-
Spannungsabhängige Reguliervorrichtung, insbesondere zur Spannungsregelung
- eines Generators oder zur Drehzahlregelung eines Motors Gegenstand der Erfindung
ist eine spannungsabhängige Reguliervorrichtung, die insbesondere zur Regelung der
Spannung von Gleich- und Wechselstromgeneratoren oder zur Regelung der Drehzahl
von Motoren verwendet werden kann.
-
Gemäß der Erfindung erfolgt die Regelung durch ein eine Schaltvorrichtung
beeinflussendes Relais, das in Reihe mit einer Glimmlampe an eine Teilspannung eines
Spannungsteilers angeschlossen ist, dessen Gesamtspannung eine Funktion der zu regelnden
Generatorspannung oder Motordrehzahl ist, wobei, wenn das Relais infolge einer Änderung
der Gesamtspannung anspricht, die Schaltvorrichtung eine Änderung. der Generatorspannung
oder Motordrehzahl im entgegengesetzten Sinne einleitet. Um die Regelung noch wirksamer
zu machen, sind am Spannungsteiler Anzapfstellen angeordnet, die mit Hilfskontakten
des Relais so. verbunden sind, daß beim Ansprechen des Relais der zwischen den Anzapfstellen
liegende Teil des Spannungsteilers kurzgeschlossen wird. Dadurch wird die Teilspannung,
an der die Glimmlampe in Reihe mit dem Relais liegt, beim Ansprechen des Relais
noch zusätzlich erhöht bzw. erniedrigt. Um diese Erhöhung bzw. Erniedrigung der
Teilspannung beliebig einstellen zu können, ist wenigstens eine dieser Anzapfstellen
am Spannungsteiler einstellbar angeordnet. Damit man auch die Teilspannung selbst,
an der die' Glimmlampe und das Relais liegen, wahlweise verändern kann, ist die
Glimmlampe mittels Wanderkontakte an den Spannungsteiler . angeschlossen. *Zweckmäßig
besitzt die für die Glimmlampe am Spannungsteiler abgegriffene Spannung wenigstens
bei einer Schaltstellung des Relais einen Wert, dessen Größe zwischen der Zündspannung
und der Abreißspannung liegt.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
veranschaulicht. Fig. = zeigt die Spannungsregelung eines Gleichstromgenerators.
An den Sammelschienen 2, 3, auf die der Generator arbeitet, ist ein Spannungsteiler
q. über Leitungen 5, 6 angeschlossen. Die für die Glimmlampe 9 und das in Reihe
dazu liegende Relais 1o erforderliche Teilspannung wird an Anzapfpunkten 7, 8 des
Spannungsteilers abgegriffen. Das Relais 1o besitzt Hilfskontakte 11, 12, die mit
dem Anzapfpunkt 8 und einer weiteren Anzapfstelle 13 am Spannungsteiler verbunden
und in der einen Schaltstellung durch den ,Relaisanker 14 kurzgeschlossen sind.
In der anderen Schaltstellung überbrückt der Relaisanker 14 den regulierbaren Widerstand
15 an den Kontakten 18, 1g über Leitungen 16, 17. Da der Widerstand 15 seinerseits
in Reihe mit der Erregerwicklung 2o des
Generators liegt, @ wird
durch Überbrücken des Widerstandes 15 der Strom in den Erregerspulen der Maschine
und damit auch deren Feld und Spannung geändert.
-
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende Von der am Spannungsteiler
herrschenden Gesamtspannung, die der Generatorspannüng gleich ist, ist über die
Anzapfstellen 7, 8 für die Glimmlampe g und das in Reihe mit ihr liegende Relais
1o eine Teilspannung von solcher Größe abgezweigt, daß bei zu hoher Generatorspannung
die Glimmlampe infolge Überschreitens der zu ihrer Zündung erforderlichen Spannungsgrenze
zum Ansprechen kommt. Es fließt nun durch die Spule des Relais 1o ein Strom von
solcher Größe, daß der Relaisanker 14 angezogen -wird. Dabei werden die Kontakte
18, 1g unterbrochen und somit der vorher kurzgeschlossene Widerstand 15 in den Erregerkreis
eingeschaltet. Infolgedessen wird das Erregerfeld des Generators geschwächt, so
däß eine Spannungserniedrigung der an den Generatorklemmen herrschenden Gesamtspannung
auftritt. Die Verminderung der Gesamtspannung bringt eine entsprechende Verminderung
der Teilspannung mit sich, die an der Glimmlampe g und in Reihe mit dem Relais 1o
liegt. In der angezogenen Stellung hat der Relaisanker 14 über die Hilfskontakte
1i, 12 den zwischen den Anzapfstellen 13 und 8 liegenden Teil des Spannungsteilers
kurzgeschlossen. Hierdurch tritt eine weitere Verminderung der an der Glimmlampe
g herrschenden Spannung ein. Diese kann so weit gehen, daß es zu einem Abreißen
der Glimmentladung kommt, wodurch die Relaisspule 1o stromlos wird und der Relaisanker
14 abfällt. Dadurch werden dann die Kontakte 18, 1g überbrückt, das Erregerfeld
des Generators durch Kurzschließen des Widerstandes 15 wieder verstärkt und demzufolge
die Generatorspannung erhöht. Es entsteht somit ein wechselweises Anziehen .und
Abfallen des Relaisankers, wodurch sich eine um einen Mittelwert pulsierende, praktisch
konstante Generatorspannung einstellt. Es muß jedoch bei dem obenerwähnten Sinken
der Spannung keineswegs zu einer Unterbrechung der Glimmentladung kommen. Vielmehr
kann bei dieser Einrichtung besonders vorteilhaft eine . Eigenschaft bei Glimmröhren
ausgenutzt werden. Da nämlich die Glimmröhren die Eigenschaft haben, daß sie im
Bereich des normalen Kathodenfalls trotz stark veränderlicher Strom stärke stets
einen konstanten Spannungsabfall aufweisen, so wird bei Veränderungen der am Spannungsteiler
liegenden Gesamtspannung die A Spannung, die dem mit der Glimmlampe in Reihe -geschalteten
Relais aufgedrückt wird, prozentual in wesentlich stärkerem Maße verändert als die
von den Anzapfstellen 7, 8 abgenommene Teilspannung, da ja die Glimmlampe im Bereich
des normalen Kathodenfalls dauernd einen konstanten Spannungsabfall beibehält. Es
läßt sich also auch bei gezündeter Glimmlampe eine Spannungsänderung am Relais erreichen,
die genügend groß ist, um eine Steuerung am Relais hervorzurufen und damit die gewünschte
Spannungsregelung zu erzielen.
-
In Fig.2 ist eine spannungsabhängige Reguliereinrichtung zur Regelung
der Drehzahl eines Gleichstrommotors dargestellt. Mit dem über die Sammelschienen
des Netzes 22, 23 gespeisten Motor 21 ist eine Tachometerdynamo 24 gekuppelt. An
den Klemmen der Tachometerdynamo 24 ist der Spannungsteiler 4 angeschlossen, an
dessen Abzweigpunkten 7, 8 wieder wie in Fig. i die Glimmlampe g in Reihe mit .dem
Relais 1o angeschlossen ist. Der Relaisanker 14 überbrückt in der einen Schaltstellung
die Kontakte 18, 1g, die über die Hilfsleitungen 16, 17 an die Klemmen des mit der
Erregerspule 2o in Reihe liegenden verstellbaren Widerstandes 15 angeschlossen ist.
Von den Anzapfstellen 13, 8 führen Leitungen zu den Hilfskontakten 1i, i2 des Relais
1o.
-
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende Von der am Spannungsteiler
herrschenden Tachometerdynamöspannung, die einer bestimmten Motordrehzahl entspricht,
wird über die Anzapfstelle 8 für die Glimmlampe g und das in Reihe liegende Relais
1o eine Spannung solcher Größe abgezweigt, daß bei zu hoher Drehzahl die Glimmlampe
infolge Überschreitens ihrer Zündspannung aufleuchtet und das Relais 1o seinen Anker
14 anzieht. Dabei werden die Kontakte 18, 1g überbrückt und der Widerstand 15 im
Erregerkreis kurzgeschlossen. Durch das Kurzschließen des Widerstandes 15 wird das
Feld des Motors verstärkt, so daß eine Drehzahlerniedrigung eintritt. Diesem Drehzahlabfall
entspricht ein Spannungsabfall an der Tachometerdynamo, am Spannungsteiler und an
der Anzapfstelle, an welcher die Glimmlampe in Reihe mit dem Relais liegt. In der
angezogenen Stellung schließt das Relais den zwischen den Anzapfstellen 13 und 8
liegenden Teil des Spannungsteilers über die Hilfskontakte 1i und 12 kurz, wodurch
die Spannung zwischen den Abzweigpunkten sinkt. Dadurch wird die an der Glimmlampe
und dem in Reihe geschalteten Relais herrschende Spannung weiter vermindert. Dies
kann zu einem Abreißen der Glimmentladung führen, wodurch die Relaisspule stromlos
wird und der Relaisanker abfällt. Dadurch werden die Kontakte 18 und 1g unterbrochen
und das Feld des Motors wieder verstärkt, so daß die Drehzahl wieder ansteigt. Gleichzeitig
werden die Kontakte 1i und 12 unterbrochen und damit die Spannung an der Glimmlampe
und am Relais erhöht.
-
Es muß jedoch bei dem eben erwähnten Sinken der Spannung keineswegs
zu einer Unterbrechung
der Glimmentladung kommen, sondern es kann
sein, daß die Glimmlampe in dem Bereiche ihres konstanten Kathodenfalls arbeitet
und hierbei das Relais in Spannungsgrenzen anzieht und abfällt, die seiner Anzugs-
und Abfallstromstärke entsprechen.
-
In Fig. 3 ist eine Einrichtung zur Spannungsregelung eines Drehstromgenerators
dargestellt. An den Sammelschienen 25, 26, 27 des Drehstromgenerators 28 ist über
die Leitungen 29, 30, 3 1 ein Gleichrichter 40 (Trockengleichrichter)
angeschlossen, der gleichstromseitig über einer Glättungsdrosselspule 41 und einen
parallel geschalteten Kondensator 42 an den. Spannungsteiler q. angeschlossen ist.
An den Anzapfstellen 7, 8 liegt wieder eine Glimmlampe g in Reihe mit einem Relais
io, dessen Anker 14 in der einen Schaltstellung die mit den Anzapfstellen 13, 8
verbundenen Hilfskontakte 1i, 12 überbrückt. In der anderen Schaltstellung wird
durch den Relaisanker über die Kontakte 18, ig der einstellbare Widerstand 15 überbrückt,
der im Erregerkreise einer mit dem Drehstromgenerator 28 gekuppelten Erregermaschine
q:3 liegt. Durch die Wirkung des Trockengleichrichters erhält man an., den Klemmen
des Spannungsteilers eine gleichgerichtete Gesamtspannung, deren Größe der zu regelnden
Drehstromspannung proportional ist.
-
Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Anordnung ist folgende
Aus der Wechselspannung des Generators 28 erhält man durch den Gleichrichter 4o
am Spannungsteiler q. eine gleichgerichtete Gesamtspannung, deren Größe der zu regelnden
Drehstromspannung proportional ist. Durch die Drosselspule 41 und den Kondensator
42 kann die gleichgerichtete Gesamtspannung, wenn erforderlich, geglättet werden.
-
Von der am Spannungsteiler q. herrschenden Gesamtspannung wird über
die Anzapfstellen 7 und 8 für die Glimmlampe g und das in Reihe mit ihr liegende
Relais io eine Spannung von solcher Größe abgezweigt, daß bei steigender Generatorspannung
die Glimmlampe g zündet und das Relais io den Anker 1q. anzieht. Dabei werden zuerst
die Kontakte 18 und ig unterbrochen und der Widerstand 15 in den Erregerkreis der
Erregermaschine 43 eingeschaltet. Durch die Einschaltung des Widerstandes i5 wird
das Feld und die Spannung der Erregermaschine vermindert, was ein Zurückgehen der
Spannung des Drehstromgenerators 28 zur Folge hat. In der angezogenen Stellung des
Relaisankers 1q. werden die Hilfskontakte ii und z2 kurzgeschlossen und damit am
Spannungsteiler q. der Teilwiderstand, der zwischen den Kontakten 13 und 8 liegt,
überbrückt. Damit wird die abgegriffene Teilspannung für Relais io und Glimmlampe
g weiter vermindert.
-
Je nach der Einstellung des Kontaktes 13 ergeben sich nun verschiedene
Wirkungsweisen. Erlischt infolge der zu kleinen abgegriffenen Spannung und der sinkenden
Gesamtspannung die Glimmlampe g und fällt infolgedessen der Relaisanker 1q., so
werden zunächst die Kontakte ii und 12 unterbrochen, und die abgegriffene Teilspannung
nimmt den Wert der Spannung am Kontakt 8 an. In der Endstellung des abgefallenen
Relaisankers werden die Kontakte 18 und ig kurzgeschlossen, damit der Widerstand
15 überbrückt, der Feldstrom und die Spannung der Erregermaschine 43 erhöht und
die Erhöhung der Spannung des Drehstromgenerators 28 eingeleitet. Sobald am Kontakt
8 des Spannungsteilers infolge der steigenden Maschinenspannung die Glimmlampe g
zündet und das Relais io anzieht, wird der Relaisanker 1q. die Kontakte 18 und ig
wieder unterbrechen, den Widerstand 15 in den Erregerkreis wieder einschalten und
das Sinken der Drehstromspannung einleiten. Der angezogene Relaisanker 1q, schließt
die Kontakte =i und 12 kurz und überbrückt damit den Teilwiderstand zwischen Kontakt
13 und B. Damit wird die abgegriffene Teilspannung für Relais io und Glimmlampe
g wieder vermindert.
-
Wird dagegen der Kontakt 13 so eingestellt, daß infolge der kleineren
abgegriffenenSpannung und der sinkenden Gesamtspannung die Glimmlampe g nicht erlischt,
trotzdem aber derRelaisanker 1q. bei dem zu geringen Relaisstrom abfällt, so werden
zunächst die Kontakte ii und 12 unterbrochen. Die abgegriffene Teilspannung nimmt
dann den Wert der Spannung am Kontakt 8 an, wobei infolge der steigenden Relaisspannung
der Relaisstrom steigt und unter Umständen der Relaisanker, bevor er vollkommen
abfällt und bevor er die Kontakte i8 und- ig schließt, schon wieder angezogen wird.
Bei angezogenem Relaisanker werden aber die Kontakte ii und 12 sowie 13 und 8 wieder
kurzgeschlossen. Die abgegriffene Spannung sinkt wieder, der Relaisanker fällt wieder
ab, die Kontakte ii und 12 werden wieder unterbrochen, die abgegriffene Spannung
nimmt den Wert der Spannung von Kontakt 8 wieder an, damit steigt die Relaisspannung
und der Relaisstrom. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis die Maschinenspannung
so weit gesunken ist, daß der wachsende Relaisstrom nicht mehr in der Lage ist,
den Relaisanker anzuziehen und dieser demzufolge abfällt. Der abgefallene Relaisanker
1q. schließt die Kontakte 18 und ig kurz, der Widerstand 15 wird überbrückt, der
Feldstrom und die Spannung der Erregermaschine steigen, und das Ansteigen der Spannung
des Drehstrom generators 28 wird eingeleitet. Mit steigender Maschinenspannung steigt
die Gesamtspannung am Spannungsteiler q. und mit ihr die Teilspannung an der Zapfstelle
B. Wenn nun bei brennender Glimmlampe infolge der Spannungssteigerung
in
der Relaisspule der Strom bis zur Anzugsstromstärke angewachsen ist, so zieht der
Relaisanker an, unterbricht die Kontakte 18 und ig, schältet Widerstand 15 ein,
erniedrigt Feld und Spannung der Erregermaschine 43 und leitet von neuem ein Sinken
der Generatorspannung ein, und das Spiel setzt sich in gleicher Weise fort. Die
Regelung eines Drehstromgenerators auf konstante Spannung kann auch ohne vorgeschalteten
Gleichrichter nach Schaltbild Fig. 4 geschehen.
-
Der Generator 28 arbeitet auf die Sammelschienen 25, 26 und 27. An
-zwei Phasenleiter des Netzes ist der Spannungsteiler 4 über die Leitungen 5 und
6 angeschlossen. An den Anzapfpunkten 7 und 8 des Spannungsteilers wird die für
die Glimmlampe 9 und das in Reihe dazu liegende Relais io erforderliche Teilspannung
abgegriffen. Die beiden Hilfskontakte ii und 12 des Relais io sind mit den Anzapfstellen
13 und 8 am Spannungsteiler verbunden und werden in der einen Schaltstellung durch
den Relaisanker 14 kurzgeschlossen. In der anderen Schaltstellung überbrückt der
Relaisanker 14 einen regelbaren Widerstand 15 über Leitungen 16 und 17 an den Kontakten
18 und ig. Da der Widerstand 15 seinerseits in Serie zur Erregerwicklung 2o des
Generators liegt, wird durch Überbrücken des Widerstandes 15 der Strom im Feldkreis
der Erregermaschine geändert.
-
-Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist. folgende Von der am Spannungsteiler
a, herrschenden Gesamtspannung, die gleich der Generatorspannung zwischen den Phasenleitern
26 und 27 ist, wird über die Anzapfstellen 7 und 8 für die Glimmlampe g und das
in Reihe liegende Relais io eine Spannung von solcher Größe abgezweigt, daß bei
steigender - Generatorspannung die Glimmlampe g zündet. Es fließt nun durch die
Spule des Relais ein zerhackter Wechselstrom von solcher effektivep Größe, daß durch
ihn der Relaisanker 14 angezogen wird. Dabei werden die Kontakte 18 und ig unterbrochen
und hierdurch der Widerstand 15 in den Erregerkreis der Erregermaschine 43 eingeschaltet.
Infolgedessen wird das Feld des Erregergenerators 43 geschwächt und gleichzeitig
seine Spannung erniedrigt. Durch diese Erniedrigung der Erregerspannung wird auch
eine Verminderung der Spannung an den Klemmen des . Generators 28 eingeleitet. Die
Verminderung der Gesamtspannung am Spannungsteiler 4, die der Generatorspannung
gleich ist, bewirkt auch eine Verminderung der Teilspannung, die von der Glimmlampe
g und dem mit ihr in Reihe liegenden Relais io abgegriffen wird. Bei angezogenem
Relaisanker 14 ist der zwischen den Anzapfstellen 13 und 8 liegende Teil des Spannungsteilers
4 über die Hilfskontakte ii und 12 kurzgeschlossen. Aus beiden Gründen wird die
an der Glimmlampe g und dem in Reihe geschalteten Relais io herrschende Spannun#
vermindert. Dadurch wird die Größe des effektiven Stromes, der durch die Spule de:
Relais io fließt, verkleinert, und zwar in prozentual stärkerem Maße, als die Spannung
zwischen der Anzapfstelle 7 und 8 des Spannungsteilers sinkt. Das Sinken des Stromes
in Abhängigkeit von der Spannung dauert so lange, bis der Relaisanker abfällt. Dabei
wird zunächst die Verbindung der Kontakte ii und i2 aufgehoben und die Relaisspule
io mit Glimmlampe g an eine höhere Spannung gelegt, wodurch sich die effektive Stromstärke
im Relaiskreis erhöht und der Relaisanker sofort wieder angezogen wird: Ein vollständiges
Abfallen des Relaisankers 14 wird erst dann eintreten, wenn die Maschinenspannung
und damit die Spannung zwischen der Anzapfstelle 7 und 8 so weit gesunken ist, daß
auch die durch die Spannungserhöhung vergrößerte Relaisstromstärke den Anker nicht
mehr anziehen kann. Der abgefallene Relaisanker 14 schließt dann die Kontakte 18
und ig kurz, überbrückt den Widerstand 15, wodurch Feldstrom und Spannung der Erregermaschine
steigen, was eine Erhöhung der Spannung des Generators 28 zur Folge hat. Diese Erhöhung
der Generatorspannung ergibt eine höhere Spannung zwischen der Anzapfstelle 7, 8,
wodurch die Spannung und der Strom im Relaiskreis ansteigen, bis sein effektiver
Wert ausreicht, um den Relaisanker 14 von neuem anzuziehen.
-
Bei den beschriebenen Regelvorrichtungen nach Fig. i bis 4 regelt
man auf eine konstante mittlere Generatorspannungbzw. mittlere Motordrehzahl, die
sich als Effektivwert aus der in Grenzspannungen ganz kurzzeitig schwankenden Spannungslinie
ergibt.
-
Dieser effektive konstante Spannungswert bzw. Drehzahl kann durch
Änderung der Einstellung der Anzapfkontakte 8; 7 und 13 in weiten Grenzen justiert
werden.
-
Das Anwendungsgebiet der Regelung ist sehr groß, da die Regelvorrichtung
überall, wo es sich um selbsttätige Regelung von Spannungen und Drehzahlen handelt,
verwendet werden kann.