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Einrichtung zur Schnellentregung von mit Gleichstrom fremderregten
Generatoren Um im Bedarfsfalle das Magnetfeld von Generatoren, welche mit Gleichstrom
fremderregt sind, schnell zum Verschwinden zu bringen, sind bereits eine Reihe von
Mitteln bekannt geworden, welche den Entregungsvorgang durch Herabsetzen der Zeitkonstante
des Erregerkreises oder durch Einfügung einer die Stromabnahme unterstützenden Spannung
beschleunigen. Zu diesem Zwecke wurden Widerstände in den Erregerkreis in Reihe
zur Magnetwicklung des Generators eingeschaltet, oder es wurde die Erregermaschine
unter Wirkung der von dem Generator zurückflutenden Erregerenergie umgepolt, so
daß ihre Spannung dem abklingenden Strom entgegengerichtet war. Diese Maßnahmen
setzen die Entregungszeit zwar herab, aber sie haben andere Nachteile, welche ihrer
Anwendung vielfach entgegenstehen. Werden nur Widerstände verwendet, dann erreicht
der Strom seinen wirklichen Nullwert erst nach sehr langer Zeit (theoretisch nach
unendlich langer Zeit), aber noch mehr fällt der Umstand nachteilig ins Gewicht,
daß das Remanenzfeld in dieser Weise nicht zum Verschwinden gebracht wird. Dieses
Feld kann aber sehr bedeutend sein und darf nicht bestehen bleiben. Die Umkehrung
der Erregerspannung, z. B. durch Umpolung der Maschine allein, bewirkt zwar den
Stromdurchgang des Haupterregerstromes durch Null, also auch eine Beseitigung des
remanenten Feldes, aber im weiteren wird durch die Stromumkehr der Generator wieder
in entgegengesetzter Richtung magnetisiert. Geschieht die Umkehr der Erregerspannung
durch Umpolung der Erregermaschine, indem die zurückfließende Erregerenergie der
Hauptmagnetwicklung das Magnetsystem der Erregermaschine ummagnetisiert, dann kann
der Fall eintreten, daß die Erregermaschine ihr eigenes Remanenzfeld verliert und
nicht wieder anspricht. Es bereitet daher einige Schwierigkeit, die Anlage wieder
in Gang zu bringen.
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Man hat nun bereits vorgeschlagen, in Reihe zur Magnetwicklung des
Generators nach der Umpolung der Erregerspannung einen Widerstand zu schalten, welcher
das übermäßige Anwachsen des Erregerstromes in der entgegengesetzten Stromrichtung
verhindert. Dabei sollte das Entstehen eines Generatorfeldes in umgekehrter Richtung
durch ein Relais verhindert werden, welches den Erregerstromkreis des Generators
in dem Moment unterbricht, in dem die Generatorspannung den Nullwert erreicht. Geschieht
diese Unterbrechung zu früh, dann bleibt ein Remanenzfeld in der ursprünglichen
Feldrichtung bestehen, geschieht sie zu spät, dann ist auch nach Unterbrechung des
Erregerkreises ein Feld, und zwar in entgegengesetzter Richtung, vorhanden. Es waren
also für die Unterbrechung besondere, sehr zuverlässig wirkende Einrichtungen erforderlich,
die den Erregerkreis des Generators genau beim Nullwert der Generatorspannung unterbrechen,
die aber relativ teuer sind und
die Einfachheit der Anlage und besonders
der Schaltung stören.
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Derartige zusätzliche Apparate lassen sich nun erfindungsgemäß dadurch
vermeiden, daß man den Sekundärwiderstand in besonderer Weise ausbildet bzw. bemißt.
Wenn man nämlich berücksichtigt, dä.ß die Beseitigung des Remanenzfeldes eine bestimmte
Gegenerregung erfordert und daß erst die Überschreitung dieses Betrages der Gegenerregung
nachteilig ist, dann erkennt man, daß die Umpolung des Generators durch die besondere
Bemessung des Reihenwiderstandes selbsttätig verhindert werden kann.
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Es ist somit Gegenstand der Erfindung eine Einrichtung zur Schnellentregung
von mit Gleichstrom fremderregten Generatoren, bei denen zur Schnellentregung sowohl
Widerstand in den Erregerkreis geschaltet als auch die Spannungsrichtung der Erregerquelle
umgekehrt wird. Erfindungsgemäß soll der Reihenwiderstand selbst so bemessen sein,
daß er den Rückstrom auf den Betrag begrenzt, welcher zur Vernichtung des Remanenzfeldes
erforderlich ist. Der Reihenwiderstand ist beim Normalbetrieb überbrückt und wird
nur zur Aberregung wirksam gemacht. Wird er, wie angegeben, derart bemessen, daß
er den Endwert des Rückstromes im Erregerkreis, der unter Einfluß der umgekehrten
Erregerspannung zustande kommt, auf den Betrag begrenzt, welcher zur Vernichtung
des Remanenzfeldes erforderlich ist, dann wird eine Umpolung des Generators von
selbst vermieden. Die Umkehr der Erregerspannung erfolgt mit Hilfe eines Spannungsumschalters
oder durch Umpolung der Erregung der Erregermaschine. Die direkte Spannungsumschaltung
an den Klemmen der Erregerwicklung des Generators kann nicht ohne kurzzeitige Stromunterbrechung
geschehen, die Umpolung der Erregerpole der Erregermaschine erfordert dagegen eine
von der Zeitkonstante dieses Stromkreises abhängige Zeit. Die Zeitkonstante dieses
Stromkreises läßt sich aber durch verschiedene Mittel sehr klein halten. So z. B.
kann man die Haupterregermaschine von einer zweiten Hilfserregerinaschine unter
Zwischenschaltung eines großen Ohmschen Widerstandes erregen und diese Erregung
den Erfordernissen der Schnellentregung des Generators und der raschen Umpolung
der Haupterregermaschine anpassen.
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Man kann aber auch die Erregerwicklung der Haupterregermaschine mit
Anzapfungen versehen, welche eine Herabsetzung der Erregerwindungszahl vor der Umschaltung
der Wicklung gestatten. Dadurch wird zwar die Wicklung kurzzeitig stark mit Strom
überlastet, aber eine Feldänderung ist damit nicht verbunden und die Zeitkonstante
geht proportional mit der Windungszahl zurück. Nach erfolgter Umpolung kann man
dann wieder auf die volle Windungszahl der Erregerwicklung übergehen.
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Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispiels der Abb. r und
:2 näher erläutert. In Abb. z ist die Magnetisierungskurve des Generators dargestellt,
also das Feld N als Funktion des Erregerstromes i. i, sei der normale Erregerstrom
zur Erzeugung des Normalfeldes N". Wird der Erregerstrom auf Null gebracht, dann
ist noch das Remanenzfeld N,, vorhanden. Um auch dieses zum Verschwinden zu bringen,
muß der Erregerstrom,die Richtung umkehren und den Wert i, erreichen. i,. stellt
aber einen bestimmten negativen Grenzwert dar, der nicht überschritten werden darf,
nachdem er erreicht worden ist. Besitzt nun die Erregerspannung (nach Umkehrung
ihrer Richtung) den Absolutwert E, und sei .der Ohmsche Widerstand des Reihenwiderstandes
- RS, der des übrigen Haupterregerkreises - Re, dann soll erfindungsgemäß
ein Maximalwert sein, woraus folgt, daß
sein muß.
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In Abb. a bedeutet M die Magnetwicklung des Generators, um deren schnelle
Aberregung es sich handelt, RS den Reihenwiderstand, K einen Überbrückungsschalter,
G"dieHaupterregermasch.ine mit dem Anker A1 und der Feldwicklung F1. Diese Feldwicklung
hat die Anzapfungen r, a und 3, deren Wahl Jeweils von der Stellung des Windungsschalters
H abhängt. Im Stromkreis der Erregerwicklung F1 befindet sich der Regelwiderstand
R1 und der Umschalter U, welcher die Erregerspannung der Hilfserregermaschine G2
in dem einen oder anderen Sinne an den Erregerstromkreis der Maschine G, legt. Der
Anker A2 liefert eine Gleichspannung, und je nach der Stellung des Umschalters U
ist die Spannungsrichtung der Maschine G1 positiv oder negativ. Die Feldwicklung
F, kann in beliebiger Weise erregt sein (Fremd-, Nebenschluß-, Reihen- oder Kompounderregung).
Der Strom des Erregerstromkreises des Generators kann ebenfalls zur Erregung einer
oder beider Erregermaschinen mit herangezogen werden, teils um als Vorwärtsstrom
die Erregung zu unterstützen oder als Rückwärtsstrom sie herabzusetzen und zu begrenzen.
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Die Wirkungsweise der gezeichneten Anordnung ist nun folgende: Im
Normalbetrieb
ist der Schalter K geschlossen, der Schalter H steht
auf i und der Umschalter U hat diejenige Lage, in welcher die Spannungsrichtung
von G1 .den Erregerstrom der Wicklung 1I erzeugt (positive Richtung). Für Schnellentregung
wird K geöffnet, H auf 3 gestellt, der Umschalter U umgelegt und dann H wieder auf
i gestellt. Ist der Widerstand R1 relativ groß, dann kann der Schalter H und die
Anzapfung 2 und 3 in Fortfall kommen. Die Anzapfung i ist dann direkt mit R1 verbunden,
und das Entregungsverfahren besteht lediglich im Öffnen des Schalters IL und Umlegen
des Umschalters U, was gleichzeitig erfolgen kann. Besitzt der Reihenwiderstand
RS den Wert
-R, dann sinkt das Magnetfeld der Wicklung 2,1 rasch auf den Nullwert, ohne
das Vorzeichen zu wechseln. Es steht natürlich nichts im Wege, auch bei Verwendung
eines derart bemessenen Reihenwiderstandes eine selbsttätige Unterbrechung des Haupterregerkreises
mit Hilfe geeigneter Relais vorzunehmen, wenn der Gleichgewichtszustand des Systems
erreicht ist.