DE276608C

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Publication number: DE276608C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-Ja 276608-KLASSE 21 d. GRUPPE

Hauptstrom durchflossen ist.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Mai 1912 ab.

Es ist bekannt, die Gleichstromspannung eines Einankerumformers dadurch regelbar zu machen, daß in den Wechselstromkreis dieser Maschine ein Induktionsregler eingeschaltet wird. Der Induktionsregler liefert dann eine Spannung, welche sich zu der gegebenen festen Spannung des Netzes oder gegebenenfalls zu der Sekundärspannung des Haupttransformators addiert und deren Phase durch

ίο die Stellung des drehbaren Teiles des Induktionsreglers bestimmt wird. Je nach Lage dieses Teiles ist die Zusatzspannung mit der Hauptspannung gleich oder ihr entgegengesetzt gerichtet, oder sie bildet mit ihr einen beliebig einstellbaren Winkel. Der Vektor der resultierenden Spannung bewegt sich dann auf einem Kreisbogen, den man mit der Zusatzspannung als Radius um den Endpunkt des Vektors der Hauptspannung schlägt.

Die Gleichstromspannung des Einankerumformers wird nun aber durch die an seinen Schleifringen herrschende Spannung bestimmt. Führt man ihnen also die resultierende Spannung zu, so ändert sich mit der Stellung des drehbaren Teiles des Induktionsreglers auch die Gleichstromspannung des Einankerumformers, Nimmt man nun an, der Umformer sei stets mit dem gleichen Strom belastet und für einen z. B. den Maximalwert der resultierenden Spannung sei seine Erregung so eingestellt, daß der Phasenverschiebungswinkel zwischen dem Schleifringstrom und der Schleifringspannung verschwindet, dann wird bei Drehung der Phase der Zusatzspannung die resultierende Spannung zwar erniedrigt, aber gleichzeitig tritt eine Phasenverschiebung zwischen Schleifringstrom und Schleifringspannung ein. Diese Phasenverschiebung kann bei weiterer Phasendrehung der Zusatzspannung derartige Werte annehmen, daß der Betrieb des Umformers unstabil wird, so daß also Pendeln eintritt, und schließlich kann ein Betrieb überhaupt unmöglich werden, d. h. der Umformer fällt außer Tritt.

Das eben Gesagte soll an Hand der Fig. 1 näher erläutert werden.

Ei = d f bedeutet die feste Spannung der Sekundärwicklung des Transformators, E_n = fg die in der Phase drehbare Sekundärspannung des Induktionsreglers, E,- = [E_t] + [E_p] die resultierende Spannung an den Schleifringen des Einankerumformers, ghk das rechtwinklige Spannungsabfalldreieck, dessen Katheten gebildet werden aus dem Ohmschen Abfall J · r = hg und dem induktiven Abfall J · L ω = h k. Die Richtung von h g gibt stets auch die Richtung des Stromvektors an. Eg = d k ist die Spannung durch Rotation im Feld des Einankerumformers. E_g ist daher diesem Felde proportional und wird durch die ,Erregung eingestellt.

Geht man nun von der Zusatzspannung E_pi aus, welche sich zu Et arithmetisch addiert und stellt Eo so ein, daß die Richtung von / · r

also auch die Richtung von / mit E_r = E₁ -f- E_n zusammenfällt, dann läuft der Einankerumformer mit der höchsten Spannung und mit cos φ = ι. Dreht man nun den Vektor E_pl in die Richtung E_p2, dann erniedrigt sich zunächst die resultierende Spannung von d g auf d c, da sie sich jetzt geometrisch aus E₁ und E_pi zusammensetzt. Bleibt der Strom / konstant, dann bleibt auch das Abfalldreieck unverändert, also ab c = h k g und die Lage von E_g, das seiner Größe nach ungeändert bleiben soll, findet man jetzt dadurch, daß man um den Endpunkt c von E_n mit g k und um den Anfangspunkt d von Et mit Eg einen Kreisbogen schlägt. Die beiden Kreise schneiden sich im Punkte b. Nun ist c & die Hypothenuse des Abfalldreiecks, und daher ist die Richtung von / durch die Richtung von c α gegeben. Wie man aus der Figur erkennt, bildet c α mit d c, d. h. also der Schleifringstrom mit der Schleifringspannung jetzt den Winkel φ.

Die beiden Kreise, also der mit g k um c und der mit E_g und d geschlagene, haben nicht immer einen Schnittpunkt miteinander, und dies hängt ganz von der Richtung des Vektors E_p ab. Ist kein Schnittpunkt vorhanden, dann ist kein Betrieb des Umformers mehr möglich, und er fällt daher außer Tritt.

Will man das Außertrittfallen und überhaupt die Phasenverschlechterung bei Regelung der Spannung vermeiden, dann ist die Größe von Eg in Abhängigkeit vom Verstellungswinkel des Vektors E_p derart zu regeln, daß erstens stets ein Schnitt des g ^-Kreises mit dem .Eg-Kreis stattfindet, und daß zweitens der Spannungsabfall J-r möglichst in die Richtung der aus [E)] -\- [E _p] resultierenden Spannung E,- fällt. In welcher Weise zu diesem Zwecke E_g verändert werden muß, geht aus der Fig. 2 hervor. Wie man aus dieser Figur ersieht, bewegt sich der Endpunkt des Vektors Eg auf einer Kurve höherer Ordnung.

Dieser Figur liegt nun die Voraussetzung zugrunde, daß erstens Strom / konstant und zweitens stets in Phase mit E,- sei.

Es ist nun Gegenstand vorliegender Erfindung, die Regelung der Erregung nicht nur für einen konstanten Wert, sondern für beliebige Werte des Stromes im richtigen Sinne zu bewirken, so daß also für alle Werte von / Phasengleichheit mit E,- erzielt wird. Zu diesem Zwecke kann man eine Kompounderregung verwenden und den Vektor E_g durch die Nebenschlußerregung allein so einstellen, daß er stets dem Vektor E,- größengleich ist, die Hauptstromerregung dabei aber so bemessen, daß durch die Hauptstromamperewindungen Eg um

so viel verkleinert wird, als zur Erzielung der Phasengleichheit von / mit E_r notwendig ist.

Hierbei ist die Verwendung von Hauptstromerregerwicklungen bei Einankerumformern an sich als bekannt vorausgesetzt; sie dienen aber bisher im wesentlichen nur dem Zwecke, entweder den Spannungsabfall, welcher durch den Belastungstrom auf der Gleichstromseite hervorgerufen wird, zu kompoundieren, oder wenn z. B. ein Wechselstromnetz über einen Einankerumformer aus einem Gleichstromnetz gespeist wird, dazu den Energiedurchgang durch den Umformer zu verstärken. Im vorliegenden Falle dagegen sollen sie die für den leerlaufenden Umformer durch Regelung des Feldes erzielte Stabilität auch für den Belastungszustand des Umformers erhalten, indem sie den Strom stets möglichst in Phase mit der Schleifringspannung erhalten. Die Nebenschlußerregung ist hierbei in Abhängigkeit von der Verstellung der Wicklungssysteme des Induktionsreglers derart zu regeln, daß die E. M. K. durch Rotation im Gleichstromfeld Eg stets gleich der geometrischen Summe aus Netz- (bzw. Transformator-) Spannung E_t und Induktionsreglerspannung E_p des leerlaufenden Umformers ist.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des beschriebenen Verfahrens dargestellt.

U ist der Einankerumformer mit dem KoI- go lektor C in den drei Schleifringen S. Die Schleifringe S sind mit dem drehbaren Teil II des Potentialreglers P verbunden. Die Wicklung dieses Teiles ist in Reihe zu der Sekundärwicklung s des Haupttransformators T geschaltet, dessen Primärwicklung p am Netz liegt. Der Primärteil I von P wird von der Sekundärwicklung gespeist. Der Umformer U besitzt zwei Erregerwicklungen W_n und W]₁. Während W_n von der Gleichstromspannung ioo über den Regulier widerst and R gespeist wird, ist W]₁ vom Hauptstrom durchflossen. Die Einstellung des Regulierwiderstandes R erfolgt hier automatisch vermittels der beiden Zahnräder ζ und Z in Abhängigkeit von der Drehung des Potentialreglerteiles II.

Die Stufen des Widerstandes R können hierbei je nach der gewünschten Art der Beeinflussung der Phase bemessen werden. Es läßt sich erreichen, daß der Vektor Eg bei Regelung der Spannung des Umformers auf einer gewünschten Kurve, z. B. einem Kreis wandert. Durch die Wicklung W/, wird aber dieser Vektor in Abhängigkeit vom Belastungsstrom ebenfalls beeinflußt, so daß sich die Größe des Vektors E_g aus der Summe der Wirkungen von W_n und W]₁ ergibt. An Stelle der Zahnräder können auch beliebige andere Einrichtungen treten zur Erzielung der von der Regelung der Spannung abhängigen Einstellung des Vektors E_g. Ist der Wiederstand R in gleiche Stufen geteilt, dann muß

die Kontaktverschiebung gegebenenfalls von
Hand derart erfolgen, daß jedem Verstellungswinkel des Sekundärteiles II von P eine bestimmte Größe der Kontaktverstellung von R
entspricht.

Claims

Patent-A NSPRu ch:

Verfahren zur Regelung von Einankerumformern, deren Spannung durch Induktionsregler geregelt wird, und welche zwei
Erregerwicklungen besitzen, von denen die

eine vom Hauptstrom durchflossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Erregerwicklung in Abhängigkeit von der Verstellung der Wicklungssysteme des Induktionsreglers derart geregelt wird, daß die E. M. K. durch Rotation im Gleichstromfeld [Eg) stets gleich der geometrischen Summe aus Netz- (bzw. Transformator-) Spannung (Et) und Induktionsreglerspannung (E_p) des leerlaufenden Umformers ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI.