DE273259C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 273259 KLASSE 21 d. GRUPPE

Damit eine durch Nebenschlußwicklung erregte Gleichstrommaschine angehen kann, ist es bekanntlich erforderlich, daß der Winkelwert der die Erregungsgrenze angebenden Geraden, der dem Widerstand der Nebenschlußwicklung entspricht, kleiner ausfällt als der Winkelwert der Tangente im Nullpunkt an die Leerlaufskennlinie.
Die Regelung der Erregung bei derartigen

ίο Maschinen erfolgt für gewöhnlich mittels eines in Reihe mit der Nebenschlußerregerwicklung geschalteten Regelwiderstandes. Hierbei wirkt also die Regelung auf den gesamten Erregerstrom, was häufig zu ernstlichen Schwierigkeiten im Bau des Regelwiderstandes führt und auf jeden Fall stets die Kosten und die Verluste der Erregung erhöht. Hinsichtlich der Beständigkeit der Spannung ergeben sich bei dieser Regelung so lange keine Unzuträglichkeiten, als die Zahl der Erregeramperewindungen genügend groß bleibt. Sobald aber der Gesamtwiderstand im Erregerstromkreise so groß wird, daß der Winkelwert für die Erregungsgrenze sich dem der Tangente an die Leerlaufskennlinie erheblich nähert, ist die Ruhe des Ganges nicht mehr sichergestellt.

Der Grund für diese unerwünschte Erscheinung liegt in der Gestalt der Kennlinie, die aus zwei fast geradlinigen, durch ein kurzes Bogenstück verbundenen Teilen besteht; wenn daher der Arbeitspunkt nicht mehr in den fast geradlinigen, der Sättigung entsprechenden Teil fällt, so gelangt man ganz plötzlich zu dem vom Nullpunkt ausgehenden, geradlinigen Teile, in dessen Bereich ein ruhiger Gang der Maschine ausgeschlossen ist.

Die Erfindung betrifft nun eine neue Anordnung für die Erregung von .Nebenschlußgleichstrommaschinen, die besonders vorteilhaft geregelt werden kann und die Wirkungsweise des Stromerzeugers verbessert. Die neue Anordnung besteht im wesentlichen darin, daß die übliche, einzige Nebenschlußerregerwicklung in zwei oder mehr Wicklungen unterteilt wird, von denen wenigstens eine so bemessen ist, daß sie allein die Selbsterregung der Maschine nicht herbeizuführen vermag; im Gegensatz dazu sollen aber alle Nebenschlußwicklungen zusammen das letztere ermöglichen.

Die Regelung des Stromerzeugers kann also in der Weise erfolgen, daß man nur eine der Nebenschlußwicklungen oder nur einen Teil einer solchen beeinflußt, wobei die übrigen Wicklungen, die nicht mit einer Regelungseinrichtung verbunden sind, auf jeden Fall derart bemessen sein müssen, daß sie zusammen die Selbsterregung der Maschine noch nicht bewirken, und derart geschaltet sein müssen, daß ihre Amperewindungen mit denen der regelbaren Wicklungen zusammenwirken und die durch Regelung der letzteren hervorgerufenen Spannungsänderungen noch vergrößern können.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung ist auf der Zeichnung ein Beispiel veranschaulicht.

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Bei dem Stromerzeuger D (Fig. i) ist die Nebenschlußerregung in zwei Wicklungen P und S unterteilt; die nicht regelbare Wicklung 5 ist so gewählt, daß mit ihr allein die Maschine sich noch nicht selbst erregen kann; die Wicklung P steht unter' dem Einflüsse eines Regelwiderstandes R und ist derart bemessen, daß für die Wicklungen P und S zusammen die Möglichkeit der Selbsterregung

ίο gegeben ist.

Das Diagramm in Fig. 2 läßt deutlich den Vorgang der Erregung verfolgen. Die Leerlaufskennlinie der Maschine D ist mit V bezeichnet, O F und O E sind die den Erregungsgrenzen der Nebenschlußwicklungen S bzw. P entsprechenden Geraden. Die Gerade O F besitzt natürlich einen konstanten Winkelwert und darf die Kurve V niemals schneiden. Der Winkelwert der Geraden O E dagegen ist mit dem Widerstand bei R veränderlich.

Betrachtet man beispielsweise einen Punkt d auf der Kennlinie F, so bedeutet die Gerade O d die sich aus O F und O E ergebende, angenommene Erregungsgrenze für den jeweiligen Widerstand der Regelvorrichtung R. Die der Klemmenspannung c d der Maschine D entsprechenden Amperewindungen O c sind gleich der Summe der von der Wicklung S herrührenden « c und der von der Wicklung P gegebenen O a. Man erkennt, daß die Gerade a d den gleichen Winkelwert hat wie O F.. Überträgt man nun den Punkt d auf die Ordinate in a, so muß sich ebenso ein Punkt d' auf der Geraden O E finden. Für jede Spannung c d läßt sich offensichtlich die Gerade O E bestimmen, oder mit anderen Worten der Widerstand R, der die betreffende Spannung c d ergibt, indem man durch d zur Geraden O F die Parallele d α zieht; wenn dann d nach d'

4" auf die Ordinate in α verlegt wird, so zeigt sich, daß die Gerade O d' mit O E zusammenfällt. Der Winkelwert dieser Geraden gibt den ganzen Widerstand des Kreises P R an und folglich auch den von R, da ja der Widerstand von P konstant und bekannt ist.

Will man die neue Kennlinie unter Berücksichtigung allein des durch die Regelvorrichtung gehenden Erregerstromes des Stromes von P aufzeichnen, so braucht man nur alle der Kurve V entsprechenden Punkte d' aufzuzeichnen und erhält auf diese Weise die Kurve V.

Indem nur die Amperewindungen O α beeinflußt werden, regelt man so die gesamte Erregung der Maschine D; infolgedessen bekommt die Regelungsemrichtung bedeutend geringere Abmessungen, die Kontakte sind viel einfacher gebaut und leichter in Stand zu halten, und außerdem wird auch die in ihr verbrauchte Leistung erheblich kleiner.

Wie man erkennt, schneidet die Gerade O E je nach Lage des betrachteten Punktes d auf der Kurve V diese Kurve oder nicht, auf jeden Fall ist aber der Grenzwert für den Widerstand R derjenige, für den die Gerade O E zur Tangente an die Kurve V wird; wollte man den Widerstand R noch mehr erhöhen, so würden die beiden Wicklungen P und 5 zusammen die Selbsterregung von D nicht mehr herbeiführen können.

Bisher war nun angenommen, daß die Nebenschlußwicklung nach der Erfindung als Spannungserhöher geschaltet ist, beispielsweise zählen sich ja die Amperewindungen von P und S in Fig. ι zusammen, sie könnte aber auch als Spannungserniedriger geschaltet sein, so daß sie die Spannung des Stromerzeugers zu verringern bestrebt ist. Damit ist dann die Eigenschaft verbunden, daß diese Spannung gleichmäßiger gestaltet wird. Nimmt man in Fig. ι tatsächlich an, daß die Wicklung 5 so geschaltet ist, daß ihre Amperewindungen denen von P entgegenwirken, wobei dann gezwungenermaßen die letztere Wicklung die Bedingung der Selbsterregung erfüllt, so nimmt die Kennlinie der Maschine die Form der Kurve V" in Fig. 3 an, in Rücksicht auf die Wicklung P allein.

In dieser Figur ist V die Leerlaufskennlinie für die Maschine D, und O F entspricht der Erregungsgrenze für die Wicklung S. Stellt Oe in einem bestimmten Augenblicke die Zahl der Erregeramperewindungen von P dar, so muß man davon die Strecke e g entsprechend den entgegenwirkenden Windungen von S abziehen, und damit ergibt sich die resultierende Spannung g h; überträgt man nun h nach h" auf die Ordinate in e, so erhält man einen Punkt der Kennlinie V" unter Berücksichtigung der Amperewindungen von P. Das Aufzeichnen der Kurve V" kann nun ganz einfach erfolgen, wenn man den Umstand benutzt, daß die Gerade e h den gleichen Winkelwert wie O E, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen besitzt.

Beim Vergleich der Kurven V und V" sieht man sofort, daß beim Übergang auf die letztere der Krümmungshalbmesser des verbindenden Kurventeiles zugenommen hat, während er zu beiden Seiten der Krümmung kleiner geworden ist, so daß diese Teile nicht mehr so geradlinig sind wie die entsprechenden Stellen der Kurve V. Die Krümmung ist also über die ganze Länge der Kennlinie hin gleichmäßiger geworden, was für den der Sättigung entsprechenden Teil keinen merklichen Nachteil darstellt; im Gegenteil vielmehr die Ruhe des Ganges für den den niedrigen Spannungen entsprechenden Bereich erhöht,

In diesem Falle könnte auch die Wicklung S aus mehreren Nebenschlußwicklungen zusammengesetzt sein, die parallel geschaltet und derart bemessen sind, daß sie zusammen die Selbsterregung der Maschine D noch nicht

Claims (2)

1. herbeiführen. Gegebenenfalls könnte die Wicklung P ebenso aus mehreren Wicklungen bestehen, die in ihrer Gesamtheit dann die Bedingung der Selbsterregung erfüllen müßten:

   Patent-Ansprüche: '

   i. Erregerschaltung für selbsterregte Nebenschlußgleichstrommaschinen, bei der die Regelung der Klemmenspannung vollständig durch Einwirkung auf nur einen Teil des Erregerstromes erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußerregerwicklüng der Maschine in zwei oder mehrere Einzelwicklungen unterteilt ist, von denen nur eine bestimmte Anzahl regelbar gemacht ist, während die übrigen derart bemessen sind, daß sie zusammen die Selbsterregung des Stromerzeugers nicht herbeizuführen vermögen.
2. 2. Erregerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Teilwicklungen, die so bemessen sind, daß sie zusammen die Selbsterregung des Stromerzeugers nicht herbeizuführen vermögen, entgegenwirkend zu den übrigen Nebenschlußwicklungen geschaltet sind, die infolgedessen natürlich überwiegend bemessen sein müssen, zum Zweck, die Ruhe des Ganges der Maschine bei niedrigen Spannungen zu erhöhen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.