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Einrichtung zur schnellen Erregung von Gleichstrommaschinen mit Erregermaschine
Es wird häufig gefordert, daß eine Gleichstrommaschine, beispielsweise die Dynamo
eines Leonardantriebes, in verhältnismäßig kurzer Zeit nach dem Einschalten der
Erregung auf volle Spannung gebracht ist. Man hat, um diese Aufgabe zu erfüllen,
die sogenannten Schnellerregungsanordnungen vorgesehen., von denen eine der wichtigsten
aus einer Erregermaschine besteht, welche zwei Feldwicklungen aufweist; die eine
Feldwicklung, welche bei Inbetriebnahme der Gleichstrommaschine an Spannung gelegt
wird, ist so bemessen, daß sie allein den Generator auf ein Mehrfaches seiner Betriebsspannung
erregen würde. Die zweite Feldwicklung der Erregermaschine ist dieser ersten entgegengeschaltet
und wird in Abhängigkeit von der Erregung der Gleichstrommaschine erregt, beispielsweise
dadurch, daß sie unmittelbar an die Ankerklemmen der Gleichstrommaschine angeschlossen
ist. Während des Dauerbetriebes sind die beiden Wicklungen so erregt, daß ihre Gesamtwirkung
gerade die Betriebsspannung der Gleichstrommaschine ergibt.
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Wesentlich für die schnelle Erregung der Gleichstrommaschine ist die
Bemessung der Erregermaschine, insbesondere die Höhe der durch das Hauptfeld allein
erzeugten Spannung. Diese Spannung wird je nach den Betriebserfordernissen gewählt
und beträgt ein Mehrfaches der während des Dauerbetriebes erforderlichen Klemmenspannung
der Feldwicklung. Ist die normale Erregerspannung beispielsweise r to Volt, dann
muß man unter Umständen eine Anfangserregerspannung von 5oo bis rooo Volt erzeugen,
je nachdem, welche Betriebserfordernisse durch die Schnellerregung zu erfüllen sind.
An die Konstruktion derErregermaschine sind wegen dieser für Gleichstrombetrieb
außergewöhnlich hohen Spannungen besondere Anforderungen bezüglich der Isolation
und der Kommutierung gestellt. Der Kommutator muß wegen der hohen Lamellenzahl groß
ausgeführt werden. Es ist weiterhin zur Erzielung einer einwandfreien Kommutierung
eine besonders reichliche Bemessung der Wendepol-und Kompensationswicklung erforderlich.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese unverhältnismäßig
hohen Spannungen an den Erregermaschinen bei Schnellerregungsanordnungen nach Möglichkeit
herabzusetzen, ohne die gewünschte Wirkung,
d. h. die Erregung der
Gleichstrommaschine innerhalb einer bestimmten Zeit, zu vermindern. Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß sowohl mit der stark erregten Hauptwicklung als
auch mit der Gegenwicklung der Erregermaschine je eine Wicklung eines Transformators
in Reihe geschaltet ist; das Übersetzungsverhältnis dieses Transformators ist vorzugsweise
gleich dem der Feldwicklungen der Erregermaschine, wobei die in der Gegenwicklung
durch die Hauptwicklung induzierte Spannung entgegengesetzt der in der entsprechendenTransformatorwicklung
induzierten Spannung ist. Die Erfindung geht von der bekannten Erkenntnis aus, daß
in der Gegenwicklung, welche mit der Hauptwicklung magnetisch verkettet ist, beim
Anstieg des Erregerstromes eine Spannung induziert wird, welche nach dem Lenzschen
Gesetz den Anstieg des Erregerstromes in der Hauptwicklung behindert. Durch den
Entkopplungstransformator wird nun der Gegenwicklung eine Spannung aufgedrückt,
welche der induzierten Spannung entgegenwirkt und diese damit unschädlich macht.
Der Stromanstieg in der Hauptwicklung wird also durch die magnetische Verkettung
der beiden Felder der Erregermaschine nicht behindert; die magnetische Kopplung
der beiden Felder wird durch den Entkopplungstransformator aufgehoben.
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Wird also die volle Erregung der Gleichstrommaschine in einer bestimmten
Zeit gefordert, so genügt zur Erreichung dieses Zweckes beim Erfindungsgegenstand
eine kleinere Anfangsspannung an der Erregermaschine als bei den bekannten Schnellerreg
T 11 ngsanordnungen; denn beim Erfindungs- t' gegenstand wird die bisher vorhandene
Heminung des Stromanstieges in der Haupterregerwicklung beseitigt, die Erregungszeit
der Erregermaschine also verkürzt, so daß zur Erzielung der gleichen Anstieggeschwindigkeit
des Stromes in der Hauptmaschine eine kleinereAnfangserregerspannung für die letztere
ausreicht. Die Maschine kann also beispielsweise für eine um ein Viertel kleinere
Anfangsspannung bemessen werden, so daß sowohl die Isolation als auch der Kommutator
und die Wendepolkompensationswicklung einen geringeren Umfang aufweisen und daher
billiger ausfallen.
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Entkopplungstransformatoren, welche die induktive Wirkung von zusätzlichen
Wicklungen bei Gleichstrommaschinen auszugleichen haben, sind zwar an sich bekannt.
Eine Spannungsherabsetzung bzw. eine Verbilligung der Erregermaschinen von Gleichstromgeneratoren
mit Hilfe von Entkopplungstransformatoren herbeizuführen, ist aber bisher noch nicht
vorgeschlagen worden. Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
a ist ein leonardgesteuerter Motor, b die Steuerdynamo, c eine Schnellerregermaschine,
d der Hilfs- bzw. Entkopplungstransformator mit den Wicklungen h und i, e ist der
Steuerschalter, f ist das von dem Steuerschalter e gesteuerte Hauptfeld,
welches - bei alleiniger Wirkung - in der Erregermaschine c ein Mehrfaches der normalen
Ankerspannung erzeugt, g ist ein von der Ankerspannung der Gleichstrommaschine b
gespeistes Gegenfeld, welches bei voller Wirkung gemeinsam mit der Wicklung f -ein
resultierendes Feld erzeugt, durch das die normale Ankerspannung an der Schnellerregermaschine
c herbeigeführt wird. Die nach dem Einschalten des Steuerschalters e zuerst erzeugte
mehrfach überhöhte Ankerspannung von der Maschinec baut in dem trägen Eisen der
Maschine b rascher das gewünschte Feld auf als die normale Ankerspannung von der
Maschinec. Die rasch entstehende Ankerspannung der Maschine b führt die Ankerspannung
der Maschine c dann schnell auf den Normalwert zurück.
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Der in der Wicklung f entstehende Strom erzeugt in den Wicklungen
g und i durch Induktion elektromotorische Kräfte, welche dem Anwachsen des Stromes
in den Wicklungen f und h entgegenwirken würden. Da aber die Wicklungen g und!
gegeneinandergeschaltet sind, so heben sich die beiden elektromotorischen Kräfte
in ihnen auf, die Wicklungen g und i bleiben stromlos, und die Wicklungen f und
h können unverzögert ihre Felder aufbauen; die Gleichstrommaschine b kommt unverzögert
auf Spannung.