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-Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl von Antriebsmaschinen.
Um die Drehzahl von Antriebsmaschinen konstant zu halten, sind Einrichtungen
erforderlich, die von der Drehzahl selbst oder von Größen gesteuert werden, die
ihrerseits vc;n der Drehzahl oder der Belastung abhängen, und die bewirken, daß
das Drehmoment der Antriebsmaschine ihren verschiedenen Belastungen derart angepaßt
wird, daß die Drehzahl unabhängig von der Belastung stets die gleiche bleibt. Einrichtungen
.dieser Art sind mancherlei bekannt. So hat man vielfach Fliehkraftregler verwendet,
die z. B. die Größe eines im Erregerkreis eines als Antriebsmaschine dienenden Elektromotors
liegenden Widerstandes beeinflußten oder den Dampfschieber einer als Antriebsmaschine
dienenden Dampfmaschine verstellten, oder, allgemein ausgedrückt, die auf diejenigen
Organe der Antriebsmaschine einwirkten, durch welche deren Drehmoment geregelt werden
kann. Diese Einrichtungen besitzen aber alle mehr oder -,weniger mechanisch bewegte
Teile und einen durch die Massenträgheit und das Spiel der bewegten Teile verringerten
Empfindlichkeitsgrad. In vielen Fällen wird aber eine hoheEmpfindlichkeit gefordert,
und stets ist die rein elektrische Beeinflussung des Drehmomentes der mechanischen
Reglung vorzuziehen.
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Nach der Erfindung dient zur Konstanthaltung der Drehzahl von Antriebsmaschinen,
die mit wachsender Belastung in ihrer Drehzahl abfallen, ein mit diesen gekuppelter,
reiner Gleichstromnebenschlußgenerator, dessen Widerstandsgerade mit dem geraden
Teil seiner Spannungskurve zusammenfällt und bei dem die konstant zu haltende Drehzahl
der Antriebsmaschine im kritischen Tourenbereich für seine Selbsterregung liegt,
so daß schon geringe Geschwindigkeitsschwankungen in diesem Drehzahlbereich große
Spannungsänderungen des Gleichstromnebenschlußgenerators zur Folge haben. Die Gleichstromnebenschlußmaschine
ist hierbei i so geschaltet, daß ihre Spannungsänderung i jeweils einen der Drehzahländerung
-der Antriebsmaschine entgegenwirkenden Strom erzeugt. ' Abb. r stellt den Fall
dar, @daß ein Gleichstromsp-annungsumformer I-II (Motorgenerator) Gleichstromnhochspan
ung in Gleichstromniederspannung derart umformen soll, daß er auch bei veränderlicher
Hochspannung und schwankender Belastung eine konstante Niederspannung abgibt. Als
Antriebsmaschine kommt in diesem Falle ein gewöhnlicher Nebenschlußmotor, der annähernd
konstante Drehzahl geben würde, wegen der Rundfeuergefahr beim Einschalten und bei
Spannungsschwankungen im Primärnetz nicht in Betracht. Verwendet man aber einen
Reihenmotor oder einen stark kompoundierten Nebenschlußmotor für den Antrieb der
Niederspannungsmaschine, so ergibt sich der Nachteil, daß die Drehzahl mit veränderlicher
Belastung stark schwankt. In Abb. z ist als Antriebsmaschine ein Reihenmotor I gezeichnet,
der außer der Hauptstromerregerwicklung H noch eine Hilfserregerwicklung Z trägt,
die von der mit der Umformergruppe unmittelbar gekuppelten selbsterregten Gleichstromnebenschlußmaschine
III gespeist wird. Die Niederspannungsmaschine II ist auf das Gleichstromnetz N2
geschaltet und soll eine möglichst konstante Gleichstromspannung liefern. Die selbsterregte
Gleichstrommaschine III, für welche die normale Geschwindigkeit des Umformers in
ihren kritischen Drehzahlbereich fällt, in dem sie unter dem Einfluß der einsetzenden
Erregung stark ihre Spannung ändert, dient hier als Erregermaschine zur Lieferung
eines zusätzlichen Erregerstroms. Die Amperewin:dnngen der Wicklung Z wirken in
"demselben Sinne wie diej enigen der Wicklung H, so @daß einer Zunahme der Drehzahl
eine rasche Steigerung, einer Abnahme der Drehzahl hingegen eine rasche Verminderung
des Feldes der Antriebsmaschine I entspricht. Wesentliche Änderungen der Drehzahl
des Umformers .können mithin nicht eintreten. Hierbei" ist es gleichgültig, ob -als,
Ursache der Drehzahländerung eine Änderung der Primärspannung des ,Netzes NI oder
der Belastung der MaschineII in Frage kommt.
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Abb. 2 stellt,den Fall dar, daß eine Dampfturbine
I
ohne mechanischen Regler eine Beleurhtungsmaschine II antreibt. An sich würde sich
die Drehzahl :einer solchen Turbine mit ihrer Belastung ändern, und dabei würde
ein erhebliches Sinken der `Spannung an der Gleichstrommaschine verbunden stein.
Kuppelt man aber ,gemäß der Erfindung mit der Dampfturbine I eine selbsterregte
Gleichstronnebensdhlußmaschine III, deren Widerstandsgerade bei der normalen Drehzahl
des Maschinensatzes in die Richtung -des geraden Teiles ihrer Charakteristik fällt,
und schaltet diese auf eine Hilfsbelastung, z. B. ein Widerstand W, so wirkt die
selbsttätige Reglung wie folgt: Eine Steigerung der Drehzahl Ader Dampfturbine,
z. B. infolge Entlastung der Maschine II, ruft eine erhebliche und rasche Zunahme
der Spannung der Maschine III hervor, die dann -durch den Widerstand W belastet
ist. Dieser ist so zubemessen, @daß die zusätzliche Belastung mindestens gleich
der Belastungsverminderung ist, so @daß eine wesentliche Änderung der Drehzahl nicht
eintritt und die Spannung der Maschine II praktisch konstant bleibt.
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Abb. 3 betrifft ,eine für drahtlose Telegraphie verwendbare Umformergruppe
zur Erzeugung von Hochfrequenzstrom, deren Drehzahl konstant gehalten werden soll.
Es bedeutet wieder I den Antriebsmotor, II die Hochfrequ'enzmaschine, III die mit
beiden gekuppelte Gleichstromnebenschlußmasehine, in deren kritischem Tourenbereich
die normale Drehzahl der Umformergrupp.e liegt. Der Motor I besitzt außer einer
unveränderlichen Nebenschlußerregerwicklung Z,, eine durch einen Schnellregler S
regelbare, vom Netz aus gespeiste Erregerwicklung Z2. Die Hochfrequenzmasrhine II
soll nun mit möglichst konstanter Drehzahl laufen, damit die erzeugte Frequenz der
Abstimmung der Empfangsvorrichtungen entspricht. Auch hier wird jede Drehzahländerung
eine rasche Spannungsänderung an der Maschine IIIbewirken, die auf den Schnellregler
in dem Sinne einwirkt, das er die Erregung der Maschine I verstärkt; wenn die Drehzahl
steigen, sie aber schwächt, wenn die Drehzahl fallen will. Die Kombination des Schnellreglers
S mit .der Maschine III stellt in diesem Falle die Verbindung zweier hoch empfindlicher
Einrichtungen dar, :die !der Drehzahländerung derGruppe entgegenwirken.
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Abb.4 schließlich stellt eine Anordnung dar, bei der ,die Antriebsmaschine
I eine Hilfserregermasrhine für einen Generator II treibt, der den Strom für die
Antriebsmaschine I liefert. Als Hilfserregermaschine dient in diesem Falle eine
selbsterregte Gleichstromnebenschluß,maschine III der mehrfach erwähnten Beschaffensart.
Der Strom Ader Maschine III durchfließt eine Hilfserregerv%,,icklung ZZ des Generators
II, die der Haupterregerwicklung Z:, mehr oder weniger stark entgegenarbeitet. Die
Wirkungsweise ist folgende: Sinkt die Spannung des Generators II, dann will auch
die Drehzahl des Antriebsmotors I, der z. B. ein Reihenmotor sein kann, abfallen.
Da nun aber die Gleichstrommaschine III auf ihrem geraden Teil der Charakteristik
arbeitet, bedeutet schon eine ,ganz :geringe Geschwindigkeitsabnahme einen großen
Spannungsabfall der Maschine. Liefert sie beim normalen Betrieb eine der Haupterregung
Z,. des Generators entgegenwirkende Erregung Z2, so wird daher durch ihren Spannungsiab
fall eine Zunahme des Generatorfeldes bewirkt, durch welche das Sinken der Generatorspannung
und der Drehzahlabfall der Antriebsmaschine verhindert wird. In diesem Beispiel
wird also gleichzeitig mit der Drehzahl,der Antriebsmaschine die Spannung des diese
Maschine speisenden Generators konstant gehalten.