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Anordnung zur Begrenzung des Potentials gegen Erde bei in Reihe geschalteten
Konstantstromgeneratoren Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Begrenzung
des Potentials gegen Erde -bei in Reihe geschalteten Konstantstrom:generatoren,
wobei alle Generatoren und Verbraucher hintereinandergeschaltet sind und so einen
Ring bilden, der von einem annähernd konstanten Strom durchflossen wird.
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Enthält der Stromkreis mehrere Generatoren, so besteht die Aufgabe,
das Potential der Generatoren gegen Erde zu begrenzen, so daß die Klemmenspannung
der Generatoren ,gegen Erde einen gewissen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet.
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Die Erfindung bezweckt, die Generatoren derart zu verbessern, daß
sie die oben aufgestellte Forderung selbsttätig, und ohne irgendeine Bedienung zu
benötigen, erfüllen. Dies läßt sich mittels einer in an sich bekannter Weise in
der Arbeitsbürstenachsie wirkenden Zusatzregelwicklung ermöglichen. Erfindungsgemäß
ist .das eine Ende der Zusatzregelwicklung mit Erde und das andere Wicklungsende
mit einer Bürste der Generatoren oder mit der Mittenanzapfun;g eines an zwei Bürsten
der Generatoren liegenden Widerstandes verbunden, und die Durchflutung der Zusatzregelwicklung
wirkt in demselben Sinne wie. die Läuferdurchflutuing des Generators. Dabei können
als Generatoren, welche :die elektrische Leistung in der Foren von Ko,nstantstrom
abgeben, z. B. die - Krämermaschinen und die Metadynen verwendet werden.
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Eine Metadyne besteht im wesentlichen aus einem bewickelten Läufer
mit Stromwender, dem ;gewöhnlich zwei Bürstensätze zugeordnet sind, und aus einem
Ständer, dessen magnetischer Widerstand gering ist und der von dem von der Läuferdurchflutung
erzeugten Fluß durchsetzt wird.
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Die Metadyne kann entweder als Generator, der von einer beliebigen
Kraftmaschine angetrieben wird, oder als Umformer wirken, der die zugeführte elektrische
Leistung mit konstanter Spannung in elektrische Leistung mit konstantem Strom umformt.
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In beiden Fällen liegen die primären Bürsten an einer annähernd konstanten
Potential-.differenz, während die sekundären Bürsten den Strom von annähernd konstanter
Größe liefern. Die Arbeitsweise der Metadyne beruht .darauf, daß die zwischen den
primären Bürsten auftretende EMK im wesentlichen von .dem sekundären Fluß, der von
der sekundären Läuferdurchflutu;ng hervorgerufen wird, und die zwischen den sekundären
Bürsten
auftretende EMK im wesentlichem von dem primären Fluß induziert
wird, der von der primären Läuferdurchflutung hervorgerufen wind.
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In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind hauptsächlich
Metadynen vorgesehen, da derartige Maschinen infolge ihrer Dynamik zur Speisung
von Leitungsnetzen mit hintereinandergeschalteten Stromquellen und Stromverbrauchern
am besten geeignet sind. Der Erfindungsgedanke kann aber auch für alle Generatoren
verwendet werden, die einen annähernd konstanten Strom erzeugen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Konstantstromaallage, b@estehend aus mehreren in
Reihe geschalteten Verbrauchern und Metadynen, die entweder als Umformer oder Generatoren
arbeiten. Die Metadynen mit den primären Bürsten a, e und en sekundären Bürsten
b, d sind mit MT" MT2 und MT3, die Verbraucher mit Vl, V2
... V,8 bezeichnet.
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Sind die Metadynen vollkommen gleichartig aufgebaut und laufen sie
vollkommen synchron, so wird ihre Klemmenspannung gegen Erde gleich sein. Da jedoch
die Metadynen wegen der Ungleichheit in der Konstruktion praktisch nicht völlig
gleichartig sind; laufen sie auch nicht in vollkommenem Synchronismus. Die in Abb.
a gezeigten Kennlinien a-,7, 6-b und e-c der drei Metadynen, die den Verlauf des
sekundären Stromes J2 als Funktion der sekundären Spannung Ubd darstellen, stimmen
daher nicht vollkommen überein. Es sei angenommen, daß die Kennlinie nicht zu der
Abszissenachse parallel; sondern, wie in der Praxis, ;geneigt verläuft: Geben die
Ordinaten der Punkte P", Pb, P, ein Maß für den augenblicklichen Stromwert an, so
stellen die entsprechenden' Abszissen der Schnittpunkte Pa, Pb und P, die von den
drei Metadynen erzeugten. Spannungen und somit auch die entsprechenden Belastungen
dar. Diese Spannungen sind voneinander verschieden, und die Klemmenspannungen der
Metadynen gegen Erde sind ebenfalls verschieden.
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Abb.3 zeigt das vereinfachte Schaubild einer Metadyne MT, die eine
erfindungsgemäß angeordnete Zusatzregelwicklung W enthält, um das Potential der
Bürste a gegen Erde zu regeln. Zu diesem Zweck liegt die Zusatzregelwicklnng im
Neb.enschluß zu der Bürste a und der Erde T und ist derart geschaltet, daß, wenn
.das Potential der Bürste a gegen Erde zunehmen will, die Zusatzregelwicklung W
eine zusätzliche Durchflütung erzeugt, deren Komponente in der Kommütierungsachse
der sekundären Bürsten b; d dieselbe Richtung hat wie die sekundäre Liä:üferdurchflutung.
Dadurch wird, wenn das Potential der Bürste ansteigen will, die gesamte Charakteristik
der Metadyne herabgesetzt. Gemäß Abb.3 liegt die Zusatzregelwicklung zwischen der
Bürste a und Erde. Augenscheinlich kann aber auch die Regelwicklung zwischen Erde
und irgendeine primäre« oder sekundäre Bürste der Metadyne ;geschaltet werden.
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Anstatt das Potential der Bürste :a zu regeln, ist es häufig zweckmäßig,
das mittlere Potential der Metadyne :gegen Erde zu regeln. Zu ,diesem Zweck wird
gemäß Abb. q. die Zusatzregelwicklung W mit dem einen Ende an Erde und mit dem anderen
Ende an .die Mittenanzapfung eines Widerstandes R, R' gelegt, der an die primären
Bürsten a, c geschaltet ist.
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Vorstehend wurde bereits. ausgeführt, daß die zwischen den primären
Bürsten der Metadyne vorhandene- Spannung annähernd konstant gehalten wird. In einem
Sonderfall ist: diese konstante Spannung gleich Null, die primären Bürsten werden
dann einfach kurzgeschlossen. Abb.5 zeigt eine Anordnung von hintereinandergeschalteten
Meta-Üynen mit kurzgeschlossenen Primärbürsten und Stromverbrauchern, wobei die
Primärbürsten das mittlere Potential gegen Erde übernehmen. Die Schaltung der das
Potential der Metadynen gegen Erde begrenzenden Zusatzregelwicklung W ist aus Abb.
6 zu ersehen.
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Zur weiteren Verbesserung der Regelung kann ein Zitterregler gemäß
der aus der Anordnung nach Abb. ¢ -entwickelten Abb. 7 verwendet werden. Der Strom
in der Zusatzregelwicklung W wird durch die ständige Schwingung eines Ankers geregelt,
der unter der Wirkung des Magneten N den Kontakt V öffnet oder schließt und damit
den Widerstand R, in den Stromkreis einschaltet oder kurzschließt. Der Magnet N
wird natürlich derart erregt, daß er auf dieselbe Spannung anspricht, an welcher
die vorstehend erwähnte Zusatzregelwicklung, die von irgendeiner geeigneten Gleichstromquelle
gespeist wird; liegt.
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Anstatt den die Zusatzregelwicklung W durchfließenden Strom unmittelbar
zu steuern, kann nach Abb. 8 .der Strom in der Erregerwicklung F eines Hilfsgenerators
DIA, ,der seinerseits die Zusatzregelwicklung W speist, in der erwähnten
Weise mittels -eines Zitterreglers gesteuert werden.
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Wenn auch gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen nur Metadynen
als Konstantströmerzeuger Verwendung finden, so kann die Erfindung auch auf andere
Generatonen,
die in einem Reihenschaltungssystem als Konstantstromerzeuger
arbeiten, angewendet werden.
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Die in der Anordnung gemäß Abb. 9 verwendete Krämermaschine 1(R ist
mit einer Gegenkompoundwicklung I(, mit einer N:ebenschlußwicklung H und einer fremderregten
Wicklung L versehen, auf welche die Erfindung angewendet werden soll. Dien Strom
in. der fremderregten Wicklung L wird mit Hilfe eines Zitterreglers; der auf das
Potential der Maschine gegen Erde anspricht, gesteuert. Diese Anordnung entspricht
.derjenigen gemäß Abb. 7.
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In der Abb.8 wird die Zusatzregelwicklung W der Metadyne von einem
Hilfsgenerator DIA ,gespeist. Statt eines derartigen Hilfsgenerators kann
auch eine Hilfsmetadyne oder eine Krämermaschine verwendet werden. Der Übersichtlichkeit
halber ,ist in dem Ausführungsbeispiel nur .die erfindungsgem@ä15 angeordnete Zusatzregelwicklung
W dargestellt. Um jedoch die Dynamik und gegebenenfalls die Charakteristik der Maschine
beeinflussen zu können, ist es zweckmäßig, inz Ständer der Metadyne zusätzliche
Regelwicklungen anzuordnen. Diese Anordnung ist für Maschinen finit verhältnismäßig
kleiner Leistung geeignet. Für Maschinen größerer.Leistung ist es jedoch zweckmäßig,
nur eine einzige Regelwicklung vorzusehen und diese von einem kleinen Hilfsgenerator
zu speisen, der mit so viel ;getrennten Erregerwicklungen versehen ist, wie sie
durch die einzige, auf der Hauptmaschine angeordnete Regelwicklung ersetzt werden
sollen. Ist einer Metadyne eine Hilfsmaschine zugeordnet, so kann die Erfindung
dadurch Anwendung finden, daß auf die Spannung der Hilfsmaschine anstatt auf .die
Regelwicklung der Metadyne eingewirkt wird. Tatsächlich ändert sich der Wert des
sekundären Stromes in derselben Richtung wie die primäre Spannung. Daher kann ;durch
Ändern der primären Spannung die Charakteristik der Metadyne geändert werden; insbesondere
durch Vergrößerung der primären Spannung die Charakteristik gehobren und :durch
Verringerung der primären Spannung die Charakteristik herabgesetzt werden.
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Abb. i o zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür und ist aus- der Anordnung
nach Abb-.4 entwickelt. Während jedoch gemäß Abb.4 die erfindungsgemäße Regelung
durch die Zusatzregelwicklung W der Metadyne -erfolgt, geschieht dies in der Anordnung
gemäß Abb. i o :durch die Spannung der Hilfsmaschine DP, welche die primären Bürsten
der Metadyne speist. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Zitterregler
V wie in der Anordnung nach Abb. 7 vorgesehen.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Stromquellen durch
eine Anzahl von Verbrauchern voneinander getrennt. Di°se Stromquellen können aber
auch derart geschaltet sein, daß sie eine- Einheit bilden.