DE934778C

DE934778C - Anordnung zur Erhoehung der Verstaerkerwirkung an einer Gleichstrommaschine

Info

Publication number: DE934778C
Application number: DES4845D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Ing Dr-Ing Harz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-11-02
Filing date: 1943-11-02
Publication date: 1955-11-03

Description

Anordnung zur Erhöhung der Verstärkerwirkung an einer Gleichstrommaschine Bekanntlich tritt zwischen der an einer Gleichstrommaschine im Ankerstromkreis auftretenden Leistung und der Erregerleistung der Gleichstrommaschine erhebliche Verstärkerwirkung auf, die jedoch in vielen Fällen noch zu gering ist. Man kann diese Verstärkerwirkung erhöhen, wenn man die Erregung der Gleichstrommaschine von einer Hilfsgleichstrommaschine aus speist und die diese Anordnung steuernde Größe (z. B. die Steuerleistung eines Reglers) auf den Erregerstromkreis der Hilfsgleichstrommaschine einwirken läßt. Dabei treten jedoch infolge der Zeitkonstanten an dem Haupt- und dem Hilfserregerfeld erhebliche Verzögerungen bei raschen Änderungen der steuernden Größe auf. Dadurch wird die an sich mögliche rasche Steuerung mit Hilfe von Schnellreglern bekannter Bauart (Tirillregler, Cycha-Regler, Wälzregler usw.) in unerwünschter Weise eingeschränkt. Andererseits ist aber die hohe Verstärkerwirkung gerade bei diesen Reglern erwünscht, da sie mit offenen Kontakten arbeiten und deswegen in ihrer Schaltleistung begrenzt sind.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie bezieht sich auf eine Anordnung zur Erhöhung der Verstärkerwirkung zwischen der an einer Gleichstrommaschine im Ankerstromkreis auftretenden Leistung und einer auf den Erregerstromkreis der Gleichstrommaschine einwirkenden steuernden Größe. Erfindungsgemäß ist mit der Erregerwicklung der Gleichstrommaschine eine mit vorgeschriebener Drehzahl (z. B. infolge Kupplung mit der Hauptmaschine) laufende Hilfsgleichstrommaschine parallel geschaltet und mit dieser Parallelschaltung ein ohmscher Widerstand in Reihe gelegt. Auf den Erregerstromkreis der Hilfsmaschine wirkt die steuernde Größe derart ein, daß beim Abweichen der steuernden Größe von einem Sollwert nach der einen Richtung die Hilfsgleichstrommaschine als Motor und beim Abweichen nach der anderen Richtung als Generator läuft. Die Erregerwicklung der Hauptgleichstrommaschine kann dabei in Nebenschluß geschaltet sein oder aus einer Fremdquelle gespeist werden. Da die Hilfserregermaschine bald als positiver, bald als negativer ohmscher Widerstand arbeitet, so verkleinert sie bald den der Erregerwicklung über den vorgeschalteten ohmschen Widerstand zufließenden Strom, bald vergrößert sie ihn. Diese Arbeitsweise der Hilfserregermaschine wird insbesondere dann erreicht, wenn sie als Nebenschlußmaschine geschaltet ist und durch einen Schnellregler bekannter Bauart im Nebenschlußkreis gesteuert wird. Wenn der Nebenschlußkreis der Hilfserregermaschine so abgestimmt ist, daß sie im geradlinigen Teil ihrer Kennlinie arbeitet, genügen geringe Widerstandsänderungen in diesem Nebenschlußkreis, um die Maschine vom motorischen zum generatorischen Arbeiten zu veranlassen. Im Erregerkreis der Hauptmaschine wirkt dies dann so, als ob parallel zur Erregerwicklung ein ohmscher Widerstand von einem kleinen positiven Wert über den Wert Unendlich in einen kleinen negativen Wert geändert würde. Der vorgeschaltete große ohmsche Widerstand sichert dabei eine genügend kleine Zeitkonstante, so daß die Feldänderung in der Haupterregerwicklung schnell erfolgen kann. Der Nachteil von Hilfserregermaschinen in der üblichen Schaltung, die Feldänderung in der Haupterregerwicklung zu verzögern, tritt demnach hier kaum in Erscheinung.
Kleine Widerstandsänderungen im Nebenschlußkreis der Hilfserregermaschine - sind demnach großen Widerstandsänderungen im Haupterregerkreis gleichwertig. Einmal wegen der kleinen Widerstandsänderung und zweitens wegen der kleinen Leistung im Erregerkreis der Hilfserregermaschine überhaupt wird die Reglerleistung sehr klein. Man kann demnach mit einem Regler kleiner Leistung recht große Leistungen im Haupterregerkreis beherrschen, ohne eine unerwünschte Regelverzögerung. in Kauf nehmen zu müssen.
Einige Beispiele sollen den Erfindungsgedanken noch näher erläutern. In" Fig. I bezeichnet I eine Gleichstrommaschine, deren Spannung konstant gehalten werden soll. Die Maschine ist über einen großen Widerstand 2 nebenschlußerregt. Parallel zur Erregerwicklung liegt die Hilfserregermaschine 3, die-ebenfalls nebenschlußerregt ist. Im Nebenschlußkreis liegt ein Schnellregler 4, dargestellt durch Widerstand mit Parallelkontakten, die. durch die Spule 5 von der Spannung geöffnet und geschlossen werden. Bei geöffneten Kontakten ist der Widerstand im Nebenschlußkreis der Hilfserregermaschine groß und die EMK so klein, daß diese Maschine als Motor arbeitet. Sie entzieht also der Haupterregerwicklung Strom. Sind dagegen die Kontakte geschlossen, so steigt die EMK der Maschine 3, so daß sie als Generator arbeitet. Sie speist dann die Haupterregerwicklung zusätzlich mit Ström. Bei den kleinen im Erregerkreis der Hilfserregermaschine benötigten Leistungen macht es keine Schwierigkeiten, diesen Kreis mit kleiner Zeitkonstante auszuführen, so daß Feldänderungen in der Hilfserregermaschine praktisch ohne Zeitverzögerung auftreten.
Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung, nur mit dem Unterschied, daß der Haupterregerkreis nicht im Nebenschluß zu den Klemmen der Maschine I liegt, sondern aus einer fremden Stromquelle 6 gespeist wird. Die Gleichstrommaschine I kann zur Erregung einer Synchronmaschine dienen. Vor allem läßt sich durch eine Anordnung gemäß vorliegender Erfindung der Anwendungsbereich des einfachen Cycha-Reglers, der nur eine kleine Schaltleistung bewältigt, ungemein erweitern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur Erhöhung der Verstärkerwirkung zwischen der an einer Gleichstrommaschine im Ankerstromkreis auftretenden Leistung und einer auf den Erregerstromkreis der Gleichstrommaschine einwirkenden steuernden Größe, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Erregerwicklung der Gleichstrommaschine eine mit vorgeschriebener Drehzahl (z. B. infolge Kupplung mit der Hauptmaschine) laufende Hilfsgleichstrommaschine parallel geschaltet ist und in Reihe zu dieser Parallelschaltung ein ohmscher Widerstand liegt, wobei auf den Erregerstromkreis der Hilfsmaschine die steuernde Größe derart einwirkt, daß beim Abweichen der steuernden Größe von einem Sollwert. nach der einen Richtung die Hilfsgleichstrommaschine als Motor und beim Abweichen nach der anderen Richtung als Generator läuft.
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung der Hilfsgleichstrommaschine in Nebenschluß geschaltet ist und beim Sollwert der auf diesen Erregerstromkreis einwirkenden steuernden Größe zweckmäßig im indifferenten Gleichgewichtszustand arbeitet. _ -
3. Anordnung nach Anspruch I öder 2, dadurch gekennzeichnet; daß - in den Erregerstromkreis der Hilfsgleichstrommaschine ein von der steuernden Größe betätigter ohmscher Widerstand (z. B. ein fester Widerstand mit Parallelkontakten für abwechselndes Einschal-' ten und Kurzschließen) eingeschaltet ist.
4. Anordnung nach Anspruch i oder 2, da-_ durch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand veränderlich ist und den Regelwiderstand eines Schnellreglers bekannter Bauart (z. B. Tirillregler, Cycha-Regler, Wälzregler usw.) bildet.
5. Verwendung der Anordnung nach Anspruch i bis 4 als Erregermaschine einer Synchronmaschine.