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Elektronische Anordnung für die Strom oder Spannungsregelung von elektrischen
Stromerzeugern Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Anordnung für die
Strom- oder Spannungsregelung von fremderregten Gleichstrom- oder Wechselstromerzeugern.
Insbesomidere betrifft die Erfin-Jung eine elektronische Anordnung, um die Spannung
oder den, Strom einer Dynamomaschine oder eines Wechselstromerzeugers, auf einem
vorbestimmten konstanten Wert zu halten..
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Im Prinzip besteht die Regelung eines, Stromerzeugers darin, daß die
der Erregerwicklung der elektrischen Maschine zugeführte Spannung in dem einen oder
anderen. Sinne so verämidert wird, dal3 die zu regelnde Größe auf ihren Sollwert
gebracht wird. Zu diesem Zweck wird die Erregerspannung in Abhängigkeit von einer
die zu regelnde Größe anzeigenden. Spannung gebracht, welche in folgender Weise
geliefert wird: a) bei Gleichstromerzeugern oder Dynamomaschinen, durch ein Potentio.-meter,
welches von, der zu regelnden Spannung gespeist oder von dem zu regelnden Strom
durchflossen, wird, je nachdem es sich um eine Spannungs-oder Stromregelung handelt;
b) bei Wechselstromerzeugern durch ein Potentiometer, welches von der zu regelnden,
vorher gleichgerichteten Spannung gespeist oder von einem gleichgerichteten. Bruchteil
des zu regelnden. Stromes durchflossen wird,
je nachdem es sich
um eine Spannungs- oder Stromregelung handelt.
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Diese Anordnungen, zur Erzeugung einer Spannung, welche eine; zu regelnde
Gleichstrom- oder Wechselstromgröße anzeigt, sind an sich bekannt und brauchen daher
nicht näher erläutert zu werden, Eine Regelung dieser Art ist bei allen: Typen vom,
Reglern immer vorm Schwingungen der zu regelnden Größe um. ihren Sollwert begleitet,
eine Erscheinung, die als Pendeln bezeichnet wird. Es müssen daher Vorkehrungen
zur Dämpfung des Pendelns vorgesehen werden, um diese Schwingursgen in zulässigen
Grenzen, zu halten und eine anormale Zunahme oder Abnahme der beteiligten; elektrischen
Größen zu vermeiden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Anordnung zur Regelung
vom; elektrischen Stromerzeugern, bei welcher das Pendeln selbsttätig in vorbestimmten
Grenzen um den Sollwert der zu regelnden Größe gehalten wird.
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Gemäß der Erfindung ist die elektronische Anordnung für die Strom-
oder Spannungsregelung von Gleichstrom- oder Wechselstromerzeugern dadurch gekennzeichnet,
daß die Erregerspannung des Stromerzeugers durch eine konstante Gleichspannungsquelle
in Reihe mit einer Gleichrichteranordnung geliefert wird, welche aus zwei parallel
geschalteten Gas-oder Metalldampfentla.d.ungsröhren; besteht, von denen die eine
mit einem für die Regelung benutzten Steuergitter ausgestattet ist, wobei die Amplitude
der Änderungen, des Erregerstromes des Stromerzeugers während der Regelung in den,
erforderlichen. und ausreichenden Grenzen, verbleibt, welche durch die Größe der
die Gleichrichteranordnung speisenden Wechselspannung bestimmt sind, welche immer
kleiner ist als die konstante Erregergleichspannung.
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Weitere Einzelheiten, und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung vom, Ausführungsbeispielen, an Hemd, der Zeichnung.
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Ab#b. i zeigt ein, Prinz.ipschema, einer Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen der Erfindung. Nach dieser Figur sind eine mit Gas oder Metalldampf gefüllte
Gleichrichterröhre T1 mit heißer Kathode und eine gittergesteuerte Röhre T2 dieser
Art in paralleler Anordnung in den Stromkreis der Erregerwicklung E eines Gleichstrom-oder
Wechselstromerzeugers geschaltet, wobei ihre Kathoden mit dem einen: Ende der Wicklung
E verhund.en sind.
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Die Anoden der Röhren: T1 und. T2 sind an, je ein Ende der Sekundärwicklung
Se eines einphasigen Transformators T angeschlossen:, dessen Primärwicklung
Pr aus einer Wechselstromquelle ge-
speist wird. Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung
Se des Transformators T ist an eine Gleichstromquelle angeschlossen, deren anderer
Pol mit dem anderen Ende der Erregerwicklung E verbunden ist.
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Die Steuerung der Röhre T2 mittels der Spannung hg kann, wie bekannt,
durch, vertikale Versch:iebung einer Sinusspann:tmg von, konstantem Wert erfolgen,
wobei die Verschiebung durch eine Gleichspannung erreicht wird, die man erhält,
indem eine Bezugsspannung und. die Spannung, welche die zu regelnde Größe anzeigt,
gegeneinander geschaltet werden.
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Wenn die Röhre T2 mit voller Erstsperrung und somit als, Röhre ohne
Steuergitter arbeitet, besitzt die Spannung Ve an den Klemmen, der Erregerwicklung
E, bis auf die Spannungsabfälle in dem Transformator und den Röhren, den in Abb-.
2 a gezeigten Verlauf, d. h. die Röhren T1 und T2 lassen je eine Halbwelle durch.
Wenn: hingegen die Röhre T2 dauernd gesperrt ist, so liefert nur die Röhre T1 Strom
und man, erhält eine Spannung he, deren Verlauf in Abb. 2b gezeigt ist, wobei vorausgesetzt
ist, daß die Gleichspannung h stets größer ist als die Amplitude der Sekundärspannung
des Transformators T. Betrachtet man nun den dazwischenliegenden Zustand, in. welchem
die Röhre T2 durch die Gitterspannung Vg in: einem Punkt P der Spannungswelle entsperrt
wird, so ergibt sich für die Spannung der in Abb. 2 c gezeigte Verlauf.
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Daraus folgt, daß die mittlere Spannung Vm, welche an den Klemmen
der Erregerwicklung zugeführt wird, regelbar ist. Man braucht dazu nur den Entsperrungszeitpunkt
der Röhre T= zu verändern, d. h,. den Punkt P nach Abb. 2c: zu verschieben.
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Wie ohne weiteres ersichtlich, ändert sich die mittlere Erregerspannung
hifc von h bis h -h 2 h' je nach dem Zeitpunkt, in welchem die Sperrung der
Röhre T2 aufgehoben wird.
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Die Regelspannung wird nur zwischen diesen beiden Werten schwingen,
d. h. daß die Abweichung zwischen der größten und der kleinsten;Spannung niemals
2 h' überschreiten wird. Die Grenzen der Regelspannung werden demnach durch die
Wahl von h' auferlegt, d. h. durch die Spannung der Sekundärwicklung des Transformators.
Das gleiche gilt für die zu regelnde Spannung.
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Die in Abb. r dargestellte Anordnung wird zweckmäßig durch eine Sicherheitseinrichtung
ergänzt, welche es ermöglicht, daß der Stromerzeuger auch dann erregt wird, wenn
die Röhren nicht arbeiten:.
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Gemäß der Erfindung besteht diese Sicherheitseinrichtung aus einem
Regelwiderstand; dessen Läufer mit dem gemeinsamen, Punkt der Kathoden der gasgefüllten,
Röhren verbunden, ist, während einte seiner festen, Klemmen an eine Kontaktklemme
eines ersten Relais angeschlossen ist. Der andere Punkt dieses Kontaktes ist mit
dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Spannungstransformators des Reglers verbunden,
während die Wicklung dieses Relais in Reihe mit der Gleichstromquelle und mit zwei
parallel geschalteten Kontakten liegt, von denen der eine ein zu diesem Relais gehörender
Kontakt ist, während der andere zu einem zweiten Relais gehört, dessen Wicklung
zu der Erregerwicklung parallel geschaltet ist.
Ein dritter Kontakt
des ersten Relais dient zur Auslösung einer akustischen oder optischen Meldeeinrichtung.
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Die beschriebene Sicherheitseinrichtung wird an Hand derAbb. 3 erläutert,
welche alsAusführungsbeispiel ein vollständiges Schaltungsschema eines Wechselstromerzeugers
mit Erregermaschine zeigt, die von einem Motor angetrieben werden und mit erfindungsgemäßen
Regel- und Sicherheitseinrichtungen ausgestattet sind. Eine Gleichrichteranordnung
ermöglicht die Herstellung der die zu regelnde Größe abbildenden Spannung. Diese
wird einer Bezugsspannung hr gegengeschaltet. Die Differenz dieser beiden Spannungen
wirkt daher als Steuergleichspannung, wobei die Steuerwechselspannung durch einen
Gittertransformator Tg geliefert wird. Ein Widerstand Rg begrenzt den: Gitterstrom
auf Werte, die mit Rücksicht auf das gute Arbeiten der Röhre zulässig sind.
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Die verschiedenen Kontakte, welche zu der Sicherheitseinrichtung gehören,
sind geöffnet dargestellt, d. h. in der Stellung, die sie bei normalem Betrieb des
Reglers einnehmen.
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Wenn der normale Betrieb des Reglers infolge eines Schadens der Röhren
unterbrochene wird, wird die Wicklung des Relais A nicht mehr gespeist und der Kontakt
dl schließt sich, so daß sogleich das Relais Br in Tätigkeit gesetzt wird, welches
seine Kontakte b1, b2 und b3 schließt. Der Kontakt b1 ist der Haltekontakt des Relais
By, während der Kontakt b2 die Speisung der Erregerwicklung E aus der Gleichstromquelle
. über das Poitentio@meter, Po ermöglicht, weiches so eingestellt wird, daß der
gelieferte Strom den normalen Wert für eine pas sende Erregung besitzt. Der Kontakt
b3 bewirkt die Auslösung einer optischen oder akustischen Meldeeinrichtung. Die
übrigen Bezugszeichen; der Abb. 3 bezeichnen dieselben, Organe wie in Abb. i.