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Anordnung zur Spannungsregelung von elektrischen Wechsel- oder Drehstromgeneratoren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Spannungsregelung von elektrischen
Wechsel- oder Drehstromgeneratoren mit Erreger- und Hilfserregermaschine, wobei.
die letztere mit zwei einander entgegenwirkenden Erregerwicklungen einer dritten
selbstgespeisten Erregerwicklung versehen ist. Die eine der einander entgegenwirkenden
Wicklungen wird von einer nahezu konstanten Spannungsquelle gespeist, während die
andere über eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule von der zu regelnden Spannung
beeinflußt wird. Mit einer solchen Anordnung kann man, da keine beweglichen Kontakte
vorhanden sind, eine sehr schnelle Regelung erhalten. Um aber diese Möglichkeit
voll ausnutzen zu können, ohne Pendelungen zu :erhalten, ist es erforderlich, eine
kräftige Rückführung einzuführen, Nach der Erfindung geschieht dies dadurch, daß
die Drosselspule mit einer zusätzlichen . Wicklung versehen wird, welche über einen
Energiespeicher, z. B. einen Transformator, an die Haupterregerspannung angeschlossen
wird. Hierdurch erreicht man, daß die von dem Energiespeicher abgegebenen Rückführungsimpulse
auf die Gleichstromvormagnetisierung der Drosselspule immer in der richtigen Richtung
wirken.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der für die Erregung
der Hilfserregermaschine erforderliche Strom von einem an die zu regelnde Spannung
angeschlossenen Transformator entnommen und von diesem über die Drosselspule und
einen Gleichrichter geführt, dem der für die Erregung des Erregers erforderliche
veränderliche Gleichstrom entnommen wird. Demselben Transformator wird bei dieser
Ausführungsform der Erfindung auch der nahezu konstante Erregerstrom für die Hilfserregermaschineentnommen.
Zu diesem Zweck ist die Sekundärwicklung des Spannungstransformators über einen
Konstantstromwiderstand und einen Gleichrichter geschlossen, dem der nahezu konstante
Erregerstrom für die Hilfserregermaschine entnommen wird.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Hilfserregermaschine
zweckmäßigerweise mit einem Gleichstrom-Wechselstromgenerator vom Einankerumformertyp
gekuppelt. Dieser Maschine wird gleichstromseitig
der Strom für
die nahezu konstante Erregung der Hilfserregermaschine entnommen und wechselstromseitig
ein Strom, der über die Drosselspule und einen Gleichrichter fließt, dem der Strom
für die veränderliche Erregung der Hilfserregermaschine entnommen wird. Die Sekundärwicklung
des an die zu regelnde Wechselspannung angeschlossenen Transformators führt über
einen Gleichrichter zu einer Wicklung der Drosselspule; eine weitere Wicklung ,der
Drosselspule ist iji derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform über einen
Eniergiespeich@er an die Haupterregermaschine angeschlossen.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i ein Schaltbild des .ersten Ausführungsbe.i.spi:els
der Erfindung.
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Abb. 2 zeigt die Strom- und Spannungsverhältnisse in der gleichstromgesättigten
Drosselspule.
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Abb. 3 zeigt ein Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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In Abb. i bezeichnet i den Hauptgenerator mix den abgehenden Leitungen
2, an die der Transformator 3 angeschlossen ist. q. bezeichnet die Schleifringe,
über die der Hauptgenerator seinen Erregerstrom erhält; diese können durch den Umschalter
5 entweder mit dem Entmagnetisierungswiderstand6 oder mit der Haupterregermaschine
7 verbunden werden. Die Erregerwicklung 8 der Haupterregermaschine 7 ist unmittelbar
an die Bürsten der Hilfserregermaschine 9 angeschlossen, welche von dem in der Abbildung
als Gleichstrommotor dargestellten Motor i o angetrieben wird. Die Hilfserregermaschine
9 hat drei Erreger«-icklungen. Die Erregerivicklung i i liegt in Reihenschaltung
mit dem Regulierwiderstand 12 im Nebenschluß zum Anker dieser Maschine. An die Sekundärwicklung
des Transformators 3 sind sowohl die Wicklungen 14 der Drosselspule 15 in Reihenschaltung
mit dem Gleichrichter 16 als auch der Gleichrichter 17 in Reihenschaltung mit dem
Konstantstromwiderstand 18 angeschlossen. Außerdem ist an die Sekundärwicklung des
Transformators 3 über einen Parallelresonanzkreis 2o der Gleichrichter ig angeschlossen.
An die Gleichstromklemmen des Gleichrichters 16 ist die Erregerwicklung 21 der Hilfserregermaschine
9 und an die Gleichstromklemmen des Gleichrichters 17 die Erregerwicklung 22 dieser
Erregermaschine angeschlossen. An die Gleichstromklemmen des Gleichrichters i9 hingegen
ist die Wicklung 23 der Drosselspule 15 angeschlossen. Die Wicklung 24. der Drosselspule,
die auf demselben Schenkel wie die Wicklung 23 liegt, ist über den Transformator
25 an die Haupterregermaschine 7 angeschlossen. Der zwischen der Haupterregermaschine
und der Primärwicklung dieses Transformators eingeschaltete Widerstand 26 dient
zur Einregelung der Rückführung.
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Die Anordnung wirkt in folgender Weise. Der durch die Wicklung 22
in der Hilfserregermaschine g fließende Gleichstrom ver# läuft infolge des Konstantstromwiderstandes
18 ungefähr nach der Kurve 1" (Abt. 2), d. h. der Strom 22 in der Erregerwicklung
ist zwischen ziemlich weiten Grenzen unabhängig von den Spannungsschwankungen des
Generators i. Der Strom in der Erregerwicklung 21 dagegen erhält, da der Eisenkern
der Drosselspule 15 stark gesättigt ist, einen mit schwankender Spannung des Generators
i stark schwankenden Verlauf nach der Kurve i, in Abb. 2. Da der Gleichrichter 19
mit einem Parallelresonanzkreis in Reihe geschaltet ist, wird der durch die Wicklung
23 fließende Strom von der Frequenz stark abhängig, was den Schwankungen der Sättigung
entgegenwirkt, die man bei schwankender Frequenz sonst erhalten würde; der Verlauf
des Stromes i, wird also von der Frequenz nahezu unabhängig. Die beiden Wicklungen
21 und 22 der Hilfserregermaschine 9 wirken einander entgegen, und die Widerstandskennlinie
der Wicklung i i hat annähernd dieselbe Neigung wie der gerade Teil der Magnetisierungskurve
der Hilfserregermaschine, ist aber doch so steil, daß sie die Magnetisierungskurve
nicht schneidet. Eine ganz geringe Erhöhung oder Verminderung der Magnetisierung
durch die beiden einander entgegenwirkenden Wicklungen 21 und 22 wird deshalb eine
wesentliche Änderung der Spannung der Hilfserregermaschine 9 zur Folge haben. Wenn
die Spannung des Generators i steigt, bedeutet dies, daß i, vergrößert wird, wodurch
die Erregung der Hilfserregermaschine 9 herabgesetzt wird. Als Folge davon wird
auch die Erregung der Haupterregermaschine 7 und damit die des Generators i herabgesetzt.
Eine Senkung der Spannung des Generators i hat zur Folge, daß i, sinkt, wodurch
die Erregung der Hilfserregermaschine 9 und damit auch die des Hauptgenerators i
vergrößert wird.
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Infolge der magnetischen Trägheit der magnetischen Felder des Systems
würde eine pendelungsfreie Regelung nicht möglich sein, wenn nicht eine Rückführung
vorgesehen wäre. Diese ist in an und für sich bekannter Weise durch den Transformator
25 geschaffen, welcher bei einer Änderung der Spannung des Haupterregers 9 einen
Strom durch die Wicklung 24 der Drosselspule 15 schickt, der nach einer. Exponentiallinie.verläuft.
Dieser Strom bewirkt eine vorübergehende Verschiebung der Kurve (i, in Abb.2) in
einer solchen Richtung, daß der Regelvorgang etwas früher
unterbrochen
wird als sonst der Fall wäre, wodurch Pendelungen verhindert werden.
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In dem Falle, daß die Widerstandskennlinie der Wicklung i i der Hilfserregermaschine
9 mit der Magnetisierungskurve der Erregermaschine vollständig zusammenfiele, würden
beim Regelvorgang die Spannungsverhältnisse immer so verändert werden, daß i, und
i,1 stets gleich bleiben. Eine solche Anordnung birgt aber eine gewisse Gefahr für.
Pendelungen, und es ist deshalb zweckmäßiger, die Widerstandskennlinie der Wicklung
i i so zu wählen, daß sie etwas von dem geraden Teil der Magnetisierungskurve abweicht;
dies bedeutet aber, daß die Wicklungen 21 und 22 immer einen gewissen Beitrag zu
der Erregung der Hilfserregermaschine 9 liefern müssen.
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Bei der Anordnung nach Abb.3 wird die Hilfserregermaschine 9 auch
von einem Gleichstrommotor io angetrieben; dieser Motor treibt außerdem einen Generator
27 vom Einankertyp an, welcher die ganze für die Sondererregung der Hilfserregermaschine
erforderliche Leistung liefert, wodurch der Transformator 3 .entlastet wird, indem
er nur die für die Gleichstromerregung der Drosselspule erforderliche Leistung liefern
muß. Die Erregerwicklung 22 der Hilfserregermaschine wird über einen Regelwiderstand
28 von der Gleichstromseite des Generators 27 gespeist, und die 'Erregerwicklung
2 i wird über einen Gleichrichter 29, der mit den Wicklungen 14 der Drosselspule
15 in Reihe geschaltet ist, von der Wechselstromseite desselben Generators gespeist.
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Der Strom durch die Erregerwicklung 22 wird demzufolge nahezu konstant
bleiben und kann durch den Widerstand 28 auf einen wählbaren Wert eingestellt werden.
Der Strom durch die Erregerwicklung 2 i ist m derselben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel
von den Spannungsschwankungen des Generators i stark abhängig, und diese Abhängigkeit
wird bei dieser Ausführungsform dadurch erhalten, daß die Drosselspule 15 mit einer
Wicklung 3 0 versehen wird, welche über einen Gleichrichter 3 i von dem Transformator
3 gespeist wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Transformator 3 geringer
belastet wird als bei der Anordnung nach dem ersten Ausführuilgsbeispiel.
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Durch den Umstand, daß die beiden fremderregten Erregerwicklungen
der Hilfserregermaschine von derselben Stromquelle gespeist werden, werden sie bei
sonst gleichen Verhältnissen in derselben Weise von dieser Stromquelle abhängig,
wodurch man eine genaue Regelung erhalten kann, ohne daß an die Konstanz dieser
Stromquelle besonders hohe Forderungen gestellt werden müssen.