-
Einrichtung zur selbsttätigen Schnellregelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren
nach Patent 419298 In dem Patent 419 z98 ist ein Verfahren zur selbsttätigen Schnellregelung
der Spannung von Wechselstromgeneratoren beschrieben, bei der der Erregerstrom des
Generators so beeinflußt wird, daß sein infolge der Belastungsänderung von selbst
sich einstellender Wert ganz oder nahezu ganz aufrechterhalten bleibt. Damit der
Erregerstrom sich möglichst schnell den Schwankungen der Spannung anpaßt, arbeitet
die Erregermaschine im indifferenten Gleichgewicht. Zur Anpassung der Erregung -an
die zu beeinflussende Netzspannung und zur Stabilisierung dient eine Hilfserregung,
welche je nach Bedarf die Reihenwicklung der Erregermaschine in ihrer Wirkung verstärkt
oder schwächt. Der Hilfserregerstrom wird von der Netzspannung über einen Transformator
und einen Gleichrichter geliefert. Um die konstante Grundkomponente dieses Hilfserregerstromes
auszuschalten und damit die Wirkung der Hilfserregung zu verstärken, ist an der
Erregermaschine noch eine Einstellwicklung vorgesehen, die aus einer beliebigen
konstanten und zweckmäßig einstellbaren Stromquelle gespeist wird. Man kann diese
Hilfserregerwicklung und die Einstellwicklung zu einer gemeinsamen Wicklung vereinigen
und sie in Differenzschaltung einerseits über einen Gleichrichter von der Netzspannung
aus, anderseits von einer konstanten und im wesentlichen gleich großen Spannung
speisen, so daß auf die Erregermaschine ebenfalls nur die Schwankungen der Netzspannung
einwirken.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders zweckmäßige Ausbildung
einer derartigen Anordnung. Erfindungsgemäß ist der Gleichrichter als rotierender
Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer (Einankerumformer) ausgebildet. Es ergibt sich.
dabei der Vorteil, daß, da der Einankerumformer Energie in beiden Richtungen übertragen
kann, die der Netzspannung überlagerten Spannungsschwankungen
in
der Hilfserregerwicklung ohne weitere Hilfsmittel. einen Erregerstrom mit abwechselnder
Richtung erzeugen können. Bei der Verwendung eines Ventilgleichrichters ist ein
Energiefluß nach beiden Richtungen und damit ein in der Richtung wechselnder Erregerstrom
nur unter Zuhilfenahme besonderer Einrichtungen möglich.
-
Die den Regelimpuls auf das Regelsystem des Generators übertragende
Wicklung, z. B. die Wicklung g in den Abbildungen, kann entweder vom vollen Kollektorstrom
des Umformers durchflossen sein, oder sie kann parallel zu einem konstanten Widerstand
liegen, oder sie kann mit dem Kollektorkreis transformatorisch verkettet sein..
In den ersten Fällen (elektrische Beeinflussung) ist die Größe der Regelimpulse
durch den Betrag der Stromschwankungen, im letzten Falle (elektromagnetische Beeinflussung)
durch deren Geschwindigkeit bestimmt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. r veranschaulicht.
Der Wechselstromgenerator a arbeitet .auf das Netz b, an das ein Einankerumformer
c angeschlossen ist. Dessen Kollektor liegt an einem Gleichstromnetz d, in das der
Umformer dauernd einen konstanten voraus bestimmbaren Belastungsstrom liefert. Der
Generator a wird durch eine labile Nebenschlußerregermaschine e @erregt, die außer
ihrer eigenen Erregerwicklung f eine zusätzliche Erregerwicklung trägt. Die Wicklung
g ist in den Gleichstromkreis des Umformers c eingeschaltet. Sie wird daher von
der Spannung des Gleichstromnetzes d und von der Spannung des Umformers c in Gegenschaltung
gespeist und überträgt die Stromschwankungen in diesem auf den magnetischen Kreis
der Erregermaschine e und mittelbar auf den Generator a, und zwar in einem die Spannungsschwankungen
des Netzes b ausgleichenden Sinne.
-
In Abb. z ist für die gleiche Anordnung die transformatorische Verkettung
zwischen Regelkreis und Kollektorkreis des Umformers durch den Transformator n beispielsweise
angedeutet. In dieser Ausführungsform kann ein konstanter Umformerstrom den Regelkreis
nicht beeinflussen. Der labile Zustand der Erregermaschine e wird bei normaler Netzspannung
durch die. Wicklung g nicht gestört. Diese Anordnung kann die Wirkungsweise der
übrigen Ausführungsformen mit elektrischer Beeinflussung der Wicklung g oder auch
der schon bekannten Schnellregler bei heftigen Spannungsschwankungen unterstützen.,
läßt sich daher gemeinsam mit jenen verwenden.
-
Der Umformer kann auch mechanisch belastet sein, so daß er im wesentlichen
als Synchronmotor arbeitet und vom Sollwert der Netzspannung überhaupt keine elektrische
Leistung abgibt. Nach diesem Grundsatz arbeitet die der Schaltung nach im wesentlichen
bekannte, jedoch mit labiler Nebenschlußerregermaschine e ausgestattete Regelanordnung
nach Abb. 3. Es ist wieder a ein Wechselstromgenerator, der das Netz b speist, e
seine Erregermaschine mit einer Eigenerregung f und einer zusätzlichen Fremderregung
g, die im Kollektorkreis des Umformers c liegt. Dessen Kollektorspannung wird durch
eine Hilfsmaschine h aufgehoben, die durch den als Synchronmotor laufenden Umformer
mechanisch angetrieben ist. Infolge des Spannungsgleichgewichtes im Kollektorkreis
befindet sich der Umformer auf der Kollektorseibe normalerweise im elektrischen
Leerlauf. Bei Spannungsschwankungen im Netz b treten in jenem Kreise Ströme auf,
die durch die Wicklung g die Erregermaschine e und damit die Spannung des Generators
beeinflussen. Um die richtige Polarität des Umformers zu sichern, wird in dessen
Kollektorkreis ein Umschalter und ein die Spannungsrichtung anzeigendes Instrument
gelegt, oder der Umformer erhält verteiltes Eisen im Ständer und wird fremd erregt,
zweckmäßig von den Klemmten der Erregermaschine e aus, wie- in Abb. 3 dargestellt
ist.
-
Es ist vorteilhaft, die Charakteristiken der Hilfsmaschine h und des
Umformers,- so zu wählen, daß die Hilfsmaschine während des Anlaufens eine etwas
höhere Spannung besitzt als der Umformer. Es fließt dann im Regelkreis ein Strom,
der die Erregung der Erregermaschinee und damit jene des Generatorsa bei dessen
Anlaufen rasch steigert. Der Umformer ist in diesem Beispiel über einen Spannungswandlerl
an das Netz angeschlossen, wodurch die Spannung im Regelkreis beliebig gewählt werden
kann.
-
Wird nach Abb. q. statt des Hilfsgenerators lt eine Batterie o verwendet,
so ist ein geeigneter Umschalter p- vorzusehen, der sowohl das störungsfreie Anlaufen
des Generators und des Umformers sowie das Laden der Batterie ermöglicht. In der
Schaltstellung I speist die Batterie allein die zusätzliche Erregerwicklung g unter
Zwischenschaltung des Regelwiderstandes q. In dieser Schaltstellung läßt sieh der
Generator a leicht auf die gewünschte Spannung erregen. In der Lage II des Umschalters
p ist die normale Regelschaltung hergestellt; Batterie o und Umformer c müssen sich
das Spannungsgleichgewicht halten, was mittels des Nullvoltmeters Y festzustellen
ist. Der Umschalter s ermöglicht das richtige Gegenschatten des Umformers. Die Schaltstellung
III des Umschalters p dient für das Laden der Batterie. In Abb. 4 besitzt die
im
indifferenten Spannungszustande arbeitende Erregermaschine e eine Seri.enerregerwicklung.
-
Das rasche Ansprechen der Erregermaschine e auf die Regelimpulse wird
durch deren Remanenz beeinträchtigt. Es ist an sich bekannt, die Remanenz magnetischer
Kreise dadurch herabzusetzen, daß man ihnen pulsierende oder wechselnde Felder überlagert.
Man kann z. B. dem Wechselstromnetz einen Hilfserregerstrom entnehmen und unmittelbar
durch leitende Verbindung -in -die zusätzliche Erregerwicklung g einführen. Der
dem Netz entnommene Wechselstrom verteilt sich zwar auf die Wicklung g und den Kollektorkreis
des Umformers, der größere Teil fließt jedoch in die Wicklung g, da diese eine erheblich
geringere Impedanz besitzt. Der an den Anschlußpunkten mit dem Gleichstromkreis
unmittelbar leitend verbundene Wechselstromkreis kann gegen den Übertritt von Gleichströmen
durch Kondensatoren gesperrt werden. Die pulsierende Erregung kann aber auch mit
Hilfe einer besonderen, vom Regelkreis isolierten, mit Wechselstrom gespeisten Wicklung
erzeugt werden. Solche Einrichtungen werden zweckmäßig an allen magnetischen Kreisen
des Systems vorgesehen, deren Remanenz die Regelvorgänge ungünstig beeinflußt.
-
Die Abb.5 zeigt eine andere Anordnung zur Hervorbringung einer pulsierenden
Erregung. Mittels einer Kontaktscheibe ta, die beispielsweise auf der Welle des
Regelaggregates h, c sitzt, wird in den Regelkreis intermittierend ein zusätzlicher
Widerstand t eingeschaltet. Dadurch erfährt der Regelstrom rasch aufeinanderfolgende
Schwankungen, die eine ähnliche Wirkung hervorbringen wie eine einer Gleichstromerregung
überlagerte Wechselstromerregung.