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Anordnung zur Schnellerregung von Gleichstromdynamos unter Verwendung
eines gittergesteuerten Entladungsgefäßes Zur Schnellerregung von Gleichstromdynamos
ist bereits eine Anordnung mit gittergesteuertem Entladungsgefäß vorgeschlagen worden,
bei der beim Einschalten durch die an dem Gitter herrschende Steuerspannung vorübergehend
eine höhere Erregerspannung eingestellt wird, als zur Erzeugung der Betriebsankerspannung
erforderlich ist, und bei der die Erregerspannung danach dadurch zum Abklingen auf
den Betriebswert gebracht wird, daß die Phasenlage der Gitterwechselspannung in
Abhängigkeit von der steigenden Spannung am Anker entsprechend beeinflußt wird.
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Die Erfindung zeigt, wie man diese Art der Erregung auch auf stufenweise
gesteuerte Felder von Gleichstromdynamos anwenden kann. Dabei muß bei jeder höheren
Stufe eine geringere Phasenverschiebung der Gitterwechselspannung des die Erregerwicklung
speisenden Entladungsgefäßes eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß auf den einzelnen Stufen des Steuerschalters von einem in Reihe mit
einem primären Wicklungsteil des Gitterkreistransformators angeordneten, stufenweise
schaltbaren Vorschaltwiderstande jeweils verschieden große Teile zu dem Anodenkreis
einer weiteren Steuerröhre parallel geschaltet werden und gleichzeitig das Gitter
dieser Steuerröhre an verschiedene Anzapfungen eines Spannungsteilerwiderstandes
der Ankerspannung angeschlossen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es ist darin nur der Teil der Schaltung gezeigt und durch den Index r gekennzeichnet,
der für Fahrt des leonardgesteuerten Motors b in der einen Drehrichtung erforderlich
ist, da ja der für Fahrt in entgegengesetzter Drehrichtung benötigte Teil der Schaltung
diesem völlig gleich sein muß. Es ist auch darauf verzichtet, zwei- oder mehrphasige
Anordnung der Röhren aufzuzeichnen, um das Bild nicht unnötig zu belasten.
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a ist die im Feld d gesteuerte Gleichstromdynamo, welche von. dem
an das Netz RST angeschlossenen Drehstrommotor c angetrieben wird und den Motor
b in Leonardschaltung speist. Das Feld d mit dem Parallelwiderstandp wird über die
gas- oder dampfgefüllte Röhre ei aus der Sekundärwicklung f1 des Transformators
f gespeist, der primär zwischen die Phasen S und T des Netzes einphasig angeschlossen
ist. Das Gitter hl der Röhre ei wird durch den Steuerschalter g gesteuert und erhält
Spannung aus dem Transformator il, dessen primäre Hauptwicklung k1 mit f gleichphasig
zwischen die Phasen S und T an das Netz angeschlossen ist. Die Gitterspannung (Transformator
il) erhält gegen die Anodenspannung eine Phasenverschiebung durch die primäre Wicklung
h des Transformators ii, welche zwischen T und R an das Netz angeschlossen ist.
Die Phasenverschiebung wird durch den der Phase
1, vorgeschalteten Widerstand
nzl in der Größe geregelt. Bei voll vorgeschaltetem Widerstand nzl
ist
die Phase h fast stromlos und däher gegenüber der Phase k, für die elektrischen
Verhält-
| nisse der Sekundärseite des Transformator @i. |
| praktisch bedeutungslos. Der WiderstaA #" |
| kann durch die Hochvakuumröhre n, tei . 1`s' |
oder ganz kurzgeschlossen werden, so däß,@die Phase 11 plötzlich stark zur Wirkung
komriifund eine entsprechende Phasenverschiebung auf der Sekundärseite des Transformators
il hervorruft.
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In dem Steuerschalter g ist entsprechend der Darstellung aller übrigen
Apparate auch nur die für Fahrt des leonardgesteuerten Motors in der einen Drehrichtung
erforderliche Gruppe von Kontaktbahnen eingezeichnet. Wird der Schalter aus der
(gezeichneten) Nullstellung auf die erste Steuerstufe nach links bewegt, so erhält
das Gitter hl der Röhre e1 aus dem Transformator il Spannung über die Bahnen i und
2 des Steuerschalters g. Gleichzeitig wird durch die Kontaktbahn 3 und den ersten
Kontakt der Bahn ,¢ des Steuerschalters g die Anode. der Röhren, mit dem Endpunkt
12 des Widerstandes ml verbunden. Das Gitter der Röhre n. erhält ebenfalls gleichzeitig
Spannung vom Spannungsteilerwiderstand q, der die Ankerspannung der Leonarddynamo
a abgreift; das Gitter liegt dabei am Punkt 2o, während die gegen die Batterie o1
geschaltete Ankerteilspannung über die Kontaktbahn 5 und den ersten Kontakt der
Bahn 6 vom Punkt 21 am Spannungsteiler q abgegriffen wird.
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Da im Zeitpunkt des Auslegens des Steuerschalters g die Maschine
a spannungslos ist, ist auch zwischen 20 und 2i am Spannungsteiler q keine
Potentialdifferenz vorhanden. Das Gitter der Röhre itl hat somit gegen deren Kathode
nur das durch die negative Vorspannung der Batterie o1 gegebene Potential, so daß
kein Anodenstrom fließen kann. Demnach liegt der volle Widerstand in, vor der Hilfsphase
11, und die Sekundärwicklung von il gibt eine praktisch mit der Spannung von f1
phasengleiche Spannungswelle auf das Gitter hl der Röhre e1. Die Folge davon ist,
daß das Feld d während fast der vollen positiven Halbwelle jeder Periode aus f1
gespeist wird bzw. bei mehrphasiger Anordnung ununterbrochen an Spannung liegt.
Dabei ist diese Spannung um ein Mehrfaches größer als die zur Erzeugung des gewünschten
Feldstromes.bzw. Flusses erforderliche. Jedoch mit dem Erreichen der für die erste
Steuerstufe des Schalters g vorgesehenen Spannung am Anker a erreicht die Spannungsdifferenz
zwischen 2o und 21 am Spannungsteiler q einen solchen Wert, daß die durch o1 gegebene
negative Vorspannung an der Röhre n1 aufgehoben wird. Damit wird die Röhre n1 leitend
und schließt den ganzen Widerstand ml kurz, bringt also die Hilfsphase 11 des Transformators
il zur stärkstmöglichen Wirkung. Da die Röhre n1 als Hochvakuumröhre ausgebildet
ist, fließt dauernd die gesamte Halbwelle des Wechselstromes durch und wird in ihrer
absoluten Größe nach Maßgabe ;ler Gitterspannung eingestellt. Je mehr also @de.
Ankerspannung anwächst, um so größer wird das positive Gitterpotential und um so
sfärker wirkt sich der Nebenschluß zum Widerstand ml aus. Der Strom in der Phase
11 des Transformators il wächst daher gleichfalls an, also auch die Phasenverschiebung
in der Sekundärwicklung dieses Transformators. Die Phasenverschiebung der Gitterspannung
der die Erregung speisenden Röhre e1 wächst daher gleichfalls, und der Erregerstrom
nimmt entsprechend ab. Bei einem bestimmten Wert der Erregung der Geüeratorspannung
und damit der Gitterspannung an der Steuerröhre n1 herrscht Gleichgewicht, so daß
der Dauerbetriebszustand für diese Stufe erreicht ist.
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Zieht man jetzt den Steuerhebel auf die zweite Steuerstellung, so
bleibt die Verbindung zwischen den Kontaktbahnen i und 2 am Steuerschalter g bestehen;
diese Verbindung bleibt überhaupt über sämtliche zur gleichen Drehrichtung des Motors
b gehörige Steuerstellungen erhalten. Somit bleibt auch die Spannung der Sekundärwicklung
des Transformators il während aller Drehzahlwechsel innerhalb der gleichen Drehrichtung
des Motors b an dem Gitterla, der Röhre e1 bestehen. Mit dem Einstellen der zweiten
Steuerstufe wird aber über die Kontaktbahn 3 und den zweiten Kontakt der Bahn 4
die Anode der Röhre n, mit dem Punkt ix am Vorwiderstand nal verbunden. Die auf
der ersten Steuerstufe eingestellte Verbindung zwischen der Anode der Röhre n1 und
dem Punkt 12 ist dabei unterbrochen. Ferner wird über die Kontaktbahn 5 und den
zweiten Kontakt der Bahn 6 das Gitter der Röhre n1 an die um die Vorspannung der
Batterie o1 verminderte Spannung zwischen den Anzapfungen 2o und 22 am Spannungsteiler
q gelegt. Da nunmehr ein kleinerer Teil des Widerstandes q abgegriffen wird, verringert
sich die Spannung am Gitter der Röhre itl. Die Folge davon ist, daß durch die zunächst
herabgesetzte Gitterspannung die Röhre itl stromlos wird und wieder der volle Widerstand
ml abzüglich der Strecke 11-12 vor die Hilfsphase 11 geschaltet wird. Sogleich verschwindet
die Phasenverschiebung der Sekundärseite des Transformators il bzw. der Spannung
am Gitter lt, der Röhre e1, und ein starker Energiezufluß in das Feld d setzt ein.
Dieser währt aber nur so lange, bis die Spannungsdifferenz zwischen den Anzapfungen
2o und 22 am Spannungsteiler q den erforderlichen Wert erreicht hat, der der zweiten
Steuerstufe entspricht und praktisch gleich dem auf der ersten Steuerstufe zwischen
20 und 21 erreichten Wert ist. Die Ankerspannung ist aber auf der zweiten Stufe
im Zeitpunkt des Ansprechens der Röhre
atl größer als auf der ersten
Stufe, denn die Anzapfung 22 greift einen kleineren Teil der Ankerspannung ab als
die Anzapfung 21. In diesem Zeitpunkt setzt derAnodenstrom in der Röhre n1 wieder
ein, und der Widerstand ml wird bis auf den zwischen iz und 12 gelegenen Teil kurzgeschlossen.
Dann wird sofort wieder ein bedeutender Strom in der Hilfsphase h einsetzen, der
allerdings kleiner ist als der Strom auf der ersten Steuerstufe, und zwar um den
Betrag, welcher dem zwischen den Punkten rr und 1a liegenden Widerstand entspricht.
Die hiervon auf der Sekundärseite des Transformators hervorgerufene Phasenverschiebung
ist kleiner als die Phasenverschiebung auf der ersten Stufe des Steuerschalters
g und bewirkt dementsprechend die Einstellung einer um den gewünschtenBetrag höheren
Erregung des Feldes d.
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In der gleichen Weise erfolgt die Erregung auf den übrigen Steuerstufen,
indem allmählich immer weniger Widerstand vom Spannungsteiler q als Gitterspannung
für die Röhre n1 abgegriffen wird und gleichzeitig auch immer weniger Vorwiderstand
von ml durch die Röhre ff, kurzgeschlossen wird, d. h. die Phasenverschiebung
der Spannung am Gitter hl der Röhre e1 wird von einer Steuerstufe zur nächsten immer
kleiner, so daß der Feldstrom und die Ankerspannung der Maschine a. von Stufe zu
Stufe wachsen.
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Für eine schnelle Entregung bei Zurückziehen des Steuerschalters von
einer höheren auf eine niedere Stufe ist es vorteilhaft, die Kontakte der Bahnen
q. und 6 und die zugehörigen Überschleifkontakte am Steuerhebel so auszubilden,
daß die Verbindung mit den zugehörigen Kontaktbahnen 3 bzw. 5 keinen Augenblick
unterbrochen wird, solange der Steuerhebel zwischen Stufen der gleichen Drehrichtung
sich bewegt. Dadurch wird vermieden, daß bei Überschalten von einer Stufe auf die
nächstniedere die Phasenverschiebung des Gitterstromes der Röhre et vorübergehend
aufgehoben und ein starker Erregerstromstoß in das Feld d hineingedrückt wird, während
man doch gerade die Erregung herabmindern will. Selbstverständlich müssen die Widerstandsstufen
entsprechend ausgebildet sein, also z. B. auch der Spannungsteiler q einem Kurzschluß
zwischen beliebigen benachbarten Abgreifpunkten (etwa 21 und 22) ohne weiteres gewachsen
sein.
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Natürlich kann man die Genauigkeit der Wirkung der Röhrenschaltung
durch eine Reihe von an sich bekannten Mitteln noch wesentlich verbessern, 'wie
z. B. durch Unterlagerung einer Gleichspannung an dem mit Wechselstrom gesteuerten
Gitter der Röhre e1, Die Gitterspannung an der Röhre e1 könnte man zur weiteren
Vervollkommnung auch noch im Sekundärkreis des Transformators il durch Widerstände
oder durch Änderung der untergelegten,Gleichspannung oder durch beide Mittel über
weitere Kontakte am Steuerschalter g von Stufe zu Stufe mitsteuern, dergestalt,
daß entweder die Amplitude der Gitterspannung ohne Rücksicht auf die Stromänderung
in der Hilfsphase h stets gleichbleibt oder sich nach vorgeschriebenen Abstufungen
ändert, jedoch ist auf die zeichnerische Darstellung solcher Einzelheiten genau
so wie auf die einer mehrphasigen Anordnung der Röhren verzichtet worden. Auch kann
man beim Erfindungsgegenstand die Speisung des Feldes d' durch Parallelschalten
von passend bemessenen Kondensatoren verbessern.