DE447923C - Anordnung an Reglern - Google Patents

Anordnung an Reglern

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DE447923C
DE447923C DEA47436D DEA0047436D DE447923C DE 447923 C DE447923 C DE 447923C DE A47436 D DEA47436 D DE A47436D DE A0047436 D DEA0047436 D DE A0047436D DE 447923 C DE447923 C DE 447923C
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vibrating
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DEA47436D
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ABB Norden Holding AB
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/24Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field due to variation of make-to-break ratio of intermittently-operating contacts, e.g. using Tirrill regulator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

  • Anordnung an Reglern. Elektrische Regler, deren Wirkung sich auf den periodisch unterbrochenen Kurzschluß eines z. B. einen Widerstand enthaltenden Teiles eines Stromkreises gründet, wodurch Spannung, Strom, Geschwindigkeit o. dgl. geregelt werden kann, enthalten bisher als bewegliche Teile einen schwingenden Magnetanker mit einem Kontakt und einen anderen eine Lagervorrichtung für den ersten tragenden Anker. Die Lagervorrichtung ermöglicht die Schwingung. Der letztere Anker wird von einer Spule, abhängig von der konstant zu haltenden Größe (z. B. der Spannung einer Hauptmaschine), betätigt, während den ersteren Anker eine Spule in Abhängigkeit von einer beeinflussenden Größe (z. B. der Spannung einer Erregermaschine) betätigt. Letztgenannte Größe schwingt um einen Mittelwert, der aber nicht konstant ist, sondern von gewissen Größen, z. B. von der Belastung der Hauptmaschine, abhängt. Infolgedessen kann die Mittellage, um die der erstgenannte Anker schwingt, nicht fest sein. Aus diesem Grunde hat man die Schwingungsachse in beschriebener Weise beweglich gemacht. Dieser Umstand macht jedoch die ganze Bauart ziemlich verwickelt und. auch die Wirkung der Kontakte verhältnismäßig unberechenbar, was die Bewältigung starker Ströme sehr erschwert.
  • Nach der Erfindung wird ein einziger beweglicher Teil verwendet, der um eine feste Achse schwingt und den beweglichen Kontakt bzw. die Kontakte trägt. Letztere wirken mit festen Kontakten zusammen. Der bewegliche Teil wird sowohl von der zu regelnden Größe (z. B. der Spajinung der Hauptmaschine) wie von der schwankenden Größe (Erreg.erspannung) beeinflußt, aber die Wirkung letzterer ist derart ausgeglichen, daß nur ihre schnellen Schwankungen zur Wirkung gelangen. Der schwingende Teil kann in dieser Weise sehr leicht gemacht werden. Er wird zweckmäßig derart angeordnet, daß .er in mechanischer Resonanz mit den betätigenden elektrischen Anstößen schwingt und die Kontakte besonders nachgiebig trägt, so daß letztere, ohne nennenswert auf die Beschaffenheit der Schwingungen einzuwirken, sich zu gewünschten Zeitpunkten gegeneinanderlegen bzw. voneinander entfernen können. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Abb. i schematisch dargestellt, während Abb.2 ein Diagramm der Wirkungsweise zeigt. .
  • i i ist die Ankerwicklung und 12 die Erregerwicklung der Hauptmaschine. Letztere Wicklung wird von einer Erregermaschine mit dem Anker 61 und der Erregerwicklung 62 gespeist. Ein in Reihe mit der letzteren liegender Widerstand 63 wird durch den Regler intermittierend kurzgeschlossen, wodurch die Spannung in grundsätzlich bekannter Weise geregelt wird.
  • Der eigentliche Regler besteht aus einem schwingenden Teil 41, der beim Ausführungsbeispiel durch zwei magnetische Felder mit schematisch angedeuteten Kernen 31, 51 beeinflußt wird. Das eine Feld wird von einer festen an die Spannung der Hauptmaschine angeschlossenen Wicklung 32 erzeugt. Im dargestellten Beispiel mit einem Wechselstromerzeuger a#s Hauptmaschine geht der Anschluß über einen Spannungswandler 13. Das Feld im Kern 31 wirkt auf eine am schwingenden Teil 41 aufgehängte Spule 35, die ebenfalls an die Spannung der Hauptmaschine, im Beispiel in Reihe mit der Wicklung ;z,-angeschlossen ist. Da die Wicklungen 3 2 und *35 also von demselben Strom dnichflossen «erden, wirken sie aufeinander mit einer dem Quadrat des Stromes (bzw. der Maschinenspannung) hauptsächlich proportionalen Kraft, und die Wicklungsrichtung ist vorzugsweise so, daß diese Kraft anziehend wirkt.
  • Das andere auf den Regler wirkende Feld mit dem Kern 5 i ist im Beispiel als ein konstantes, gleichgerichtetes Feld gedacht und wird beispielsweise durch einen Dauermagn -ten erzeugt. Es beeinflußt eine am Teil -11 auf -gchängte Spule 52, die in unten beschriebener Weise erregt wird. Der schwingende Teil 41 trägt ferner einen Kontakt 44, der den periodischen Kurzschluß des Widerstandes 63 bewirkt. Er schwingt um ein Schneidemager 42, während die Stromzufuhr beispielsweise von biegsamen Leiterstücken 47 bzw. 48 vermittelt wird. Der Teil 41 kann, wie gezeigt, selbst als gemeinsame Rückleitung für sämtliche davon getragenen stromführenden Teile dienen.
  • Die Spule 5a wird vom Erreger gespeist, und da, dessen Spannung pulsierend ist, wird die Kraft, mit der die Spule vom Feld beeinflußt wird, auch pulsierend. Unter dem Einfluß dieser und der übrigen darauf wirkenden Kräfte erhält der Teil 41 dann eine Neigung zum Hinundherschwingen. Nach vorliegender Erfindung ist jedoch die Anordnung derart, daß der Einfluß des verhältnismäßig konstanten Teiles der Erregerspannung auf den Teil. 41 ausgeglichen ist, weshalb nur die schnellen Änderungen dieses Feldes auf den schwingenden Teil wirken. Eine derartige Wirkung kann in verschiedener Weise herbeigeführt werden, beispielsweise durch Einschaltung eines Kondensators in Reihe mit der Spule 52 oder durch Anschließen der letzteren an eine besondere Wicklung am Magnetgestell des Erregers. Eine in der Praxis besonders zweckmäßige Ausführungsform ist die Einschaltung eines Spannungswandlers 53 zwischen die genannte Spule und die Klemmen der Erregermaschine, wobei die Primärwicklung des Spannungswandlers am besten in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand 54 liegt. Gegebenenfalls kann der Wandler auch mit einer dritten Wicklung 56 versehen sein, die an einem Kondensator zwecks Ausgleiches des Blindleistungsverbrauchs angeschlossen ist. Eine derartige dritte Wicklung mit Kondensator -kann- auch auf dem Kern 31 angebracht sein und dabei gegebenenfalls die Spule 35 speisen.
  • Der Teil 41 wird auch von einer Feder 43 beeinflußt, die der Anziehung zwischen den Spulen 3a und 35 entgegenwirkt. Da die anziehende Kraft in der Regel konstant ist, da ja der Regler zum Arbeiten auf konstante Spannung bestimmt ist, kann man den Teil 43 für gewöhnlich so betrachten, als ob er außer von der pulsierenden Kraft der Spule 52 nur von der unausgeglichenen Federkraft beeinflußt wäre, die auf den Schwingungen, verursacht durch die abwechselnd vermehrte und verminderte Federspannung, beruht, und in gewissen Fällen, falls er um seine Schwingungsachse nicht ausgewuchtet ist, von der Schwerkraft. Alle diese Kräfte haben einen mehr oder weniger ausgeprägt harmonischen Verlauf und bewirken deshalb eine harmonische Schwingung des Teiles 41. Das einzige, was diese harmonische Schwingung zu stören sucht, ist der Kontaktdruck. Durch eine zweckmäßig nachgiebige Verbindung zwischen dem Teil 41 und dem oder den beweglichen Kontakten kann jedoch diese Störung auf ein Mindestmaß gebracht werden. Zweckmäßig hängt man die Kontakte durch einen verhältnismäßig steifen Teil 45 Scharnieren a6 auf, die mit den Schneiden 42 mehr oder weniger genau gleichachsig sind, und verbindet die Teile 41 und 45 durch eine oder mehrere weiche Federn 49. In dieser Weise wird sowohl das Prallen wie das gegenseitige Gleiten der Kontakte vermieden, was Unterbrechungs- bzw. Schließungsfunken veranlassen könnte. Falls der Teil 41 um seine Achse ausgewuchtet ist, werden zweckmäßig auch zwei einander auswuchtende Kontakte oder Kontaktgruppen verwendet.
  • In Abb. a bezeichnet die Kurve s den Weg des Teiles 41 und die Kurve v seine Geschwindigkeit, beide als Funktionen der Zeit-Ihr Verlauf wird, solange die Spannung der Hauptmaschine sich unverändert auf ihrem Normalwert hält, praktisch sinusförmig. Infolge der ausgeprägt elastischen Verbindung zwischen dem Teil 41 und dem beweglichen Kontakt wird letzterer gegen den festen Kontakt während der halben Schwingungsperiode des Teiles 41 anliegen. Die dieser Anlage entsprechenden Halbwellen der Kurve s sind ausgezogen, die übrigen gestrichelt gezeichnet. Während der Zeit des Kontaktschließens steigt die Erregerspannung, deren veränderlicher Teil von der Kurve F dargestellt wird, nach einer negativen Exponentialkurve, während der übrigen Zeit sinkt sie nach einer ähnlichen Kurve. Da vorausgesetzt wird, daß der Erreger auf dem geraden Teil seiner Magnetisierungskurve arbeitet, so werden die steigenden und fallenden Äste der Kurve E symmetrisch. Wären die Stromkreise durch den Transformator ganz induktionsfrei und der Transformator selbst streuungsfrei, so würde der Strom durch die Spüle 52 praktisch derselben Kurve wie die Spannung-E' folgen. Durch den scheinbaren Widerstand. wird jedoch der wirkliche Strom I mehr öder weniger phasenverschoben gegen die Spannung und gleichzeitig mehr abgerundet. Jedenfalls erhält er eine Komponente in Phase mit der Geschwindigkeit v. Eine solche Komponente ist aber gerade !erforderlich, um die Dämpfung durch Reibung u. dgl. aufzuheben, die stets mehr oder weniger genau proportional der Geschwindigkeit ist. - .
  • Wenn dagegen die Spannung der Hauptmaschine vom festgestellten Normalwert abweicht, beispielsweise infolge einer Belastungsschwankung, hört das Gleichgewicht zwischen der auf die Spule 3 5 wirkenden Kraft und dem Mittelwert der Federspannung auf. Diese Kräfte sind im Verhältnis zu den den Teil 41 normal in Bewegung haltenden groß, weshalb die genannte Gleichgewichtsstörung zur Folge hat, daß der Teil 41 unmittelbar in seiner einen Außenlage zur Ruhe kommt, -entsprechend geschlossenen oder offenen Kontakten, je nachdem die Spannung gesunken oder gestiegen ist. Solange die ebenerwähnten Kräfte außer Gleichgewicht sind, bleibt der Teil ¢ i in dieser Lage. Während der ganzen Zeit steigt bzw. sinkt die Erregerspannung schnell, bis sie denjenigen Wert erreicht, der- bei den geänderten Betriebsverhältnissen den richtigen Wert der Spannung der Hauptmaschine gibt. Das Gleichgewicht ist dann wieder hergestellt, und es tritt wieder der quasistationäre Zustand harmonischer Schwingungen des Teiles 41 ein. Da die auf die Spule 35 wirkende Kraft hierbei genau dieselbe wie vorher ist (wenigstens sollte es so sein), wird der Teil 41 um dieselbe Gleichgewichtslage wie vorher schwingen. Die Kontakte bleiben deshalb fortwährend für die halbe Schwingungsperiode geöffnet bzw. geschlossen, was beim Arbeiten des Erregers auf dem geraden Teil der Sättigungskurve einem konstanten Wert der Erregerspannung entspricht.
  • Anstatt die Kontakte 44 den Widerstand 63 unmittelbar kurzschließen zu lassen, kann man zu diesem Zweck ein Zwischenrelais verwenden.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung an Reglern, bei denen ein für gewöhnlich unter elektrischen Stößen hin und her beweglicher Teil einen oder mehrere Kontakte periodisch schließt, dadurch gekennzeichnet; daß der bewegliche Teil um eine im Raum feste Achse schwingt und derart mit dem oder den Kontakten elastisch verbunden ist, daß letztere während praktisch ganzer Halbperioden des Teiles in ihrer Schließlage bleiben können. .
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Teil. des Reglers im wesentlichen in mechanischer Resonanz mit den ihn betätigenden elektrischen Anstößen ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, bei der die periodisch geschlossenen Kontakte auf einen Widerstand im Erregerkreis einer elektrischen Maschine wirken, deren pulsierende Spannung die den schwingenden Teil in Bewegung haltenden Anstöße gibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenspannung auf den schwingenden Teil nicht unmittelbar, sondern durch eine Vorrichtung wirkt, die die Wirkung des verhältnismäßig konstanten Teils der Spannung beseitigt.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenspannung auf den schwingenden Teil über einen Transformator wirkt.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die - Maschinenspannung auf den schwingenden Teil über eine auf ihr Magnetgestell gelegte zusätzliche Wicklung wirkt.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenspannung auf den schwingenden Teil über einen Kondensator wirkt.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch i, bei der die geregelte Größe den schwingenden Telll elektromagnetisch beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Teil zwei Spulen trägt, die j e von ihrem Magnetfeld beeinflußt werden, und deren eine von einem eine Funktion der geregelten Größe darstellenden Strom, die andere von den den schwingenden Teir in Bewegung haltenden Stromstößen durchflossen wird.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte auf einem verhältnismäßig steifen Armsystem. befestilgt sind, das um etwa dieselbe im Raum feste Achse wie der von den elektrischen Stößen betätigte Teil schwingt und müt letzterem durch Federn verbunden ist.
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