DE655450C

DE655450C - Elektrische Maschine mit kombinierter Stromspannungscharakteristik

Info

Publication number: DE655450C
Application number: DE1930655450D
Authority: DE
Inventors: Ing Franz Wurz
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1930-06-21
Filing date: 1930-08-20
Publication date: 1938-01-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit kombinierter Stromspannungscharakteristik und insbesondere auf eine solche Maschine, die bei Antrieb mit konstanter Drehzahl praktisch konstante Leistung abgibt. Hierbei soll also das Produkt aus Stromstärke und Spannung konstant sein, die ideale Stromspannungscharakteristik hat daher die Form einer gleichseitigen Hyperbel. Für verschiedene Drehzahlen sind die möglichen Betriebszustände der Maschine durch eine Schar von Stromspannungshyperbeln abbildbar. Die bekannten Nebenschluß-, Reihenschluß- oder Verbundcharakteristiken von Gleich- und Wechselstrommaschinen sind aber von der Hyperbelform weit entfernt und es wurde daher bereits vorgeschlagen, durch Aneinanderreihen verschiedener Teilcharakteristiken eine hyperbelähnliche Gesamtcharakteristik zu bilden. Bei einer bekannten Anordnung, wird z.B. eine mit Nebenschluß- und Gegenverbundwicklung ausgestattete Maschine in einer bestimmten Regelstufe von einer Verbundschaltung mit kleiner Nebenschlußerregung auf eine Gegenverbundschaltung mit großer Nebenschlußerregung und umgekehrt umgeschaltet. Es ist aber schwer, im praktischen Betrieb, den richtigen Zeitpunkt für eine solche und ähnliche Umschaltungen zu erfassen.

Auch die bekannten Anordnungen mit selbsttätiger Umschaltung genügen den gestellten Forderungen nicht. Bei ihnen erfolgt die Umschaltung in Abhängigkeit entweder nur vom Strom oder nur von der Spannung der Maschine, sie können daher, wie im folgenden noch näher ausgeführt wird, bei einer Änderung der Diesel- bzw. Generatorleistung nicht in der gewünschten Weise wirken und erfüllen bei Antrieben, bei denen im wesentliehen nicht ständig mit einer bestimmten Dieselleistung gearbeitet wird, ihren Zweck nicht.

Es wurde auch vorgeschlagen, bei selbsttätigen elektrischen Steuerungen Fortschaltrelais zu verwenden, von denen eines auf konstanten Strom und das andere auf konstante Leistung regelt (Stromwächter für den Generator, Leistungswächter für den Dieselmotor). Diese Einrichtung ist ebenfalls an eine bestimmte Dieselleistung gebunden und kann erst.dadurch verschiedenen Leistungen ange-

*) Von dem Patentsitcher ist als der Erfinder angegeben worden:

Ing. Frans Würz in Wien.

paßt werden, daß z.B. der Führer durch Einschalten von Vorschaltwiderständen, Zusatzspulen u. dgl. das Leistungsrelais entsprechend beeinflußt. _it._,.

Es ist auch bekannt, die Umschaltung'
einer Charakteristik auf eine andere in ^!^
hängigkeit von der Spannung einer mit de*tr Generator gekuppelten Erregermaschine durchzuführen. Hierbei ist die Umschaltung ebenfalls nur von einer Betriebsgröße des Generators abhängig und daher im allgemeinen eine richtige Umschaltung bei verschiedenen Leistungen nicht zu erzielen.

Nach der Erfindung erfolgt die Umschaltung von einer Teilcharakteristik auf eine andere selbsttätig und bei jeder Leistung richtig durch eine vom Verhältnis von Strom und Spannung der Maschine abhängige Umschalteinrichtung (Quotienten-, Differenzrelais). Es wurde erkannt, daß eine nur vom Strom oder nur von der Spannung abhängige Einrichtung zur richtigen selbsttätigen Umschaltung nicht genügt. Es soll beispielsweise nach Fig. ι der Zeichnung die Strömspannungshyperbel α aus zwei Teilcharakteristiken I und II zusammengesetzt werden, die einander nahe dem Hyperbelscheitel (z. B. im Punkt S) ablösen sollen. Das gleiche gilt für die zu einer kleineren Leistung gehörige ähnliehe Stromspannungshyperbel a! und ihre Teilcharakteristiken Γ und ΙΓ. Eine nur auf eine bestimmte Spannung e ansprechende Umschalteinrichtung würde zwar bei der der Kurve α entsprechenden Leistung richtig wirken, dagegen bei der niedrigeren Leistung (Kurveaf) in einem falschen Punkt/» umschalten, der gar nicht auf der zu erreichenden zweiten Charakteristik ΙΓ Hegt. Ähnliches gilt für eine nur auf einen bestimmten

4.0 Strom i ansprechende Umschalteinrichtung, die, solange der Zustand der Maschine der Charakteristik Γ folgt, überhaupt nicht umschalten könnte. Eine auf das Verhältnis von Strom und Spannung der Maschine ansprechende Umschalteinrichtung kann dagegen so eingestellt werden, daß die Umschaltpunkte s, s' für verschiedene Leistungen etwa auf einer Ursprungsgeraden b oder einer dieser nahekommenden Kurve liegen.

Nach Fig. 2 sind die StromspannungshyperbehiÄ, a! aus je drei Abschnitten anders geformter Charakteristiken I, II, III usw. zusammengesetzt. Die oberen Umschaltpunkte u, u' usw. liegen ebenso wie die unteren Umschaltpunkte v, v' usw. erfindungsgemäß auf durch den Ursprung gehenden Geraden b, c oder ähnlich verlaufenden Kurven.

F Für die Geraden b oder c ist der Quotient -j

konstant. Die Umschalternrichtung wird daher nach der Erfindung von einem strom- und spanmmgsabhängijgien Quotientenrelais oder auch von einem strom- und spannungsabhängigen Differenzrelais gesteuert, da die Quotienten-

E

" bedingung für den Umschaltpunkt -_r = c auch

'durch die Differenzbedingung E — c·J~o 'ersetzt werden kann. Als Ausführungsbeispiel ist eine Anwendung der Erfindung auf die erwähnte bekannte Verbundgegenverbundumschaltung in Fig. 3 im Schaltbild dargestellt. Die Maschine 1 enthält eine Nebenschlußwicklung 2, eine Verbundwicklung 3 und eine Gegenverbundwicklung 4. Die Verbunderregung überwiegt die Gegenverbunderregung, wenn beide eingeschaltet sind. Dies ist bei offenem Umschaltschütz 5 der Fall. Zugleich ist der Nebenschlußwicklung 2 ein Widerstand 6 vorgeschaltet. Die Maschine arbeitet also in Verbundschaltung mit kleiner Nebenschlußerregung, was ungefähr den Charakteristiken II und II' in Fig. 1 ent-· spricht. Ist das Schütz S geschlossen, so schließt es sowohl die Verbundwicklung 3 als auch den Vorschaltwiderstand 6 der Neben-Schluß wicklung kurz., und die Maschine arbeitet nunmehr iaGegenverbundschaltung mit großer Nebenschlußerregung, entsprechend Charakteristiken wie I und Γ in Fig. 1. Damit der Übergang zwischen den Charakteristiken richtig in den Punkten ί und/erfolgt, erhält die Erregerspule 7 des Schützes 5 im richtigen Zeitpunkt durch ein Relais 9 mit einer Stromwicklung 11 und einer Spannungswicklung 12 Strom. Die erwähnten Quotienten- und Differenzrelais können in dieser Schaltung, besonders bei großen Stromstärken und niedrigen Spannungen, ein zweitesmal ansprechen, würden also nicht eindeutig arbeiten. Dies wird durch eine stromabhängige Verriegelung verhindert, die ein Ansprechen der Umschalteinrichtung in einem falschen Strombereich ausschließt, Hierzu liegt im Steuerstromkreis des Umschaltschützes in Reihe mit dem »Relais 9 ein zweites, nur stromabhängiges Relais 10, das bei höheren Stromstärken den Steuerstromkreis unterbricht oder die Steuerstromquelle 8 irgendwie unwirksam macht. Die Erfindung ist natürlich nicht in ihrer Anwendung auf eine tio solche Verbundgegenverbundumschaltung beschränkt, sondern eignet sich für Maschinen mit beliebig kombinierter Stromspannungscharakteristik.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrische Maschine mit aus zwei oder mehreren mittels selbsttätiger Umschalter aneinandergereihten Teilcharakteristiken kombinierter, vorzugsweise hyperbelartiger Stromspannungscharakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß die

selbsttätige Umschaltung bei verschiedenen Belastungen durch ein von Strom und Spannung abhängiges, auf den Quotienten oder die Differenz beider Größen ansprechendes Organ bewirkt wird. ·'.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch· ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Umschaltung durch ein strom- und spannungsabhängiges Quotientenrelais oder Diff erenzrelais eingeleitet wird.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung durch eine stromabhängige Verriegelung am Ansprechen in einem falschen Strombereich gehindert wird.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerstromkreis des Umschaltschützes (5) die Unterbrechungskontakte eines strom- und spannungsabhängigen Quotienten- oder Differenzrelais (9) und eines nur stromabhängigen Verriegelungsrelais (10) in Reihe liegen.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit drei oder mehreren bei bestimmten, jeweils eingestellten Stromspannungsquotienten selbsttätig wechselnden Charakteristiken arbeitet, deren wirksame Abschnitte einander praktisch zu einer Stromspannungshyperbel ergänzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen