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Uibrations-Schnellregler hoher Genauigkeit für elektrische Generatoren
mit Stoßerregermaschine, insbesondere.Amplidyne Für die schnelle Regelung normaler
elektrischer Generatoren sind elektromechanische Vibrationsregler hoher Genauigkeit
bekannt. Das Meißwerk, das mit einem Reglerkontakt verbunden ist, besteht z. B.
bei dem Tirrillschnellregler aus einem robusten, aber sehr empfindlichen Tauchankersvstem
mit einer Genauigkeit von ± 0,3"/o über den gesamten Reglerhub.
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Zur Erzielung einer genügend hohen. Vibrationsfrequenz ist ein statischer
Rückführmagnet vorgesehen, der den Gegenkontakt trägt und der von der Erregermaschinenspannung
gespeist wird. Beim Schließen der Reglerkontakte wird also dieser Kontakt aufmachen,
sobald die durch die Kontaktschließung eingeleitete Erhöhung der Erregermaschinenspannung
wirksam wird. Hierdurch sinkt die Erregermaschinenspannung wieder ab, und der Gegenkontakt
wird sofort wieder zum Schließen veranlaßt usw.
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Durch ' die Entwicklung von. Ouerfeldverstärkerm@aschinen (Amplidyne)
konnte nun die Erregungsgeschwindigkeit um ein Mehrfaches gegenüber der bei den
seither üblichen Gleichstrommaschinen gesteigert werden. Es zeigt sich nun, daß
die seither üblichen Tirrillregler mit und ohne Zwischenrelais nicht mehr in der
Lage sind, bei derartig hohen Erregungsgeschwindigkeiten, die man in gewissen Fällen,
wo Stoßerregung erforderlich ist, ausnutzen will, stabil zu arbeiten, weil die Verzögerung
im Rückführmagneten bereits so groß ist, daß die Vibrationsfrequenz zu klein wird
und sich dadurch die Pulsationen in der Regelgröße auswirken und die Regelung unbrauchbar
machen.
Verwendet man als Vibration.sregler ein massearmes Klappankerrelais,
daß eine Meßwicklung und eine Rückführwicklung beisitzt, wobei der Gegenkontakt
gehäusefest ist, so läßt sich damit eine stabile Schnellregelung mit genügend hoher
Vibrationsfrequenz erzielen. Nun ist aber der nutzbare Hub derartiger Klappanlcerrelai:s
sehr klein, z. B. i mm. Hinzu kommt, :daß diese Relais eine statische Kennlinie
aufweisen, ,d. h. dlie @nzugsspannung und ;damit der eingeregelte Sollwert der Regelgrüße
sind abhängig vom Relaishub. Tritt nun durch Kontaktabbran@d eine Änderung des Arbeitspunktes
ein, so bedeutet dies gleichzeitig eine Verschiebung des eingeregelten SollweTtes
und damit eine sehr unsichere und ungenaue Einhaltung des .Sollwertes. Ferner ist
es nicht möglich, das Meßwerk durch besondere mechanische Mittel, wie etwa das Meßwerk
des Tirrillreglers, zu dämpfen, da Meßwerk- und Rückfithrkontakte mechanisch nicht
getrennt sind.
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Alle diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch den nachstehend
beschriebenen Vibrationsregler behoben, der eine Kombination .des als normales Tauchankersystem
hoher Genauigkeit ausgebildeten Meßwerkes des Tirrillreglers mit einem Klappankerrelais
als reinem Rückführmagneten darstellt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Vibrations-,Sehnellreglers
in Anwendung auf die Spannungsschnellregelung eines Stoßgenerators mit Amplidyneerregermaschine
dargestellt.
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Der Vi#brationsregler besteht aus einem Tauchankermeßwerk i mit angekuppeltem
Hebel 2, der im Lagerbock 3 drehbar gelagert ist und am einen Ende den Reglerschraubkontakt
0 q. und ein Gegengewicht 5 trägt. Der Hebelausschlag kann durch die einstellbaren
Anschläge 6a und 6b begrenzt werden. Am unteren Ende ist der Tauchanker--kern mit
einer federnden Dämpfungseinrichtung versehen, die aus einer in ihrer wirksamen
Windungszahl einstellbaren Feder 7 und einer einstellbaren Luft- oder Öldämpfung
8 besteht. 9 ist eine Spannungswicklung und io eine Stromwicklung des Reglermeßwerkes.
Der als Klappankeirrelais ausgebildete Rückführmagnet T i hat einen federnd gelagerten
Klappanker 12 mit Kontakt 13. Der Klappanker ist mit den Blattfedern 14 verbunden,
die nacheinander zum Anliegen an die einstellbaren Anschläge 15 kommen. 16 und 17
sind zwei Wicklungen des Rückführmagneten. 18 stellt einen Wechselstromgenerator
mit Erregerwicklung ig dar, die von der Amplndyneerregermaschine 2o mit .den Steuerwicklungen
21 und 22 erregt wird. 24. ist eine Hilfserregermasdhine mit konstanter Spannung,
23 ein Nebenschlußregler, 25 ein Justierwiderstand. Die Generatorspannung wird der
Spannungsspule 9 über den Vorwiderstand 26 und den Sollwerteinsteller 27 zugeführt.
28, 29 und 30 sind Vorwiderstände, 31 ein Rückführkondensator und 32 ein
keglerausschalter.
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Die 'Wirkungsweise des Schnellreglers ist wie folgt: Mit dem Nebenschlußregler23
wird die Erregung der Amplidyne so eingestellt, daß sie unterhalb des bei Leerlauf
des Generators i8 erforderlichen. Wertes liegt. Dabei soll die Gegenerregung mittels
Vorwiderstands 25 so abgeglichen sein, daß die Rernanenz der Amplndyne nicht stört.
Da das Meßwerksystern mit dem Tauchankerkern i innerhalb des Reglerhubes mit einer
Genauigkeit von ±#0,3% astatisch, d. h. der Ausschlag unabhängig von der Spannung
an der ,Spule g ist, hält der Schnellregler beim Einlegen des Reglerschalters 32
die Spannung des Generators mit dieser,Genauigkeit konstant. Der mittlere Erregerstrom
in der Steuerwicklung 2.i wird dabei in bekannter Weise durch selbsttätiges Ändern
des Verhältnisses von öffnungszeit zu Schließungszeit der Reglerkontakte 4., 13
bei einer Spannungsänderung des Generators 18 so einbestellt, daß jeweils ein Erregungszustand
eintritt, der -den Sollwert der Generatorspannung wiederherstellt. Die Rückführspule
16 liegt in ebenfalls üblicher Weise über den Vorwilderstand 28 an der Erregerspannung
und bewirkt, ,daß der Klappanker r2 mit zunehmender Erregung angezogen wird, wobei
die quadratische Zu@gkraftkennlinie des Magneten durch ,die nacheinander an die
Anschläge 15 kommenden Blattfedern 14 günstiger gestaltet wird. Da jetzt die Masse
des beweglichen Teils des Rückführmagneten zum- Zweck der Erhöhung der Frequenz
der selbsterregten Vibrationen so verkleinert ist, daß sie mit ungefähr io g nur
noch etwa ein Zwanzigstel der Masse der seither üblichen Rückführmagneten beträgt,
erfolgt die Rückführbewegung des Kontaktes 13 bei Kontaktgabe oder Offnung durch
den Kontakt 4 jetzt so schnell, daß sich eine Vibrationsfrequen.z einstellt, die
in der Generatorwechselspannung nicht mehr zu erlennen ist und auch bei einer Auslegung
der Amplidyneerregermaschine -als ausgesprochene Stoßerregermaschine mit höchster
Auferregungsgeschwindigkeit einen vollkommen, pende-lungsfreien und stabilen Betrieb
ergibt. Eine weitere Beschleunigung der Rückführbewegung des Kontaktes 13 wird durch
die Zusatzwicklung 17 des Rückführmagneten ermöglicht, dveüber den Rückführkondensator
31 an einen Teil der Erregerspannung mittels Spannungsteiler 2i9., 3o angeschlossen
ist. Dadurch wird erreicht, daß die Rückführung nicht, nur auf die Abweichung -
.der Erregerspannung- sondern bereits auf :die zeitliche -Änderung derselben anspricht.
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Da die Lage des Klappankers von der Größe der Erregerspannung abhängig
ist, nimmt der Hebel2 -des Meßwerikes eine von der Belastung des Generators 18 abhängige
Stellung ein. Der obere und untere Erreggrspannungswert kann somit in bekannter
'Weise durch die Anschläge 6a und 6b begrenzt werden. Jede,Stellung .des Hebels
2 entspricht einer bestimmten Erregerspannung.
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Die Masse des aus Meßwerkkern i, Dämpfungseinrichtung 7"8,
Hebel 2 und Gegengewicht 5 bestechenden Melßwerksystems hat keinen Einflu'ß auf
die Vibrationsfrequenz des Reglers. Diese ist allein durch die Zeitkonstante der
Amplidyneerregermaschine
2o und der Zeitverzögerung im Rückführmagneten
i i gegeben, da die Vibrationen auch bei festgehaltenem Meßwerk erfolgen. Wegen
der stark herabgesetzten Zeitkonstante der Erregermaschine, wie es bei Amplidynestoßerregermaschinen,
der Fall ist, muß man die Zeitverzögerung im Rückführmaagneten in entsprechender
Weise herabsetzen, da sonst bereits im stationären Betrieb, d. h. bei konstanter
Belastung des Generators 18 infolge der zu geringen Vibrationsfrequenz starke Pendelungen
der Generatorspannung auftreten. Da andererseits die Induktorträgheit des Hauptgenerators
nasch wie vor vorhanden isst, der gegenüber die Massenträgheit des Tauchankermeßwerkes
überhaupt nicht ins (Gewicht fällt, würde eine Verkleinerung ,des Meßwerksystems
keine Vorteile bringen.
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Der Schnellregler arbeitet praktisch geräuschlos, da sich die Kontakte
q., 13 bei einer Vibrationsfrequenz von über io Hz nicht sichtbar gegeneinander
bewegen. Bei sich ändernder Belastung des Generators r8 tritt eine Relativbewegung
der Kontakte 3, 1q. ein, wodurch eine Selbstreinigung erreicht wird.
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Da die Amplidyneerregermaschine außer der hohen Erregungs@ge@schwirndigkeit
einen hohen Verstärkungsgrad aufweist, über i : iooo, ist die Steuerleistung auch
bei einer Maschine mit einer Ankerleistung von einigen Kilowatt so klein, dl.ß sie
von. einem einzigen Kontaktpaar des Schnellreglers ohne Zwischenschaltung von Relais
betriebssicher im Dauerbetrieb gesteuert werden kann. In Verbindung mit Haupterregermaschinen,
die zwischen die Amplildyneerregermaschine und den zu regelnden Generator geschaltet
sind, reicht die beschriebene Kombination des Vibrationereglers mit der Amplidyneerregermaschine
aus, um die größten vorkommenden Generatorleistungen ebenso schnell zu regeln, wie
es seither durch Verwendung von. großen Schnellreglern bei Regelung im Feldkreis
der Haupterregermaschine üblich war.
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Mit Hilfe des beschriebenen Vibrationsreglers ist es auch möglich,
bei der selbsterregten Ampli,4neerregermaschine jede Spannung stabil einzustellen,
da der Vibrationsregler nur zwnschen zwei Extremwerten arbeitet und vom Verlauf
der Erregermaischinenkennlinie unabhängig ist. Zur Stabilisierung beim Parallelbetrieb
von Generatoren oder zur Kompoundierung kann in üblicher Weise eine Stromwicklung
io vorgesehen werden.