DE455363C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung von Gleichstrommaschinen veraenderlicher Drehzahl auf gleichbleibende Spannung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Gleichstrommaschinen veränderlicher Drehzahl auf gleichbleibende Spannung. Es ist bekannt, die Regelung von Gleichstromdynamos auf gleichbleibende Spannung bei veränderlicher Drehzahl (z. B. Antrieb durch Wasserrad, Wasserturbine, \Vindrad, Fahrzeug usw.) in der Weise auszuführen, daß die Hauptmaschine, deren Spannung geregelt werden soll, von einer Erregermaschine aus als Hilfsmaschine erregt wird. Dabei kann diese Hilfsmaschine entweder als Dynamo mit Zusatz- oder Gegenerregung auf die Erregerspulen -der Hauptmaschine arbeiten oder auch als frei laufender Erregermotor arbeiten, der eine entsprechende Gegenspannung liefert und dadurch die Erregung der Hauptmaschine beeinflußt.
• Es. ist bei allen diesen Anordnungen wesentlich, daß die Änderungen der Erregung schnell den auftretenden Spannungsschwankungen folgen- und daß die Einflüsse der Temperaturerhöhung oder der Widerstandsänderungen der Erregerspulen ausgeglichen werden: Dies wird erfindungsgemäß in der Weise erreicht, daß als Erregermaschine eine Hauptstromdynamo mit Zusatzerregung in Brückenschaltung verwendet wird.
• Als Ausgangspunkt wird dabei die Tatsache verwendet, daß die Hauptstrommaschine beim Betrieb eine hohe Empfindlichkeit gegen Änderungen des -Belastungsstromes, -der Umlaufzahl, des inneren Widerstandes sowie der Klemmenspannung hat und daß sich diese Empfindlichkeit in jedem beliebigen Maß durch eine Zusatzerregung beeinflussen läßt, die an der an sich bekannten Brückenschaltung angeschlossen .wird.
• Wenn dabei erfindungsgemäß nach -Abb. i die Wheatstonesche Brücke 1, 3, 2, q., von. welcher die Zusatzerregung 5 abgezweigt ist, nicht an die Klemmen des eigenen Ankers a gelegt wird, sondern an die Ankerklemmen des auf . gleichbleibende Spannung zu haltenden Hauptgenerators mit Anker A, so wird die Brücke von der Spannung der Hauptmaschine beeinlußt.
• Diese Art der Erregung mit einer Erregermaschine hat gegenüber bekannten, äußerlich ähnlichen Schaltungen technisch und wirtschaftlich den großen Vorteil, daß die Belastung der Wheatstoneschen Brücke nur sehr klein wird, weil nur ein kleiner Teil der Gesamterregung aus ihr gedeckt werden muß, während der - Hauptteil der Erregung- durch die Hauptstromwicklung geliefert wird.
• Es ist bereits eine Schaltung bekannt, bei der die Erregermaschine als reine fremderregte Nebenschlußdynamo arbeitet und ihre ganze Erregung aus der Wheatstoneschen Brücke erhält. Dadurch wird aber der Verlust in der Brücke sehr groß, und die Anwendung dieser Schalturig ist im Gegensatz zu der vorliegenden-_ wirtschaftlich nicht durchführbar.
• Die Arbeitsweise der Schaltung nach Abb. i ist folgende: Jede Änderung der Spannung der Hauptmaschine bewirkt bei entsprechender Wahl der Widerstände i und 3 als positiv spannungsabhängiger (z. B. Eisenwiderstände) und der Widerstände 2 und ¢ als konstanter oder negativ spannungsabhängiger (z. B. kohleähnlicher) Widerstände, daß z. B. bei steigender Spannung in der Hilfs- oder Steuerwicklung 5 ein Strom fließt, welcher der Hauptstromwicklung h entgegenwirkt und damit die Spannung an den Klemmen des Ankers a verringert. Damit wird aber auch der Strom in der Erregerwicklung n der Hauptmaschine geschwächt und dadurch die Spannung der Hauptmaschine wieder auf den normalen Wert zurückgebracht. Beim Sinken der Spannung der Hauptmaschine ist der Vorgang umgekehrt. Die Hilfswicklung 5 unterstützt in diesem Fall die Hauptwicklung h der Steuerdynamo, die Ankerspannung derselben steigt und damit auch der Erregerstrom in der Nebenschlußwdcklung tt der Hauptmaschine und dadurch weiter die IGemmenspannung der letzteren. Dabei wirkt die Hilfswicklung nur als SteueAvicklung oder als Zusatzwicklung mit entsprechend kleinem Verlust in der Brücke.
• Eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit wird erreicht, wenn der Anker a der Erregermaschine nach Abb.2 als Zusatzmaschine in Reihe mit der Hauptmaschine oder dem Anker A derselben geschaltet wird, weil dadurch die notwendige Leistung der Erregermaschine verkleinert wird. Wenn in diesem Fall die Verhältnisse der Erregung so abgeglichen werden, daß der Anker a im ganzen Regelbereich Gegenspannung gibt, so wird auch der Durchgang durch die Spannung O mit den ungünstigen Einflüssen der Remanenz vermieden, welche in der Schaltung nach Abb. i auftreten können.
• Arbeitet z. B. der Maschinensatz im Leerlauf bei hoher Drehzahl und gibt die Erregermaschine eine entsprechende Gegenspannung, damit die Spannung an den Klemmen der Nebenschlußwicklung n der Hauptmaschine gering wird, so wird die Erregung der Hauptmaschine verringert, und es wird trotz der hohen Drehzahl die normale Spannung an den Klemmen des Ankers A erzeugt. Geht nun die Drehzahl des Maschinensatzes zurück, so wird die Gegenspannung der Erregermaschine entsprechend geringer. Dadurch wird aber die Spannung an der Nebenschlußwidklung n größer, die Erregung der Hauptmaschine steigt, und es wird damit der Spannungsrückgang ausgeglichen, der durch die Verringerung der Drehzahl entstanden ist. ! Die Wheatstonesche Brü'c'ke kann bei der Grunddrehzahl und der normalen Vollastspannung so eingestellt werden, daß sie entweder überhaupt keine oder eine zusätzliche oder eine gegensätzliche Zusatzerregung liefert. Dadurch lassen sich in einfacher Weise Verschiebungen der Charakteristik erzielen.
• Bei beiden angegebenen Schaltungen kann z. B. bei der Hauptmaschine A außerdem noch eine schwache Hauptstromwicklung zur Unterstützung der Nebenschlußwicklung n oder bei der Erregermaschine a eine feste Nebenschlußwicklung zur Unterstützung der Hauptstromwicklung h oder der Zusatzwicklung 5 angewendet werden, um weitere Beeinflussungen der wirksamen Felder zu erzielen. Es ist dies unter Umständen zweckmäßig zur Erzielung einer ansteigenden Spannungscharakteristik bei sinkender Drehzahl oder steigender Belastung (Wasserrad- oder Wasserturbinenantrieb) oder ansteigender Spannungscharakteristik bei ansteigender Drehzahl und Belastung (Windradantrieb). Auch zur Vermeidung von Pendelerscheinungen zwischen Hauptmaschine und Erregermaschine können solche Hilfswicklungen zweckmäßig sein. Die gegebenenfalls notwendig werdenden Regelwiderstände zur Einstellung der gewünschten Spannung und zur Beeinflussung der Spannungscharakteristik sind in den Schaltbildern der übersichtlichkeit halber weggelassen.
• Die Erregermaschine kann mit der Hauptstrommaschine unmittelbar gekuppelt sein oder in irgendeiner Weise mit proportionaler Drehzahl angetrieben werden. Weiter kann die Erregermaschine in bekannter Weise auch frei als Motor (Erregermotor) ohne besonderem Antrieb unter Erzeugung von Gegenspannung laufen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Gleichstrommaschinen veränderlicher Drehzahl auf gleichbleibende Spannung, deren Erregung durch eine Erregermaschine proportionaler Drehzahl oder einen frei laufenden, im Erregerstromkreis der Hauptmaschine liegenden Elektromotor erzeugt oder beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Spannung der Hauptmaschine (A) abhängige, über eine Wheatstonesche Brücke von spannungsveränderlichen Widerständen (i-¢) erregte Zusatzfeldwicklung (5) das Feld einer Hauptstromerregerwicklung (h) der die Erregung der Hauptmaschine (A) regelnden- Hilfsmaschine (a) beeinflußt.