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Einrichtung zur Beschleunigung des Regelvorganges bei Stromerzeugeranordnungen
mit Stufenschaltungen Bei Stromerzeugern, die mit einem Schnellregler, etwa. einem
Kontaktregler geregelt werden und bei denen darüber hinaus noch ein Stufenrelais
vorgesehen ist, das beispielsweise einen zweiten Feldkreis zur Ergänzung der notwendigen
Amperewindungen selbsttätig steuert, wird man die Beobachtung machen, daß bei plötzlicher
Be- oder Entlastung das Stufenrelais einer raschen Feldänderung hinderlich ist,
so daß der Regelvorgang verzögert wird. Dies hat zur Folge, daß die unvermeidlichen
Spannungsänderungen bei Beund. Entlastung länger andauern als erwünscht ist. Abweichungen
vom Sollwert der Spannung sind unerwünscht und können durch die nachstehend in der
Erfindung geschilderten Mittel eingeschränkt werden.
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Nach der Erfindung wird der einen Kontaktregler und ein Stufenrelais
enthaltenden Anordnung ein im Bereich des Sollwertes der Spannung unwirksames Schaltrelais
zugeordnet, das heim Überschreiten des Sollwertes der Spannung o. dgl. die vom Stufenrelais
gesteuerten Amperewindungen ausschaltet, beim Unterschreiten hingegen wirksam macht.
Dies kann z. B. dadurch -erreicht werden, daß vom Schaltrelais beim überschreiten
des Spannungssollwertes die Ampierewindungen des Stufenrelais ganz oder zum Teil
unwirksam gemacht werden, während sie beim Unterschreiten hingeben wirksam werden.
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Eine Einrichtung dieser Art ist in Fig. i im Schaltschema dargestellt.
Mit i ist der geregelte Generator bezeichnet, der das Netz 2 speist. Der Generator
hat zwei Feldwicklungen, und zwar die sich selbst erregende Nebenschlußwicklung
g und. eine fremderregte Wicklung q., die üßer den Gleichrichtersatz 5 aus seinem
Wechselstromnetz 6 mit Strom versorgt wird. Die Kontakte 7 des Reglers liegen
auf
der Wechselstromseite. Das sich selbst erregende Nebenschlußfel.d 3 wird durch das
Stufenrelais 8 wirksam gemacht, wenn dies erforderlich ist. Die Erregerspule 9 des
Stufenrelais ist ebenfalls, und zwar üher einen Vorwiderstand i o, an die zu regelnde
Spannung des Netzes 2 angeschlossen. Die Kontakte i i des Stufenrelais liegen im
Stromkreis des Nebenschlußfeldes 3.
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Nach der Erfindung ist dem Stufenrelais 8 das Schaltrelais 12 zugeordnet,
dessen Erregerspule 13 mit der Erregerspule 14 des Kontaktreglers über den Sollwerteinsteller
15 in Reihe geschaltet und :ebenfalls an die zu regelnde Spannung angeschlossen
ist.
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Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist folgende: Angenommen,
die vom Generator i gelieferte Spannung hat den eingestellten Sollwert, dann wird
an der Erzeugung der erforderlichen Amperewindungen außer dem Feld möglicherweise
auch das durch das Stufenrelais geschaltete Nebenschlußfeld 3 beteiligt sein. Steigt
aus irgendeinem Anlaß die Spannung plötzlich an, beispielsweise infolge einer Entlastung,
und hat das Stufenrelais noch nicht geschlossen, dann wird es schließen und damit
die Amperewindungen steigern, obwohl sie verringert werden müßten und umgekehrt.
Dies wird aber verhindert, weil der Strom im Meßkreis (Spulenkreis ) ansteigt und
die Erregerspule 13 des Schaltrelais 12 die Kontakte 16 und 17 des Schaltrelais
schließt, wodurch die Erregerspule g des Stufenrelais kurzgeschlossen wird, so da,ß
die Nebenschlußwicklung 3 nicht eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Fällt hingegen
die Spannung infolge einer plötzlichen Belastung ab, dann sinkt der Strom im Spulenkreis.
Die Spule 13 des Schaltrelais ist nicht mehr in der Lage, . den Kontakt 17 in der
Mittellage zu halten, so daß dieser mit dem Kontakt 18 in Berührung tritt. Hierdurch
wird der Vorwiderstand io vor der Erregerspule 9 des Stufenrelais 8 überbrückt,
praktisch also dessen Amperewindungszahl verstärkt, das Schaltrelais 8 wird augenblicklich
seinen Kontakt i i schließen und die den Erregungsvorgang unterstützende Wicklung
3 einschalten. Bei der vorgeschilderten Einrichtung wird also, wie schon eingangs
erwähnt, vom Schaltrelais beim Überschreiten des Spannungssollwertes die Amperewindungszahl
des Stufenrelais ganz unwirksam gemacht, während sie beim Unterschreiten wirksam
wird.
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Selbstverständlich könnte auch an Stelle des Widerstandes i o vor
der Erregerspule 9 des Stufenrelais auf diesem eine zusätzliche Wicklung vorgesehen
sein, die genau so wie der Vorwiderstand eingeschaltet oder überbrückt werden könnte.
In diesem Falle würden dann vom Schaltrelais beispielsweise beim überschreiten des
Spannungssollwertes die Amperewindungen des Stufenrelais nur zum Teil unwirksam
gemacht .werden, während beim Abfallen der Spannung die gesamten Windungen des Schaltrelais
eingeschaltet würden.
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Im übrigen wäre es auch denkbar, durch das Schaltrelais selbst die
Amperewindungen der Maschine bei Spannungsanstieg zu schwächen, bei Spannungsabfall
hingegen zu stärken. Fig.2 zeigt schematisch, wie die Kontakte des Stufenreglers
bzw. das Schaltrelais ausgebildet und einander zugeordnet sein müssen, um die vorbezeichnete
Aufgabe zu erfüllen. In Fig.2 ist die Schaltung nur so weit dargestellt, als zum
Verständnis des Zusammenwirkens von Schaltrelais und Stufenrelais erforderlich ist.
Das Nebenschlußfeld 3 des Generators i wird vom Stufen= relais 8 ein- oder ausgeschaltet,
und zwar durch dessen an die zu regelnde Spannung 2 angeschlossene Erregerspule
9. Das Nebensdh.lußf@eld:3 steht jedoch nicht, wie beim ersten Ausführungsbeispiel,
direkt mit den Kontakten i i des Stufenrelais in Verbindung, sondern der Strompfad
führt hierbei über die im Ruhezustand geschlossenen Kontakte 2o des besonders ausgebildeten
Schaltrelais 21 zli den Kontakten i i des Stufenrelais B. Das Schaltrelais ist in
vorliegendem Falle ein Doppelkontaktrelais, das selbstverständlich auch durch zwei
Relais ersetzt werden könnte. In der Zeichnung ist die Ruhelage dieses Relais dargestellt.
Hat die geregelte Spannung den Sollwert, dann wird die Erregerspule 22 des Schaltrelais
die . dargestellte Mittellage halten. Angenommen, die Spannung im Netz fällst ab,
dann sinkt der Strom in der Erregerspule 22, und die Kontakte 23 dies Relais 21
werden sich schließen, das Nebenschlußfeld 3 wird .eingeschaltet unabhängig davon,
ob z. B. die Kontakte i i des Stufenrelais 8 geöffnet hatten. Durch die Mitwirkung
des Feldes 3 wird schnell der Sollwert der Spannung erreicht werden. Steigt hingegen
die Spannung im Netz über den Sollwert hinaus an, dann wird die Spule 22 des Schaltrelais
21 in der Lage sein, die Kontakte 2o zu öffnen und damit den durch den Stufenregler
b.eeinflußten Stromkreis des Feldes .öffnen, auch dann, wenn in diesem Augenblick
die Kontakte i i des Stufenrelais geschlossen waren. Die Öffnung des Stromkreises
erfolgt deshalb, weil die Kontakte i i des Stufenrelais und die Kontakte 2o des
Schaltrelais, wie vorstehend erwähnt, in Reihe geschaltet sind.
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Bei der Anordnung gemäß Fig.2 wird praktisch durch das Schaltrelais
zeitweise, und zwar nur im Augenblick eines Spannungs:
anstiegs
oder Abfälls die Aufgabe des Stufenrelais übernommen. Die Anordnung arbeitet in
diesem Augenblick so; als lob das Stufenrelais überhaupt nicht vorhanden wäre.
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Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, die Einrichtung auch so
aufzubauen, daß das* dem Stufenrelais zugeordnete Schaltrelais im Augenblick eines
Spannungsanstiegs auf eine Schwächung der Amperewindungszahl des Stufenrelais hinarbeitet,
hingegen die volle Amp.erewindungszahl der geregelten Maschine direkt wirksam macht,
wenn ein Spannungsabfall eintritt. Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt.
Auch hier ist der geregelte Generator wieder mit i bezeichnet, der das Netz 2 speist.
Im Stromkreis der sich selbst erregenden Nebenschlußwicklung 3 liegen die Kontakte
i i des in vorliegendem Falle mit zwei Erregerwicklungen 24, 25 versehenen Stufenrelais
26. Im Nehenschlußkreis der Maschine liegt also das Feld 3, die mit diesem in Reihe
geschaltete eine Erregerspule 24 des Stufenrelais und die Kontakte i i dieses Relais.
Die zweite Spule 25 des Stufenrelais liegt in Reihe mit dem Feld 4 des Generators,
das über den Gleichrichtersatz 5 aus einem Wechselstromnetz 6 mit Strom versorgt
wird. Auf der Wechselstromseite des Gleichrichtersatzes liegen die Kontakte 7 des
Reglers. Das dem Stufenrelais 26 zugeordnete Schaltrelais 27 nimmt die in der Zeichnung
dargestellte Mittellage ein, sofern der über die Erregerspule 14 des Kontaktreglers,
den Sollwerteinsteller 15 und die Erregerspule 28 des Schaltrelais fließende Strom
den Sollwert aufweist.
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Angenommen, die Spannung steigt plötzlich an, dann wird die Erregerspule
28 des Schaltrelais 27 in der Lage sein, die Kontakte 29 und 3o zu schließen. Hierdurch
werden die Erregerspule 24 des Stufenreglers 26 kurzgeschlossen, damit seine Kontakte
12 geöffnet und das sich selbst erregende lNTebenschlußfeld 3 ausgeschaltet. Im
vorliegenden Falle werden also die Amperewindungen des Stufenrelais bei Spannungsanstieg
unwirksam gemacht. Fällt hingegen die Spannung, dann wird die Spule 28 des Schaltrelais
27 nicht mehr in der Lage sein, den Kontakt 30 in der Mittellage zu halten.
Dieser tritt mit dem Kontakt 31 in Verbindung, wodurch praktisch das Stufenrelais
26 ausgeschaltet wird, und seine Aufgabe wird von dem Schaltrelais übernommen. Dias
Nebenschlußfel.d 3 wird bis zum Erreichen des Sollwertes der Spannung eingeschaltet
bleiben, alsdann kehrt der Kontakt 3o in die Mittellage zurück. Bei Spannungsabfall
wird also die volle Amperewindungszahl des Maschinenfeldes durch das Stufenrelais
wirksam gemacht.