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Verfahren zur stetigen-: Spannungsregelung von synchronen Drehstrom-Gleichstrom-Einankerumformern
im Verhältnis 4:1 mittels vorgeschalteten Regeltransformators Zur Umwandlung von
Drehstrom in Gleichstrom mit Spannungsregelung innerhalb weiter Grenzen fand bisher
hauptsächlich der Motorgenerator mit besonderer Erregermaschine Verwendung. Zwar
sind auch schon Einankerumformer besonderer Art, die u. a. in einem Aufsatz von
Dr. Hallo in den gesammelten Arbeiten aus dem Elektrotechnischen Institut der Techn.
Hochschule Karlsruhe, I I. Band i g i o/ i i, näher behandelten sogenannten Spaltpolumformer
für diesen Zweck entwickelt worden, jedoch hat diese Maschinenart im allgemeinen
nicht Eingang in die Praxis gefunden.
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Man hat auch versucht, die Spannung von Wechselstrom-Gleichstromumformern
in weiteren Grenzen zu regeln, indem man Gleichstromzusatzmaschinen mit Einankerumformern
zusammenbaute. Da aber die Zusatzmaschine ungünstig auf die Kommutierung der Einankerumformer
einwirkt, fanden trotz mehrfachen auf die Beseitigung dieses übelstandes abzielenden
Vorschlägen- auch diese Maschinensätze wenig Anwendung.
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Es sind somit für eine Spannungsregelung innerhalb weiter Grenzen
bisher hauptsächlich nur die obenerwähnten Motorgeneratoren mit besonderer Erregermaschine
benutzt worden, die indessen auch ihre Nachteile hatten und in der Hauptsache nur
bei größeren Einheiten und in besonderen Fällen Verwendung fanden, da sie im allgemeinen
den Forderungen, die hinsichtlich des Preises und der Höhe des Wirkungsgrades an
sie gestellt wurden, nicht genügten.
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Der gemäß der Erfindung ausgehildete synchrone Einankerumformer, der
bei konstanter Drehstromspannung die Gleichstromspannung stetig in dem Verhältnis
q. : i zu regeln gestattet, entspricht diesen Bedingungen. Der Maschinensatz besteht
aus einem synchronen Einankerumformer üblicher Bauart, welcher von einem vorgeschalteten
Regeltransformator, dessen Sekundärspannung im Verhältnisse von etwa a : i regelbar
ist, gespeist wird. Mittels des Regelapparates, über den die Wechselstromseite des
Umformers an den Transformator angeschlossen ist, wird zunächst die Gleichstromspannung
im Verhältnis von etwa d. : 2 geregelt. Nunmehr wird die Gleichstromspannung einen
Augenblick lang ausgeschaltet, die dem Umformer zugeführte Wechselstromspannung
auf ihren ursprünglichen doppelten Wert umgeschaltet und unmittelbar danach das
Gleichstromnetz einerseits an den einen Außenpol des Umformers und andererseits
den Nullpunkt des Regeltransformators gelegt. Bei dieser augenblicklichen
Umschaltung
wird somit die Gleichstromspannung nicht geändert. Dann wird die dem Umformer zugeführte
Wechselstromspannung nochmals -im Verhältnis 2 : i heruritergeregelt, wobei die
dem Gleichstromnetze zugeführte Spannung weiter im Verhältnis 2 : i sinkt. Durch
Zurückdrehung des Regelapparates in die entgegengesetzte Richtung mit entsprechender
Umschaltung der einen Gleichstromnetzleitung kann die dem Gleichstromnetze zugeführte
Spannung wiederum im Verhältnis von etwa i : q. erhöht werden.
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Abb. i stellt ein Schaltbild des Maschinensatzes dar unter Verwendung
eines gewöhnlichen Drehstrom-Spartransformators mit Stufenschalter.
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In Abb. 2 ist der Maschinensatz unter Verwendung eines Induktionsreglers
schematisch dargestellt.
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In Abb. i bezeichnet TN ein Drehstromnetz konstanter Spannung; die
Wicklungen des Spartransformators sind mit v,_ v2 v3 bzw. w1 w2 w, bezeichnet, wovon
v1 und w1 ungefähr die gleiche Windungszahl haben und auf demselben Eisenkern angeordnet
sind. Die Wicklungen .w1 w2 und w3 sind an einen Stufenschalter angeschlossen und
deshalb in einem Kreis aufgezeichnet. Der Drehstrom wird in der Mitte ml nag und
m3 der Wicklungen w1 w. und w3 zugeführt. Durch Drehung der drei Kontakte k1 k2
und k3, welche an die Schleifringe s1 s2 und s3 des Umformers angeschlossen sind,
vom Anfangspunkt a1 a2 und a3 der Wicklungen w1 w2 und w. zum Endpunkt b1 b2 und
b3 dieser Wicklungen, sinkt die dem Umformer zugeführte Spannung im Verhältnis von
etwa 2 : i.
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Die Ankerwicklung des Umformers ist mit A bezeichnet, seine
Feldwicklung mit f,
seine Kommutatorbürsten mit B1 und B2 und sein Feldregler
mit mr. Die Bürste B1 ist stets mit der einen Leitung des Gleichstromnetzes LN fest
verbunden, die Bürste BZ dagegen an einen Umschalter U angeschlossen, mittels dessen
die andere Leitung des Gleichstromneues entweder mit der Bürste B2 des Umformers
oder mit dem Nullpunkt 0 des Spartransformators verbunden werden kann. Der Umschalter
U ist mit den Kontaktarmen k1 k= und kg des Zellenschalters in einem Steuerapparat
mechanisch verbunden. Die Regelung geschieht nun derart, daß zuerst die Kontaktarme
k1 k2 k3 aus der Lage a1 a2 a3 in die Lage b1 b2 b3 gedreht werden, wobei die Gleichstromspannung
im Verhältnis von etwa q. : 2 sinkt.
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Alsdann wird der Umschalter U geöffnet, der Kontaktarm von bi b2 b3
nach a, a3 a1 gedreht und hierauf der Umschalter Ü zu dem Nullpunkt 0 übergelegt.
Diese letzteren drei Vorgänge spielen sich in der oben angegebenen Reihenfolge fast
augenblicklich ab, wobei die Gleichstromspannung unverändert bleibt. Wird jetzt
der Kontaktarm k1 k2 ks wiederum von a. cz" a1 nach b2 b, b, gedreht, so wird die
dem Gleichstromnetze zugeführte Spannung im Verhältnis von etwa 2 : i weiter verringert.
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Dasselbe Ergebnis wird mit der in Abb. 2 schematisch dargestellten
Anordnung erzielt, welche aus einem Induktionsregler, einem Steuerschalter und einem
Einankerumformer besteht. Die Primärwicklung (Erregerwicklung) P, P2 P3 des Induktionsreglers
ist an ein Drehstromnetz TN konstanter Spannung angeschlossen. Die verdrehbaren
Sekundärwicklungen S, SZ S3 des Induktionsreglers haben etwa 1J3 der Windungszahl
der Primärwicklung und sind an drei von der Welle des Induktionsreglers betätigte
Umschalter u1 u2 u3, welche mit - dem Umschalter U in dem Steuerapparat zusammengebaut
sind, angeschlossen. Die Umschalter u1 u2 u3 sind auf der einen Seite mit den Primärwicklungen
des Induktionsreglers verbunden und auf der anderen Seite an die Schleifringe s,_
s2 s" des Einankerumformers angeschlossen. Der Steuerschalter ist auf der Welle
des Induktionsreglers angebracht.
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Die Regelung geschieht hier in der folgenden Weise: In der Ausgangsstellung
setzt der Induktionsregler die volle Spannung zu und liefert somit- auch die höchste
Gleichstromspannung. Wird jetzt der Läufer des Induktionsreglers allmählich um-
etwa i8o° gedreht, so wird die Gleichstromspannung im Verhältnis von etwa q.:2 erniedrigt.
Nach Erreichen der i80°-Stellung wird der Umschalter U geöffnet, alsdann die Umschalter
u1 u2 u3 umgelegt und im nächsten Augenblick durch den Umschalter U die eine Leitung
des Gleichstromnetzes an den Nullpunkt des Induktionsreglers geschaltet. Nach dieser
augenblicklichen Umschaltung, wobei die Gleichstromspannung nicht nennenswert geändert
wird, wird der Induktionsregler weiter um etwa i8o° gedreht, wodurch die dem Gleichstromnetze
zugeführte Spannung im Verhältnis von etwa 2 : i weiter verringert wird.
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Um die Spannung des Umformers unabhängig von der Spannung des Wechselstromnetzes
wählen zu können, kann der Induktionsregler teilweise als Spartransformator ausgeführt
werden. In diesem Falle dürfen die Umschalter u1 uz u3 auf der einen Seite nicht
unmittelbar an die Primäranschlüsse des Induktionsreglers, sondern müssen an Anzapfungen
auf den Primärwicklungen angeschlossen werden.