherstellung des Gleichgewichts ansteigen mußte, was auch einem Ansteigen der Generatorspannung entspricht. Es kann daher auch mittels dieser Einrichtung durch einfaches Verschieben der Auflage i8 eine Kompoundierung der Belastung mit der Spannung bzw. eine mit ansteigender Belastung proportional ansteigende Spannungserhöhung erreicht werden.

Das Zwischenrelais 20 ist derart ausgeführt, daß die Ankerbewegungen möglichst ohne Reibung erfolgen und Trägheitswirkungen ausgeschlossen sind. · Zu diesem Zweck sind die Magnetanker um einen Magnetpol schwingbar gelagert und als zweiarmige Hebel ausgeführt, an deren einem Hebelarm die magnetische Zugkraft und am anderen Hebelarm die Zugkraft einer Feder angreifen. Durch diese Anordnung ist ein toter Gang der Magnetanker ausgeschlossen.

Schließlich soll noch der Kondensator 26 erwähnt werden, welcher parallel mit dem Widerstand 25 der Spannungsspule 8 in Reihe geschaltet ist.

Besonders bei Wasserturbinen läßt sich die Änderung der Tourenzahl zwischen Leerlauf und Vollast nicht umgehen. Durch Änderung der Periodenzahl wird aber auch trotz Vorschaltung eines großen Widerstandes die Zugkraft auf den Eisenkern geändert, da die Selbstinduktion der Spannungsspule bei höherer Periodenzahl zunimmt. Zur Vermeidung dieses Übelstandes dient der Kondensator 26, welcher einen um so größeren Strom aufnimmt, je höher die Periodenzahl ist. Durch entsprechende Abmessungen des Kondensators im Verhältnis zur Spannungsspule wird letzterer ein um so größerer Strom zugeführt, je höher die Periodenzahl steigt, so daß die Zugkraft auf den Eisenkern und damit auch die Einstellung der Generatorspannung bei allen Periodenzahlen praktisch gleichbleibt.

Die vorbeschriebenen Verbesserungen können natürlich auch in Verbindung mit Spannungsreglern anderer Bauarten angeordnet werden. In der vorstehenden Beschreibung ist als beispielsweise Ausführungsform die Verwendung mit dem Spannungsschnellregler nach Patent 253555 des Erfinders gewählt worden.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Selbsttätiger Spannungsschnellregler, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleichen der unproportional sich verändernden magnetischen Zugkraft des von der Erregung beeinflußten Eisenkernes (7) ein Wälzhebel (13) angeordnet ist, an dessen veränderlichen Hebelarmen einerseits der von der Erregung beeinflußte Eisenkern, andererseits eine der Zugkraft.dieses Eisenkernes entgegenwirkende Feder angreifen.

2. Spannungsschnellregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verändern der an dem Wälzhebel angreifenden Feder mittels Schraube o. dgl. eine Kompoundierung oder Überkompoundierung zwischen Last und Spannung erreicht wird.

3. Spannungsschnellregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Generatorspannung beeinflußte Eisenkern (9) an einer Feder (16) aufgehängt ist, welche an dem von der Erregung beeinflußten Eisenkern angreift und auf einer verstellbaren Auflage (18) aufruht, zum Zwecke, einerseits die Generatorspannung und andererseits die Kompoundierung zwischen Last und Spannung bequem verändern zu können,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.