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Anordnung zur selbsttätigen Regelung von elektrischen Generatoren,
deren Antriebsgeschwindigkeit betriebsmäßig in weiten Grenzen schwankt, insbesondere
für Fahrzeugbeleuchtung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung von elektrischen
Generatoren, wie Zugbeleuchtungsgeneratoren, Windkraftgeneratoren usw., deren Antriebsgeschwindigkeit
betriebsmäßig in weiten Grenzen schwankt, finit auf parallele Stromzweige aufgeteiltem
Regelwiderstand im Erregerstromkreis des Generators mittels selbsttätiger Regler.
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Die Erfindung besteht darin, daß von den Stromzweigen, die in Reihe
mit dem zu regelnden Erregerstromkreis liegen, einige oder alle durch eigene, nach
aufwärts oder abwärts bzw. zwischen zwei Grenzen regelnde selbsttätige Regler in
je nach der Geschwindigkeit wechselnder Anzahl ausgeschaltet bzw. eingeschaltet
werden.
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Es sind bereits Regeleinrichtungen bekannt geworden, bei denen mehrere
parallele Stromzweige im Erregersystem vorhanden sind. Diese sind aber nicht in
wechselnder Anzahl, sondern immer vollzählig eingeschaltet. Da ieder dieser Stromkreise
eine Feldspule innerhalb des Generators enthält, so können auch die einzelnen Stromkreise
zwecks Regelung nicht unterbrochen werden, weil sonst unter l'mständen störende
magnetische Unsymmetrien in dein Generator eintreten können. In der Unterteilung
der Erregung in mehrere Teile liegt ein Nachteil, weil sie eine Sonderausführungsform
des Generators erfordert, die der Regeleinrichtung angepaßt ist. Die :: nterteilung
ist zudem teuer und schränkt die allgemeine Verwendbarkeit der Regeleinrichtung
ein. Es müssen auch mehrere Verbindungsleitungen zwischen Generator und Regeleinrichtung
angeordnet werden, die An-,aß zu Störungen beim Aufbau" und Betrieb geben können.
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Diesen Anordnungen gegenüber sind die selbsttätigen Regler nach der
Erfindung nur an eine zu regelnde geschlossene Erregerwicklung angeschlossen. Sie
können also bei jedem üblichen Generator verwendet werden, und die Zahl der Verbindungsleitungen
zwischen Generator und Regler ist gering. Gegenüber allen anderen bekannten Regeleinrichtungen
hat die Verteilung der selbsttätigen Regler mit ihren Regelwiderständen nach der
Erfindung den Vorteil einer bedeutend geringeren Schaltleistung an den Regelkontakten.
Die
für solche Anlagen gewöhnlich benutzten periodischen Kontaktgeber (Zitterrelais,
Schnellregler) werden außerordentlich geschont; die Wärmeentwicklung an den Regelkontakten
wird bedeutend geringer; der Regler kann sparsamer bemessen werden, und Sondervorkehrungen
zum Verringern der Kontaktabnutzung können entbehrt werden.
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In den Fig. i und z sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die grundsätzliche Anordnung enthält nach dem Gesagten mehrere, mindestens zwei,
in parallelen Stromzweigen liegende selbsttätige Regler mit ihren Regelwiderständen.
Das Schalten dieser Stromzweige geschieht also nicht mittels Schaltrelais, wie bei
bekannten Einrichtungen, sondern mittels selbsttätiger Regler, vorzugsweise mittels
periodischer Kontaktgeber (Zitterrelais, Schnellregler), deren Erregerspulen z.
B. an der Generatorspannung oder im Generatorhauptstromkreise liegen. Da die Schwankungen
der Generatorgeschwindigkeit sich in Spannungs- und Stromschwankungen auswirken,
sind die Schaltvorgänge in den Widerstandszweigen mittelbar von der Geschwindigkeit
abhängig. Die Kontaktgeber werden so eingestellt, daß in den verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen
jeweils eine solche Zahl von Widerstandszweigen eingeschaltet ist, daß die Strom-
oder Spannungsschwankungen des Generators im erforderlichen Maße ausgeglichen werden.
Es sind also bei niedriger Drehzahl mehr Widerstandszweige parallel geschaltet als
bei hoher Drehzahl. Die Kontaktgeber können in Reihe mit ihren zugehörigen Regelwiderständen
oder parallel dazu geschaltet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i bedeutet a den zu regelnden
Generator, b dessen Erregerwicklung, c, d, e die im Erregerkreis liegenden
Regelwiderstände, die mittels Justierkontakte f, g, lt dem gewünschten Regelgesetz
entsprechend eingestellt werden können. Die Widerstandsteile c, d, e sind auf drei
parallele Stromzweige verteilt. Der Widerstand c ist fest eingeschaltet; den Widerständen
d und e sind Zitterkontakte j
und k vorgeschaltet, während ein dritter
Zitterkontakt i zur ganzen Widerstandsgruppe parallel liegt. Die Erregerspulen
L, m, n der Zitterrelais liegen in Hintereinanderschaltung mit einem Justierwiderstand
o an der Generatorspannung. Außerdem besitzen die periodischen Kontaktgeber Stromspulen
p, die vom Hauptstrom des Generators durchflossen werden. Parallel zu ihrem Stromkreis
liegt ein Widerstand x, der die Compoundierung ergänzt. Seine Anwendung erlaubt
eine der Formgebung des Reglers angepaßte Bemessung, also ein Verkleinern der Stromwicklungen,
und bringt damit erhebliche bauliche Vorteile für den Regler mit sich.
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Die Spulenenden sind an einem Klemmbrett s übersichtlich vereinigt.
Die Zitterrelais l p i sowie in q j und ia r k sind verschieden empfindlich.
Sie sprechen bei verschiedenen Werten der Generatorspannung, also auch bei verschiedenen
Generatordrehzahlen, an.
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Bei Stillstand des Generators a sind zunächst alle Kontakte
i, j und k geschlossen. Bei einer bestimmten niedrigsten Drehzahl beginnt
der die Widersfandszweige überbrückende Kontaktgeber i zu arbeiten und regelt die
Generatorspannung durch periodisches Kurzschließen der Widerstandsgruppe c,
d, e. Bei einer gewissen höheren Drehzahl hat die Spannung innerhalb des
zugelassenen Ungleichförmigkeitsgrades einen solchen Wert erreicht, daß am Regler
L p i
der Zitterkontakt offen bleibt. Nun beginnt der nächste periodische
Kontaktgeber m q j
zu arbeiten, und zwar bis zu einer weiteren im Bereich
des Ungleichförmigkeitsgrades gelegenen Spannungsstufe, worauf sein Kontakt ebenfalls
dauernd offen bleibt und vom dritten periodischen Kontaktgebern r k abgelöst
wird. Die Spannungsabfälle bei Stromentnahme werden mittels der Stromspulen
p, q und r ausgeregelt.
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Um eine bestimmte Reihenfolge des Ansprechens der periodischen Kontaktgeber
zu sichern, wird deren Empfindlichkeit abgestuft. Während diese Abstufung in der
Schaltung nach Fig. i durch die Bemessung der periodischen Kontaktgeber bestimmt
wird, stellt Fig. z eine Anordnung dar, bei der die Abstufung durch verschieden
große Vorschaltwiderstände bewirkt ist. Der Vorschaltwiderstand t des ersten
Kontaktgebers Z i
dient zugleich für den nächstansprechenden Kontaktgeber
in j, der außerdem noch einen eigenen Vorschaltwiderstand u hat. Die Widerstände
t und u zusammen sind aber auch dem dritten Kontaktgeber ia k vorgeschaltet
und bilden mit dem Widerstand v zusammen seinen gesamten Vorschaltwiderstand. Die
Erregerkreise der selbsttätigen Regler sind also jeweils zwischen der Erregerwicklung
und dem Vorschaltwiderstand des 'nächst vorhergehenden Reglers abgezweigt, wodurch
ihr Ansprechen von dem Spannungsabfall in den Vorschaltwiderständen der früher ansprechenden
selbsttätigen Regler abhängig wird.
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Bei Drehzahlrückgang gelten alle Beziehungen in umgekehrter Reihenfolge.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich im übrigen
von dem nach Fig. i
dadurch, daß die Erregerspulen 1, »t
und 7a unmittelbar an der Generatorspannung liegen und daß Stromspulen fehlen. Die
mit Fig. i übereinstimmenden 'feile des Schaltbildes sind gleich bezeichnet.
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Die beschriebenen Schaltungen lassen sich mannigfach abändern. Die
Spannungsspulen der Kontaktgeber können z. B. auch parallel zur Erregerwicklung
b oder zur Widerstandsgruppe c, d, e liegen. Die Stromspulen können vom Erregerstrom
oder einem Zweigstrom desselben durchflossen sein. je nach der gewünschten Regelungsart
können Spannungs- oder Stromspulen allein vorhanden oder beide Arten in verschiedenen
Schaltungen kombiniert sein. Es ist ferner möglich, die Schaltung der Widerstandszweige
unmittelbar von der Generatordrehzahl abhängig zu machen, etwa mittels eines genügend
empfindlichen Fliehkraftschalters oder -reglers. In manchen Fällen wird vorteilhaft
die Regelung durch einen Hauptstromregler unterstützt, z. B. können die Lichtschwankungen
in Beleuchtungsanlagen durch einen Lampenregelwiderstand im Lichtstromkreis gemildert
werden. Der Lampenregler kann gleichfalls im Sinn der Erfindung unterteilt und geregelt
sein. Die Erfindung eignet sich auch für Generatoren von kleinen Wasserkraftanlagen,
bei denen nur der Generator, nicht aber die Turbine geregelt wird.