DE761781C - Spannungsregelungseinrichtung fuer mit veraenderlichen Drehzahlen angetriebene Stromerzeuger, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen - Google Patents

Spannungsregelungseinrichtung fuer mit veraenderlichen Drehzahlen angetriebene Stromerzeuger, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen

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DE761781C
DE761781C DEB199949D DEB0199949D DE761781C DE 761781 C DE761781 C DE 761781C DE B199949 D DEB199949 D DE B199949D DE B0199949 D DEB0199949 D DE B0199949D DE 761781 C DE761781 C DE 761781C
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DE
Germany
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winding
voltage
shunt
windings
regulator
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DEB199949D
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English (en)
Inventor
Emil Dr-Ing Blaich
Hermann Mittag
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16Regulation of the charging current or voltage by variation of field
    • H02J7/22Regulation of the charging current or voltage by variation of field due to variation of make-to-break ratio of intermittently-operating contacts, e.g. using Tirrill regulator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/24Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field due to variation of make-to-break ratio of intermittently-operating contacts, e.g. using Tirrill regulator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Spannungsregelungseinrichtung für mit veränderlichen Drehzahlen angetriebene Stromerzeuger, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsregelungseinrichtung für mit veränderlichen Drehzahlen angetriebene Stromerzeuger, die mit mehreren geregelten Nebenschlußerregerwicklungen versehen sind, insbesondere in Anlagen auf Fahrzeugen.
  • Für die Regelung der Spannung von Stromerzeugern in Fahrzeuganlagen sind meist sog. Zitterkontaktregler vorgesehen, die durch Öffnen und Schließen von im Stromkreis der Erregerwicklung des Stromerzeugers liegenden Kontakten einen Widerstand periodisch mit der Erregerwicklung in Reihe schalten bzw. kurzschließen. Der Regelbereich solcher Regler ist durch verschiedene Umstände begrenzt. So soll erfahrungsgemäß der über die Kontakte geführte Strom bestimmte Höchst- und Mindestwerte nicht über- und unterschreiten, da sich in beiden Fällen die Regelung störende Kontaktschäden einstellen können. Eine Begrenzung des Erregerstromes bedeutet einerseits eine Begrenzung der Leistung des Stromerzeugers, anderseits auch eine Begrenzung des Regelbereichs in bezug auf die LTmdrehüngszahlen des Stromerzeugers, wenn dieser mit stark ver,inderlichen Drehzahlen angetrieben wird.
  • Um den Regelbereich der an sich sehr ztiverlässigen und betriebssicheren Zitterkontaktregler zu vergrößern. hat inau die Feldwicklung des Stromerzeugers unterteilt und jedem Wicklungsteil einen Regler zugeordnet. Bei dieser Anordnung besteht jedoch die Schwierigkeit, daß die Regler nicht gleichmäßig arbeiten. so daß etwa die Kontakte des einen Reglers bereits ständig geöffnet bleiben. während der andere Regler die volle Regelleistung aufzubringen hat, wodurch seine Kontakte überlastet werden. 'Mittel zur 1-rzielung einer gleichmäßigen Verteilung der Regelal)liängigl:eit auf alle Realer haben ein Sinken der Regelfrequenz zur Folge.
  • Die bekannten Anordnungen genügen außerdem nicht, auch die Spannung von Stromerzeugern von verhältnismäßig großen Leistungen und liolien Spannungen einwandfrei zti regeln.
  • Gemäß der Erfindung wirkt nur auf eine der \ehenschlußwicklungen ein Spannungsregler. und die übrigen 'NebenschlußerregerwickIungen werden in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der durch den Spannungsregler geregelten \ehenschlußwicklung gesteuert. Die Steuerung der nicht auf den Spannungsregler wirkenden \ebenschlußwicklungen erfolgt zweckmäßig in der Weise. daß diese Wicklungen bei Anlauf des Stromerzeugers eingeschaltet sind und mit zunehmenden Drehzahlen des Stromerzeugers in ihrer Erregerwirkung vermindert und schließlich der regelnden Erregerwickhing entgegengeschaltet werden.
  • .11s Betriebsgrößen der geregelten l:rregerwicklung kommen für die Steuerung der übrigen Wicklungen beispielsweise der Erregerstrom in der durch den Spannungsregler geregelten Wicklung oder, bei Anwendung eines Zitterkontaktreglers. die an den Kontakten dieses Reglers herrschenden @pannun-«en, die ebenfalls als eine BetriehsgröCe der geregelten Wicklung anzusehen sind, in Frage.
  • Die Regelarbeit wird nur durch einen einzigen Regler bewältigt. der nunmehr für die Spannungsregelung von Stromerzeugern selbst verhältnismäßig hoher Spannungen und großer Leistungen ausreicht. Fei Anwendung eines Zitterkontaktreglers kann der über die Kontakte des Reglers fließende Erregerstrom stets innerhalb der für die Kontakte zulässigen Grenzen gehalten werden. Der lZegelhereich umfaßt stark veränderliche Drehzahlen und Leistungen des Stromerzeugers. so daß die Anordnung auch für Verbundgeneratoren mit Vorteil angewendet werden kann. Bei Verbundgeneratoren würde hei dem eng begrenzten Regelbereich bisher bekannter Regeleinrichtungen, der bereit: bei verliältnismäßig niedrigen Drehzahlen erreicht wird. der Generator mittels seiner Hauptstromwicklung auf der Hauptstromcharakteristik weiterarbeiten. Die Generatorspannung würde damit nicht mehr geregelt und kann rasch zti hohe Werte annehmen. Mit Anwendung der neuen Regeleinrichtung ist dieser -Nachteil vermieden.
  • Man erzielt mit der neuen -#',pantiuiigsreg.!-lungseinrichtung den Vorteil. daß auch für die Spannungsregelung von Stromerzeugern mit Spannungen, die ein Mehrfache: der bisher von Zitterkontaktrealern beherrschten Spannungen betragen. ein einfacher. an sich als zuverlässig und als langlebig erprolitcr Zitterkontaktregler ausreicht. Die Aufwendungen für diese Regelungseinrichtung aii Werkstoffen und Arbeitszeit sind gering. wohl an sich als auch im Verhältnis zu arideren RegelungSanordntuigen.-In der Zeichnung ist ein .@ttsfülirtuigsl3eispiel des Erfindungsgegenstands dargestellt. und zwar zeigt Ahh. i das Schaltbild einer Sti-oinei-zeti"cranlage mit einem Verbundgenerator und Ahb. ? einige Regelungskurven.
  • Die Ahh. i stellt eine Strotnerzeugeranlage beispielsweise in einem Fahrzeug dar finit einem Verbundgenerator i, der eine Hauptwicklung 2 und zwei Nehenschluß«-ichltiiigeti 3 und d. aufweist.
  • Ein U-förmiges Magnetgestell ; eines krlais ;i trägt auf seinem Joch einen Magnetkern C; und auf seinen Schenkeln Anker und B. die gegen das NlagnetgesteIl elektrisch isoliert an den Schenkeln federnd aufgebiingt sind. Die Anordnung der Anker; und ist so getroffen. daß der Anker 7 auf eine Ieringere Amperewindungszahl anspricht als der Anker B. so daß -zunächst der Anker ,- angezogen wird und seine Kontakte betätigt und danach erst der Anker B. Erreicht werden kann dies z. R. durch verschieden :tarne Federn, an denen die Anker aufgehängt sind. oder auch durch verschieden große Ltiftsiialtc zwischen den Ankern und dem 'Magnetkern c,. Der Anker ; trägt Kontakte g. i o. denen ortsfeste Kontakte i i bzw. 12 gegenüberstehen. Der Anker ` trägt Kontakte 13. i -l. dene n ortsfeste Kontakte 15 bzw. i C, gegenüberstehen. Die Kontakte 11. 12. i; und to süid ;in dem 1Iagnetgestell ; elektrisch isolici-t befestigt. Auf den Kern 6 sind vier Wickknigen 17 . 18. ig und 20 aufgebracht.
  • An dein senkrechten Schenkel eines Magnetwinkels 21 eines Spannungsreglers 2. auf dessen Kern 22 eine Spannungswicklung ?; gewickelt ist, ist ein Anker 2.t federnd aufgehängt. Der Anker 24 trägt einen Kontakt 2;. dem ein am Magnetwinke121 elektrisch isoliert befestigter Kontakt 26 gegenübersteht.
  • Ein U-förmiges Magnetgestell 27 eines vereinigten selbsttätigen Schalters und Steuerreglers 53 trägt auf seinem Joch einen Magnetkern 28 und an seinen Schenkeln Anker 29 und 3o, die federnd an den Schenkeln aufgehängt sind. Der Anker 30 ist gegen das Magnetgestell elektrisch isoliert. Die Anker tragen Kontakte 31 bzw. 32, denen am Magnetgestell 27 elesctrisch isoliert befestigte Kontakte 33 bzw. 34 gegenüberstehen. Auf den Magnetkern 28 sind -Wicklungen 35, 36 und 37 aufgebracht.
  • An Klemmen 38 ist das Verbrauchernetz angeschlossen.
  • Die Wicklung 17 des Relais 51 liegt in Reihe mit der Nebenschlußwicklung 3, mit der auch ein Widerstand 39 in Reihe liegt, der bei geschlossenen Kontakten 25, 26 des Spannungsreglers 52 kurzgeschlossen ist. Durch die Wicklung 17 fließt also der Erregerstrom der Nebenschlußwicklung 3. Die Wicklung 18 des Relais 51 liegt in Reihe mit der Nebenschlußwicklung ;4, so daß sie vom Erregerstrom der Wicklung 4. durchflossen wird. Die Wicklung ig stellt eine Spannungswicklung dar, die jedoch nicht unmittelbar an die Speiseleitungen des Stromerzeugers i, sondern an Anzapfungen von Widerständen 40 und 41 angeschlossen ist. Wie weiter unten ausgeführt werden wird, führt das Relais 51 seine Schaltungen nicht plötzlich, sondern über einen gewissen Bereich regelnd aus. Der Anschluß der Wicklung ig an die Anzapfungen der Widerstände 40 und 41 wirkt sich dabei günstig im Sinne einer Erhöhung der Regelfrequenz aus. Auch wird durch diese Schaltung der Wicklung ig der störenden Remanenz im Relaiseisen entgegengewirkt. Die Anordnung gestattet die Wahl kleiner Luftspalte zwischen 1\,l agnetkern und Anker, wodurch die magnetischen Verluste klein gehalten werden können. Durch entsprechende Wahl der Anzapfungen kann der Regelbereich des Relais eingestellt werden.
  • Die Wicklung 2o stellt eine Kompensationswicklung dar, deren Bedeutung weiter unten geschildert werden wird. Sie liegt in Reihe mit der SpannungsWicklung 23 des Reglers 52 und der Wicklung 37 des Steuerreglers 53.
  • Die Kontakte 12 und 16 des Relais 51 sind über Widerstände 42 bzw. 43 an je eine der Speiseleitungen des Stromerzeugers i angeschlossen. Die Widerstände 42 und 43 sollen den über die Kontakte des Relais 51 fließenden Strom begrenzen, sie sollen weiter die Einhaltung möglichst geringer Kontaktabstände ermöglichen, bei denen ohne Zwischenschaltung von Widerständen die Gefahr des Kurzschlusses zwischen den Speise-Leitungen des Stromerzeugers bestehen würde. Die Gefahr eines Kurzschlusses über die Kontakte des Relais 51 läßt sich auch auf andere Weise, etwa durch getrennte Anordnung der Kontakte und Betätigung durch mehrere Anker, beseitigen.
  • Die Widerstände 40 und 41 dienen, wie bei der Darstellung des Regelungsvorganges hervorgehoben wird, dazu, eine stufenweise Steuerung der Nebenschlußwicklung 4 zu erzielen. Der Widerstand 40 ist bei geschlossenen Kontakten g, 11, der Widerstand 41 bei geschlossenen Kontakten 13, 15 des Relais 51 kurzgeschlossen. Bei stillstehendem Stromerzeuger i sind die Kontakte g, 11 und 13, 15 des Relais 51 geschlossen, die Kontakte io, 12 und 14, 16 dieses Relais offen, die Kontakte 25, 26 des Spannungsreglers 52 geschlossen, die Kontakte 31, 33 und 32, 34 des vereinigten Schalters und Steuerreglers 53 offen, die Widerstände 39, 4o und 41 also kurzgeschlossen, die Nebenschlußwicklungen 3 und ,4 voll eingeschaltet.
  • Wird der Stromerzeuger i angetrieben, so schließt bei einer bestimmten Spannung, der Einschaltspannung, der Anker 29 die Kontakte 31, 33 infolge Erregung durch die Wicklungen 36 und 37 des Schalters bzw. Steuerreglers 53. Damit ist der Stromerzeuger i über die Netzklemmen 38 mit den an das Netz jeweils angeschlossenen Verbrauchern verbunden. Nunmehr unterstützt die Wicklung 35, durch die der Belastungsstrom des Stromerzeugers i fließt, die Wicklungen 36, 37, so daß die Kontakte 31, 33 sicher geschlossen gehalten werden.
  • Wird die Spannung, auf die geregelt werden soll, erreicht, so beginnt der Spannungsregler 52 zu arbeiten. Durch periodisches Öffnen und Schließen der Kontakte 25, 26 schaltet er den Widerstand 39 periodisch in Reihe mit der Feldwicklung 3 bzw. schließt ihn kurz. Dadurch wird zunächst bis zu einer bestimmten Drehzahl des Stromerzeugers die Spannung konstant gehalten. Es sei hier zunächst die Beschreibung der an sich bekannten Wirkungsweise des Steuerreglers 53 eingeflochten. Bei einem bestimmten Belastungsström wird der Anker 3o des Steuerreglers 53 angezogen, der die Kontakte 32, 34 schließt. Dadurch wird die Wicklung 37 kurzgeschlossen. Als Folge davon wird die Wirkung der Wicklung 23 des Spannungsreglers 52 erhöht, d. h. die Spannung des Stromerzeugers wird auf einen niedrigeren Wert geregelt. Die Wicklung 37 wirkt für den Steuerregler als Zitterspule, da sie durch die Kontakte 32, 34 periodisch kurzgeschlossen und eingeschaltet wird. Der Steuerregler 53 arbeitet in Abhängigkeit von der Belastung des Stromerzeugers, er wirkt sich also in jeder Stufe der Spännungsregelung, d. h. bei allen Drehzahlen des Stromerzeugers in gleicher regelnder Weise aus.
  • Die Wicklungen 17 und 18 des Relais 51 wirken der Wicklung 1g entgegen. Die Wicklung 2o wirkt im Sinne der Wicklung 1g und dient dazu, bei Einsetzen der Tätigkeit des Steuerreglers 53, also bei geschlossener Wicklung 37, die hierbei infolge der niedrigeren Spannung weniger erregte Wicklung 1g zu unterstützen und damit die gleiche Amperewindungszahl im Sinne der Wirkung der Wicklung 1g auf dem Relais 51 zu erzielen Wie bei eingeschalteter Wicklung 37. Da das Relais in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der regelnden Nebenschlußwicklung 3 ansprechen soll, im vorliegenden Beispiel also in Abhängigkeit vom Erregerstrom in der Wicklung 3, so muß die Gegenkraft eine konstante Größe sein, d. h. die Amperewindungen der Spulen 1g und 2o müssen insgesamt sich stets, gleichbleiben. Wird daher die Spannung bei Erreichen oder Überschreiten der bestimmten Belastung durch den Steuerregler auf einen niedrigeren Wert geregelt, so nehmen die Amperewindungen der Wicklung 1g ebenfalls ab, die der Wicklung 2o nehmen jedoch zu, da die bislang in Reihe mit ihr liegende Wicklung 37 bei Ansprechen des Steuerreglers 53 kurzgeschlossen wird. Die Gesamtamperewindungen beider Wicklungen 1g und 2o bleiben sich also immer gleich. Es wird dadurch auf dem Relais 51 eine für die Dauer der Regelung unveränderlich bleibende Kraft erzielt.
  • Dieser Kraft wirken die Kräfte der beiden Wicklungen 17 und 18 entgegen. Diese Wicklungen führen die Erregerströme der Nebenschlußwicklungen 3 bzw. 4. Durch die Anordnung der Wicklung 18 wirkt sich also auch der Erregerstrom der nicht regelnden Wicklung 4. auf das Relais 51 aus.
  • Der Erregerstrom in der Nebenschlußwicklung 3 nimmt durch die Tätigkeit des Spannungsreglers 52 mit zunehmender Drehzahl des Stromerzeugers 1 ab. Der Erregerstrom der nicht regelnden Wicklung 4 bleibt zunächst unverändert. Damit vermindern sich auch die Amperewindungen der Wicklung 17 des Relais 51. Bei einem bestimmten unteren Wert dieser Amperewindungen beginnt der Kern 6 den Anker 7 anzuziehen, wodurch sich der Kontakt 9 vom Kontakt 11 abhebt. Der Anker 7 schaltet aber nicht sogleich den Kontakt 1o nach Kontakt 12 durch, sondern arbeitet über einen verhältnismäßig kleinen Drehzahlbereich nach Art eines Reglers. Man ermöglicht dieses Verhalten durch Abstimmung der Federkraft der Ankerfederaufhängung auf die magnetischen Kräfte des Relais sowie durch den Anschluß der Spannungswicklung 1g an Anzapfungen derWiderstände 4o und 41. Das gleiche gilt für die später einsetzenden Steuer- und Schaltvorgänge des Ankers B. Dabei ist jeweils der Anschluß an den Widerstand 4o (für Anker 7) oder 41 (für Anker 8) wirksam. Für den Anker 7 beschrieben, gilt folgendes: Die Spannungswicklung 1g wird, solange die Kontakte 9, 11 und 13, 15 geschlossen sind, von der vollen Spanz' des Stromerzeugers erregt, da die Widerstände 4o und 41 kurzgeschlossen sind und der Widerstandswert von der Anzapfung bis zur Speiseleitung hierbei praktisch vernachlässigt werden kann. Sobald die Kontakte 9, 11 offen sind, fließt dagegen durch den Widerstand 4o ein Strom der in ihm und somit auch in dem Teil von der Anzapfung bis zur Speiseleitung einen Spannungsabfall verursacht. Die Spannung an der Wicklung 1g ist um diesen Abfall geringer, die.den Wicklungen 17 und 18 entgegengerichtete Kraft der Wicklung 1g nimmt dadurch ein wenig ab, der Anker 7 wird infolgedessen wieder losgelassen und schließt die Kontakte g, i 1 wieder. Dadurch steigt die Spannung an der Wicklung 1g wieder auf den vollen Wert an, so daß die Kontakte 9, 11 wieder getrennt werden. Dieser Vorgang findet über einen gewissen Drehzahlbereich des Stromerzeugers 1 statt. Den Steuerbereich des Ankers 7 kann man durch Wahl beliebiger Anzapfstellen am Widerstand 4o nach Wunsch bemessen. Man hat damit die Möglichkeit, eine gewisse Stetigkeit im Ansprechen des Relais 51 zu erzielen und den Einsatzbeginn des Ankers 7 so zu legen, daß der Erregerstrom in der Nebenschlußwicklung 3 keine zu geringen Werte, bei denen erfahrungsgemäß an den Reglerkontakten 25, 26 Kontaktschwierigkeiten auftreten könnten, annimmt. Während dieses Steuervorganges nimmt der Erregerstrom in der N ebenschlußwicklung 4 langsam ab. denn die Wicklung 4 wird während dieses Vorganges periodisch mit dem Widerstand 4o in Reihe geschaltet; der Strom in der Wicklung 3 nimmt also wieder langsam zu, da die für die Konstanthaltung der Spannung entsprechend der Drehzahl des Stromerzeugers 1 erforderlicheErregung von beiden N ebenschlußwicklungen aufgebracht werden muß. Dies gilt auch sowohl für die belastete wie für die unbelastete Verbundmaschine, da die Hauptstromwicklung 2 bei Belastung nur die für diese Belastung erforderliche höhere Erregung liefert.
  • Wird die Drehzahl des Stromerzeugers i «-eiter gesteigert, so schließt der Anker 7 die Kontakte 1o. 12 und bereitet damit eine Schaltung für die Regel- und Schaltvorgänge des Ankers 8 vor. Die Nebenschlußwicklung 4 bleibt in dieser Schaltstellung endgültig in Reihe finit dem Widerstand 40 und liegt parallel zum Widerstand 42. Der Erregerstrom in der' Wicklung 4 nimmt dadurch ruckartig einen niedrigeren Wert an, um den der Erregerstrom in der Wicklung 3 wieder ansteigt. Die Verhältnisse. sind - so zu wählen, daß dabei der Erregerstrom in der Wicklung 3 eine obere Grenze, jenseits der durch zu hohen Strom Kontaktschwierigkeiten:auftreten könnten, nicht überschreitet.
  • Da der Erreger'strorn der Wicklung 4 die Wicklung 18 des Relais 51 durchfließt, so nimmt mit Abnahme dieses Stromes auch die erregende Kraft dieser Wicklung i8 ab. Die Wirkung der Wicklung 17 nimmt zwar wieder zu, da der Erregerstrom in der Wicklung 3 wieder angestiegen ist, jedoch reicht sie allein nicht aus, um entgegen den Wicklungen i9 und 2o den Anker 7 in die Ruhestellung zurückzubringen, Bei weiterer Drehzahlsteigerung bleibt somit der Anker 7 in; der angezogenen Stellung; in der er die Kontakte io, 12 geschlossen' hält.
  • Bei dieser weiterenDrehzahlzunahme bleibt der Erregerstrom in der Wicklung 4 auf dem niedrigeren Wert zunächst wieder- unverändert, der in der Wicklung 3 nimmt infolge der Regelung des Spannungsreglers 52 wieder langsam ab. Wird nun wieder der bestimmte untere Wert des Erregerstromes in Wicklung 3 erreicht, so wird nun auch der Anker F angezogen, der die Kontakte 13, 15 über einen gewissen Drehzahlbereich in gleicher Weise wie oben für den Anker 7 beschrieben, periodisch öffnet und schließt, wobei für diesen Bereich der periodisch einsetzende Spannungsabfall im Widerstand 41 wirksam ist. Durch das periodische Öffnen und Schließen der Kontakte 13, 15 wird die Wicklung 4; die ja bereits in Reihe mit dem Wider stand 40 liegt, periodisch' zusätzlich in Reihe mit dem Widerstand 41 geschaltet. Der Erregerstrom in der Wicklung 4 nimmt also weiterhin ab, der in der Wicklung 3 wiederum zu.
  • Nimmt die Drehzahl noch weiter zu, so schließt der Anker 8 die Kontakte 14 und 16 und schaltet damit die Wicklung 4, die, dabei in die eine Diagonale einer durch die Widerstände 40, 41, 42 und 43 gebildetem, Brücke gelegt ist, der Wicklung 3 entgegen. Der Erregerstrom in Wicklung 4 nimmt dadurch ruckartig einen dem Strom in Wicklung 3 entgegengerichteten Wert an, der durch Abstimmung der genannten Widerstände aufeinander nach Wunsch bemessen werden kann. Auch diese Gegenwirkung wird so bemessen, daß die dadurch bedingte Zunahme des Erregerstromes in- der Wicklung 3 wiederum den für die Reglerkontakte 25, 26 zuträglichen oberen Wert nicht überschreitet. Bei weiterer Drehzahlsteigerung-bleibt der Gegenstrom in. der Wicklung 4 wieder konstant, während der Erregerstrom in der Wicklung 3 durch den Spannungsregler 52 wieder auf abnehmende Werte geregelt wird.
  • Die Vorgänge im Relais 51 seien an Hand der Abb.2 noch einmal dargestellt. Die Kurven in Abb. 2 veranschaulichen die Abhängigkeit der Amperewindungen der Wicklungen des Relais 51 von den Drehzahlen des Stromerzeugers i. Die Linie a entspricht den Amperewindungen der Wicklungen 19 und 2o, die, wie oben beschrieben, über den ganzen Regelbereich (auch bei Ansprechen des Steuerreglers 53) unverändert bleiben. Sie stellen die konstante Gegenkraft zu den Amperewindungen der Wicklungen 17 und 18 dar, die erforderlich- ist, damit das Zu-, Ab- und Gegenschalten der Nebenschlußwicklung 4 in Abhängigkeit vom Erregerstrom der Wicklung 3 erfolgen kann. b ist die Amperewindungskurve für die Wicklung 17, c diejenige für die Wicklung 18. Die Kurve d ist die Resultierende aus den Kurven b und c, die. als solche der Linie a entgegengerichtet ist; so daß sich als Kurve für die auf dem Relais für die Betätigung der Anker 7 und 8 wirksamen Amperewindungen die Resultierende e ergibt. Diese Resultierende e muß etwa den dargestellten Verlauf nehmen, damit nacheinander die Anker 7 und 8 steuern bzw. schalten können. Da die Kurven b und c durch den entsprechend zu ändernden Erregerstrom in den Nebenschlußwicklungen 3 und 4 entstanden sind, entsprechen sie gleichzeitig auch den Erregerströmen selbst, die Kurve b also dem Erregerstrom in Wicklung 3, die Kurve c dem Erregerstrom in Wicklung 4.
  • Es sei angenommen, daß bei Beginn der Kurven das Feld des Stromerzeugers aufgebaut ist, der Stromerzeuger i seine Nennspannung, auf die geregelt werden soll, erreicht hat und der Regler 52 nunmehr zu regeln beginnt. Durch diese Regelung nehmen der Erregerstrom in der Wicklung 3 und damit die Amperewindungen in Wicklung 17 mit zunehmender Drehzahl ab, bis bei einem bestimmten unteren Wert des Stromes in Wicklung 3 der Anker 7 des Relais 51 zu arbeiten beginnt (Linie I). Der Erregerstrom in Wicklung 4 und die Amperewindungen in Wicklung 18 bleiben für diesen Bereich unverändert. Nunmehr nimmt infolge Steuerns des Ankers 7 (periodisches Trennen und Schließen der Kontakte 9, 11) der Strom in Wicklung 4 mit zunehmender Drehzahl ab, bis der Anker 7 die Kontakte io, 12 schließt. Die Wicklung 4 liegt nunmehr mit dem Widerstand 40 ständig in Reihe und parallel zum Widerstand 4:2, und der Erregerstrom in der Wicklung 4 geht. ruckartig auf einen bestimmten Wert zurück. der so bemessen ist. daß der Erregerstrom in Wicklung 3. der entsprechend der Steuerung des Ankers ; wieder zunimmt und bei Schließen der Kontakte io. 12 entsprechend der Abnahme des Erregerstromes in Wicklung .I ruckartig ansteigt. nicht über einen bestimmten, den Kontakten des Spannungsreglers zuträglichen Wert liiiiaus gelangt (Linie 11). Bei weiter zunehmender Drehzahl bleibt der Strom in Wicklung 4 wiederum unverändert. der in Wicklung 3 nimmt wieder entsprechend der Regelung durch den Spannungsregler 52 ab, bis die nach Kurve c resultierenden Amperewindungen ausreichen, den Anker g in Tätigkeit zu setzen (Linie III). Nunmehr steuert der Anker.8 die Wicklung 4 über einen bestimmten Drehzahlbereich durch periodisches Trennen und Schließen der Kontakte 13, i;, bis er am Ende dieses Bereiches die Kontakte 1.4. t(@ schließt und dadurch die Wicklung -. der @Wiclcltlllg 3 entgegenschaltet (LinieIV'). Damit ist auch die Wicklung 18 der Wicklung t; entgegengeschaltet und unterstützt die Wicklungen i9 und 2o. Der Strom in Wicklung 3 steigt wieder all. jedoch infolge entsprechender Bemessung und Abstimmung der Widerstände 4o. 41. .12 und .I3 wiederum ohne die zuträgliche Höchstgrenze zu überschreiten und nimmt bei weiterer Drehzahlsteigerung durch Einfluß des Spannungsreglers ;= wieder ab.
  • Nimmt man die Kurven h und c für den Verlauf des Erregerstromes in den Wicklungeli 3 bzw. ..1. und stellt die Linie V die untere. die Linie VI die obere Grenze dar, unter bzw. über die der Erregerstrom der '%N'icklulig 3. der ja über die Kontakte 23. 26 des Spannungsreglers @2 fließt, nicht hinausgelangen soll, so lädt die Abb. a erkennen. daß die dargestellte Regelungsart eine solche Einhaltung der Grenzen ermöglicht.
  • Der Regelungsverlauf bleibt grundsätzlich der gleiche für den belasteten wie für den unbelasteten Stromerzeuger. Bei Belastung liefert die Hauptstromwicklung 2 die erforderliche zusätzliche Erregung. Die Hauptstromwicklung wird so bemessen, daß auch bei l#berlastung des Stromerzeugers die Hauptstromcharakteristik nicht über den durch den Spannungsregler 52 eingehaltenen Spannungswert hinaus gelangt.
  • Das Nebenschlußfeld kann auch in mehr als zwei Stufen unterteilt werden. Es sind dann entsprechend weitere Anker und Stromwicklungen auf dem Relais 51 vorzusehen. Ebenso kann man durch entsprechende Wahl der Widerstände 40, :I1, .2 und 43 bzw. durch Weglassen oder durch Kurzschließen dieser Widerstände bei bestimmten Regelungszuständen die Wirkung der lebenschlußwicklung4 variieren. Statt die verschiedenen nicht regelnden lebenschlußwicklungen mit Widerständen in Reihe zu schalten. kö nneii diese Wicklungen stufenweise auch ganz ali-bzw. gegetigesclialtet werden.
  • Die Anordnung. daß auch der Erregerstrom der nicht regelnden Wicklung d. sich auf das Relais 51 auswirkt (durch Wicklung ig). ist getroffen. um ein Rattern des Relais zu vermeiden, das unter Umständen eintreten würde. wenn nur der Erregerstrom der regelnden Wicklung wirksam wäre, da in dieseln Falle bei Verminderung oder Abschaltung der nicht regelnden Nebenschlußwicklung 4. infolge der sofortigen Wiederzunahme des Erregerstromes in der regelnden Wicklung= 3 die Anker sogleich wieder in ihre Ruhestellung zurückkehren würden.
  • Statt der in Reihe mit den NebenschltiG-wicklullgen 3 und .I liegenden StroniwickItuigen 17 und 18 können auf dem Relais ;1 auch Spannungswicklungen vorgesehen werden. die jeweils den lebenschlußwicklungen 3 und + parallel geschaltet sind.
  • Eine andere Betriebsgröße der regelnden lehellsclllußwicklung 3 all Stelle ihres Erregerstromes stellt die Spannung dar, die an den Reglerkontakteil 23. 26 herrscht. Atich diese Betriebsgröße eignet sich dazu. eine Regelung der vorbeschriebenen Art zu erzielen. Auf dein Relais 31 wird dann an Stelle der Spannungswicklung ic) und unter Fortlassung der Wicklung 1; eine Spannungswicklung vorgesehen. die parallel zil den Kontakten 2;. 26 de: Spannungsreglers ;= liegt.
  • Wie die Darstellung zeigt, k(innen die Steuerungsvorgänge der nicht regelnden Nebenschlußwicklung mittels eines einzigen Relais 31 bewältigt %%-erden. :Mich bei weiterer Unterteilung des lebeiischlul.tfeldes ist ein einzige: Relais. das eine entsprechend größere Anzahl Anker enthält. ausreichend. Die Anker sind. z. B. in ihrer Aufhängung oder Anbringung, so zu bemessen. daß sie entsprechend dein gewünschten 1Zegeltin"swerlauf nacheinander betätigt werden.
  • Statt des dargestellten Spannungsreglers mit einem Kontaktpaar, eines sog. Einkontaktreglers, kann auch ein Doppelkontaktregler verwendet werden. bei dem in einem bestimmten Drehzahlbereich die regelnde Feldwicklung periodisch in Reihe mit einem Widerstand geschaltet, in einem darüberliegenden Bereich ganz abgeschaltet wird.
  • Das die Steuerung des bzw. der nicht auf den Spannungsregler wirkenden Nel>enschlußfeldteile vornehmende Relais kann iii seinen Abmessungen so gehalten werden, daß es über die Maße der in Fahrzeuganlagen bekannten Zitterkontaktregler nicht hinausgeht. Wie sich aus der Darstellung der neuen Spannun@gsregelungseinrichtung ergibt, ist es durch diese Anordnung möglich, die Spannung von Stromerzeugern, deren Spannung ein Mehrfaches der auf Fahrzeugen bisher üblichen Spannungen beträgt, mit den bekannten einfachen Zitterkontaktreglern, die als solche zuverlässig und betriebssicher arbeiten, zu regeln. Durch weitgehende Unterteilung der Nebenschlußfeldwicklung kann der Stromerzeuger für hohe Spannungen ausgelegt, die Erregerleistung erheblich gesteigert werden. Da nach der neuen Anordnung dabei stets nur ein Feldteil geregelt wird, die übrigen aber je nach Drehzahl des Stromerzeugers zu-, ab- oder gegengeschaltet werden können, so wird, eine Spannungsregelungseinrichtung für Stromerzeuger höherer Spannung erzielt, die übersichtlich, in geringen. Toleranzen arbeitend, betriebssicher und leicht einstellbar ist, da als eigentlich spannungsregelndes Organ ein einfacher Z i tterkontaktreg ler dienen kann.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Spannungsregelungseinrichtung für mit veränderlichen Drehzahlen angetriebene Stromerzeuger, die mit mehreren geregelten Nebenschlußerregerwicklungen versehen sind, insbesondere für Anlagen auf Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß nur auf eine der Nebenschlußwicklungen ein Spannungsregler wirkt -und die übrigen Nebenschlußwicklungen in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der durch den Spannungsregler geregelten Nebenschlußwicklung gesteuert werden.
  2. 2. Spannungsregelungseinr ichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Nebenschlußwicklungen bei Anlauf des Stromerzeugers eingeschaltet sind und mit zunehmenden Drehzahlen des Stromerzeugers in ihrer Erregerwirkung vermindert und schließlich der regelnden Erregerwicklung entgegengeschaltet werden.
  3. 3. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht auf den Spannungsregler wirkenden Nebenschlußwicklungen in Abhängigkeit vom Erregerstrom in der durch den Spannungsregler geregelten Nebenschlußwicklung gesteuert «erden. .
  4. 4. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch i mit einem Zitterkontaktregler, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht auf den Spannungsregler wirkenden Nebenschlußwicklungen in Abhängigkeit von den an den Kontakten des Zitterkontaktreglers herrschenden Spannungen gesteuert werden.
  5. 5. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch i und einem der Unteransprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, mehrere in mehreren Schaltstufen schaltende Anker aufweisendes Relais die nicht auf den Spannungsregler wirkenden Nebenschlußwicklungen steuert.
  6. 6. Spannungsregelungseinrichtung nach den Ansprüchen i bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Regelungsdauer unveränderlich zu haltende Betriebsgröße der Stromerzeugungsanlage, z. B. die Spannung des Stromerzeugers, auf das Relais wirkt.
  7. 7. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Erregerstrom der gesteuerten Nebenschlußwicklungen auf das Relais wirkt. ä. Spannungsregelungseinrichtung nach den Ansprüchen i bis 7, die die Spannung des Stromerzeugers von einem. bestimmten Belastungsstrom an auf niedrigere `fierte regelt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Relais für die Steuerung der gesteuerten Nebenschlußwicklungen eine die Spannungserniedrigung kompensierende Wicklung vorgesehen ist.
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