DE300404C

DE300404C -

Info

Publication number: DE300404C
Application number: DENDAT300404D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTSCHRIFT

-Jlfc 300404 KLASSE 21 c. GRUPPE

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

Selbsttätiger Schnellregler für elektrische Maschinen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Juni 1914 ab.

Bei Schnellreglern mit periodisch kurzschließbarem Widerstände wird bekanntlich, besonders bei starken Belastungsänderungen, der sonst periodisch schwingende" Kontakt zeitweise ganz geschlossen oder ganz geöffnet, bis der neue Gleichgewichtszustand erreicht ist und der Regler die normalen periodischen Schwingungen selbsttätig wieder aufnimmt. Hierbei ist die richtige Einstellung der bei

ίο den meisten Schnellreglern (Tirrill-Regler, Regler der SSW) an dem durch das Spannungsrelais bewegten Hebel vorgesehenen öldämpfung von ausschlaggebender Bedeutung. Die Einstellung der Dämpfung muß so gewählt werden, daß sie weder zu schwach noch zu stark ist. Im ersten Falle würde ein Überregeln oder Pendeln der Spannung erfolgen, im zweiten Falle würde die Regelung unnötigerweise verzögert werden. Da nun nach einer Änderung des Widerstandes im Erreger-' Stromkreise der Erregermaschine der zeitliche Verlauf der Spannungsänderung sowohl der Erregermaschine als auch der zu regelnden Maschine selbst nicht geradlinig ist und außerdem beim Herauf- und Herunterregulieren nicht mit gleicher Geschwindigkeit ansteigt bzw. abfällt, so muß praktisch die Dämpfung zur Sicherheit immer zu stark eingestellt werden, um auf alle Fälle ein Überregulieren oder Pendein der Spannung zu vermeiden.

Es sind nun Schnellregler bekannt geworden, bei denen nur ein einziges schwingendes System benutzt wird, und bei denen daher die oben erwähnte öldämpfung gar nicht in Frage kommen kann. Solche Regler, z. B. nach Patent 204598, haben zwar manche Vorteile; da sie aber einen Ersatz für die erwähnte Öldämpfung nicht besitzen, werden sie leicht zum Überregulieren neigen. Bei diesen Reg-* lern haben die beiden Magnetsysteme, die sogenannte Zitterspule und die Kompensationsspule, die außer der Spannungsspule auf den Kontakthebel wirken, den Zweck, die Schwingungen dieses Hebels zu unterhalten. Man suchte daher für diese Magnetspulen durch Vorschalten von Drosselspulen oder durch sonstige geeignete Schaltung verschiedene Zeitkonstanten zu erzielen. Daß man durch geeignete Schaltung der Spulen Schnellregler dieser Art zur Vermeidung des Überregulierens günstig beeinflussen kann, ist bisher noch nicht erkannt worden.

Die schädlichen, bei diesen Schnellreglern durch die neue Schaltanordnung zu vermeidenden Erscheinungen, nämlich das Überregulieren und Pendeln, werden verursacht durch verschiedene mechanische und elektrische bzw. ν magnetische Trägheiten im Regler selbst und in den zu regelnden Maschinen. Durch diese Trägheiten wird zwischen der Regelung (Kurz-

schließen und öffnen eines Erregerwiderstandes) und dem Eintritt der Wirkung der Regelung auf die Spannungsspule zur rechtzeitigen Abstellung nach erfolgtem Ausgleich eine zeitliehe Verschiebung, eine Verzögerung verursacht, so daß die Abstellung zu spät erfolgt (Überregulieren).

Die vorliegende Erfindung gibt nun ein Mittel, durch geeignete Schaltung der Zitterspule

ίο und der Kompensationsspule dieser zeitlichen -Verschiebung entgegenzuwirken bzw. sie unschädlich zu machen, und zwar dadurch, daß die beiden Spulen dort angeschlossen werden, wo alle die oben erwähnten Störungen in ihrer Gesamtheit zusammenfließen, nämlich an der Magnetwicklung des Hauptgenerators.

Der neue Regler ist in der Fig. .1 schematisch dargestellt, und zwar beispielsweise für einen Drehstromgenerator, dessen Spannung durch Beeinflussung der Erregung einer selbsterregenden Erregermaschine konstant gehalten werden soll. Der Generator ist mit g bezeichnet, seine Magnetwicklung mit e. Diese wird von der Erregermaschine g_x gespeist, deren Magnetwicklung % der Magnetregler r_r vorgeschaltet ist. s ist die Spannungsspule und Vn₁ die sogenannte Zitterspule, die im Zusammenwirken mit dem Kontakt k, der über das Zwischenrelais u den Widerstand Y₁ kurzschließt bzw. einschaltet, in ähnlicher Weise wie bei einem Neefschen Hammer den Kontakthebel h in Schwingungen versetzt. Der Kontakt V₁-V₂ des Zwischenrelais u ist als Ruhekontakt ausgebildet, damit beim Anlassen der Maschine, wenn die Erregerspannung zunächst Null ist, der Widerstand, V₁ kurzgeschlossen ist und eine -kräftige Selbsterregung erfolgt. Die mit einem Vorschaltwiderstande i versehene Relaiswick-•lung u wird durch den Kontakt k periodisch kurzgeschlossen.

Auf den Kontakthebel h wirkt noch eine weitere Spule, die sogenannte Kompensationsspule w₂. Sie ist mit der Spule W₁ so abge-, glichen, daß bei jeder Erregerspannung im Ruhezustande, während der normalen periodischen Schwingungen, zwischen den Mittelwerten der Wirkungen von JM₁ und m₂ auf den Kontakthebel h Gleichgewicht herrscht.

Nach der neuen Erfindung wirken nun die beiden Spulen M₁ und jm₂ neben ihrer eigentlichen Aufgabe, die Schwingung des Systems aufrechtzuerhalten, noch dahin, daß der Regler, nachdem nach der Regelung der Ausgleich erzielt ist, die Regulierperiode rechtzeitig beendet und die normalen periodischen Schwingungen wieder aufnimmt.. Die Spulen sind zu diesem Zwecke an die Magnetwicklung e des Hauptgenerators angeschlossen, und zwar ist W₁ parallel zu dieser Magnetwicklung, w₂ mit dieser Wicklung in Serie geschaltet. In dieser Schaltung und in keiner bisher bekannten anderen wirken die beiden Spulen nach einer .Belastungsänderung (Spannungsschwankung) mit der Differenz ihrer mittleren Kraftäußerungen so auf den Kontakthebel h ein, daß der Kontakt k geöffnet bzw. geschlos-, sen bleibt so lange, aber auch nur so lange, bis der neue Gleichgewichtszustand in der Erregung des Hauptgenerators erreicht ist. Sobald zwischen den mittleren Wirkungen der beiden Spulen wieder Gleichgewicht herrscht, nimmt der Regler seine normalen, periodischen Schwingungen wieder auf.

Diese Wirkung werde an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert. Auf das schwingende System h wirkt einerseits die Kraft der Feder f und die ihr entgegenwirkende, bei richtiger Netzspannung gleichgroße Kraft der Spannungsspule s ein, andererseits wirken auf das System die Kräfte der Zitterspule JJi₁ und der Kornpensationsspule W₂. Fig. 2 zeigt diese Kräfte ihrer Lage nach. Die Kraft m_x stellt dabei den Mittelwert zwischen den zum Unterhalten der Schwingungen veränderlichen Kräften m[ und w" dar.

Den zeitlichen Verlauf der Kraftänderungen bei einer Belastungsschwankung zeigt Fig. 3. Hierbei ist beispielsweise angenommen, daß die Belastung des Generators plötzlich verringert und infolgedessen die Spannung gestiegen ist. Die Kraft s wurde daher plötzlich größer als die entgegenwirkende Kraft f, und der Hebel h wurde abwärts gezogen mit der Kraft s-f. Wenn nun durch die Regulierung die Spannung allmählich wieder auf den normalen Wert gefallen ist, so wird z. B. zur Zeit t₃ die Kraft s-f auf den Wert Null herabgesunken sein, wie der untere Teil des Diagramms Fig. 3 zeigt. Durch die Zugkraft der Spannungsspule s war der Kontakt k unterbrochen, das vorher kurzgeschlossene Zwischenrelais u wurde vom Strom durchflossen und die Kontakte V₁, V₂ geöffnet. Dadurch begann der ,Strom in der Erregerwicklung e_x zu sinken und entsprechend auch die Ankerspannung von g_v Hierdurch sank andererseits auch die Klemmenspannung an e und W₁, während der Strom in der Spule W₂ infolge der großen Drosselwirkung" der Erregerwicklung e mit größerer Zeitverzögerung abfiel, ne Durch die Magnetsysteme W₁ und W₂ wurde da- her auf das schwingende System eine Kraftwirkung ausgeübt, deren Verlauf durch den oberen Teil des Diagramms Fig. 3 dargestellt ist. Die Kraft W₂-W₁ steigt bis zu der- Zeit Jt₁ an, um dann während der Zeit I₁, t₂ etwa konstant zu bleiben (nämlich in der Zeit, in welcher die Stromstärke in β nahezu mit derselben Geschwindigkeit ansteigt wie die Ankerspannung ^₁). Zur Zeit t_z mag die Kraft W₂-W₁

etwa gerade so groß sein, wie die entgegengesetzt wirkende Kraft s-f, während in der Zeit zwischen t_Q und t₂ s-f größer als Ot₃-Ot₁ war. Hieraus ergibt sich, daß in der Zeit zwischen f₀ und t₂ die Schwingungen des Systems ganz aufhören mußten und der Kontakt k dauernd geöffnet blieb. Erst von der Zeit t_% an setzten die Schwingungen wieder ein, um bis zur Zeit t₃, zu welcher der Reguliervorgang beendet ist, auf das richtige Schwingungstempo abzuklingen.

Die vorliegende Erfindung vermeidet überdies den in dem Patent 207851 erwähnten Übelstand, daß die Wirkung des Schnellreglers durch die Verstellung des Magnetreglers im Stromkreise der Erregerwicklung e beeinflußt wird. Denn auch bei einer erheblichen Verstellung des letzteren bleiben die Amperewindungszahlen und damit auch die mittleren Zugkräfte der Spulen Ot₁ und Ot₂ stets einander gleich.

Claims

Patent-Anspruch:

Selbsttätiger Schnellregler für elektrische Maschinen, bei dem ein durch Zitter- und Kompensationsspulen beeinflußter Schwinghebel durch periodisches Kurzschließen und Einschalten eines Widerstandes in dem Erregerstromkreise einer Erregermaschine einen bestimmten Zustand (Spannung, Stromaufnahme, Drehzahl) der Hauptmaschine konstant hält oder nach einem vorgeschriebenen Gesetz ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zitterspule (Ot₁) parallel und die Kompensationsspule (ot₂) in bekannter Weise in Serie zu der Magnetwicklung der Hauptmaschine geschaltet ist, so daß die die Regelung beeinflussende Differenz ihrer Wirkungen nur so lange bestehen bleibt, bis der neue Gleichgewichtszustand am Generator unmittelbar erreicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,