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Einrichtung zur Regelung der Spannung elektrischer Maschinen mit Hilfe
von Elektronenröhren Es sind bereits Einrichtungen zum Regeln der Spannung von elektrischen
Maschinen oder Verbraucherstromkreisen bekanntgeworden, bei denen die Regelung durch
Änderung der Erregung .eines Hilfsgenerators bewirkt. wird. Bei derartigen Regeleinrichtungen
ist eine Elektronenröhre in den Erregerstromkreis des Regelgenerators eingeschaltet,
durch die der Erregerstrom mit Hilfe geeigneter Änderung der Gitterspannung beeinflußt
wird. Bei diesen bekannten Schaltungen macht sich nun der Umstand sehr unangenehm
bemerkbar, daß bei im Verlauf der Regelung vorgenommenen Änderungen des Erregerstromes
in dem Erregerstromkreis infolge des sich hierbei ändernden Spannungsabfalles in
der Erregerwicklung die Anodenspannung an der zur Steuerung des Erregerstromes dienenden
Elektronenröhre geändert wird. Unter dem Einfluß des Widerstandes der Erregerwicklung
wird die Regelcharakteristik des Erregerstromkreises derart beeinflußt, daß die
Änderung des Erregerstromes in Abhängigkeit von am Gitter der Elektronenröhre verursachten
Spannungsschwankungen verhältnismäßig gering ist. Um große Änderungen des Erregerstromes
zu erzielen, sind infolgedessen verhältnismäßig große Änderungen der Spannung am
Steuergitter der Elektronenröhre erforderlich. Dies bedingt unter Umständen, daß
mehrere Verstärkerröhren neben der die Steuerspannung (Gitterspannung) der Elektronenröhre
beeinflussenden Meßvorrichtung, die im folgenden der Einfachheit halber mit Indikator
bezeichnet werden soll, erforderlich sind, um in Abhängigkeit von den Schwankungen
der zu regelnden Spannung genügende Spannungsänderungen am Gitter der im Erregerstromkreis
des Regelgenerators liegenden Elektronenröhre zu erzeugen. Durch die Schaltung gemäß
der Erfindung sollen die vorstehend erwähnten Nachteile vermieden werden.
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Nach der Erfindung werden bei einer Einrichtung zur Regelung der Spannung
:elektrischer Maschinen mit Hilfe von Elektronenröhren in Abhängigkeit von der Spannung
eines Netzes die bei im Regelungsverlauf vorgenommenen Änderungen des Erregerstromes
entstehenden Änderungen der Anodenspanneng der Röhre durch entsprechende, vom Erregerstrom
abhängige Änderungen einer in dem Anodenkreis wirksamen Spannungskomponente mindestens
ausgeglichen. Diese Verhinderung einer Änderung der Anodenspannung bei Änderung
des Erregerstromes kann in verschiedener Weise erreicht werden. Man kann beispielsweise
in den Erregerstromkreis eine Zusatzspannung einführen, die etwa proportional dem
Erreger-Strom ansteigt. Diese Zusatzspannung kann z. ß. von einer in 'den Erregerstromkreis
eingeschalteten
Reihenschlußerregermaschine geliefert werden. In manchen Fällen wird es auch schon
ausreichend sein, wenn man in den Erregerstromkreis stromabhängige Widerstände :einschaltet,
und zwar Widef:=. stände, deren Ohmwert mit dem Steigen des Stromes stark abnimmt.
Dadurch wird ge= gebenenfalls der gesamte Ohmsche Spannungsabfall im Erregerkreis,
insbesondere innerhalb des normalen Regelbereichs, mehr oder weniger ausgeglichen,
so daß keine starken Änderungen der Anodenspannung .eintreten können.
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Wird der Erregerstromkreis des zu regelnden Generators von einer Dynamo
gespeist, so wird diese erfindungsgemäß mit einer geeigneten, das Feld verstärkenden
Hauptstromwicklung versehen. Die Maschine wird dabei so bemessen, daß der Spannungsanstieg
bei zunehmendem Strom gleich oder größer ist als der Spannungsabfall an der von
dem Strom durchflossenen Erregerwicklung.
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Die Maschine kann darüber hinaus auch noch mit einer N:ebenschlußwicklung
versehen sein.
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Die Erfindung kann auch dann Anwendung finden, wenn die Elektronenröhre
nicht unmittelbar in den Erregerstromkreis des Kegelgenerators, sondern in. den
Erregerstromkreis einer die Erregerwicklung des Regelgenerators speisenden Steuerdynamo
eingeschaltet ist.
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Die Erfindung kann in gleicher Weise Anwendung finden bei Gleichstrom-
und Wechselstrommaschinen. Für den Fall, daß Wechselstrommaschinen" zu regeln sind,
ist @es erforderlich, Gleichrichter vorzusehen.
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. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung
ausgebildeten Regeleinrichtung dargestellt. Mit i ist eine Zusatzdynamo bezeichnet,
die zwischen ein Netz 2 und ein .Verbrauchernetz 3 eingeschaltet ist, das auf eine
konstante Netzspannung UI( geregelt werden soll. Mit 4 ist die Erregerwicklung der
Zusatzdynamo i bezeichnet, die von .der Erregermaschine 5 gespeist wird. Zwischen
die Erregermaschine 5 und die Feldwicklung 4 der Zusatzdynamo i ist eine Elektronenröhre
6 eingeschaltet, deren Gitterspannung mit Hilfe eines Indikators 7, der. an die
Netzspannung UI( angeschlossen ist, geregelt wird. Die Erregerwicklung 8 der Erregermaschine
ist mit dem Anker dieser Maschine, .der Elektronenröhre'6und der Feldwicklung 4
in Reihe geschaltet. Sobald .eine Änderung, beispielsweise ein Ansteigen, des Erregerstromes
in dem Erregerstromkreis eintritt, wird durch die Feldwicklung 8 das Feld in der
Erregermaschine 5 verstärkt, so daß die in dieser Maschine induzierte Spannung den
Spannungsabfall an der Feldwicklung 4 überwiegt. Infolgedessen kann beim Regeln
des Erregerstromes durch Änderung der Gitterspannung der Elektronenröhre kein Absinken
der Anodenspannung der Elektrore eintreten. Die Erregermaschine M it Vorteil noch
mit einer Nebenschluß-`: kiäkIung 9 versehen sein, durch die eine bestimmte Vorsp.annung
im Erregerstromkreis erzeugt wird.
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In den Fig. 2 bis 4 sind ähnliche nach der Erfindung ausgebildete
Regeleinrichtungen dargestellt, bei denen die Elektronenröhre in den Erregerstromkreis
einer die -Feldwicklung der Regeldynamo speisenden Steuermaschine .eingeschaltet
ist.
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Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Regeleinrichtung gemäß der Erfindung für
eine Zusatzmaschine i, die dazu dient, ein Verbrauchernetz 3, in dem die unveränderliche
Spannung UI( herrschen soll, mit einem Netz 2 stark schwankender Spannung zu verbinden.
Der Generator i- ist so geschaltet, daß seine Spannung zu der Spannung des Primärnetzes
2 addiert wird. Die von der Zusatzmaschine i gelieferte Spannung wird so geregelt,
daß die Spannung UI( im Sekundärnetz 3 völlig konstant ist.
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Die Erregerwicklung 4 der Zusatzmaschine i wird über einen Regelwiderstand
i o durch einen Steuergenerator i i, der mit seiner Erregerwicklung i2 sowie einer
Elektronenröhre .13 in Reihe geschaltet und an die beiden Leiter 14, 15 des Netzes
3 angeschlossen ist, mit Erregerstrom gespeist.
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Die Elektronenröhre 13 dient zur Regelung der Steuerdynamo i i und
wird durch eine an das Gitter 16 über einen geeigneten Indikator 7 angelegte Steuerspannung
beeinflußt. Treten Schwankungen in- der Spannung UI( des Sekundärnetzes 3, beispielsweise
infolge des Einschaltens größerer Belastungen, ein, so wird sofort selbsttätig durch
den Indikator 7 die Gitterspannung der Elektronenröhre 13 derart geändert, daß der
Erregerstrom, der von dem Leiter 15 über die Elektronenröhre 13, die Erregerwicklung
12 sowie den Anker der Steuermaschine i i fließt, verstärkt wird. Es sei bemerkt,
daß in bekannter zweckmäßiger Weise an das Gitter der Elektronenröhre .eine Vorspannung
gelegt ist. Infolge der Änderung der Gitterspannung steigt auch die Spannung ab.
der Steuermaschine i i und der Erregerstrom in der Erregerwicklung 4 des Zusatzgenerators
i an. Die Zusatzspannung der Maschine i wird erhöht und die Netzspannung UI( wieder
auf den geforderten Sollwert eingeregelt. Durch die Bemessung der Steuerdynamo i
i ist erzielt, daß bei ansteigendem Erregerstrom der Spannungsanstieg . an der Steuerdynamo
i i dem Spannungsabfall in der Erregerwicklung 12 mindestens
gleich
ist oder diesen überwiegt. Infolgedcssen kann be*m Regeln kein Absinken der Anodenspannung
der Elektronenröhre 13 eintreten. Diese bleibt vielmehr bei ansteigendem Erregerstrom
konstant und nimmt sogar beim Überwiegen der Spannung am Anker der Steuerdynamo
i i über den Spannungsabfall in der Erregerwicklung i ä noch zu. Durch die Schaltung
nach der Erfindung kann also erzielt werden, daß, wie bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel, die Steilheit der Regelcharakteristik erhöht wird.
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Fig.3 zeigt die Schaltung eines Generators, der direkt ein Verbrauchernetz
speist und nach der Erfindung geregelt wird. Mit 17 ist der Generator bezeichnet,
der das Netz 3 mit der konstant zu haltenden Spannung UK speist. Der Generator wird
durch die Feldwicklung 18 .erregt, die .einerseits unmittelbar, andererseits über
:einen Regelwiderstand sowie den Steuergenerator i i an die Klemmen des Generators
17 angeschlossen ist. Der Steuergenerator i i ist mit einer Feldwicklung
12 sowie einer steuernden Elektronenröhre 13
in Reihenschaltung zwischen die
Leiter 14 und 15 des Netzes 3 geschaltet. Die Regelung de?- Erregung der Steuerdynamo
i i und damit zugleich des Generators 17 erfolgt in der gleichen Weise wie
bei der in Fig. i _ dargestellten Schaltung durch einen Indikator 7, der die Gitterspannung
der Elektronenröhre 13 beeintlußt.
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In Fig. q, ist noch eine andere Schaltung für die Erregung einer Zusatzdynamo
i dargestellt. Bei dieser Schaltung bilden die Elektronenröhre 13, die Steuerdynamo
i i sowie die Feldwicklung 12 der Steuerdynamo einen von der Netzspannung UI<
vollständig unabhängigen Stromkreis. In der Wirkungsweise unterscheidet sich die
in Fig. 4 dargestellte Schaltung nicht erheblich von der Wirkungsweise der in den
Fig.2 und 3 enthaltenen Schaltungen. Wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist,
kann die Steuerdynamo auch mit einer N@eb@enschlußerregerwicklung 23 versehen sein.