DE908767C - Roehrenregler fuer Gleichstromgeneratoren - Google Patents

Roehrenregler fuer Gleichstromgeneratoren

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DE908767C
DE908767C DEA9221D DEA0009221D DE908767C DE 908767 C DE908767 C DE 908767C DE A9221 D DEA9221 D DE A9221D DE A0009221 D DEA0009221 D DE A0009221D DE 908767 C DE908767 C DE 908767C
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Expired
Application number
DEA9221D
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English (en)
Inventor
Frederick Emanuel Crever
James Reagan Kilander
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AEG AG
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AEG AG
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    • 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
    • H02P9/36Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using armature-reaction-excited machines

Description

  • Röhrenregler für Gleichstromgeneratoren Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttätiger Röhrenregler, insbesondere Spannungsregler, für Gleichstromgeneratoren, die durch eine Querfelderregermaschine der Metadynebauart in Verbindung mit Hochvakuumröhren erregt werden.
  • Es ist bekannt, Generatormetadynen durch eine in der Arbeitsbürstenachse wirkende fremderregte und eine ihr entgegengeschaltete Feldwicklung zu regeln. Erfindungsgemäß wird die Gegenfeldwicklung vom Anodenstrom einer Schirmgitterröhre gespeist, an deren Steuergitter ein von dem Anodenstrom einer Pentode abhängiges Potential liegt. Hierbei wird der Anodenstrom der Pentode dadurch den Spannungsschwankungen des Hauptgenerators umgekehrt proportional gesteuert, daß an ihrem Steuergitter und der Kathode die Differenz zwischen einer festen Bezugsspannung und einer der Generatorspannung proportionalen Spannung liegt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. i dargestellt, und zwar in Anwendung für die Ausgangsspannung eines Gleichstromgenerators t, dessen Anker mit a und dessen Feldwicklung mit 3 bezeichnet ist. An die Ankerklemmen ist der Laststromkreis mit der positiven Sammelschiene q. und der negativen Sammelschiene 5 angeschlossen.
  • Als Erregermaschine zur Speisung der Feldwicklung 3 ist eine läufererregte Querfeldmaschine6 der Metadynebauart vorgesehen, deren Anker 7 zwei um 9o° gegeneinander versetzte Bürstensätze 8, 9 und io, ii zugeordnet sind. Der eine Bürstensatz i o, i i enthält die quer magnetisierende Wicklung 12, die eine Komponente des Flusses erzeugt, und ist im wesentlichen kurzgeschlossen. An dem anderen Bürstensatz mit den Bürsten 8, 9 liegt eine Spannung, die in Abhängigkeit von der resultierenden Durchflutung der beiden Feldwicklungen 13 und 14 veränderlich ist. Die Wicklung 13 kann als Zusatzerregerwicklung, die Wicklung 14 als Gegenfeldwicklung bezeichnet werden, und ihre resultierende Durchflutung bestimmt die an den Bürsten 8, 9 auftretende Spannung, damit aber auch die Durchflutung der Feldwicklung 3 des Hauptgenerators. Die Erregermaschine kann ferner zur Unterdrückung von Pendelerscheinungen mit einer weiteren Wicklung 15 versehen sein, die über den Transformator 16 entsprechend den Spannungsschwankungen an den Ausgangsklemmen gespeist wird.
  • Die Feldwicklung 13 wird von einer Gleichstromquelle konstant erregt. Um diese konstante Gleichspannung zu erzeugen, dient eine Gleichrichteranordnung, z. B. ein Zweiphasengleichrichter 18, dessen über den Transformator i9 dem Gleichrichterrohr 2o aus dem Wechselstromnetz 22 zugeführte Spannung durch einen Regler 23 im wesentlichen konstant gehalten wird. Zur Glättung ist ein Filterkreis 21 aus Drossel und Kondensator vorgesehen, und ein weiterer Filterkondensator 24 ist zu den Ausgangsklemmen 25, 26 der Gleichrichteranordnung parallel gelegt.
  • Wie ersichtlich, ist die Zusatzfeldwicklung 13 direkt an die Klemmen 25, 26 angeschlossen und damit im wesentlichen konstant erregt, während das Gegenfeld 14 durch nur in einer Richtung fließende Stromstöße von einer Steuerröhre 35 veränderlich erregt wird, die wiederum von einer Röhre 27 gesteuert wird. Die Röhre 27, eine Pentode, ist vorzugsweise eine Hochvakuumröhre mit der Anode -28, der Kathode 29, enthält ein Steuergitter 30, ein Schirmgitter 31 sowie ein Brems-bzw. Fanggitter 32 und ist über den Widerstand 33 und einen weiteren veränderlichen Widerstand 3.1 an die Ausgangsklemmen 25, 26 der Gleichrichteranordnung angeschlossen. Die Röhre 27 läßt durch den Widerstand 33 nur Strom in einer Richtung hindurch und steuert gleichzeitig dadurch die Röhre 35. deren Steuergitter 38 an der Anode 28 der Röhre 27 liegt. Die Röhre 35 läßt nur Strom in einer Richtung durch die Gegenfeldwicklung 14 fließen. Die Röhre 35, gleichfalls vom Hochvakuumtyp, besitzt eine Anode 36, eine Kathode 37, ein Steuergitter 38 und ein Schirmgitter 39. Zwischen Anode und der Feldwicklung 14 kann ein strombegrenzender Widerstand 40 eingeschaltet sein. Das Steuergitter 38 ist mit der Anode der Entladungsröhre 27 und dem Widerstand 33 verbunden, so daß sein Potential :entsprechend dem durch .die Röhre 27 fließenden Strom veränderlich ist. Das Schirmgitter 39 ist über dem Widerstand 41 mit dem positiven Pol 25 der Gleichstromquelle verbunden, so daß an dieser Röhre etwaige Spannungsschwankungen der Gleichstromquelle kompensiert werden. Ein weiterer Widerstand 42 kann noch in dem Anoden-Kathoden-Kreis der Röhre 35 eingeschaltet sein. Der regelbare Widerstand 34 erlaubt eine Kontrolle bzw. Regelung der Kompoundierungsspannung des Hauptgenerators.
  • Ein Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand 43 und der Glimmlampe 44, ist an die Ausgangsklemmen der Gleichrichteranordnung 18 angeschlossen und dient gegenüber der Spannung des Hauptgenerators als Bezugsspannung. Um diese Bezugsspannung noch genauer konstant zu halten, kann ein weiterer Spannungsteiler mit denn Widerstand 45 und der Glimmröhre 46 an den gemeinsamen Verhindungspunkt 47 des Widerstandes 43 und der Glimmlampe 44 angeschlossen sein. Eines der Steuerglieder, beispielsweise das Schirmgitter 31 der Pentode, ist über den Widerstand 48 an den gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstandes 45 und der Glimmlampe 46 oder an den Punkt 47 gelegt. Zwischen Schirmgitter 31 und der Anode 28 liegt ein Kondensator 49, um etwaige beim Regeln auftretende Spannungsstöße zu vermeiden.
  • Parallel zum Anker 2 des Gleichstromgenerators i liegt ein aus den Widerständen 5o und 51 bestehender Spannungsteiler. Der Schieber 52 des Widerstandes5o ist mit dem positiven Pol des Gefäßes46 und der Punkt 53 des Spannungsteilers mit dem Gitter 30 der Röhre 27 über den Widerstand 54 und die Leitung 55 verbunden.
  • Die Arbeitsweise des Röhrenreglers ist folgende: Die Erregermaschine 6 erzeugt entsprechend der resultierenden Durchflutung aus den Wicklungen 13 und 14 eine veränderliche Ausgangsspannung und wirkt als Verstärker für den die Gegenfeldwicklung 14 nur in einer Richtung durchfließenden Strom. Die beiden Röhren 27 und 35 wirken ebenfalls als Verstärker mit eindeutiger Richtung für den Strom in der Wicklung 14, und zwar in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Hauptgenerators. Der Anodenstrom der Pentode 27 verändert sich umgekehrt mit der Spannung des Hauptgenerators und speist den Widerstand 33 mit Stromstößen in nur einer Richtung und setzt das Potential am Steuergitter 38 der Röhre 35 herauf und herunter. Der Anodenstrom der Röhre 35 endlich speist die Gegenfeldwicklung 14 zur Steuerung der Erregermaschine und damit der Feldwicklung 3 des Hauptgenerators.
  • Sobald die Klemmenspannung des Hauptgenerators einen vorbestimmten #,#'ert überschreitet, wird das Potential des Steuergitters 3o am Rohr 27 gesenkt gegenüber dem Potential der Kathode 29, so daß der die Pentode durchfließende Strom verringert wird. Naturgemäß sinkt auch damit der Strom im Widerstand 33, und das Potential des Steuergitters 38 der Röhre 35 wird in Abhängigkeit der verringerten Spannung am Widerstand 33 erhöht. Als Folge davon wird aber die G@genfeldwicklung 14 durch die Röhre 35 stärker erregt und verringert damit die resultierende Magnetisierung der Erregermaschine 6 bzw. deren Ausgangsspannung, so daß auch die Spannung am Hauptgenerator herabgesetzt wird. Im umgekehrten Fall wird durch den Röhrenregler die Durchflutung der Wicklung 14 geschwächt, so daß die Erregerspannung erhöht und die Hauptgeneratorspannung auf den vorbestimmten Wert zurückgeregelt wird.
  • Die Pentode 27 spricht insofern sehr genau auf kleinste Spannungsschwankungen an den Klemmen des Hauptgenerators an, als die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des Hauptgenerators bzw. einer hiervon abgeleiteten Komponente und der Bezugsspannung an der Glimmröhre 46 zwischen dem Steuergitter 30 und der Kathode 29 liegt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Röhrenregler liegt die Feldwicklung 13 unmittelbar an der speisenden Gleichstromquelle und ist somit stets durch einen im wesentlichen konstanten Gleichstrom erregt. Um nun jede eventuell mögliche Spannungsschwankung der Gleichstromquelle zu kompensieren, ist das Schirmgitter 39 der Röhre 35 an die positive Sammelschiene 25 der Gleichstromquelle gelegt, so daß jede durch die Wicl-zlung 13 hervorgerufene Zunahme des Stromes selbsttätig einen entsprechenden, die Wicklung 14 durchfließenden Gegenkompensationsstrom erzeugt. Diese Wirkung ist bedingt durch die zusätzliche positive Gittervorspannung der Röhre 35.
  • Bei der Inbetriebnahme der Anlage wird die Erregermaschine sofort die Generatorspannung aufbauen, weil das Erregerfeld 13 unmittelbar an die Gleichstromquelle angeschlossen ist. Gleichzeitig wird die Differenz zwischen der zu regelnden Generatorspannung und der Bezugsspannung die Impedanz der als Verstärker arbeitenden Pentode 27 so verändern, daß ein Strom durch die Röhre 35 zu fließen vermag und damit die Erregung des Gegenfeldes 14 einsetzt. Jede weitere Regelung der Wicklung 14 verläuft dann vollkommen selbsttätig.
  • Ein beträchtlicher Vorteil der Erfindung ist der äußerst große Regelbereich, der durch die Kombination der beiden Spannungsteiler, nämlich der zu regelnden Spannung und der Bezugsspannung, erzielt wird. Wenn die Glimmlampen an einer im wesentlichen konstanten Gleichstromquelle, beispielsweise einem Vollweggleichrichter liegen, so ist für die zu regelnde Spannung keine untere Grenze vorgeschrieben. Man kann bei dieser Anordnung ein Potentiometer unmittelbar an die Glimmlampe 46 anschließen und so jeden gewünschten Wert der Bezugsspannung einstellen. Das bedeutet aber, daß die Spannung des Hauptgenerators herunter bis auf Werte von 4 oder 5 Volt geregelt werden kann, und zwar ohne jede Unstabilität. Der mit der Bezugsspannung zusammen arbeitende Teil der Klemmenspannung des Generators i kann an dem Widerstand 5o mit Hilfe des Schiebers 52 eingestellt bzw. überwacht werden, während der Kompoundierungsgrad durch den Widerstand 34 geregelt wird.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist es auch möglich, anstatt das Schirmgitter 3 i der Pentode 27 an den positiven Punkt der Glimmlampe 46 anzuschließen, es an Abgriffe des Widerstandes 45 des Spannungsteilers zu legen, der an die Glimmlampe 44 angeschlossen ist. Diese Anordnung ermöglicht den Verzicht auf den in Fig. i dargestellten Spannungsregler 23, weil der Röhrenregler selbsttätig auf Spannungsschwankungen an den Klemmen 25, 26 der Gleichstromquelle anspricht, um die Durchflutung der Gegenfeldwicklung 14 zu verändern und dadurch die durch die Spannungsschwankungen der Gleichstromquelle bedingten Durchflutungsänderungen der Feldwicklung 13 zu kompensieren.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie die des in Fig. i dargestellten Reglers. Bei einem Anstieg der Spannung an den Klemmen des Hauptgenerators ruft das dem Steuergitter 3o der Pentode aufgedrückte Potential eine Potentialerhöhung des Steuergitters 38 der Röhre 35 hervor, bewirkt dadurch eine stärkere Durchflutung der Gegenfeldwicklung und infolgedessen eine entsprechend schwächere Durchflutung der Erregerwicklung 3 des Hauptgenerators. Wenn umgekehrt die Klemmenspannung des Hauptgenerators absinkt, arbeitet der Röhrenregler im Sinne einer Erhöhung der Klemmenspannung bis auf den vorbestimmten Wert.
  • Die Anordnung nach Fig. 2 wirkt ebenfalls kompensierend auf die Durchflutung der Gegenfeldwicklung 14, wenn durch Schwankungen der Gleichstromquelle die Durchflutung der Feldwicklung 13 sich ändert. Steigt beispielsweise die Klemmenspannung der Gleichstromquelle, so wird das dem Schirmgitter 31 aufgedrückte Potential erniedrigt und damit auch der Anodenstrom der Pentode 27 herabgesetzt, so daß das Potential am Steuergitter 38 der Röhre 36 ansteigt. Infolgedessen wird aber auch der von der Röhre 35 gelieferte Strom der Gegenfeldwicklung 14 ansteigen und der durch die erhöhte Spannung der Gleichstromquelle bedingten größeren Durchflutung der Wicklung 13 entgegenwirken. Es wird damit das einmal eingestellte Verhältnis der Differenzerregung stets aufrechterhalten, da bei einem Spannungsrückgang der Gleichstromquelle der oben beschriebene Regelvorgang umgekehrt abläuft.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Röhrenregler für Gleichstromgeneratoren, die von einer Querfelderregermaschine der Metadynebauart mit einer in der Arbeitsbürstenachse wirkenden fremderregten und einer ihr entgegengeschalteten Feldwicklung erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfeldwicklung (i4) vom Anodenstrom einer Schirmgitterröhre (35) gespeist wird, an deren Steuergitter (38) ein von dem Anodenstrom einer Pentode (27) abhängiges Potential liegt, und daß der Anodenstrom der Pentode dadurch den Spannungsschwankungen des Hauptgenerators umgekehrt proportional gesteuert wird, daß an ihrem Steuergitter (30) und der Kathode (29) die Differenz zwischen einer festen Bezugsspannung und einer der Generatorspannung proportionalen Spannung liegt.
  2. 2. Röhrenregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter (39) der Schirmgitterröhre (35) über einen Widerstand (41) an die positive Klemme (25) der die Feldwicklung (13) speisenden Gleichstromquelle angeschlossen ist.
  3. 3. Röhrenregler nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung regelbar ist.
  4. 4. Röhrenregler nach Anspruch x bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung an das Schirmgitter (31) der Pentode einerseits und die Kathode (29) sowie das Bremsgitter (32) andererseits gelegt ist. $.
  5. Röhrenregler nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorspannung bzw. eine ihr proportionale Spannung an das Schirmgitter (3i) und das Steuergitter (30) der Pentode gelegt ist.
  6. 6. Röhrenregler nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anode und Schirmgitter der Pentode ein Kondensator (49) liegt.
DEA9221D 1940-05-07 1941-05-08 Roehrenregler fuer Gleichstromgeneratoren Expired DE908767C (de)

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