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Anordnung zur Verminderung der Regelleistung von Gleichstromgeneratoren
Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Verminderung der Regelleistung von
Gleichstromgeneratoren unter Benutzung einer regelbaren Fremdspannungsquelle und
hat die Aufgabe, eine insbesondere für Leonardantriebe bestimmte Anordnung dieser
Art zu schaffen, bei der die von der Fremdspannungsquelle zu liefernde Energie bei
eindeutiger Abhängigkeit der Generatorspannung von der an der Fremdspannungsquelle
eingestellten Spannung auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Diese Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß auf dem Generator zwei Erregerwicklungen vorgesehen werden, von denen
die eine als selbsterregte Wicklung im Nebenschluß zum Generatoranker und - die
andere als fremderregte, zur willkürlichen Regelung der Generatorspannung bestimmte
Wicklung in einem Stromkreis liegt, in dem in an sich bekannter Weise die Fremdspannungsquelle
und eine Spannungsquelle mit einer in beliebig großem Verhältnis zur jeweiligen
Ankerspannung des Generators stehenden Spannung gegeneinandergeschaltet sind.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der den Gegenstand
der Erfindung bildenden Anordnung erläutert, und zwar zeigt Abb. r ein Schaltbild
der ersten Ausführungsform und Abb. 2 ein Schaltbild der zweiten Ausführungsform
nebst einer strichpunktiert angedeuteten Abänderung dieser Ausführungsform.
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Es soll zunächst die erste Ausführungsform (Abb. x) beschrieben werden.
A bezeichnet den Anker des Generators, dessen Erregung geregelt werden soll, und
zwar ist angenommen, daß es ,sich um den Steuergenerator eines Leonardantriebes
für einen Motor B handelt, der durch Leitungen C an die mit r und 2 bezeichneten
Klemmen des Ankers A angeschlossen ist. An die Klemmen i und a, von denen z die
positive und 2 die negative Klemme darstellen möge, ist auch eine selbsterregte
Nebenschlußwicklung D angeschlossen. Außer der Nebenschlußerregerwicklung D ist
eine zur willkürlichen Regelung der Erregung und damit auch der Generatorspannung
bestimmte zusätzliche fremdgespeiste Erregerwicklung E vorgesehen, die im folgenden
kurz als Steuerwicklung bezeichnet werden soll. Zum Ausgleich des Spannungsabfalles
im Anker A ist ferner noch in üblicher Weise eine (nicht dargestellte) Verbunderregerwicklung
vorgesehen, die in einer der Leitungen C liegt. Die Steuerwicklung E ist durch Leitungen
F einerseits in einem Punkte 3 von willkürlich veränderlicher Lage an einen Regelwiderstand
G
und andererseits in einem Zwischenpunkt 4 an einen zur Spannungsteilung dienenden
Widerstand H fest angeschlossen, der . durch die Leitungen C mit den Generatorklemmen
i und 2 in Verbindung steht. Der Regelwiderstand G steht an seinen mit 5 und 6 bezeichneten
Endpunkten durch Leitungen l mit einer Fremdspannungsquelle von gleichbleibender
Spannung in Verbindung, die beispielsweise durch eine Batterie K gebildet wird,
und zwar steht der Punkt 5 mit dem positiven und der Punkt 6 mit dem negativen Pol
der Batterie in unmittelbarerVerbindung. An die den Punkt 6 mit der Batterie K verbindende
Leitung l ist die negative Klemme 2 des Generatorankers durch eine Leitung M angeschlossen.
Die Batterie K dient auch zur Erregung des Motors B, der mit einer Fremderregerwicklung
L versehen ist, die durch die Leitungen l mit der Batterie in Verbindung steht.
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Nach dem Vorstehenden besteht zwischen den Punkten 3 und 6 eine Fremdspannung
von willkürlich regelbarer Größe und zwischen den Punkten 4 und 2 eine Spannung,
die in einem von der Lage des Anschlußpunktes 4 abhängigen beliebig großen Verhältnis
zur jeweiligen Spannung des Generatorankers A steht. Die beiden Spannungen sind
in dem die Steuerwicklung E enthaltenden Steuerstromkreis 3, F, E, F, 4, H, C,
2, M, 1, 6
gegeneinandergeschaltet. Die Verhältnisse sind hierbei so gewählt,
daß im Beharrungszustande die Spannung zwischen den Punkten .1. und 2 stets gleich
der Spannung zwischen den Punkten 3 und 6 ist, was sich durch passende Bemessung
des Widerstandes in dem Nebenschlußstromkreis i, D, 2 erreichen läßt.
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Beim Betriebe des Generators wird im Beharrungszustande, wenn die
Regelspannung zwischen -den Punkten 3 und 6 und die Generatorspannung zwischen den
Punkten 4 und 2 einander gleich sind, die Erregung durch die Nebenschlußerregerwicklung
D allein erzeugt; die Steuerwicklung E hat nur die Aufgabe, die Erregung in dem
einen oder dem anderen Sinne zu regeln, wenn die Generatorspannung von der Regelspannung
abweicht. Die von der Fremdspannungsquelle K zu liefernde Energie für die Speisung
der Steuerwicklung E kann daher sehr klein sein. So genügt z. B., wenn der Generator
einem zum Antrieb einer Lokomotive benutzten Leonardantrieb angehört, die Lichtbatterie
der Lokomotive zur Speisung der Steuerwicklung. -Wenn es sich um zwei miteinander
gekuppelte Lokomotiven handelt, genügt sogar die Lichtbatterie der führenden Lokomotive
zur Speisung der Steuerwicklungen der Generatoren beider Lokomotiven. Die Spannung
des Generatorankers A ist bei der beschriebenen Anordnung in dem ganzen Bereich
zwischen Null und einem bestimmten Höchstwert vollkommen eindeutig durch die zwischen
den Punkten 3 und 6 am Regelwiderstand G eingestellte Spannung bestimmt. Es ist
also, trotzdem die Spannung in der Hauptsache durch die von der Nebenschlußerregerwicklang
D erzeugte Induktion bestimmt ist, der bei Nebenschlußmaschinen bestehende Übelstand
vermieden, daß ein labiler Zustand eintreten kann. Wenn während des Betriebes am
Regelwiderstand G die Spannung Null eingestellt wird, indem man den Punkt 3 mit
dem Punkte 6 zur Deckung bringt, erhält in dem Steuerstromkreis, da jetzt die Fremdspannung
ausgeschaltet ist, für einen Augenblick die Generatorspannung das Übergewicht, und
es entsteht demgemäß ein starker Strom, der die Steuerwicklung E in solchem Sinne
durchfließt, daß diese eine Induktion erzeugt, die der von der Nebenschlußerregerwicklung
D erzeugten Induktion entgegenwirkt. Hierdurch wird in wirksamer Weise die Remanenz
vernichtet, so daß dann sofort die Generatorspannung auf den Wert Null sinkt.
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Bei der Anordnung nach Abb. 2 ist für die Speisung des Steuerstromkreises
des Generators A, D, E, H ein mit einem Anker A'
versehener Hilfsgenerator
vorgesehen, der anstatt der Batterie K, die in diesem Falle zur Erregung des Hilfsgenerators
bestimmt ist, als Fremdspannungsquelle dient. Die Steuerwicklung E ist demgemäß
durch eine Leitung F1 an die mit i' bezeichnete positive Klemme des Ankers. Al angeschlossen,
und die mit 2' bezeichnete negative Klemme des Ankers A1 steht durch eine Leitung
Ml, die. sie mit der an die negative Klemme der Batterie K angeschlossenen Leitung
l verbindet, und durch die an die gleiche Leitung l angeschlossene Leitung M mit
der negativen Klemme 2 des Ankers A des Hauptgenerators in Verbindung. Zur Regelung
der Spannung des Hilfsgenerators ist die gleiche AnordnuÜg vorgesehen wie in Abb.
i. Es entsprechen also der Nebenschlußerregerwicklung D (Abo. i) eine Nebenschlußerregerwicklung
Dl, der Steuerwicklung E (Abo. i) eine Steuerwickltuzg El, dem Widerstand H mit
dem Anschlußpunkt 4 ein Widerstand Hl mit dem Anschlußpunkt 4' und den Leitungen
F, die die Steuerwicklung E mit dem Punkte 4 und dem Punkte 3 des Regelwiderstandes
G verbinden, die Leitungen F2, die die Steuerwicklung El mit dem Punkte 4' und dem
Punkte 3 des Regelwiderstandes G verbinden.
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Die Spannung des Ankers Al des Hilfsgenerators entspricht, wie nach
den oben über die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. i. gemachten Angaben . keiner
Erläuterung bedarf,- genau der am Regelwiderstand G
eingestellten
Spannung, und die Spannung des Ankers A des Hauptgenerators entspricht stets genau
der Spannung des Ankers A1 des Hilfsgenerators und daher ebenfalls der am Regelwiderstand
G eingestellten Spannung. Der zur Regelung der Spannung des Hauptgenerators erforderliche
Energieaufwand in der Regelungsvorrichtung K, G ist in diesem Falle im Verhältnis
zu der in den Erregerwicklungen D und E des Hauptgenerators umgesetzten Energie
besonders gering.
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Die Erregerwicklung El könnte anstatt durch die eine Leitung F2 an
den Punkt 4' auch, wie in Abh.2 strichpunktiert veranschaulicht ist, unmittelbar
durch eine Leitung Fs an die positive Klemme i des Ankers A des Hauptgenerators
angeschlossen sein. In diesem Falle ergibt sich, wenn am Regelwiderstand G die Spannung
Null eingestellt wird, eine besonders wirksame Remanenzvernichtung.
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Für die Erregung des Hauptgenerators könnten anstatt eines einzigen
Hilfsgenerators, wie in Abb. 2 angenommen ist, auch zwei oder mehrere Hilfsgeneratoren
vorgesehen sein, von denen jeder durch den vorausgehenden Hilfsgenerator in entsprechender
Weise erregt wird wie bei der Anordnung nach Abb. 2 der Hauptgenerator A durch den
Hilfsgenerator A'.