DE671846C - Einrichtung zur stabilen Regelung von Gleichstromnebenschlussgeneratoren fuer weitenRegelbereich - Google Patents

Description

Bekanntlich, kann eine im Nebenschluß erregte Gleichstrommaschine nur stabil arbeiten, •wenn die Widerstandsgerade zum Schnittpunkt mit der Spannung-Erregerstrom-Kennlinie der Maschine kommt. Das ist normalerweise nur bei höheren Spannungen möglich, wo die Maschine bereits im gekrümmten Teil der Kennlinie arbeitet. Um auch bei kleinen Spannungen stabil regeln zu können, sind besondere Maßnahmen erforderlich, wie Isthmuspole, stromabhängige Widerstände im Nebenschlußkreis, Spaltpole 'usw.

Es ist auch ein Verfahren zum Regeln und zum Stabilisieren des Feldes von selbsterregten Gleichstrommaschinen bekanntgeworden, bei dem die Charakteristik der Maschine vermittels eines regelbaren elektromagnetischen Stromkreises mit gesättigtem Eisen, der an feste Punkte des Ankers angeschlossen ist, verändert wird. Diese eisengesättigte· Drosselspule entnimmt dabei dem Anker der Gleichstrommaschine wattlosen Strom, der entmagnetisierend auf die Feldpole wirkt. Es ist daher ein anderer Magnetisierungsstrom auf den Erregerpolen der Gleichstrommaschine erforderlich, der andererseits wieder eine andere Spannung der Gleichstrommaschine bedingt. Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß man bei einer Regelung der Spannung der Gleichstrommaschine in weiten Grenzen auch dem Anker der Gleichstrommaschine ungefähr in demselben Verhältnis wattlosen Strom entnehmen muß. Dieser wattlose Strom schwächt die Leistungsfähigkeit der Ankerwicklung bezuglieh der Abgabe von Nutzstrom. Außerdem fällt die für die Regelung notwendige Drosselspule verhältnismäßig groß aus, da sie für das Maximum der aus der Ankerwicklung zu entnehmenden Magnetisierungsleistung bemessen sein muß.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur stabilen Regelung von Gleichstromnebenschlußgeneratoren für weiten Regelbereich, bei denen ebenfalls die Spannung der Maschine durch Sättigung in einem mit der Ankerwicklung über Schleifringe verbundenen Wechselstromkreis begrenzt ist, bei der jedoch die Nachteile der geschilderten bekannten Einrichtung nicht vorhanden sind. Erfindungsgemäß speist die Ankerwicklung über einen gesättigten Wechselstromtransformator

Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hermann Harz in Berlin-Siemensstadt.

und über einen Gleichrichter die Erregerwicklung des Generators. Da bei dieser Anordnung aus der Ankerwicklung kein Magnetisierungsstrom entnommen wird, der ,in der Gleichstrommaschine entmagnetisierend wirken soll und dessen Größe einen hoheni; Prozentsatz der Größe des Stromes in der* Ankerwicklung überhaupt ausmachen muß, so ist die Leistung und damit auch der Strom,

ίο die bei der Anordnung nach der Erfindung aus der Ankerwicklung entnommen werden, verschwindend gering, da diese Leistung nur die Ohmschen Verluste im gesamten Erregerkreis zu decken hat. Im folgenden ist der Erfindungsgedanke an Hand eines Ausführungsheispiels näher erläutert.

In Abb. ι bezeichnet 1 eine Gleichstrommaschine üblicher Bauart. Die Erregerwicklung 2 ist jedoch nicht, wie sonst der Fall, über den Kommutator an den Anker angeschlossen, sondern über einen Gleichrichter 3 tind dessen Transformator 4 an Schleif ringe, die mit Anzapfungen der Ankerwicklung verbunden sind. Zwischen Schleifringe, und Primärwicklung des Transformators 4 ist noch eine Drossel 5 oder ein anderer Scheinwiderstand geschaltet. Der Transformator 4 besitzt eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Sättigung zu beeinflussen. Dies ist in Abb. 2 dadurch angedeutet, daß der Eisenquerschnitt an der linken Berührungsfläche zwischen Joch und Kern durch Verschieben des Joches verändert wird. Dadurch kann der Fluß auf verschiedene Höchstwerte begrenzt werden.

In Abb. 3 sind die Verhältnisse' an Hand der bekannten Kennlinien dargestellt. Es bezeichnet I die natürliche Spannung-Erregerstrom-Kennlinie der Maschine i, die sich mit der Widerstandsgeraden II des Erregerkreises in einem Punkt 3/ schneidet. Die Spannung b[, ß/ würde sich einstellen, gleichgültig, ob die Erregerwicklung direkt an den Kommutator oder in der dargestellten Weise an die Schleifringe angeschlossen ist, vorausgesetzt, daß in diesem Fall der GleichrichtertransfO'rmator 4 schwächer gesättigt ist als die Maschine selbst. Verringert man nun den Eisenquerschnitt des Transformators 4, so tritt in diesem die Sättigung früher ein als in der Maschine 1 selbst. Die Folge davon ist, daß die Spannung am Transformator bzw. an der Erregerwicklung nunmehr je nach der Sättigung nach den Keimlinien III, IV, V usw. verläuft. Dadurch ergeben sich die Schnittpunkte am, ajv, av usw. mit der Widerstandsgeraden II. Arbeitet man z.B. auf der Kennlinie IV₃ so stellt sich die Spannung im Erregerkreis auf den Wert bn,ßn ein. Der Erregerstrom beträgt dabei O, bn und 'die Spannung der Maschine selbst bjv, C/v- Es ist dabei angenommen, daß der Transformator 1:1 übersetzt ist, bezogen auf gleichen Effektivwert der Spannungen auf der Wechsel- und Gleichstromseite bei ungesättigtem. Transformator. Mit zunehmender Sättigung des Trans-•föifmators überwiegt die Spannung im Primär- ;:k>eis über die im Sekundärkreis Es muß ■■schließlich der Spannungsunterschied a/v, cn im Primärkreis zusätzlich verbraucht werden. Das ist aiich ohne weiteres möglich, weil mit zunehmender Sättigung der Strom im Primärkreis stark ansteigt. Man schaltet daher zweckmäßig einen zusätzlichen, bei Bedarfregelbaren Widerstand 5, z.B.'eine Drosselspule, in den Primärkreis, an dem der Spannungsunterschied an, Cn verzehrt werden kann. Durch Veränderung des Widerstandes 6 im Erregerkreis kann die Neigung der Widerstandsgeraden II beeinflußt werden, so daß der Spannungsuint er schied a, c auf kleinstmögliche Werte -eingestellt werden kann. Im übrigen vollzieht sich das Einstellen verschiedener Spannungen der Maschine durch Veränderung der Sättigung im Transformator, z. B. infolge Verschieben des Joches. Die gleiche Wirkung kann man auch erzielen, wenn man parallel zum Transformator eine mittels Anzapfungen stufenweise regelbare Drosselspule ohne Luftspalt schaltet. Je nach der eingeschalteten Windungszahl tritt die Sättigung bei einer kleineren oder größeren Spannung ein. Die gleiche Wirkung kann man auch durch primär- und sekundärseitige Anzapfungen des Transformators erreichen. Da die Erregerleistung nur einen ganz geringen Teil der Leistung der Maschine beträgt, so· wird auch das Erregerzubehör sehr klein. Man kann daher in vielen Fällen einen Trockentransformator verwenden. Die erforderlichen Schleifringe fallen in wirtschaftlicher Hinsicht kaum ins Gewicht, weil sie nur für eine sehr kleine Leistung zubemessen sind. Die neue Einrichtung hat den Vorteil, daß normale Maschinen auch nachträglich noch in weiten Grenzen regel- 10g bar gemacht werden können.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur stabilen Regelung von Gleichstromnebenschlußgeneratoren für weiten Regelbereich, bei denen die Spannung der Maschine durch Sättigung in einem mit der Ankerwicklung über Schleifringe verbundenen Wechselstromkreis be- 1*15 grenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung über einen gesättigten Wechselstromtransformator (4) und über einen Gleichrichter (3) die Erregerwicklung (2) des Generators speist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Primär-

kreis des Transformators (4) zusätzliche, unter Umständen regelbare Scheinwiderstände (5) eingeschaltet sind, die den Unterschied zwischen Ankerspannung un'd Erregerspannung aufnehmen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung· durch Änderung des Eisenquerschnitts, z. B. durch Jochverschiebung im Transformator (4), beeinflußt wird.

4. Einrichtung .nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekeimzeichnet, daß die Sättigung durch eine dem Transformator (4) parallel geschaltete regelbare Drosselspule hervorgerufen wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen im Erregerkreis liegenden regelbaren Widerstand (6) zur Beeinflussung der Neigung der Widerstandsgeraden des Erregerkreises.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen