DE290435C

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Publication number: DE290435C
Application number: DENDAT290435D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 290435 KLASSE 21c. GRUPPE

SIEMENS-SCHUCKERTWERKE G.m.b.H. in SIEMENSSTADT b. BERLIN.

Regler und einen Schnellregler.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. September 1914 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätig wirkende Regeleinrichtungen, die dazu dienen, bei elektrischen Maschinen die Spannung, die Stromaufnahme oder die Drehzahl durch Beeinflussung der Erregung der Maschine konstant zu halten oder nach einem bestimmten Gesetz zu ändern. Zur selbsttätigen Regelung elektrischer Maschinen durch Beeinflussung der Erregung sind zwei Arten Regler bekannt.

ίο Erstens sogenannte träge Regler, nämlich Erregerregulatoren, bei denen ein Erregervorschaltwiderstand mittels eines durch Hilfsmotor, Klinkwerk o. dgl. betätigten Stufenschalters durch ein Spannungsrelais gesteuert, verändert wird. Zweitens sogenannte Schnellregler, bei denen der ganze Erregervorschaltwiderstand periodisch ab- und zugeschaltet wird.

Die trägen Regler wirken für viele Fälle zu langsam und die Schnellregler haben den Nachteil, daß bei ihnen, da sie ja ununterbrochen arbeiten, leicht Störungen eintreten, die meist auf Abnutzung oder ungleichmäßiges Arbeiten der immer sehr empfindlichen Kontakte zurückzuführen sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen trägen Regler, der in seiner Wirkung während der Regulierperiode durch einen Schnellregler unterstützt wird, oder, von der anderen Seite betrachtet, einen Schnellregler, der durch einen trägen Regler nach Beendigung der Regulierperiode stillgesetzt wird.

Die neue Reguliereinrichtung besteht aus einem Regler mit durch Hilfsmotor o. dgl. angetriebenen Stufenschalter (trägen Regler) und aus einer Relaisanordnung, mittels der Erregervorschaltwiderstände periodisch ab- und zugeschaltet werden, und zwar in veränderlichem Takt entsprechend der erforderlichen Änderung der Erregung (Schnellregler). Die beiden Anordnungen werden durch verschiedene Kontakte ein und derselben Steuervorrichtung oder durch verschiedene voneinander abhängige Relais gesteuert, und zwar so, daß bei kleinen oder auch langsam verlaufenden größeren Schwankungen der Spannung nur der träge Regler anspricht, und bei schnell auftretenden größeren Schwankungen auch der Schnellregler mit eingreift. Dadurch wird erreicht, daß umgekehrt durch Nachregulieren der Erregung durch den trägen Regler der Schnellregler zum Stillstand kommt, worauf dann der träge Regler den letzten Rest der Spannungsabweichung ausgleicht.

Fig. ι der Zeichnung zeigt ein Beispiel einer solchen neuen Regeleinrichtung in schematischer Darstellung.

Die Spannung des Generators g soll konstant gehalten werden, β ist die Erregerwicklung des Generators, g_x die Erregermaschine und 0j deren beispielsweise von einer Akkumulatorenbatterie b gespeiste Erregerwicklung. Die Voltmeterspule s kontrolliert die zu haltende Spannung; ihre Zugkraft

wirkt auf den Kontakthebel h, sie steuert so über die Kontakte I₁ und i₂ in bekannter Weise den Hilfsmotor η des trägen Reglers r. Der Hilfsmotor hat zwei Magnetwicklungen O₁ und O₂, die eine für Rechtslauf, die andere für Linkslauf, und treibt den Regler über die Schneckenübersetzung p an. Außer der Spule s wirken auf den Kontakthebel h noch die sogenannte Zitterspule m_x und eine Kompensationsspule m₂. Die Wirkung dieser beiden Spulen ist von den normalen Schnellreglern her bekannt (vgl. die Patente 204598 und 207851); sie versetzen den Kontaktnebel h in die für das Arbeiten des Schnellreglers erforderliche schwingende Bewegung. Die Kontakte A₁ und A₂ sind die eigentlichen Schnellreglerkontakte. Beim Arbeiten des Schnellreglers wird bei zu verstärkender Erregung durch A₁. über das Relais U₁ der Widerstand W₁ periodisch überbrückt und vorgeschaltet, oder bei zu schwächender Erregung durch A₂ über das Relais U₂ der im Ruhezustand kurzgeschlossene Widerstand w₂ periodisch vorgeschaltet und überbrückt. Es werden also hier Teile ein und desselben Erregerwiderstandes durch den Schnellregler periodisch zu- und abgeschaltet, der durch den trägen Regler stufenweise verändert wird, eine Anordnung, die nicht unbedingt erforderlich ist, die sich aber als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Diese Vereinigung der Widerstände ist nicht durchführbar, wenn aus irgendwelchen Gründen z. B. der träge Regler im Erregerstromkreise des Generators und der Schnellregler im Erreger-Stromkreise der Erregermaschine wirken soll. Die Kontakte I₁ und i₂ sind enger eingestellt als die Kontakte A, und A₂ und sind leicht federnd angeordnet, so daß bei einem kräftigen Ausschlage des Kontakthebels h z. B.

nach oben zuerst i₂ und gleich darauf k₂ berührt wird.

Die ganze Regeleinrichtung arbeitet wie folgt: Bei einer kleinen Belastungssteigerung sinkt die Spannung am Generator g um einen geringen Betrag, die Zugkraft der Spule s wird vermindert und der Hebel h schließt den Kontakt i_v Sofort beginnt der träge Regler zu arbeiten, und nachdem seine Kontaktbürste ein oder zwei Kontakte im Sinne einer Verkleinerung von W₁ vorgeschoben ist, ist der Spannungsabfall ausgeglichen, und der Kontakt I₁ wird geöffnet. Ebenso, d. h. nur mit dem trägen Regler, arbeitet die Regeleinrichtung, wenn eine größere JBelastungssteigerung so langsam steigend eintritt, daß der träge Regler imstande ist, schnell genug jede Spannungserniedrigung sofort auszugleichen. Bei einer sehr schnell und stoßweise eintretenden Belastungssteigerung und dadurch bewirktem starken Spannungsabfall dagegen wird der Kontakthebel h nicht nur den Kontakt i_v sondern auch den Kontakt U₁ schließen. Der träge Regler beginnt zu arbeiten und gleich darauf auch der Schnellregler. Sobald nämlich der Kontakt A₁ geschlossen wird, erhält das Relais U₁ Strom, es zieht an und schließt über den Kontakt 3-4 den ganzen vorgeschalteten Erregerwiderstand W₁ kurz. Infolge dieser kräftigen Verstärkung der Erregung steigt die Erregerspannung, der Erregerstrom und damit die Generatorspannung sehr schnell, bis durch Einwirkung der Spulen m_x und s der Kontakt A₁ geöffnet wird. Dadurch wird der Erregerwiderstand wieder vorgeschaltet, die Erregerspannung sinkt um einen kleinen Betrag und A₁ wird wieder geschlossen. Dieses Spiel, öffnen und Schließen des Kontaktes A₁ und damit Ab- und Zuschalten von W₁, wiederholt sich nun periodisch in der von den Schnellreglern her bekannten Weise. Der Kontakt I₁ bleibt dabei dauernd geschlossen, und der träge Regler arbeitet unterdessen im Sinne einer Verkleinerung von W₁. Sobald der Widerstand W₁ so weit verkleinert ist, daß die nahezu richtige Spannung bei seiner dauernden Vorschaltung erzielt würde, bleibt der Kontakt A₁ geöffnet und gleich darauf, nachdem der träge Regler den Widerstand W₁ noch weiter, etwa um eine Stufe, verkleinert hat, ist die richtige Erregung und Generatorspannung erzielt, worauf auch der Kontakt Z₁ geöffnet bleibt. Bei genau richtiger Generatorspannung hält der Kontakthebel k die Mitte zwischen den Kontakten i_v A₁ und i_%, A₂, ohne einen derselben zu berühren.

Bei einem plötzlichen Belastungsabfall und damit ansteigender Generatorspannung arbeitet der Kontakthebel h mit den Kontakten i₂ und A₂. Die Magnetwicklung O₂ erhält Strom, und der träge Regler arbeitet auf Vergrößerung von W₁ bzw. Verkleinerung von w₂, während der Schnellreglerteil der Einrichtung durch periodisches Schließen und öffnen von A₂ über das Relais U₂ den Widerstand W₂ periodisch zu- und abschaltet.

Bei der so beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung werden die Schwingungen des Schnellreglerteiles erzeugt durch Schwingungen der Erregerspannung des Generators, denn an diese ist die Zitterspule M₁ angeschlossen. Auf die Klemmenspannung des Generators, also die konstant zu haltende Spannung, übertragen sich diese Schwingungen dank der magnetischen Trägheit des Eisens wenig oder gar nicht. Bei den bisher bekannten Schnellreglern, die andauernd arbeiten, legt man daher auch die Zitterspule fast immer an die Erregerspannung des Generators, zuweilen sogar an die Erregerspannung der Erregermaschine. Bei der neuen Einrichtung, bei der der Schnellreglerteil nur während der eigentlichen Regulierperiode, die fast immer

nur wenige Sekunden dauert, arbeitet, er-

' scheint es dagegen in den meisten Fällen durchaus .statthaft, die Zitterspule zur Vereinfachung der ganzen Einrichtung an die Generatorspannung anzuschließen und die dadurch während der kurzen Regulierperiode entstehenden geringen Spannungsschwankungen in Kauf zu nehmen. Die Zitterspule und die Spannungsspule werden dann eins und die

ίο Kompoundspule kann fortfallen. Die so ganz wesentlich vereinfachte Einrichtung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Spannungsspule, zugleich Zitterspule s, betätigt zwei Satz Kontakte, nämlich I₁ und i_s für den tragen Regler, und A₁ und A₂ für den Schnellreglerteil. Die Kontakte I₁ und i₂ sind wie bei der Anordnung Fig. 1 sehr eng eingestellt, so daß sie, sobald sich der Kontakthebel h aus seiner Nullage bewegt, zuerst berührt werden während ein wenig später erst auch h_x oder A₂ mit dem Hebel h in Berührung kommen.

Bei den beiden beschriebenen Beispielen werden die beiden Kontaktsätze i_v i_% und A₁, A₂ von derselben Steuervorrichtung, nämlieh dem von ein oder mehreren Magnetspulen beeinflußten Kontakthebel h betätigt, dabei wird durch verschiedene Einstellung der Kontakte das Ansprechen des tragen Reglers vor dem Schnellregler erzielt. Man kann aber auch jeden der beiden Kontaktsätze durch eine besondere Steuervorrichtung (Relais) betätigen lassen, wobei dann für die Kontakte i_x und i_% ein sehr empfindliches und für die Kontakte A₁ und A₂ ein weniger empfindliches Relais gewählt wird, um so das Ansprechen der beiden Regler in der gewünschten Reihenfolge zu erreichen.

In der vorliegenden Beschreibung ist angenommen, daß die Spannung eines Generators konstant zu halten sei. Die neue Regeleinrichtung ist aber selbstverständlich auch zu verwenden zum Konstanthalten der Stromaufnahme, wenn z. B. an Stelle des Spannungsrelais s (Fig. 1) ein Stromrelais gesetzt wird, oder zum Konstanthalten der Drehzahl, wenn der Kontakthebel h (Fig. 1) etwa durch einen Zentrifugalregulator oder ein Tachometerrelais beeinflußt wird. Weiter kann durch Anwendung entsprechender Kompoundwicklungen am Spannungsrelais erreicht werden, daß die Spannung nicht auf einen konstanten Wert, sondern z. B. auf einen mit der Belastung steigenden Wert reguliert wird, um den Spannungsabfall in den Speisepunktleitungen auszugleichen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Spannung (Stromaufnahme, Drehzahl) elektrischer Maschinen durch Beeinflussung der Erregung durch einen tragen Regler und einen Schnellregler, dadurch gekennzeichnet, daß diese Regler durch verschiedene Kontakte {i_lt i₂ und A₁, A₂) ein und derselben Steuervorrichtung (Spannungsrelais) oder durch entsprechende Kontakte an zwei verschieden eingestellten oder verschieden empfindlichen Relais so gesteuert werden, daß bei kleinen oder langsam auftretenden größeren Schwankungen der Spannung (Stromaufnahme oder Drehzahl) nur der träge Regler arbeitet, und bei größeren, schnell auftretenden Schwankungen auch der Schnellregler mit eingreift, und daß, nachdem eine größere, schnell verlaufende Schwankung bis auf einen kleinen Betrag ausreguliert ist, zu- " erst der Schnellregler sein Arbeiten einstellt und darauf der träge Regler den Rest ausgleicht.

2. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Spannung (Stromaufnahme oder Drehzahl) elektrischer Maschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der träge Regler und der Schnellregler mit denselben Widerständen

und w₂) arbeiten, so daß die Schnellreglerwiderstände durch den tragen Regler während der Regulierperiode verändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.