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Einrichtung zur Spannungsregelung von Generatoren In elektrischen
Zentralen mit Generatoren, deren Spannung mittels Selbstregler, insbesondere Schnellregler,
auf einen bestimmten Wert geregelt wird, suchen die Selbstregler nach einem Kurzschluß
oder nach kurzschlußähnlichen Laststößen die Generatorspannung selbsttätig in der
kürzesten Zeit wieder auf den N ormahvert zu bringen. Beim Erreichen der normalen
Betriebsspannung sucht der Regler wohl die Erregung des Generators wieder zu schwächen,
die Spannung steigt `jedoch infolge der magnetischen Trägheit von Generator und
Erregermaschine weit über den Wert der normalen Betriebsspannung an, so daß eine
vorübergehende Spannungsüberhöhung auftritt. Diese Spannungsüberhöhung wirkt besonders
dann störend, wenn der Generator während des Kurzschlusses nicht vom Netz getrennt
wird, da dann die Lampen des Netzes infolge der Spannungsüberhöhung durchbrennen.
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Zur Verhütung von unzulässig hohen Stromstärken bzw. Kurzschlüssen
ist es bereits bekannt, Spannungsregler so auszubilden, daß das Spannungsniveau
während des Kurzschlusses durch Ausschalten eines vor die Spannungsspule des Reglers
geschalteten Widerstandes gesenkt wird. Aber auch bei einer solchen Einrichtung
sind die obenerwähnten schädlichen Spannungsüberhöhungen nicht vermieden, da der
Widerstand unmittelbar nach Verschwinden des Kurzschlusses wieder in den Stromkreis
der Spannungsspule eingeschaltet wird und der Regler sofort wieder auf das volle
Spannungsniveau hinarbeitet.
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Um derartige schädliche Spannungsüberhöhungen nach Möglichkeit zu
vermeiden, ist es bekannt, Regeleinrichtungen mit Tastkontakten zu verwenden, bei
denen sich ohne weiteres durch selbsttätige stetige Verstellung des einen Kontaktes
eine allmähliche Wiederherstellung des normalen Spannungsniveaus ohne Überregelung
herbeiführen läßt. Die dazu nötigen Einrichtungen bedingen aber einen verhältnismäßig
großen Aufwand.
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Man hat ferner vorgeschlagen, das Spannungsniveau, auf das der Selbstregler
bei normalem Betrieb regelt, beim Auftreten eines Kurzschlusses mit Hilfe eines
auf Überstrom oder Spannungsabfall ansprechenden Zusatzrelais zu senken, indem durch
das Zusatzrelais beispielsweise ein Widerstand ausgeschaltet
oder
kurzgeschlossen wird, der vor die Steuerspule des Selbstreglers geschaltet ist.
Damit das Spannungsniveau nicht bei besonders kurzzeitigen Belastungsspitzen gesenkt
wird, verwendet man ein Zeitrelais odereine andere zeitabhängige Einrichtung, üm
die Einstellungsänderung des Selbstreglers zu'' verzögern. Die Senkung des
Spannungsniveaus erfolgt dabei so tief, daß die Spannung, die nach Verschwinden
der Störung wieder ansteigt, nicht über den Wert der normalen Betriebsspannung hinausgeht
und bei zunächst weiterbestehendem gesenktem Spannungsniveau auf dessen Wert geregelt
wird. Darauf wird durch das Einschalten des vor der Steuerspule des Selbstreglers
liegenden Widerstandes von Hand das Spannungsniveau wieder auf den normalen Wert
heraufgesetzt.
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Das Wiederherstellen des normalen Spannungsniveaus von Hand ist aber
umständlich und hat auch den Nachteil, daß die normale Betriebsspannung erst verhältnismäßig
spät wieder erreicht wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Spannungsregelung
von Generatoren mit einem selbsttätigen Spannungsregler und mit einem Zusatzrelais,
durch welches ein in dem Stromkreis der Span- . nungsspule des selbsttätigen Spannungsreglers
angeordneter Widerstand bei Auftreten eines hohen Überstromes (Kurzschlusses) verkleinert
wird, so daß das Spannungsniveau, auf das der Regler nach Verschwinden der -Störung
regelt, niedriger gehalten wird als das normale.
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Nach der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen
dadurch vermieden, daß das normale Spannungsniveau selbsttätig allmählich durch
die rückläufige Bewegung des Zusatzrelais wiederhergestellt wird, jedoch erst, nachdem
die Spannung wieder bis auf das niedrigere S,pannungsniveatt angestiegen ist. Das
Zusatzrelais kann, wie bekannt, als Spannungsabfall- oder überstromrelais ausgebildet
sein und ist zweckmäßig so einzustellen, daß es wieder anspricht b.--w. abfällt,
wenn die wiederansteigende Spannung das gesenkte Spannungsniveau überschritten hat.
Der Selbstregler arbeitet dann zunächst auf das gesenkte Spannungsniveau. Bei Wiederherstellung
des normalen Spannungsniveaus stellt sich der Regler infolge seiner Dämpfung allmählich
auf dieses ein, so daß die Spannung nicht oder nicht wesentlich über den normalen
Betriebswert ansteigt.
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Die Wiederherstellung des normalen Spannungsniveaus kann auch mit
Verzögerung durch eine zeitabhängige Einrichtung o erfolgen, die durch das, Zusatzrelais
'in Tätigkeit gesetzt wird. Es kann dann schon das Spannungsabfallrelais ansprechen
oder das überstromrelais abfallen, wenn die wiederansteigende Spannung das gesenkte
Spannungsniveau noch nicht ganz erreicht hat.
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.. Besonders vorteilhaft ist es, die Wiederherstellung des normalen
Spannungsniveaus stufenweise erfolgen zu lassen. Das geschieht beispielsweise dadurch,
daß mittels der zeitabhängigen Einrichtung der Widerstand stufenweise eingeschaltet
wird, der im Stromkreis der Spannungsspule des Reglers liegt und zum Senken des
Spannungsniveaus verkleinert worden ist. Der Widerstand, mit *dem bei Kurzschluß
oder kurzschlußähnlichen Laststößen die Einstellungsänderung des Selbstreglers vorgenommen
wird, kann auch zum Steuerorgan des Reglers parallel geschaltet sein und wird dann
leim Senken des Spannungsniveaus vergrößert und beim Wiederherstellen des normalen
Spannungsniveaus verkleinert. Ferner kann der Widerstand auch zum Einstellwiderstand
parallel geschaltet sein, mit dem der Regler auf das normale Spannungsniveau eingestellt
wird. Der parallel geschaltete Widerstand wird in diesem Falle zum Senken des Spannungsniveaus
verkleinert und beim Wiederherstellen des Spannungsniveaus vergrößert. Die Einstellungsänderung
des Selbstreglers kann aber auch dadurch erfolgen, daß die wirksamen Windungen der
Steuerspule des Reglers geändert werden.
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Eine gleichmäßige Wiederherstellung des normalen Spannungsniveaus
läßt sich erfindungsgem'äß mittels eines Kohledruckwiderstandes erreichen, der zum
Steuerorgan des Selbstreglers oder des Einstellwiderstandes parallel öder mit beiden
in Reihe geschaltet und Strom- oder spannungsabhängig gesteuert wird.
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In den Fig. i und z sind zwei Ausführungsbeispiele nach der Erfindung
dargestellt. In den Figuren ist io ein Drehstromgenerator, der auf das Netz i i
arbeitet. 12 ist die Erregerwicklung des Generators, 13 die Erregermaschine mit
der Erregerwicklung 1q.. Im Stromkreis der Erregerwicklung 14 liegt ein Einstell-,viderstand
15 und ein Regelwiderstand 16, der zum - Herstellen einer gleichbleibenden Netzspannung
durch einen selbsttätigen Spannungsregler geändert wird. 1 7 ist die am Netz liegende
Spannungsspule des zum Regler gehörenden Steuerorgans. Im Stromkreis der -Spannungsspule
17 liegt ein Einstellwiderstand 18, mit dem der Regler auf das normale Spannungsniveau
eingestellt _ wird.' Bei der Schaltung n_ ach Fig. i ist mit dem Einstellwiderstand
18 ein Widerstand i g in Reihe geschaltet:: 2o ..ist die Spule eines
Überstromrelais,
die mittels eines Stromwandlers 2 i an das Netz ,angeschlossen ist. Der zur Magnetspule
2o des überstromrelais gehörende Kern 22 greift an einem Kontakthebe123 an. 24.
ist die Rückzugsfeder des Überstromrelais. Der Kontakthebel 23 ist. mit dem Kolben
einer Dämpfungspumpe 25 verbunden. Vom Widerstand i 9 führen drei Leitungen zu drei
festen Kontakten des Überstromrelais: Eine vierte Leitung ist mit dem Kontakthebel
23 verbunden.
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Tritt ein Kurzschluß oder eine kurzschlußähnliche Belastung auf, so
spricht das Überstromrelais an, und durch den in die Spule 2o hineingezogenen Kern
22 wird der Kontakthebel 23 unter Spannen der Feder 2q. so weit entgegengesetzt
dem Uhrzeigersinn gedreht, daß er die drei festen Kontakte des Überstromrelais berührt
und der Widerstand i9 kurzgeschlossen wird. Infolgedessen wird das Spannungsniveau
für den Selbstregler auf einen Wert herabgesetzt, der etwa 8o % der normalen Betriebsspannung
beträgt. Beim Verschwinden der Störung steigt die Generatorspannung wieder an, und
der Regler beginnt wieder zu arbeiten. Wenn die ansteigende Generatorspannung das
gesenkte Spannungsniveau wieder. erreicht hat, fällt das überstromrelais wieder
ab. Das Abfallen geht aber infolge der durch die Dämpfungspumpe 25 hervorgerufenen
Dämpfung, die das Zurückbringen des Kontakthebels 23 durch die Feder 2.4 in die
gezeichnete Stellung verzögert, langsam vor sich; dabei werden die Kontakte des
überstromrelais nacheinander geöffnet und der Widerstand i9 stufenweise eingeschaltet.
Infolgedessen wird das normale Spannungsniveau stufenweise mit Verzögerung wiederhergestellt,
und eine schädliche Überspannung durch den Anstieg der Spannung über den normalen
Betriebswert hinaus wird verhindert.
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In Fig.2 liegt im Stromkreis der Spannungsspule 17 des Reglers ein
Kohledruckwiderstand 26, der spannungsabhängig so gesteuert wird, daß der Anker
27 seines Steuermagneten 28 bei normaler Betriebsspannung angezogen ist. Dabei liegen
die Kohle-Scheiben des Kohledruckwiderstandes lose aneinander. Wenn bei Kurzschluß
die Generatorspannung abnimmt, so reißt die Feder 29 den Anker 27 ab und drückt
die Kohle-Scheiben fest aufeinander, so daß der Widerstand der Kohlesäule klein
wird. Hierdurch wird wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i das Spannungsniveau
für den Selbstregler gesenkt. Erreicht beim Verschwinden der Störung die wiederansteigende
Spannung den Wert des gesenkten Spannungsniveaus, so zieht der Steuermagnet seinen
Anker gegen die Feder 29 an. Das Anziehen des Ankers wird durch die Dämpfungspumpe
30 verzögert, so daß die Entlastung der Kohlesäule allmählich erfolgt und der Widerstand
im Stromkreis der Spannungsspule 17 allmählich zunimmt. Durch die allmähliche
Zunahme des Widerstandes der Kohlesäule wird das normale Spannungsniveau allmählich
wiederhergestellt.