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Spannungsregler nach dem Tirrillprinzip. Die Erfindung bezieht sich
auf Spannungsregler nach dem Tirrillprinzip. Es ist eine Forrn des Tirrillreglers
bekannt, bei der ein Widerstand in Reihe mit der Spule des Zittermagneten in den
Stromkreis ein- und ausgeschaltet wird mittels eines Relais, dessen Betriebsspule
von dem Erreger der Maschine . erregt wird, deren Spannung geregelt werden soll.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Widerstand angeordnet, der
mit der- Spule des zuvor erwähnten Relais in Reihe geschaltet ist, und dieser Widerstand
wird ein- und ausgeschaltet mittels eines Relais, dessen Spule ebenfalls von dem
Erregerstromkreis erregt wird.
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An sich ist ein solches Relais ebenfalls bereits bekannt, aber dieses
Relais betätigt in der bekannten Anordnung nicht den Kontakt eines Tirrillreglers
und wird auch nicht benutzt, um einen Widerstand ein- und aus- j zuschalten, ;der
in Reihe mit der Zitterspule eines Tirrillreglers liegt, wie bei der vorliegenden
Erfindung.
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Zwei Anordnungen nach der Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung
dargestellt. Das in Abb. i schematisch dargestellte System umfaßt einen Hauptgenerator,
dessen Anker 5 I an eine passende Verteilungsleitung 6, 7, 8 angeschlossen ist,
und dessen Feldmagnetwicklung g von einem Erreger io mit Strom versorgt wird. Der
Erreger hat eine Feldmagnetwieklung i i, die zweckmäßig eine Nebenschlußwicklunig
ist, jedoch auch von einer anderen passenden Quelle mit Strom versorgt werden kann.
Mit der genannten Feldmagnetwicklurig ist ein Widerstand 12 in Reihe geschaltet,
der durch die zusammenarbeitenden festen und beweglichen Kontaktknöpfe 13 und 14
eines Relais 15, das einen Teil des Reglers bildet, kurzgeschlossen werden kann.
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Der Regler umfaßt ferner einen Hauptkontrollma:gneten 16, dessen Kern
aufwärts gezogen wird. Der Kernstöpsel 17 ist an dem doppelarmigen Hebel 18 befestigt,
der durch den Winkelhebel ig drehbar gestützt ist, der seinerseits in 2o drehbar
angebracht ist.
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Der obere Arara des Winkelhebels ist mittels der Zugstange 21 und
der Feder 22 an dem Kern 23 eines schwingenden Magneten 24 befestigt. Ein Gegengewicht
25 wird benutzt, um den Zug des Hauptkontrollmagneten zu unterstützen, und um den
Hebel und den Kern in eine ausigeglichene Lage zu bringen, wenn die zu regulierende
Spannung ihre normale Größe hat.
Der Kern des schwingenden Magneten
wird ebenfalls nach oben angezogen. Diese beiden -Magneten 16 und 24 werden aus
der Verteilungsleitung 6, 7, 8 durch den Transformator 26 gespeist und stellen her
oder unterbrechen die Berührung des beweglichen Hauptkontaktes 27 mit dem festen
Kontakt 28. Die Bewegungen der Kerne der Magnete 16 und a4 werden durch Bremszylinder
z9 und 30 gedämpft. Passende äußere Widerstäiuie 31 und 32 sind finit dem
Transformator in Reihe geschaltet, und ein Teil des Widerstandes 31 kann mittels
der zusammenarbeitenden festen und beweglichen Kontaktknöpfe 33 und 34 eines Relais
35 kurzgeschlossen werden. Die Windungen 37 bzw. 38, die die Relais 15 und 35 betätigen,
sind parallel geschaltet und erhalten Energie vom Erreger oder von einer anderen
geeigneten Quelle. Ihre Ströme werden von den Hauptkontaktknöpfen 27 und 28 beherrscht.
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Ein Schließen der Hauptkontakte 27 und 28 bewirkt das Schließen aller
bisher genannten Relaiskontakte. Das springende Relais 38 ist so angeschlossen,
d aß, wenn seine Kontakte geschlossen werden, ein Teil des mit dem schwingenden
Magneten 24 in Reihe geschalteten Widerstandes 31 kurzgeschlossen wird, was dessen
Zug vermehrt und die Hauptkontakte 27 und 28 öffnet. Das Öffnen der Hauptkontakte
öffnet alle Relaiskontakte und schaltet den ganzen Widerstand 31 in den Stromkreis
des schwingenden 'Magneten, was dessen Zug vermindert und .die Hauptkontakte von
neuem schließt.
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Diese Anordnung ist, soweit sie bisher beschrieben ist, bekannt. Die
vorliegende Er- . findung zur Vergrößerung des Erregerspannun.gsbereichs der Relais
und damit des, Wirkungsbereichs des genannten Reglers besteht in einem Elektromagneten
39, dessen Anker 40 in 41 angelenkt ist. Dem Zug des Magneten wirkt eine Feder 42
entgegen, und der Anker trägt einen Kontakt 43, der einen federnd angeordneten festen
Kontakt 44 treffen kann. Zwischen den Kontakten 43 und 44 liegt ein Widerstand 45.
Der Elektroinagnet 39 wird vorm Erreger gespeist, und ein Widerstand 46 ist mit
dem Relais in Reihe geschaltet.
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Die Relais 37 und 38 werden vom Erreger gespeist und haben feste äußere
oder andere Widerstände 45 und 47, die mit ihnen in Reihe geschaltet sind, und der
Elektromagnet 39 ist, da er an- den Ankerklemmen der Erregermaschine liegt, denselben
Schwankungen der Erregerspannung unterworfen. Die Feder 42 soll so justiert sein,
daß die Kontakte 43 und 44. sich schließen oder öffnen bei etwa
70 Volt am Erreger, so daß die genannten Kontakte (43 und 44) geschlossen
werden, wobei sie den Widerstand 45 kurzschließen und an die Relais 37 und 38 geeigneten
Strom oder Leistung abgeben für sicheres Arbeiten unter 70 Volt bis zu 35 (wobei
die Verwendung eines 125-@"olt-Erregers angenommen ist). Bei über 70 Volt
überwiegt der Zug des -Magneten 39 die Spannkraft der Feder 42 und öffnet die Kontakte,
wodurch der Widerstand 45 in den Stromkreis der Relais eingeschaltet wird und diese
passenden ,Strom oder Leistung erhalten, um bei 70 bis i5o Volt zu arbeiten.
da die Widerstände 45 und 47, die mit den Relais 37 und 38 in Reihe geschaltet sind,
praktisch in zwei Stufen im Verhältnis i : 2 unterteilt sind, was ein Verhältnis
von praktisch 4: 1 in hezug auf die anfängliche Erregerspannung ergibt.
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Hieraus geht hervor, daß die Erfindung in dieser Form (Abb. i) den
Wirkungsbereich der Relais des Reglers gemäß den bekannten Anordnungen vergrößert.
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Wenden wir uns zu Alb. 2, so ist dort ein Erreger 50 mit seinen
Saininelscbienen 51, 52 und den Hauptkontakten 53 und 54 eines Reglers, der derselbe
wie der in Abb. i gezeigte und in ,dasselbe System eingegliedert sein kann. Die
Relais 55 und 56 entsprechen den Relais 37 und 38 der Abb. i, die Widerstände 57
und 57a entsprechen den Widerständen 45 und 47 und sind in Reihe mit den Relais
angeordnet.
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Ein Elektromagnet vom Solenoidt_vp liegt parallel zum Anker des Erregers
und ist denselben Spanmrngsänderungen wie die Relais 55 und 56 unterworfen. Der
Kern 59 des Solenoi.ds wird -in die Spule 58 hineingezogen, wenn diese von Strom
durchflossen wird, und ein äußerer Widerstand 6o liegt zweckmäßig in Reihe mit dein
Magneten. Uni den Zug des Magneten zu unterstützen, der den Kern aufwärts bewegt,
und zum Zweck genauer Justierung wird eine Feder 61 benutzt. Der Kern 59 ist mit
einer Stange 62 versehen, die eine Geradführung 63 besitzt. Die Stange 62 drückt
auf eine biegsame Feder 64, die einen festen Stützpunkt 65 besitzt und an ihrem
freien Ende einen Kontakt 66 trägt, der zum Schluß mit -dem Kontakt 67 kommen soll,
der an dem freien Ende einer biegsamen Feder 68 befestigt ist, die einen festen
Stützpunkt 69 besitzt. Der Kontakt 67 kann andererseits auch zum Schluß kommen mit
dein Kontakt 70 und dieser wieder mit dem Kontakt 71. Die Kontakte 70 und
71 liegen auf biegsamen Federn 72 bzw. 73, und diese Federn haben feste Stützpunkte
74 bzw. 75.
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Diese Kontakte 66, 67, 70 und 71 dienen dazu, mehr oder weniger
von dem Widerstand 57 kurzzuschließen. Die Anordnung ist derart, daß, wenn der Magnet
58 nicht erregt ist, die Kontakte durch das Gewicht des
Kerns 59
geschlossen sind, wodurch der Widerstand 57 vollkommen kurzgeschlossen . ist. Wenn
die Erregerspannung wächst, werden die Kontakte 70 und 71 bei einer gewissen,
vorher festgelegten Größe der Erregerspannung geöffnet, und damit wird ein Teil
des Widerstandes 57 eingeschaltet. Dieser Vorgang wiederholt sich bei anderen, vorher
' bestimmten Werten der Erregerspannung, bis , der gesamte Widerstand 57 im Stromkreis
I liegt.
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Diese Anordnung gilt einen noch weiteren Bereich und ermöglicht eine
genauere justie- i rang als die Anordnung der Abb. i und kann in manchen Fällen
wünschenswert sein.
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In Abb. 3, die die Anwendung der Lrfindang auf einem Regler gemäß
dem amerikanischen Patent 1147574 zeigt, sind die Anker 81 bzw. 82 einer Anzahl
von Wechselstro@mgeneratoren an die Hauptsarnmelschienen oder Leitungen 83, 84,
85 einer geeigneten Verteilungsleitung angeschlossen, und ihre Ield.magnetwicklungen
86 und 87 liegen an den Erregersammelschienen, denen von den Ankern 9o und 91 zweier
Erregermaschinen Strom zugeführt wird. Die Eiü-egermaschinen haben Feldwicklungen
92 und 93, mit denen Widerstände 96 bzw. 97 in Reihe geschaltet sind und deren Enden
sowie passende Zwischenpunkte mit den Kontaktgliedern einer Anzahl von Relais 98,
99, Zoo, 12d., 125 und 126 verbunden sind. Die genannten Relais I können unabhängig
betätigt werden und sind zu diesem Zweck mit erregenden Windungen ioi versehen,
die von den Erregersammelschienen gespeist werden und deren Ströme von den festen
und beweglichen Kontaktgliedern zog und 103 eines Hauptrelais ro4 beherrscht werden.
Das Hauptrelais io4 ist mit einer erregenden Windung 105 versehen, die Strom von
den Erregersammelschienen 88 und 89 erhält und von zusammengehörigen Kontaktgliedern
loh und 107 beherrscht wird, von denen das letztere fest, aber federnd an- f gebracht
ist.
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Das Kontaktglied loh sitzt auf einem Hebel i tob, der an- seinem einen
Ende einen magnetisierbarenKern iogund an seinem anderen Ende ein regulierbares
Gegengewicht iio trägt. Die Bewegungen des Hebels werden mittels des Bremszylinders
i i i gedämpft. Der magnetisierbare Kern log wird (durch ein ihn umgebendes Solenoid
112 betätigt, in dem eine Spannung herrscht, die proportional der der Verteilungsleitung
83, 84, 85 ist, wobei zweck- . mäßig ein Transformator 113 zwischen dem . Solenoid
und (der genannten Leitung liegt. Genau so, wie der Grad :der Energiezufuhr zu der
Spule 112 von der Spannung der Verteilungsleitung abhängt, wird auch die Lage des
Kontaktgliedes in bezug auf das Glied 167 oder besser der Abstand zwischen den Gliedern
entsprechend den Änderungen der genannten Spannung schwanken.
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Der Hebel lob wird drehbar getragen von dem unteren Ende eines wesentlich
senkrechten Armes eines Winkelhebels 114, der nahe dein freien Ende seines wagerechten
Armes einen magnetisierbaren Kern i 15 und an dem freien Ende seines zeagerechten
Armes ein regulierbares Gegengewicht 116 trägt. Die Bewegungen des Hebels 114 werden
mittels des Bremszylinders 117 gedämpft. Der Hebel 114 wird -von einem Solenoid
i 18 betätigt, das den magnetisierbaren Kern 115 umschließt und zweckmäßig Strom
erhält durch den Transformator aus der Verteilungsleitung 83, 84, 85. Der Strom
des genannten Solenoids wird von einem Relais i 19 beherrscht, das ein bewegliches.
Kontaktglied 12o und einen bewegenden Kern 121 besitzt, der gleichzeitig mit den
erregenden Windungen ioi mit Energie versorgt werden kann.
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Beim Betriebe des Reglers, soweit er bisher beschrieben ist, schwingt
das Glied loh und gerät dabei in und außer Berührung mit dem Glied 107 mittels
des Solenoids 118, wobei die Dauer der Periode von Berührung und -Nichtberührung
der genannten Kontaktglieder von ihrem ursprünglichen Abstand abhängt (selbstverständlich
ist das Kontaktglied loh einstellbar), der bestimmt ist durch die Spannung in der
Leitung 83, 84,85. Wenn diese Kontaktglieder sich berühren, werden die auslösenden
Spulen 104 und 121 erregt, und folglich komnien die Kontaktglieder 103 und 12o mit
ihren entsprechenden Kontaktgliedern zur Berührung. Das Schließen der Kontaktstücke
des Relais i 19 hat zur Folge, daß das Solenoid 118 erregt wird, das darauf den
Hebel 114 dreht und die Trennung det Kontaktglieder loh und 107 bewirkt.
Die Berührung der Kontaktglieder log und 103 schließt einen Strom durch die
auslösenden Spulen ioi der Relais 98, 99, ioo, 12:1, 125, 126, die darauf Teile
der Widerstände 96 und 97 kurzschließen, .die mit den Feldmagnetwicklungen 92 und
93 der Erregermaschinen in einem Stromkreise liegen. Die Folge davon ist die Verstärkung
der Felder der Erregermaschinen und ein entsprechendes Anwachsen der Spannung zwischen
den Erregersammelschienen. Dies veranlaßt wiederum die Verstärkung der Felder der
Hauptgeneratoren und eine entsprechende Hebung der Spannung in der Verteilungsleitung
83, 84, 85 zum Ausgleich eines vorhergehenden Abfalls der genannten Spannung, die
vor einem Anwachsen der Belastung herrührte.
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Die Vergrößerung der Spannung in der Verteilungsleitung verursacht
eine entsprechende gegenseitige geringe Entfernung der
Kontakte
io6 und 107. Die Trennung der genannten Kontakte und die Erregung des Solenoids
@ i i 8 unterbricht die Stromspulen 104 und 121 und gestattet die Trennung der Kontaktglieder
des Relais io5 und ii9. Die auslösenden Spulen ioi werden dann nicht mehr erregt,
und die Widerstände 96 und 97 «erden wieder in den Stromkreis der Erregerfeldwicklungen
92 :und 93 eingeschaltet. Die Folge davon ist die Verminderung der Spannung zwischen
den Erregersamnielschienen und eine entsprechende Verminderung der Spannung an der
Verteilungsleitung 83, 84, 85.
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Der Regler, dessen Einbau in dieses Leitungsnetz eben beschrieben
ist, vermag große Strommengen zu beeinflussen und besitzt eine hohe Kapazität. In
Verbindung mit dem Regler dieses Systems dient die vorliegende Erfindung zur Erweiterung
des Relaisbereiches, und, obgleich diese Anwendung der Erfindung ähnlich ist der
Anwendung auf das in Abb. 1 dargestellte Leitungsnetz, werden statt einer zwei Gruppen
von Relais benutzt. Das Hauptrelais io4, in Reihe geschaltet mit den Widerständen
122 und 23, ist an die Erregersammelschiene 88 und 89 angeschlossen. Das Relais
104 betätigt die Gruppe von Relais 98, 99. 10o, 124, 125 und 126 und auch das Relais
i i9. Die Relais 98, 99, 10o, 12:L, 125 und 126 sind auch gespeist von den
Erregersainrnelschienen und haben äußere Widerstände 127 und i28. Ein Relais, dessen
auslösende Wickelung 129 von den Erregersammelschienen 88 und 89 gespeist wird,
ist finit einem be-«-eglichen Kontaktarm 130 versehen, der zwei gegeneinander isolierte
Kontakte 131 und 132 trägt. DiesebeidenKontaktearbeiten initfesten Kontakten 133
bzw. 134 zusammen. Die Kontakte 131 und 133 dienen dazu, den Widerstand 127 von
der Relaisgruppe abzuschalten, während die Kontakte 132 und 134 dazu dienen, den
Widerstand 122 vom Hauptrelais io4 abzuschalten. Obgleich es vorzuziehen ist, wenn
beide Kontakte 131 und 132 an demselben Anker angebracht sind, kann dasselbe Ergebnis
auch erzielt werden durch zwei Relais, wie es in Abb. 4 bei 135 und 136 dargestellt
ist.
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Alle Relais sind gleichartig gezeichnet, und obgleich dies im allgemeinen
wünschenswert ist, so ist es doch nicht notwendig. Der Einfachheit halber sind Relais
mit einfacher Reihenwicklung gezeichnet, aber die Erfindung ist nicht auf sie beschränkt,
und es können auch Relais mit Nebenschlußwicklung oder finit Verbundwicklung verwendet
werden. Die in Abb. 2 dargestellte Anordnung, die biegsam befestigte Kontakte 66,
67, 70 und 71 vorsieht, kann auf Wunsch auch auf den Regler nach Abb. 3 angewendet
werden, aber wenn dies geschieht, wird es nötig, zwei Reihen von Kontakten 66, 67,
70 und 71 zu verwenden, die gegeneinander isoliert sind, oder zwei Magnete
58 mit den Kontakten 66, 67, 70 und 71, die so, wie es in Abb. 2 dargestellt
ist, angeordnet sind, um :das Abschalten der beiden Gruppen von Widerständen 122
und 127 der A.bb. 3 zu erleichtern.
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Obgleich die vorliegende Erfindung im besonderen im Zusammenhang mit
einem Regler vom Tirrilltyp dargestellt und beschrieben @a-orden ist, ist sie selbstverständlich
ebenfalls auf andere Arten von Reglern anwendbar. Es brauchen dann nur solche Änderungen
in dem Svstem und in der Anordnung und Stellung der Teile getroffen zti werden,
die im Sinne und Bereich der Erfindung liegen.