DE353071C

DE353071C - Electric voltage regulator

Info

Publication number: DE353071C
Application number: DE1917353071D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric and Manufacturing Co
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1917-12-18
Filing date: 1917-12-18
Publication date: 1922-05-11

Description

Elektrischer Spannungsregler. Wenn in einem durch einen Generator gespeisten Verteilungsnetz übermäßig starke Belastungen oderKurzschlüsse stattfinden und die Felderregung durch einen Regler mit schwingenden Kontakten gereäelt wird, so schließen sich unter dem Einfluß der gesunkenen Kurzschlußspannung die Hauptkontakte des Reglers, wodurch die Felderregung vermehrt und die Spannung des Generators auf normale Höhe gebracht wird. Wenn der Kurzschluß oder die starke überlastung des _Netzes während einet genügenden Zeit andauert, so kann der der Feldmagnetenwicklung Strom zuführende Erreger das Generatorfeld außerordentlich, gegebenenfalls bis zur Sättigung, verstärken. Wenn der Kurzschluß aufhört oder die Überlastung unterbrochen wird, so ist es klar, daß die Generatorspannung zu einer gefährlichen Höhe steigen kann, bevor der Regler anspricht und die Spannung auf die normale Höhe zurückbringt. Der Regler kann nicht auf den verärideiten Stromzustand schnell genug ansprechen, da der in der Feldwicklung fließende Strom einen genügenden Zeitraum für das Fällen auf die normale Höhe erfordert. Es ist klar, @daß -der einzige Weg, auf dem unter diesen Umständen die Spannung am Wachsen auf eine übermäßige Höhe verhindert werden kann, darin besteht, daß der Feldstrom des Generators vermindert wird, bevor -der Kurzschluß oder idie übermäßige Belastung beseitigt ist. Die Erfindung besteht in der Anordnung :der zur Erreichung dieses Zieles erforderlichen Mittel.Electric voltage regulator. If in one by a generator excessive loads or short circuits take place and the field excitation is controlled by a regulator with oscillating contacts, the main contacts close under the influence of the reduced short-circuit voltage of the regulator, which increases the field excitation and increases the voltage of the generator normal height is brought. If the short circuit or the heavy overload of the _Network lasts for a sufficient time, so that of the field magnet winding Current supplying exciters the generator field extraordinarily, possibly up to Satiety, amplify. When the short circuit stops or the overload interrupts it is clear that the generator voltage will rise to dangerous levels before the regulator responds and brings the voltage back to normal. The controller cannot respond quickly enough to the disruptive current state, because the current flowing in the field winding has a sufficient period of time for the felling to the normal height requires. It is clear @ that -the only way on which to take these circumstances prevent the tension from growing to an excessive level can, is that the field current of the generator is reduced before -der Short-circuit or the excessive load is eliminated. The invention consists in the arrangement: the means necessary to achieve this end.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie zeigt eine schematische Darstellung eines Verteilungsnetzes, das durch einen Generator gespeist wird, dessen Spannung durch einen eine Ausführungsform der Erfindung verkörpernden Apparat geregelt wird.An example embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing. It shows a schematic representation of a distribution network that is fed by a generator whose voltage is eregelt g by a one embodiment of the invention, embodying apparatus.

Ein Wechselstromgenerator z ist mit den Leitungen --, 3 und q. eines Verteilungsnetzes verbunden. Eine Fel,dmagnetwicklung 5 steht mit Iden Leitern 6, 7 in Verbindung, die vori der Erregermaschine 8 gespeist werden. Die Erregermaschine ist mit einer in Reihe geschalteten Feldmagnetwicklung 9 und einer Nebenschluß - Feldmagnetwicklung To versehen. Letztere besitzt einen einstellbaren, finit ihr in Reihe geschalteten Widerstand i i. Die Klemmen des Widerstandes und dazwischenliegende Stellen desselben sind mit Kontaktstücken einer Mehrzahl von Relais 1z, 13, 14 mit schwingendem Kontakt verbunden. Diese Relais können gemeinschaftlich arbeiten und sind zu diesem Zwecke mit den Wicklungen 15, 16, 1? versehen, die Strom von den Leitern 6 und 7 erhalten, und deren Stromkreise durch den festen Kontakt 18 und den Schwingkontakt i9 eines Hauptrelais geöffnet und geschlossen werden.An alternator z is connected to lines -, 3 and q. one Distribution network connected. A field magnet winding 5 stands with Iden conductors 6, 7 in connection, which are fed in front of the exciter 8. The exciter is with a series-connected field magnet winding 9 and a shunt - Field magnet winding To provided. The latter has an adjustable, finite their series connected resistor i i. The terminals of the resistor and intermediate ones Places of the same are with contact pieces of a plurality of relays 1z, 13, 14 with vibrating contact. These relays can collaborate and are for this purpose with the windings 15, 16, 1? provided the electricity from the Conductors 6 and 7 received, and their circuits through the fixed contact 18 and the oscillating contact i9 of a main relay can be opened and closed.

Das Relais 2o ist mit einer Wicklung 21 versehen, die über die Gleichstromleitungen 6 und 7 erregt wird, wenn der feste Kontakt 22 mit dem beweglichen Kontakt 23 eines Schwingkontaktreglers in: Berührung steht; und wenn die Kontakte der Schutzrelais 25 und 26, wie dargestellt, geschlossen sind. Hierbei fließt Strom von der Leitung 6 über 27, 28 und 29 .durch die Wicklung 21 des Hauptrelais 2o über Leitung 30, einen einstellbaren Widerstand 31, über die Kontakte 22 und 23 des Reglers 24, über eine Leitung 32 durch die beiden parallelen Zweigleitungen 33, 34 und über die Leitung 35 zur Gleichstromleitung 7.The relay 2o is provided with a winding 21, which over the direct current lines 6 and 7 is excited when the fixed contact 22 with the movable contact 23 of a Vibrating contact controller in: contact is; and if the contacts of the protection relays 25 and 26 are closed as shown. In this case, electricity flows from the line 6 via 27, 28 and 29 through the winding 21 of the main relay 2o via line 30, an adjustable resistor 31, via the contacts 22 and 23 of the controller 24, via a line 32 through the two parallel branch lines 33, 34 and over the line 35 to direct current line 7.

Beim Erregen der Wicklung 21 schließt sich Kontakt 18, i9 -des Relais 2o, wodurch die Wicklungen 15, 16, 17 .der parallel geschalteten Relais 12, 13, 14 und die Wicklung 36 eines Relais 37 parallel mit den -Leitern 6 und 7 verbunden werden, da die den Relais 12, 13, 14 und 37 gemeinsamen Leiter 38, 39 mittels Leitung 35, einer die Kontakte 18 und i9 enthaltenden Leitung 40 und die Leitung 27 mit den genannten Leitern 6 und 7 in Verbindung stehen. Die Relais 12, 13, 14 und 37 besitzen Schwingkontakt. Das Relais 37 bewirkt infolge des Öffnens und Schließens seiner Kontakte 41 und 42 eine stoßweise Erregung. einer Wicklung 43 eines Topfmagneten 44 des Hauptreglerteils 24, während die anderen Teile dazu,dienen, den wirksamen Wert des Widerstandes in bekannter Weise zu verändern.When the winding 21 is energized, contact 18, i9 of the relay closes 2o, whereby the windings 15, 16, 17. Of the parallel connected relays 12, 13, 14 and the winding 36 of a relay 37 connected in parallel to the conductors 6 and 7 be, since the relay 12, 13, 14 and 37 common conductors 38, 39 by means of a line 35, a line 40 containing the contacts 18 and i9 and the line 27 with the said conductors 6 and 7 are in connection. The relays 12, 13, 14 and 37 have oscillating contact. The relay 37 operates as a result of opening and closing its contacts 41 and 42 an intermittent excitation. a winding 43 of a pot magnet 44 of the main regulator part 24, while the other parts serve to make the effective Change the value of the resistance in a known manner.

Der Hauptreglerteil24 ist ein Tirrill-Reg ler. Er besitzt einen Topfmagneten 45, dessen Wicklung 46 mittels einer Sekundärwicklung 47 des Transformators q.8 erregt wird'. Die Primärwicklung 49 ist über eine Phase 2-3 des Leitungsnetzes gelegt. Der Topfmagnet 45 bewegt einen Kolben 50, der an dem einen Ende des Schwingarmes 51 sitzt. Letzterer ist bei 52 am unteren Ende des senkrechten Armes eines Winkelhebels 53 gelagert, der seinerseits bei 54 schwingbar gelagert ist. Der Topfmagnet 44 bewehrt einen Kolben 55, der bei 56 mit dem Arm 53 verbunden ist.The main regulator part24 is a Tirrill regulator. He has a pot magnet 45, the winding 46 of which by means of a secondary winding 47 of the transformer q.8 is excited '. The primary winding 49 is placed over a phase 2-3 of the line network. The pot magnet 45 moves a piston 50 which is attached to one end of the swing arm 51 seated. The latter is at 52 at the lower end of the vertical arm of an angle lever 53, which in turn is pivotably mounted at 54. The pot magnet 44 is reinforced a piston 55 connected to arm 53 at 56.

Die Sekundärwicklung 47 des Transformators regelt die Erregung des Spannungsrelais 26, welches hier als Schwingkontaktrelais dargestellt ist, je-doch auch durch. ein Voltmeterrelais bekannter Art ersetzt werden kann, das in jeder Hinsicht .dem dargestellten gleichwertig ist. Das Spannungsrelais 26 ist so eingerichtet, daß seine, Kontakte 57 sich so lange berühren, als die den Leitungen 2, 3 und 4 aufgedrückte Spannung einen vorher festgesetzten Betrag übersteigt. Unterliesen Bedingungen wird Zweigstromkreis 34, der mit dem durch- die Kontakte 22 und 23 des Reglers 24 in Reihe geschalteten Stromkreis verbunden ist, geschlossen. Wenn daher das Relais 26 in normaler Weise beeinflußt wird -und ein Stromkreis durch die Kontakte 22 und 23 des Reglers geschlossen ist, so dient das Hauptrelais 2o zur Erregung des die Wirkung des Widerstandes i i regelnden Relais.The secondary winding 47 of the transformer regulates the excitation of the Voltage relay 26, which is shown here as a vibrating contact relay, however also through. a voltmeter relay of known type can be substituted for that in each Is equivalent to the one shown. The voltage relay 26 is set up so that his, contacts 57 touch each other as long as the lines 2, 3 and 4 applied voltage exceeds a predetermined amount. Unterliesen Conditions is branch circuit 34, which is connected to the through- the contacts 22 and 23 of the Controller 24 is connected in series circuit is closed. If therefore the relay 26 is affected in the normal way -and a circuit through the contacts 22 and 23 of the controller is closed, the main relay 2o is used for excitation of the relay regulating the action of the resistor i i.

Das Schutzrelais 25 ist mit einer Wicklung 58 versehen, die mit den Klemmen des Ohmschen Widerstandes 6o verbunden ist, der mit .dem Anker der Erregermaschine 8 in Reihe geschaltet ist. Unter normalen Bedingungen ist die Erregung des Relais 58 nicht hinreichend, um den Kontakt 62 zu trennen, der durch eine Feder 63 geschlossen gehalten wird. Der Zweigstromkreis 33, -der den Kontakt 62 des Schutzrelais 25 enthält, liegt parallel zum Stromkreis 34 und in Reihenschaltung zum Regelstromkreis, der durch die Kontakte 22, 23 des Reglers hergestellt wird. Wenn der von der Erregermaschine kommende Strom einen vorher festgesetzten Betrag übersteigt, so wird das Relais 25 genügend erregt, um den Kontakt 62 zu trennen. Der Zweigstrom 33 wird dann unterbrochen.The protective relay 25 is provided with a winding 58 with the Terminals of the ohmic resistance 6o is connected to the .dem armature of the exciter 8 is connected in series. Under normal conditions the relay is energized 58 not sufficient to separate the contact 62, which is closed by a spring 63 is held. The branch circuit 33, which contains the contact 62 of the protective relay 25, is parallel to the circuit 34 and in series with the control circuit, the is made by the contacts 22, 23 of the controller. If the one from the exciter If the incoming current exceeds a predetermined amount, the relay is activated 25 energized enough to separate contact 62. The branch flow 33 is then interrupted.

Wenn der durch das Relais 25 geregelte Zweigstromkreis 33 gleichzeitig mit dem durch das Relais 26 geregelten Zweigstromkreis unterbrochen wird., wird' das Hauptrelais 2o stromlos. Infolgedessen werden die Relais 12, 13 und 14 stromlos, wodurch der größte Wert des Widerstandes ii in den Stromkreis tder Feldwicklung io der Erregermaschine 8 geschaltet wird. Es ist erkennbar, daß der Regelstromkreis, der die Relais 12, 13, 14 und 37 erregt, durch die beiden Relais 25 und 26 geregelt wird, wobei ersteres betätigt wird, wenn der Erregerstrom einen vorher bestimmten Betrag übersteigt und das letztere unwirksam wird, wenn die Spannung -des Speisestromkreises unter einen bestimmten Betrag sinkt. Beide Relais 25 und 26 müssen gleichzeitig die Zweigstromkreise 33 und 34 öffnen, um den Regelstromkreis stromlos zu machen, der die den Widerstand i i regelnden Relais erregt.When the controlled by the relay 25 branch circuit 33 at the same time with the branch circuit regulated by the relay 26 is interrupted., is' the main relay 2o de-energized. As a result, the relays 12, 13 and 14 are de-energized, whereby the greatest value of the resistance ii in the circuit tof the field winding io the exciter 8 is switched. It can be seen that the control circuit, which energizes the relays 12, 13, 14 and 37, controlled by the two relays 25 and 26 is, the former being actuated when the excitation current has a predetermined Exceeds amount and the latter becomes ineffective when the voltage of the supply circuit drops below a certain amount. Both relays 25 and 26 must be at the same time the branch circuits 33 and 34 open to de-energize the control circuit, which energizes the relay regulating the resistance i i.

Wenn der Generator i kurzgeschlossen oder einer dieser gleichwertigen Bedingung unterworfen ist, so wird die von ihm auf die Leiter 2, 3, .4 aufgedrückte Spannung unter den vorher bestimmten Wert fallen. Der Kontakt 57 des Relais 26 wird folglich unterbrochen, die Hauptkontakte 22 und: 23 des Reglers 24 jedoch werden den Hauptstromkreis schließen, wodurch die Erregerspannung und folglich der Feldstrom des Generators steigen, um die verminderte Spannung des Generators r auszugleichen. Wenn aber dann der Feldstrom des Generators r einen vorher bestimmten Betrag übersteigt, so unterbricht das Relais 25 den Kontakt 62, wodurch der Hauptregelstromkreis gänzlich geöffnet wird. Als Folge hiervon erreicht der wirkliche - Wert des Widerstandes z z sein Maximum, und die Erregerspannung fällt infolgedessen.When the generator i shorted out or one of these is subject to an equivalent condition, the transfer to ladder 2, 3, .4 applied voltage fall below the predetermined value. The contact 57 of the relay 26 is consequently interrupted, the main contacts 22 and: 23 of the controller 24, however, will close the main circuit, reducing the excitation voltage and consequently the field current of the generator will rise to the decreased voltage of the generator to balance r. But if then the field current of the generator r is a predetermined one Exceeds amount, the relay 25 interrupts the contact 62, whereby the main control circuit is fully opened. As a result, the real - value of the resistance reaches z z its maximum, and the excitation voltage falls as a result.

Wenn die Erregerspannung dann wieder unter einen vorher festgesetzten Wert fällt, oder mit anderen Worten, wenn .die Erregerspannung unter denjenigen Betrag fällt, der erforderlich ist, um einen :bestimmten Feldstrom zu zwingen, in der Feldwicklung 5 des Generators r zu fließen, so schließt sich der Kontakt 62 des Schutzrelais 25 wieder, und die Erregerspannung fällt, da die Relais 12, 13, 14 und 37 ihre gewöhnliche Wirkung ausüben. Wenn dann der Strom in der Feldwicklung 5 über einen bestimmten Betrag steigt, so öffnet sich Relais 25 wieder. Mit anderen Worten, das Relais 25 schwingt und führt einige der Funktionen :der Hauptregelvorrichtung 24 aus, bis die Spannung in den Hauptleitern 2, 3 und 4 wieder auf einen genügend hohen Betrag gestiegen ist, um Relais 26 zu schließen. Wenn die Kontakte der Relais 25 und 26 geschlossen sind, so nimmt der Hauptreglerteil24 wieder seine normale Tätigkeit auf.If the excitation voltage then falls again below a predetermined value, or in other words, if the excitation voltage falls below the amount required to force a certain field current to flow in the field winding 5 of the generator r, it closes the contact 62 of the protective relay 25 is again, and the excitation voltage falls, since the relays 12, 13, 14 and 37 exert their usual effect. When the current in the field winding 5 then rises above a certain amount, relay 25 opens again. In other words, relay 25 oscillates and performs some of the functions of main regulator 24 until the voltage on main conductors 2, 3 and 4 has risen again to a sufficiently high level to close relay 26. When the contacts of the relays 25 and 26 are closed, the main regulator part 24 resumes its normal activity.

Die Belastung des Generators r könnte aber auch in normaler Weise so zunehmen, ,daß der in die Feldwicklung 5 gesandte Strom den oben angegebenen kritischen Wert übersteigt, bei dem das Relais 25 zur Wirkung kommt. Dann wird zwar auch das Relais 25 den Zweigstromkreis 33 öffnen, die Wirkung des Reglers 24 wird aber dennoch nicht beeinflußt. Dies geschieht nur dann, wenn das Relais 26 eine so geringe Spannung erhält, @daß es gleichzeitig die Kontakte 57 öffnet, was aber wiederum nur dann geschieht, wenn ein Kurzschluß oder eine außerordentlich hohe Belastung im Verteilernetz vorkommt. Das Relais 25 wirdt nach Maßgabe des Stromes der Erregermaschine 8 erregt; es ist jedoch verständlich, daß das Relais unter bestimmten Bedingungen auch an die Klemmen der Erregermaschine gelegt werden könnte. In diesem Falle arbeitet das Relais, sobald -die Erregerspannung fällt, nämlich ebenfalls dann, wenn der der Feldwicklung 5 zugeführte Strom einen außergewöhnlich hohen Wert annimmt. Die Kontakte 62 müßten daher geöffnet werden, wenn die Erregerspannung unter einen bestimmten Wert fällt.The load on the generator r could, however, also be normal so increase that the current sent to the field winding 5 is as indicated above exceeds the critical value at which the relay 25 comes into effect. Then it will also the relay 25 open the branch circuit 33, the action of the controller 24 will but still not affected. This only happens when the relay 26 has a receives so low voltage that it opens the contacts 57 at the same time, but what again only happens when a short circuit or an extraordinarily high one Load occurs in the distribution network. The relay 25 is made in accordance with the current the exciter 8 energized; it is understandable, however, that the relay under certain Conditions could also be applied to the terminals of the exciter. In this The relay works as soon as the excitation voltage drops, namely also when the current supplied to the field winding 5 has an exceptionally high value accepts. The contacts 62 should therefore be opened when the excitation voltage falls below a certain value.

Der Hauptreglerteil 24 besitzt zwei das Öffnen und Schließen der Hauptkontakte 2-u114 23 regelnde Hebel. Die Erfindung kann jedoch auch auf irgendeine andere Form eines Reglers mit schwingenden Kontakten verwendet werden, der in Verbindung mit Dynamomaschinen und einer dafür bestimm-. ten Erregermaschine benutzt wird, um -den der Dynamomaschine zugeführten Feldstrom zu verändern.The main regulator part 24 has two opening and closing of the main contacts 2-u114 23 regulating levers. However, the invention can take any other form of a controller with oscillating contacts can be used in conjunction with Dynamo machines and a dedicated one. th exciter is used to -den to change the field current supplied to the dynamo.

Claims

PATENT CLAIM: Electrical voltage regulator with oscillating contacts like the Tirrill regulator, in which the relay regulating the excitation voltage can be controlled by a main voltage regulator, characterized by two relays (25, 26), their parallel connected contacts (57, 62) -with the main controller contacts (22, 23) one behind the other in a control circuit (6, 27, 28, 29, 21, 22, 23, 32, 33, 34 35, 7), the excitation winding of one (26) of the relays of (the Voltage of the main machine to be controlled is excited so that its contacts (57) are only closed when the voltage of the main circuit is above a certain Limit lies, while the other relay (25) by the current or the voltage of the Exciter machine (8) is excited in such a way that its contacts (62) only closed are when the current of the exciter is below a certain amount or the voltage of the exciter remains above a certain critical value, for the purpose of reducing the voltage of the exciter to the lowest possible value: when the voltage of the main circuit is abnormally low and at the same time the excitation current is exceptionally high.