DE696309C - Einrichtung zur selbsttaetigen Spannungsregelung von Stromquellen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Stromquellen Stromquellen, .deren Spannung durch einen selbsttätigen Regler auf einen konstanten Bietrag geregelt wird, sind in ganz besondetrem Maße durch Überströme oder Kurczsichlüsse gefährdet. Der Spannungsregler ist in diesem Fall bestrebt, .den durch den Überstrom an den Klemmen der Stromquelle auftretenden Spannungsabfall wieder auszuregeln, beispielsweise bei Generatoren durch :entsprechende Erhöhung des Erregerstromes, so daß der Überstrom auf weit größere Werte anwächst, als es bei Nichtvorhandensein des Spannungsreglers der Fall wäre. Es sind bereits., eine Reihe von Anordnungen bekanntgeworden, die dieses übermäßige Anwachsen von Überströmen bei Spannungsquellen mit selbsttätigen Spannungsreglern verhindernsollen. Bei diesen bekannten Anordnungen wirkt auf .den Spannungsregler .außer der zu regelnden zusätzlich noch eine von dem Strom der Spannungsquelle, abhängige Größe ein, deren Einfuß bei wchsendem Strom gegenfüber dem Einfuß der Spannung immer größer wird, so. ' daß schließlich .die Regelung bei höheren Strömen annähernd im Sinne der Konstanthaltung des 'Stromes wirkt. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es erforderlich, daß der vom Strom abhängige Regeleinfluß schneller- als proportional mit dem Strom wächst. Das wird bei einer bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß durch ein entsprechend ausgebildetes mechanisches Kupplungsglied .die auf das vom Strom beeinfußte Reglerglied einwirkende mechanische Gegenkraft nach einem nichtlinearen Gesetz mit der Verstellung dieses Gliedes zunimmt. Die von dem Strom auf das betreffende Reglerglied ausgeübte Verstelll:raft ist dabei dem Strom praktisch proportional.
• In Fig. i der Zeichnung ist als Ausfü!hrungsbeispiel der Erfindung eine derartige Schaltung .dargestellt. Die Wicklung des Spannungsreglers i ist über den Einstellwiderstand 8 und den Spannungswandler 9 an die Zuleitungen der zu regelnden Spannunsquelle angeschlossen. In Reihe mit der Sekundärwicklung des S.oannungswandlers 9 und der Wicklung des Spannungsreglers i liegen die gegensinnigen Sekundärwicklungen q. und 6 der beiden Transformatoren 2 und 3. Die Pri. märwicklungen 5 und 7 dieser beiden Transformatoren sind ebenfalls in Reihe geschaltet und liegen an den Klemmen des verstellbaren Widerstandes 12, der aus der Sekundärwicklung i o eines in der Zuleitung zu der Stromquelle liegenden Stromwandlers gespeist wird. In den Primärwicklungen beider Transformatoren fließt also ein der Größe des Belastungsstromes proportionaler Strom.
• ä Der Transformator 2 arbeitet selbst bei de-r-1 größten Stromwerten praktisch ohne Sätet .; gung, während der Kern des Transforma=@ tors 3 bei größeren Strömen bis in Gien Bereich der Sättigung magnetisiert wird. Infolgedessen wird in der Wicklung q. eine Spannung induziert, die linear mit dem Belastungsstrom wächst, während die in der Wicklung 6 induzierte Spannung mit dem. Belastungsstrom nach einer Magnetisierungskennlinie ansteigt. Diese Verhältnisse sind in Fig.2 kurvenmäßig ..dargestellt. Die Gerade E2 zeigt den Verlauf der in der Sekundärwicklung des Transformators 2 induzierten Spannung in Abhängigkeit von dem Primärstrom und damit in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom; während die Kurven E3 und E'3 den entsprechenden Verlauf der in der Sekundärwicklung 6 induzierten Spannung darstellen. Legt man durch geeignete Dimensionierung des Transformators 3 die Kurve E3 so, daß ihr geradliniger Teil bis etwa. zu dem dem Normalstrom entsprechenden Punkt A mit der Kurve E2 zusammenfällt, so wirkt in dem Strombereich von Null bis zu diesem Punkt keine zusätzliche Spannung ein. Erst bei Überschreitung des dem Punkt A 'entsprechenden Belastungsstromes tritt :eine Zusatzspannung E2 bis E3 auf, welche dem Regler eine zu hohe Netzspannung vortäuscht und welche bei der gewählten Ausführungsform schneller als linear mit dem Belastungsstrom anwächst. Legt man jedoch die Kurve der in der Wicklung 6 induzierten Spannung E3 so, daß ihr linearer Teil im Bereich kleiner Ströme steiler verläuft als die KurveE2, so wird in dem Bereich bis zu dem Schnittpunkt B dem Regler eine zu niedrige Netzspannung vorgetäuscht, .da die Zusatzspannung E3 bis E2 im umgekehrten Sinne auf ihn einwirkt. Innerhalb des Bereiches zwischen Null und dem Punkt B tritt also eine gewisse Kompoundwirkun.g auf.
• Bei Wechselstromgeneratoren enthält bekanntlich .der Kurzschlußstromeine verhältnismäßig große Blindkomponente. Der Kurzschlußstrom hat also andere Phasenlage gegenüber der Netzspannung als der normale Belastungsstrom. Um eindeutige Verhältnisse zu schaffen, ist es infolgedessen zweckmäßig, die Phasenlage der .auf den Regler einwirkenden Zusatzspannung gegenüber der Phasenlage des Belastungsstromes zu verdrehen, beispielsweise so, daß die Zusatzspannung der Netzspannung gleich oder entgegengesetzt gerichtet ist. Zu diesem Zweck ist in dein dargestellten Ausführungsbeispiel noch eine regelbare Drosselspule i i vorgesehen, welche parallel zu dem Regelwiderstand i2 geschaltet ist, so. daß man innerhalb .gewisser Grenzen jede beliebige Phasenverschiebung er- an den Klemmen des Widerstandes i-, --4Xiftretenden Spannung gegenüber der Sekundärspannung des Stromwandlers io einstellen kann.
• Obwohl es, wie schon erwähnt, ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß ein normaler Spannungsregler verwendet werden kann, läßt sich der Erfindungsgedanke auch so verwirklichen, daß der Regler eine zweite Wicklung erhält, wobei die ursprüngliche Wicklung in der üblichen Weise nur in Abhängigkeit von der Netzspannung erregt wird, während die zweite Wicklung durch die Zusatzspannurig erregt wird.
• Statt der beiden Transformatoren 2 und 3 kann auch ein einziger dreischenkliger Transformator verwendet werden, dessen Mittelschenkel. am Wandler io liegt und dessen einer Außenschenkel gesättigt ist, während der andere einen Luftspalt besitzt. Die Wicklungen der beiden Außenschenkel werden gegeneinandergeschaltet und liegen im Stromkreise der Reglerspule i.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Stromquellen, bei der zur Erzeugung einer oberhalb einer gewissen Stromgrenze abfallenden Spannungs-Strom-Kenulinie auf den Regler außer der Spannung der Stromquelle noch eine zusätzliche, von dem Belastungsstrom nidlhtlinear abhängige Spannung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von dem Belastungsstrom abhängige Spannung aus zwei einander entgegenwirkenden Komponenten zusammensetzt, von denen die eine linear und die andere nach einer Magnetisierungskennlinie mit dem Belastungsstrom ansteigt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich auf den Regler einwirkende, in Abhängigkeit vom Belastungsstrom stehende Spannung bei geringen Belastungsströmen etwa gleich Null ist und #erst von einem bestimmten Stromwert an im Sinne der Unterstützung der von der Netzspannung auf den Regler ausgeübten Wirkung zweckmäßig bis auf einen etwa konstanten Wert ansteigt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich auf den Regler einwirkende Spannung im Bereich geringer Ströme zunächst in einem der Einwirkung der Netzspannung auf den Regler entgegengesetzten Sinne mit dem Belastungsstrom ansteigt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der von dem Belastungsstrom abhängen Spannung die Sekundärwicklungen (4, 6) zweier Transformatoren (2, 3) gegensinnig hintereinandergeschaltet sind, von denen der- eine hochgesättigt ist, und deren Primänvicklungen (5, 7) an einer vom Belastungsstrom abhängigen Spannung liegen.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (4, 6) .der Transformatoren (2, 3) in den Stromkreis der Reglerspule (1) gescb,altet sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspannung der Transformatoren (2,3) an einem Widerstand (12) abgegriffen wird, der ,an der Sekundärwicklung (ro) eines in den Verbraucherkreis geschalteten Stromwandlers liegt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch .4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis des Stromwandlers Mittel (11) vorgesehen sind, die eine Verdrehung der Phasenlage des an dem Widerstand (12) auftretenden Spannungsabfalles gestatten. B. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der vom Belastungsstrom abhängigen Spannung nur ein dreischenkliger Transformator vorgesehen ist, dessen .giner Außenschenkel gesättigt ist, während der andere Außenschenkel mit einem Luftspalt versehen ist, und dessen Primäxwicklung ,auf dem Mittelschenkel angeordnet ist, während die beiden gegeneln.andergeschalbeten Sekundärwicklungen sauf den Außenschenkeln angeordnet sind.