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Einrichtung zur selbsttätigen Schnellregelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren
Bei Regelvorrichtungen, die das Feld der Erregermaschine eines Wechselstromgenerators
in Abhängigkeit von Belastungsänderungen im Netz so einstellen, daß die Netzspannung
wesentlich konstant bleibt, hängt die Schnelligkeit des Reguliervorganges von der
Empfindlichkeit der den Erregerstrom beeinflussenden Organe ab. Diese Empfindlichkeit
wird gemäß Patent 419 298 dadurch gesteigert, daß man die Reihenschlußerregermaschine
im indifferenten Spannungsgleichgewicht arbeiten läßt, so daß sie unverzüglich auf
jede Änderung des Erregerstromes anspricht.
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Die Größe der Überregulierung im Verhältnis zur Spannungsänderung
des Generators ist sehr wesentlich für die Schnelligkeit des Regelvorganges, der
die Erregung des Generators so zu beeinflussen hat, daß nicht nur die Änderung im
Hauptfeld, sondern auch der Spannungsabfall im Anker, hervorgerufen durch Ohmschen
Widerstand und Streuinduktion, ausgeglichen werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur weiteren Steigerung
der Empfindlichkeit der Regelung, die darauf beruht, daß nicht die Maschinenspannung
selbst, sondern die Differenz zwischen der Maschinenspannung und einer konstanten,
von der Belastung unabhängigen Spannung dazu dient, über einen besonders geschalteten
Transformator und einen Gleichrichter die Regulierwicklung des Hauptpatents zu speisen.
Die Maschinenspannung und die von der Belastung unabhängige Wechselstromgegen-Spannung
sind dabei für den Soll-Wert der Maschinenspannung zweckmäßig gleich groß, soweit
dies bei Verwendung von Ventilgleichrichtern zur Umformung der Wechselspannungen
in der Regulier- (Zusatzfeld-) Wicklung zugeführte Gleichspannungen die bei der
normalen Spannung für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Mindeststromstärke
bzw. Minimalspannung zuläßt. Für die Größe der Differenzspannung ist hierbei auch
maßgebend, daß im Regelbereich keine Umkehr der Differenzspannung, die eine Umkehr
des Ventilgleichrichterstromes erfordern würde, stattfinden darf.
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Die beabsichtigte Steigerung der Empfindlichkeit der Regelung wird
aber auch schon erzielt, wenn die Maschinenspannung und die von der Belastung unabhängige
Spannung um einen größeren Betrag voneinander abweichen, da durch die Differenzwirkung
in jedem Fall eine Verstärkung der prozentualen Änderung der Spannung in der Regulierwicklung
bei Änderung der Maschinenspannung erreicht wird.
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Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß der Erfindung ergibt sich aus
dem Schaltbild Abb. 1.
Der Generator a, welcher das Netz
b speist, wird durch die Erregermaschine c erregt. Die Regelung der Netzspannung
erfolgt durch Feldänderung der Erregermaschine, deren Magnetsystem unter der Wechselwirkung
der Reihenschlußerregerwicklung d und einer Hilfswicklung e steht. Diese Hilfswicklung
e wird über den Gleichrichter f und die Transformatoren g und h von der zu regelnden
Netzspannung beeinflußt. Der Transformator g trägt der Erfindung gemäß zwei Erregerwicklungen
i und k, von denen die eine vom Netz, die andere von der konstanten Spannung
eines besonderen kleinen Maschinensatzes l mit Strom versorgt wird. Die Wicklungen
i und k sind gegeneinandergeschaltet, so daß nur die Differenz beider Spannungen
zur Wirkung kommt. Da der Gleichrichter zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens einer
Mindeststromstärke bedarf, so ist es für den normalen Spannungszustand des Generators
erforderlich,. zwecks Nullstellung der Regelanordnung die durch den Gleichrichtermindeststrom
erregte Hilfswicklung durch die von einem Netz konstanter Spannung gespeiste Einstellwicklung
o in ihrer Wirkung aufzuheben. Zur Verminderung der induktiven Koppelung des Einstell-
und des Regulierkreises ist in den Einstellkreis noch eine Drosselspule r eingeschaltet.
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Die konstante Wechselstromvergleichsspannung wird durch einen kleinen
fremderregten Synchrongenerator x geliefert, der durch einen an der Netzspannung
liegenden Synchronmotor in angetrieben wird. Auf diese Weise sind der Vektor der
Netzspannung und der Vektor der konstanten Vergleichsspannung immer in Phase, so
daß auf der Erregerseite des Verstärkertransformators g eine algebraische Zusammensetzung
der Felder erfolgt. Um zwischen Antriebsmotor und Generator der Vergleichsspannung
Phasengleichheit zu erzielen, ist es erforderlich, Ständer und Läufer beider Maschinen
gegeneinander verschiebbar anzuordnen, damit bei der Montage die beiden Vektoren
in Phase gebracht werden können. Im Betriebe wird dann diese erstmalige Einstellung
beibehalten.
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Abb. 2 gibt eine weitere Ausführungsform der Anordnung gemäß derErfindungunter
Zwischenschaltung einer Dreielektrodenröhre p. Bei dieser Anordnung wird die Hilfswicklung
c durch den Elektronenstrom der Vakuumröhre gespeist. Das Gitter q der Röhre steht
unter dem verstärkten Einfluß der Netzspannung und steuert den Erregerstromkreis.
Hierdurch wird eine weitere Verstärkung erzielt. Synchronmaschine und Verstärkertransformator
fallen sehr klein aus, da beide nur noch die Spannung für das Gitter zu liefern
haben, Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß sie den geringen Fehler vermeidet,
der in der Anordnung nach Abb. 1 dadurch entstehen kann, daß der Vektor der Klemmenspannung
der Vergleichsmaschine bei wechselnder Belastung infolge größerer oder kleineren
Stromes in der Hilfswicklung e eine geringe Verschiebung gegenüber dem Vektor der
Generatorspannung erleiden könnte. Dieser Fehler kann indessen nur unbedeutend sein,
da die Wattleistung, die allein eine Verschiebung hervorruft, gegenüber der von
der :Maschine zu leistenden wattlosen Leistung gering ist. Er kann außerdem beliebig
klein gehalten werden durch eine geringe Vergrößerung der an und für sich sehr klein
ausfallenden Vergleichsmaschine und durch geeignete Anordnung ihres magnetischen
Aufbaues.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird der Grad"der Überregulierung
im Verhältnis zu den Abweichungen der Netzspannung von ihrem Normalwert beträchtlich
gesteigert. Durch Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Verstärkertransformators
kann man Schnelligkeit und Genauigkeit der Regelung den höchsten Anforderungen des
Betriebes anpassen.