DE751091C

DE751091C - Einrichtung zur selbsttaetigen Spannungshaltung der Generatoren von Steuerumformern bei Drehzahlschwankungen

Info

Publication number: DE751091C
Application number: DEB188889D
Authority: DE
Inventors: Ludwig Ellinger
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1939-10-20
Filing date: 1939-10-20
Publication date: 1951-08-16

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Spannungshaltung der Generatoren von Steuerumformern bei Drehzahlschwankungen Bei Umformern, insbesondere solchen mit Schwungrad und Zusatzschlupf, ändert sich infolge der schwankenden Drehzahl des Umformersatzes. die Spannung des Generators und dadurch die Drehzahl des angeschlossenen Gleichstrommotors, z. B. des Fördermotors. Die Drehzahleinstellung dieses Motors mit Hilfe des. üblichen Steuerwiderstandes im Erregerkreis des Generators wird dadurch empfindlich gestört. Die Stellung des Steuerwiderstandes stimmt nicht mehr eindeutig mit einer Drehzahl des Gleichstrommotors überein. Die Bedienung des Motors wird schwierig und erfordert geschulte Leute. Die Arbeitsspiele werden weniger genau, wodurch die Ausnutzung der Anlage verschlechtert wird. Der höhere Zeitaufwand ist wirtschaftlich nachteilig.
Man hat versucht, diese Verhältnisse durch Kompoundieren des Generators zu verbessern, allerdings nur mit beschränktem Erfolg, da grundsätzlich die Kompoundierung die durch große Drehzahländerungen auftretenden. Spannungsänderungen des Generators. nicht ausgleichen kann. Durch die Kompoundierung wird wohl die Spannung bei Eintritt ennes Laststoßes verbessert, aber nicht mit der absinkenden Drehzahl ausgeglichen.
Es sind auch Einrichtungen bekanntgeworden, bei welchen eine von der Hauptmaschine angetriebene Hilfsmaschine (Tachometerdynamo) zur zusätzlichen Erregung des Hauptgenerators herangezogen wird, um dadurch eine selbsttätige Aufrechterhaltung der Spannung der Hauptmaschine oder der Drehzahl von Maschinensätzen. zu erzielen. Bei diesen bekannten Einrichtungen wurde der Hilfsdynamo unmittelbar mit dem Felde des Hauptgenerators in Reihe geschaltet, so daß der Hilfsdynamo ausschließlich mit Gegenerregung arbeitet. Mit diesen bisher bekannten Einrichtungen ist jedoch kein. genügender Ausgleich der durch Drehzahländerungen hervorgerufenen. Spannungsabweichungen gewährleistet, da schon im normalen Betriebe, d. h. bei Nenndrehzahl, eine der vollen Erregung entsprechende Gegenspannung und Gegenerregung auftritt. Außerdem eignen sich diese Einrichtungen auch nicht zur Spannungsregelung von Generatoren in Leonardschaltung, bei denen gelegentlich auch eine Umsteuerung zwecks Umkehr der Drehrichtung der gespeisten Motoren. erforderlich ist.
Durch vorliegende Erfindung wird eine von den Drehzahlschwankungen des Umformers unabhängigere Spannungshaltung erzielt, bei der auch eine Umsteuerung ohne weiteres möglich ist. Diese Wirkung wird mit einfachen Mitteln und unter Vermeidung besonderer selbsttätiger Regelgeräte erzielt, wodurch zugleich eine große Betriebssicherheit der Einrichtungen gewährleistet ist.
Nach der Erfindung setzt sich die Erregung des Steuergenerators aus einer fremdgespeisten und von einem positiven bis zu einem negativen Wert regelbaren Grunderregung und einer in an sich bekannter Weise durch eine Differenzspannung erzeugten Zusatzerregung zusammen, wobei letztere aus einer konstanten, von der Generatorspannung unabhängigen und der ihr entgegengesetzten und mit ihr in Reihe geschalteten drehzahlabhängigen Spannung der Erregermaschine gebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird also die Spannung der Hilfsdynamo mit einer konstanten. Stromquelle in Gegenschaltung verglichen und lediglich die auftretende Differenzspannung zur Zusatzerregung herangezogen, so daß bei der Normaldrehzahl überhaupt keinerlei Wirkung auf das Hauptfeld zustandekommt. Erst bei eintretender Drehzahlabweichung und damit Differenzspannung kommt die Zusatzerregung zustande, wobei eine Drehzahlabsenkung Erregungsverstärkung und ein Drehzahlanstieg Schwächung der Generatorerregung bewirkt. Die Zusatzerregerwicklun:g, an die diese Spannung angeschlossen wird, kann entweder auf den Hauptpolen des Steuergenerators oder auf den Polen der Erregermaschine des Generators angeordnet sein. Vor der Zusatzerregerwicklung wird in an sich bekannter Weise ein Umschalter angeordnet, der in weiterer Ausbildung der Erfindung mechanisch mit dem Steuerwiderstand des Generators gekuppelt ist, derart, daß die, Betätigung des Umschalters bei Spannungsumkehr beim Nullwert der Spannung vorgenommen wird.
Es sei noch erwähnt, daß bereits eine Literaturstelle besteht, die ein Regelverfahren für dynamoelektrische Maschinen, insbesondere Beleuchtungsgeneratoren von Bahnfahrzeugen, behandelt. In dieser Literaturstelle wird gesagt, daß sich die Spannung der Erregerwicklung des. Generators aus der Spannung einer Hilfserregermaschine und einer unabhängigen konstanten Spannung zusammensetzt. Betrachtet man jedoch das in dieser Literaturstelle behandelte Ausführungsbeispiel, so ergibt sich, daß der Generator eine vom Hauptstrom durchflossene ungeregelte Erregerwicklung besitzt sowie eine zweite Erregerwicklung, die von einer Differenzspannung gespeist ist, wobei diese Differenzspannung durch die Spannung der auf der Generatorwelle angeordneten Erregermaschine und die dagegengeschaltete Klemmenspannung des Generators selbst gebildet ist, dem eine Batterie parallel geschaltet ist. Die Hilfserregermaschine ist ihrerseits von der lastabhängigen Spannung des Hauptgenerators bzw. der Batterie erregt und ist daher deren Spannungsschwankungen unterworfen. Entgegen den irrtümlichen. Angaben, offenbart also die genannte Literaturstelle mit dem Ausführungsbeispiel keineswegs eine Anordnung, bei der sich die Spannung der Erregerwicklung des Generators aus der Spannung der Hilfserregermaschine und einer unabhängigen konstanten Spannung zusammensetzt, denn die Klemmenspannung-der Maschine bezw. der Batterie ist wegen der inneren Spannungsabfälle dieser Stromquelle abhängig von der Belastung der Maschine selbst mehr oder weniger großen Schwankungen ausgesetzt.
Im Gegensatz hierzu arbeitet die Anord: nung nach der Erfindung völlig lastunabhängig und spricht lediglich auf Drehzahländerungen an, da hier für die Zusatzerregung des Generators der Spannung der Hilfserregermaschine tatsächlich und einwandfrei die konstante Spannung einer Fremdstromquelle entgegengeschaltet ist. Darüber hinaus ist bei der Einrichtung nach der Erfindung für die Grunderregung eine von. einem positiven bis zu einem negativen Wert regelbare Spannung einer Fremdstromquelle verwendet, was, da es sich im Gegensatz zu der erwähnten Literaturstelle um Steuerumformer handelt, von ausschlaggebender Bedeutung ist. Zur Anpassung der Kennlinie der Hilfserregermaschine an die Kennlinie des Generators kann in Reihe mit dem Anker der Hilfserregermaschine ein Einstellwiderstand geschaltet sein. Dieser Widerstand wird zweckmäßig mit dem Steuerwiderstand der Haupterregermaschine zwangsläufig betätigt. Es kann aber auch der Regelwiderstand im Nebenschlußkreis der H:ilfserregermaschine zwangsläufig mit dem Steuerwiderstand der Haupterregermaschine betätigt werden.
Als feste Spannungskomponente, die in Reihe mit dem Anker der Hilfserregermaschine geschaltet' ist, kann die Freanderregersp.annung der Haupterregermaschine verwendet werden, die in bekannter Weise, z. B. einem mit dem Haupterregerumformer gekuppelten Hilfsgenerator konstanter Spannung, entnommen wird. Den Notausschalter wird man erfindungsgemäß so anordnen, daß bei deroBetätigung des Schalters gleichzeitig mit der Fremderregung der HaupteTregermaschine auch die Zusatzerregung auisgeschaltet wird.
In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Die zur Einrichtung nach der Erfindung gehörende Hilfserregermaschine- a ist mit der Welle des Steuerumformers, der aus dem Steuergenerator d, dessen Antriebsmotor e und .dem mit letzterem gekuppelten Schwungrad f besteht, mechanisch gekuppelt. Der Steuergenerator d speist den Gleichstrommotor g. Bei starken Laständerungen wird das Schwungrad f durch Veränderung des Widerstandes im Läuferkreis des Motors, e veranlaßt, Energie abzugeben oder aufzunehmen, wodurch die Drehzahl des Steuerumformers. schwankt. Der, Steuergenerator d wird von der Haupterregermaschine i, die-von einem besonderen Motor angetrieben wird, erregt. Die Haupterregermaschine ihrerseits wird Tiber den Steuerwiderstand k aus dem Netz h fremderregt, das Netz h von einem mit dem Erregerumformer gekuppelten Hilfsgenerator L versorgt.
Die Hilfserregermaschine a speist nun in Reihen- und Gegenschaltung mit der festen Spannung h die Zusatzerregerwicklung m der Haupterregermaschine. Geht die Spannung der Hilfserregermaschine a durch eine Drehzahländerung des Steuerumformers bei einem Laststoß zurück, so überwiegt indem Zusatzerregerkreis die gegengeschaltete feste Spannung ba, die eine Zusatzerregung der Haupterregermaschine und damit eine Spannungserhöhung des Steuergenerators bewirkt, durch die der Spannungsrückgang infolge der Drehzahlabsenkung ausgeglichen wird.
Vor die Zusatzerregerwicklung m ist ein Umschalter b geschaltet, der bei Spannungsumkehr betätigt wird. Zur Angleichung der Kennlinie der Hilfserregermaschine an die Kennlinie des Steuergenerators kann ein Einstellwiderstand c, eine Gegenleompoundwicklung n im Ankerkreis und ein Widerstand o im Feldkreis der Hilfserregermaschine dienen.; diese Hilfsmittel können auch gleichzeitig angewendet sein. Die Einstellung kann so getroffen werden, daß auch der dem Generator eigene Spannungsabfall ausgeglichen. wird. Der Notausschalter p wird zweckmäßig zwischen die Spannungsquelle des Netzes h und die Abnahmestellen der Fremderregung und der Zusatzerregung der Haupterregermaschine geschaltet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsschaltung der Generatoren von Steuerumformern bei Drehzahlschwankungen unter Verwendung einer von der Steuerumformerwelle angetriebenen Hilfserregermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erregung des. Steuergenerators aus einer fremdgespeisten und von einem positiven bis zu einem negativen Wert regelbaren Grunderregung und einer in an sich bekannter Weise durch eine Differenzspannung erzeugten Zusatzerregung zusammensetzt, wobei letztere aus einer konstanten, von der Generatorspannung unabhängigen und, der ihr entgegengesetzten und mit ihr in Reihe geschalteten drehzahlabhängigen Spannung der Erregermaschine gebildet ist. a. Einrichtung nach Anspruch i, wobei die Speisung der Zusatzerregerwicklung über einen Umschalter erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter mechanisch mit dem Steuerwiderstand des Generators derart gekuppelt ist, daß die Betätigung des Umschalters bei Spannungsumkehr beim Nullwert der Spannung vorgenommen wird. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und z, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Anker der Hilfserregermaschine und der festen Spannung ein Regel- und Einstellwiderstand geschaltet ist. q.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwiderstand oder der Regelwiderstand im Nebenschlußkreis der Hilfserregermaschine zwangsläufig mit dem Steuerwiderstand der Haupterregermaschine betätigt wird. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die zur Reihenschaltung mit der Hilfserregermaschine dienende feste Spannung von der gleichen. Stromduelle bezogen wird, die zur Fremderregung des Generators bzw. dessen Erregermaschine dient. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Notausschalter gleichzeitig die Haupterregung des Generators und die Zusatzerregung abgeschaltet werden. Zur Abgrenzung des Eri iidungsgz"enstaiids vom Stande der Technik sind iin Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften N r. 661 807, 145 439, 655 732, 127653, 6o6 157, 535 261, 656 639, 245 012, 272 566, 366 27 0 , 57 76o; französische Patentschrift Nr. 739 5-f7.