Einrichtung zur Regelung von Gleich- oder Wechselstrommaschinen mittels Entladungsgefäße Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung zur Regelung von Gleich- oder Wechselstrommaschinen, bei welcher die Erregung der Maschine von einem magnetisch gesteuerten Entladungsgefäß beeinflußt wird, <lesscn Heizstromkreis oder dessen Magnetwicklung von der regelnden Maschinengröße abhängig gemacht ist.

Es sind nun zwar bereits Anordnungen zur Regelung elektrischer Maschinen bekannt, bei denen der Strom in der Elektronenröhre durch Spannungsschwankungen des Generators gesteuert und damit also von der zu regelnden Maschinengröße abhängig gemacht ist. Bei diesen bekannten Anordnungen handelt es sich jedoch ausdrücklich uni eine Regelung von elektrischen Maschinen mittels nur für geringe Stromstärken geeigneter Vorrichtungen, bei denen ein Hochspannungszwischenkreis verwendet wird. Im Gegensatz dazu ist Gegenstand der Erfindung eine Regeleinrichtung, bei welcher die Erregung der Maschine in Abhängigkeit von der zu regelnden Maschinengröße trotz hoher Stromstärken ohne Zwischenkreis und außerdem so geregelt wird, daß der vertikale Abschnitt der Feldstrommaschinenspannungskurve genügend steil ge@ macht wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß entweder in Reihe mit dein Magnetstrom eine zusätzliche Magnetwicklung eingeschaltet oder die Erregerspannung mit Hilfe einer zweiten, der ersten Erregerwicklung entgegenwirkenden Wicklung geeignet bemessen oder das Entladungsgefäß selbst beispielsweise durch innerhalb des Gefäßes angeordnete positiv geladene Endplatten geeignet dimensioniert wird.

Die Zeichnung zeigt in den Abb. i und 3 bis 6 mehrere Ausführungsformen für die Regelung von Gleichstrommaschinen und in den Abb. 7 bis 9 und i i mehrere Ausführungsformen für die Regelung von Wechselstromtnaschinen, während die Abb.2 und io Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnungen darstellen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i besitzt die zu regelnde Gleichstrommaschine i einen Anker 2 und eine Feldwicklung 3, die aus der Stromquelle. über ein magnetisch gesteuertes Entladungsgefäß (Magnetron) mit Glühkathode 5 und Anode 6 gespeist wird. Die beiden Elektroden sind in einem entlüfteten Gefäß untergebracht, und die Glühkathode 5 wird durch Strom, der einer Heizstromquelle 7 entnommen wird, zum Glühen gebracht. Um die Entladungsröhre ist eine Wickhing 8 herumgelegt, die in der Zeichnung der Deutlichkeit halber neben der Entladungsröhre dargestellt ist und über eine Impedanz g an die Bürsten der Gleichstrommaschine i angeschlossen ist. Die Wicklung 8 erzeugt ein magnetisches Feld, -welches in bekannter Weise den Stromdurchgang durch die Entladungsröhre steuert.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die Windungszahl der Magnetwicklung 8 und die Spannung der Batterie .4 so gewählt seien, daß .die Maschine i bei Vollast normale Spannung liefert. Sinkt dann die Maschinenspannung infolge von Belastungsänderungen oder anderen Umständen, so wird das Magnetfeld der Wicklung 8 geschwächt und der Feldwicklung 3 ein größerer Erregerstrom geliefert, der die .Maschinenspannung wieder auf ihren normalen Wert zu bringen bestrebt ist. Wenn umgekehrt die Maschinenspannung anwächst, wird das Magnetfeld der Wicklung 8 verstärkt, der Feldwicklung 3 weniger Strom geliefert, und die Maschinenspannung sucht wieder ihren normalen Wert anzunehmen. Jede Abweichung der Maschinenspannung vom normalen Wert bringt also unmittelbar eine Kraft hervor, die bestrebt ist, die Maschinenspannung wieder auf ihren normalen Wert zu bringen.

Die für die Regelung in Betracht kommenden Charakteristiken der Vorrichtung sind in der Abb.2 dargestellt. In dieser stellt die Gerade. den Feldstrom als Funktion der Spannung eines gewöhnlichen Nebenschlußstromerzeugers dar und die Kurven B, C und D die Spannung des Stromerzeugers als Funktion der Feldstromstärke für verschiedene Belastungs- und Geschwindigkeitsverhältnisse, und die Kurve E endlich stellt den Feldstrom als Funktion der Stromerzeugerspannung dar, wenn die Entladungsröhre entsprechend Abb. i in Reihe mit der Feldwicklung 3 liegt. Die Schnittpunkte der Kurven B, C und D mit der Geraden A zeigen die Spannung an, die. unter verschiedenen Belastungsverhä ltnissen bei der gewöhnlichen Nebenschlußerregung zu verwerten sind. Dagegen zeigen die Schnittpunkte der Kurven B, C mirl D mit der Kurve E die Spannungen an, die bei der Reihenschaltung des Magnettuns mit der Feldwicklung zu erwarten sind. Man sieht hieraus, daß durch die Einfügung des 1lagnetrons in den Feldstromkreis die Schwankungen der Maschinenspannung bei Belastungsschwankungen wesentlich herabgesetzt sind.

Diese Schwankungen können erfindungsgemäß dadurch noch weiter herabgesetzt werden, daß durch eine in den Entladungskreis einge schaltete Zusatzmagnetwicklung oder durch geeignete Dimensionierung der Erregerspannung oder des Magnetrons selbst der Vertikalabschnitt der Kurve E genügend steil gemacht wird.

Die Abb.3 zeigt die erste Ausführungsform der Erfindung, und zwar besitzt das Magnetron eine mit ihm in Reihe geschaltete zusätzliche Magnetwicklung io. Durch einen Schalter i i kann die Zusatzwicklung eing;-schaltet oder kurzgeschlossen und hierdurch die Charakteristik der Vorrichtung beeinflußt werden.

Bei der Anordnung nach Abb. 5 beeinflußt das Magnetron nicht unmittelbar die Feldzvicklung 3 der Gleichstrommaschine i, sondern die Feldwicklung 13 eines besonderen Erregers 1d.. Auch hier ist auf dem Magnetron eine Zusatzwicklung io mit Schalter ii vorgesehen.

Bei der Anordnung nach Abb. 6 ist der Erreger 14 mit einer an seinen Ankerklemmen liegenden Zusatzwicklung 16 versehen, die der Wicklung 13 entgegenwirkt. Das Magnetron wird durch einen Widerstand 17 überbrückt, um das Anlassen zu erleichtern. Diese Anordnung veranschaulicht somit eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die Steilheit der Kurve E durch geeignete Dimensionierung der Erregerspannung erzielt wird.

Abb. d. stellt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung dar, bei der das Magnetron selbst geeignet dimensioniert ist, und zwar ist bei dieser veranschaulichten Anordnung die Stromaufnahmefähigkeit des Magnetrons durch innerhalb des Gefäßes angeordnete, positiv geladene Endplatten 12 gesteigert. Diese Endplatten verhüten durch Repulsion den Eintritt positiver Ionen aus dem Anodenzylinder und ermöglichen so, daß diese Ionen sich anhäufen und die Raumladung der Elektronen neutralisieren. Die Energie für die Erregung der Feldwicklung 3 wird gemäß Abb. d. dem Anker 2 der Gleichstrommaschine selbst entnommen.

Die Abb. 7 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Wechselstromerzeuger mit Anker 18 und Feldwicklung i9, die aus dein Erreger 1.4 gespeist wird. Bei dieser Anordnung sind zwei magnetisch gesteuerte Entladungsgefäße (Magnetron) 2o und 21 über einen Spannungswandler z2 an die Klemmen des Wechselstromerzeugers angeschlossen, um den Wechselstrom gleichzurichten und den gleichgerichteten Strom der Feldwicklung 13 des Erregers 14 zu liefern. Die Magnetwicklungen 23 und 24 der Entladungsgefäße 2o und 21 sind in Reihe mit einer Impedanz 25 an den Wechselstromkreis angeschlossen. Bei dieser Anordnung rufen Spannungsschwankungen des Wechselstromkreises Änderungen der magnetischen Felder der Entlädungsgefäße 20 und 21 hervor, derart, daß der vom Spannungswandler 22 über die Entladungsgefäße der Feldwicklung 13 gelieferte Strom abnimmt, wenn die Spannung des Wechselstromkreises über ihren normalen Wert ansteigt und umgekehrt ansteigt, wenn die genannte Spannung unter ihren normalen Wert sinkt. Die beiden Entladungsgefäße 2o und 2 1 arbeiten abwechselnd während aufeinanderfolgender Halbwellen sowohl als Gleichrichter für den Erregerstrom des Erregers als auch als Regler für' die Größe dieses Stromes in Abhängigkeit von Schwankungen der Wechselstromspannung.

Abb. 8 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Drehstromerzeuger mit Ankerwicklung 26 und Feldwicklung i9. Die Feldwickhing 13 des Erregers 1d. ist zwischen die Außenklemmen und den Sternpunkt der Ankerwicklung 26 geschaltet, und zwar über die mit -Magnetwicklungen 30, 3 1 bzw. 32 versehenen Entladungsgefäße 27, 28 bzw. 29. Die genannten Magnetwicklungen sind über die Impedanzen 33, 3.4 bzw. 33 gleichfalls zwi. schen Außenkleininen und Sternpunkt des Ankers 26 geschaltet.

Bei der Anordnung nach Abb.9 ist die Feldwicklung 13 des Erregers 1q. an dessen Anker 15 'angeschlossen und der Feldstrom durch ein Entladungsgefäß 36 mit Glühkathode 37 gesteuert. Der Heizstrom wird der Kathode 37 von den Klemmen des Wechselstromgenerators über einen Spannungswandler 38 geliefert. Bei dieser Anordnung wird bei passender Wahl des Durchmessers der Glühkathode 37 im Verhältnis zur Spannung des Erregerankers 15 die Elektronenemission der Glühkathode und dadurch die Feldstärke des Erregers durch den durch die Kathode fließenden Strom gesteuert, welcher mit der Spannung des Wechselstromerzeugers 18 variiert.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. 9 wird durch die Abb. io erläutert, in welcher der Feldstrom des Erregers durch die Schaulinie F dargestellt ist und die Spannung des Stromerzeugers durch die Schaulinie G. Durch die Feldwicklung 13 fließt nur während derjenigen Zeitintervalle Strom, während welcher die augenblickliche Spannung des Stromerzeugers innerhalb bestimmter Grenzen liegt, und dieses Zeitintervall wird verkürzt oder verlängert, je nachdem der Effektivwert der Stromerzeugerspannung zu- oder abnimmt. Abweichungen der Wechselstrornerzeugerspannung von ihrem Normalwert rufen somit unmittelbar Änderungen in der Erregung des Wechselstromerzeugers in solchem Sinne hervor, daß die Spannung wieder ihren normalen Wert annehmen will.

Die Anordnung nach Abb. i i unterscheidet sich von derjenigen nach Abb.9 durch den Fortfall des Erregers 14. Der das Entladungsgefäß 36 durchfließende Strom wird unmittelbar in die Feldwicklung i9 des Wechselstromerzeugers geleitet.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen die Regelung der -Maschinenspannung, es kann aber in ähnlicher Weise auch eine andere Maschinengröße konstant gehalten bzw. geregelt «-erden.