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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.