DE493326C

DE493326C - Rapid regulator based on the Tirrill principle for voltage regulation of generators

Info

Publication number: DE493326C
Application number: DES75378D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing G Ernst Grau
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-07-22
Filing date: 1926-07-22
Publication date: 1930-03-10

Description

Schnellregler nach dem Tirrill-Prinzip zur Spannungsregelung von Generatoren Die Schnellregler nach dem Tirrill-Prinzip besitzen größtenteils ein von der Erregerspannung des Generators betätigtes Zitterrelais, welches die periodischen Schwingungen zum Kurzschließen und zur Freigabe des Nebenschlußreglers der Erregermaschine erzeugt. Da die Zugkraft dieser Relais dem Quadrat der Erregerspannung proportional ist und der Kontakt bzw. der Hebelarm des Zitterrelais in jeder Lage frei schwingen soll, so ist es erforderlich, das Relais so auszugleichen, daß der Hebelarm bzw. der Kontaktarm des Relais bei allen Erregerspannungen im Gleichgewicht ist. Das dazu erforderliche, quadratisch wirkende Gegenmoment wird bisher durch Anordnung mehrerer Federn oder durch quadratisch wirkende Federmomente erreicht. Da sich dieses quadratisch wirkende Gegenmoment nur sehr schwer für alle Erregerspannungen vom Null- bis zum Maximalwert ausführen läßt, ergibt sich der Nachteil, daß der Regelbereich des Schnellreglers begrenzt ist und ohne künstliche Hilfsmittel den Bereich von r : 4 (also z. B. etwa 25 : roo Volt Erregerspannung) nicht überschreitet. Die neuzeitlichen hohen Anforderungen an die zu regelnden Generatoren stellen jedoch die Aufgabe, Regelbereiche zu beherrschen, welche wesentlich höher liegen und sich etwa in den Grenzen von r : ro bis z : 2o bewegen.Fast regulators based on the Tirrill principle for regulating the voltage of generators The rapid regulators based on the Tirrill principle largely have one of the excitation voltage of the generator operated dither relay, which the periodic oscillations to the Short-circuit and generated to release the shunt regulator of the exciter. Since the pulling force of these relays is proportional to the square of the excitation voltage and the contact or the lever arm of the dither relay should swing freely in every position, so it is necessary to balance the relay so that the lever arm or the contact arm of the relay is in equilibrium at all excitation voltages. The necessary quadratically acting counter-torque is so far by arranging several springs or achieved by spring torque acting as a square. Since this square-looking Counter-torque is very difficult for all excitation voltages from zero to maximum value can run, there is the disadvantage that the control range of the fast regulator is limited and without artificial aids the range of r: 4 (e.g. about 25: roo volt excitation voltage). The modern high demands However, the generators to be controlled have the task of mastering the control ranges, which are much higher and are roughly within the limits of r: ro to z: 2o move.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das an der Erregerspannung liegende Zitterrelais eine im linearen Verhältnis zu der Erregerspannung bzw. zu dem Erregerstrom stehende Zugkraft entwickelt, indem seine Spüle in an sich bekannter Weise in einem konstanten Felde schwingt. Die nunmehr vorhandene lineare Zugkraft kann leicht durch nur eine einfache Feder in der gewünschten Weise ausgeglichen werden. Die Spule kann dabei im Felde permanenter Magnete schwingen oder sich im Felde von Elektromagneten bewegen, die unmittelbar oder mittelbar an konstanter Spannung liegen. Dabei ist es, gleichgültig, ob. sich die Magnete oder die Spulen relativ zueinander bewegen. Da das Feld des Magneten konstant bleibt, wächst die Zugkraft des Magneten linear mit der Erregerspannung oder mit dem Erregerstrom der Erregermaschine.The invention solves this problem in that the excitation voltage lying dither relay in a linear relationship to the excitation voltage or to the excitation current developed tensile force by its sink in per se known Way vibrates in a constant field. The now existing linear traction can easily be balanced in the desired way by just a simple spring will. The coil can oscillate in the field of permanent magnets or in the Fields of electromagnets move directly or indirectly at constant Tension. It does not matter whether the magnets or the coils are move relative to each other. Since the field of the magnet remains constant, the grows The pulling force of the magnet is linear with the excitation voltage or with the excitation current of the Exciter.

In der Abb. z ist ein normales Zitterrelais dargestellt. Es besteht aus der Zitterspule z r und dem von ihr beeinflußten Magnetkörper 12, der an dem Ende des um den Punkt 13 drehbaren Kontakthebels r¢ angreift. Das Gegenmoment des Zitterrelais bilden die quadratisch wirkenden Federn 15. Die am Gegenkontakthebel 16 wirkende Magnetspule 17 ist in bekannter Weise an die Generatorspannung angelegt.A normal dither relay is shown in Fig. Z. It exists from the dither coil z r and the magnetic body 12 influenced by it, which is attached to the The end of the contact lever r ¢, which is rotatable about point 13, engages. The counter-moment of the Shake relays form the square acting springs 15. The am Mating contact lever 16 acting magnetic coil 17 is applied in a known manner to the generator voltage.

In den Abb. 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.In Figs. 2 to 5 embodiments according to the invention are shown.

Abb. 2 zeigt, daß die Zitterspule ii sich in dem konstanten Felde zweier permanenter Magnete 18 bewegt und an einer Zugstange i9 isoliert befestigt ist. Die Zugstange i9 greift an dem Kontakthebel 1.4 an. Das Gegenmoment der Zitterspule i i . wird durch eine einfache Feder 2o dargestellt.Fig. 2 shows that the dither coil ii is in the constant field two permanent magnets 18 moved and attached to a pull rod i9 insulated is. The pull rod i9 engages the contact lever 1.4. The counter-torque of the tremor coil i i. is represented by a simple spring 2o.

Nach Abb. 3 befindet sich die Zitterspule i i, die als Stromschleife gezeichnet ist, in an sich bekannter Weise im Felde zweier permanenter, U-förmig ausgebildeter Magnete 18, die sich mit ihren entgegengesetzten Polen N und S gegenüberliegen. Wenn das Feld an den oberen Polen von links nach rechts und an den unteren Polen von rechts nach links verläuft, wie es durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist, so übt es auf die in Pfeilrichtung vom Strom durchflossene Zitterspulen i eine Kraft nach unten aus. Wird die Spule im umgekehrten Sinne vom Strom durchflossen, so wirkt die Kraft nach oben. flach einem bekannten Gesetz ist aber die auf einen von einem Strom T durchflossenen Leiter von der Länge i in einem Felde H ausgeübte Kraft P - T # i # H. Da i und H konstant sind, ändert sich die Kraft P linear mit dem Strom T, der die Zugkraft erzeugt.According to Fig. 3, the dither coil ii, which is drawn as a current loop, is located in a manner known per se in the field of two permanent, U-shaped magnets 18, which have opposite poles N and S opposite one another. If the field at the upper poles runs from left to right and at the lower poles from right to left, as indicated by the dashed arrows, it exerts a downward force on the trembling coils i through which the current flows in the direction of the arrow. If the current flows through the coil in the opposite direction, the force acts upwards. However, according to a well-known law, the force P - T # i # H exerted on a conductor of length i in a field H through which a current T flows . Since i and H are constant, the force P changes linearly with the current T. that creates the pulling force.

In Abb-. d. stellen zwei Elektromagnete 21 ein konstantes Feld für die Zitterspule i i her, indem sie an eine konstante Spannung angelegt sind oder, falls diese nicht vorhanden, von einem konstanten, über Elsendrahtlampen 22 geleiteten Strom durchflossen werden.In Fig-. d. put two electromagnets 21 for a constant field the dither coil i i by applying it to a constant voltage or, if this is not available, from a constant one conducted via Elsendrahtlampen 22 Electricity can flow through it.

Die Zitterspule kann in jeder bisher bekannten Weise angeschlossen werden. So ist es z. B. möglich, die Zitterspule nicht nur wie bisher allein an die veränderliche Erregerspannung zu legen, sondern diese auch noch von einer konstanten zusätzlichen Erregerhilfsspannung oder vom Feldstrom beeinflussen zu lassen.The dither coil can be connected in any previously known manner will. So it is z. B. possible not only to the dither coil as before the variable excitation voltage, but also from a constant one additional excitation auxiliary voltage or to be influenced by the field current.

Das Anlegen der Zitterspule i i an eine konstante zusätzliche Erregerhilfsspannung bringt den Vorteil, daß bei einem gewünschten großen Regelbereich der Erregerspannung die Zitterspule nicht mit kleinen, nur geringe Kräfte entwickelnden Erregerspannungen zu arbeiten braucht. In dem Falle, in dem allein mit der Erregerspannung gearbeitet wird, liege z. B. bei einem Regelbereich von i : 1o das Zitterrelais etwa an einer Spannung von io bis ioo Volt und erhält dann io bis ioo Amperewindungen. Werden aber von einer konstanten Hilfsspannung etwa 50 dieser Amperewindungen aufgebracht, so bleiben für die Erregerspannung im Maximum 50 % übrig. Da die Erregerspannung in dem Beispiel von ioo auf io Volt, also auf den zehnten Teil sinkt, hat das Zitterrelais 50 -f- 5 bis 50 + 50 - 55 bis ioo Amperewindungen zum Arbeiten. Die Zugkraft der das Zitterrelais, i i ausbalancierenden Feder 2o muß natürlich diesem Verhältnis angepaßt werden. Es wird also bei einer derartigen Schaltung eine größere Empfindlichkeit erreicht - gleiche Reibung bei dem Arbeitsbereich mit io bis 55 % Amperewindungen vorausgesetzt -, da das Relais bei io +x bzw. 55 -f- x ausspielt. Somit ist die Empfindlichkeit des Relais io x bzw. ungefähr 2 x mal so groß. Applying the dither coil ii to a constant additional auxiliary excitation voltage has the advantage that, given a desired large control range of the excitation voltage, the dither coil does not need to work with small excitation voltages which develop only small forces. In the case where the excitation voltage is used alone, z. B. with a control range of i: 1o, the dither relay has a voltage of about io to ioo volts and then receives io to ioo ampere-turns. However, if around 50 of these ampere-turns are applied by a constant auxiliary voltage, a maximum of 50% remains for the excitation voltage. Since the excitation voltage in the example drops from 100 to 100 volts, i.e. to the tenth part, the dither relay has 50 -f- 5 to 50 + 50 - 55 to 100 ampere-turns to work. The tensile force of the spring 2o balancing the dither relay, ii must of course be adapted to this ratio. With such a circuit, greater sensitivity is achieved - assuming the same friction in the working range with io to 55% ampere turns - since the relay plays off at io + x or 55 -f- x. Thus the sensitivity of the relay is io x or approximately twice as great.

Auch kann die Zitterspule, um sie vom Feldstrom beeinflussen zu lassen, in einer schon vorgeschlagenen, in Abb. 5 dargestellten Wheatstones.chen Brückenschaltung verwandt werden, bei der der eine Zweig dieser Brücke aus der Feldwicklung 23 des Generators oder der Erregermaschine gebildet wird, die anderenZweige aber ausOhmschenWiderständen 2,5, 26, 27 bestehen, wobei die Zitterspule i r in der Diagonalen liegt und die Brücke selbst an die Erregerspannung 24. oder eine konstante Spannung gelegt ist. Die Spule 28 in -der Abbildung stellt das Tipprelais des Schnellreglers dar. Hiernach ist also die Zitterspule an eine Spannung angeschlossen, welche die Verzögerung im Magnetfeld des Generators oder der Erregermaschine darstellt.In order to allow the field current to influence it, the dither coil can also be used in a Wheatstones.chen bridge circuit already proposed, shown in Fig. 5, in which one branch of this bridge is formed from the field winding 23 of the generator or the exciter other branches consist of ohmic resistors 2, 5, 26, 27, the dither coil ir being in the diagonal and the bridge itself being connected to the excitation voltage 24 or a constant voltage. The coil 28 in the figure represents the jog relay of the high-speed regulator. According to this, the dither coil is connected to a voltage which represents the delay in the magnetic field of the generator or the exciter.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fast regulator based on the Tirrill principle for voltage regulation of generators, characterized in that it is due to the excitation voltage Dither relay one in a linear relationship to the excitation voltage or the excitation current standing tensile force developed by its coil in a known manner in a constant field oscillates.

2. Rapid regulator according to claim i, characterized in that that its coil is in the field of two permanent ones with opposite poles opposite one another U-shaped magnet is located.

3. Rapid regulator according to claims i and 2, characterized in that that its coil is in the field of electromagnets that are directly or are indirectly at constant voltage. q ..

Rapid regulator according to claims i to 3, characterized in that its coil in a known manner in addition by one constant auxiliary voltage is influenced.

5. Rapid regulator according to claim i to 3, through this characterized in that its coil is fed by the field current of the exciter.

6. Rapid regulator according to claim r to 3, characterized in that its coil lies in the diagonal of a Wheatstone bridge circuit and is connected to a voltage which is the delay in the magnetic field of the generator or the exciter represents.