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Anordnung zum Regeln der Spannung einer Hauptmaschine mittels einer
Erregermaschine mit einer Nebenschlußwicklung und einer Regelwicklung Beim automatischen
Regeln einer elektrischen Hauptmaschine mittels einer Regelmaschine ist es gebräuchlich;
den Erreger sich selbst in für Gleichstrommaschinen normaler Weise magnetisieren
zu lassen, so daß er ohne Eingriff von außen eine passende Grundspannung gibt. Gewöhnlicherweise
ist für diesen Zweck eine Nebenschußwicklung erforderlich. Eine mit- oder entgegenwirkende
Magnetisierungskomponente wird außerdem von einem Regler zugeführt, beispielsweise
durch eine Regelwicklung, wodurch die Spannung des Erregers in von dem Regler bestimmter
Weise gesteuert werden kann.
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Bei bekannten Anordnungen eines Regelsystems gemäß diesem Prinzip
ist diie Gefahr vofhanden, daß der Erreger umpolarisiert werden kann. Dies kann
eintreten, wenn bei einem Regelverlauf die von dem Regler hergeleitete entgegenwirkende
Magnetisierungskomponente so groß wird und deren Wirkung so lange vorhält, daß der
Fluß des Erregers seine Richtung ändert. Wenn dies ein:trätt, wird die Wimkung des
Reglers im Verhältnis zu
der neuen Polarität entgegengesetzt, d.
h., statt die Generatorspannaung zu einem gewünschten Wert zurückzuführen, wird
sie gesteigert, so daß die Spannung auf unzulässige Werte ansteigt.
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Die Erfindung bezweckt eine Anordnung an Erregermaschinen, die zwei.
entgegenwirkende Magnetisierungskomponenten aufweisen und bei denen die Umpolarisierung
dadurch verhindert werden kann, daß die Nebenschlußwicklung und die Regelwicklung
der Erregermaschine mit einem gemeinsamen Stromventil oder einer Kombination von
Stromventilen reihengeschaltet sind'.
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Die Zeichnung zeigt in den Fig. I bis 4 einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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In Fig. I bezeichnet I den Anker einer Erregermaschine. Diese hat
eine Nebenschlußwicklung 2, die in Reihe mit einem Stromventil 3 geschaltet ist.
Das. Stromventil ist so gerichtet, daß es einen Strom durch die Nebenschlußwicklung
von dem positiven Pol zu dem negativen Pol der Erregermaschine passieren läßt. Das
Stromventil kann vom Trokkenventiltyp sein, ober jede beliebige Art von Ventilen
kanngebraucht werden, z. B. ein Ionenventil oder ein mechanisches Ventil, d. h.
ein Relais, das geöffnet wird, wenn der Strom durch seine Hauptkontakte seine Richtung
zu wechseln sucht. An einem Punkt 4 zwischen der Nebenschlußwickluneg 2 und dem
Stromventil 3 ist das eine Ende der Regelwicklung 5 angeschlossen. Das Stromventil
3 ist auch mit dem Stromkreis reihengeschaltet, der von der Regelwicklung 5 und
dem Regler 6 gebildet wird. Der Regler kann beliebiger Art sein und beispielsweise
aus einem Transduktorregler oder einem Röhrenreglser bestehen. Er kann auch aus
einer rotierenden Maschine bestehen, z. B. einer Metadyne, deren Magnetisierung
von der zu regelnden Größe gesteuert wird.
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Das Stromventil 3 wird vom Summen- oder Differenzstrom zwischen dem
Strom durch die Nebenschlußwicklung und dem Strom durch die Regelwicklung durchflossen.
Wenn die Regelwicklung mitwirkend ist, worden diese beiden Ströme addiert, wenn
aber die Regelwicklung entgegenwirkend ist, wird das Stromventil sperren, wenn der
Strom durch die Regelwicklung die Tendenz hat, den Strom durch die Nebenschlußwicklung
zu Übersteigen. Bei gesperrtem Stromventil worden die Wicklungen 2 und 5 wie reihengeschaltet
wirken, und derselbe Strom wird gezwungen, durch beide zu, fließen. Werden die Windungszahlen
der Wicklungen gleichgemacht, so wird die resultierende magneto-motorische Kraft
von beiden gleich Null, und eine Umpolarisierung wird verhindert.
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In gewissen Fällen ist es denkbar, daß die Remanenz des magnetischen
Kerneises der Erregermaschine verlorengeht, wenn die resultierende magnetomotorische
Kraft der Wicklungen Null wird. Die beiden Wicklungen können auch, obwohl sie gleich
dimensioniert .sind, verschiedene magnetische Flüsse geben, wenn sie unterschiedliche
Streuflüsse aufweisen, so daß das Risiko für die Entmagnetisierung erhöht wird.
Einer solchem Möglichkeit kann dadurch vorgebeugt werden, daß der Nebenschlußwicklunng
2 absichtlich eine etwas größere Windungszahl als der Regelwicklung 5 gegeben wird.
Dadurch wird auch der Spannungsaufbau nach Beendigung des beschriebenen Regelverlaufs
beschleunigt.
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Wenn die Nebenschlußwicklung und Regelwicklung mit derselben Windungszahl
ausgeführt werden, kann es auch zweckmäßig sein, daß, wie in Fig. 2 gezeigt wird,
eine Impedanz, z. B. ein Widerstand 7, parallel mit der Regelwicklung 5 angeschlossen
wird. Durch diesen Wiederstand fließt ein Teil des Reglerstromes, wodurch sichergestellt
werden kann, daß die magneto-motorische Kraft der Nebenschlußwicklung 2 die magneto-motorische
Kraft der Regelwicklung 5 übersteigt, wenn das Ventil 3 sperrt.
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F.ig.3 zeigt eine Abänderung der Anordnung nach Fig. i. Das Stromventil
gemäß die s-tr Form ist wie einte Vollwegschaltung 8 ausgebildet, wobei die Klemmen
dieser Schaltung, die bei der Benutzung dieser Schaltung als Gleichrichter Gleichstromklemmen
sind, in Reihe mit der NebenschlußwiCklung 2 und die zwei anderen Klemmen der Schaltung
.in Reihe mit der Regelwicklung 5 geschaltet sind. Wenn ein Reglerstrom in entgegengesetzter
Richtung die Tendenz hat, den Strom durch .die Nebenschlußwicklung a zu übersteigen,
sperrt das obere linke und das untere rechte Ventilelement, während die zwei übrigen
Ventilelemente eine Zusammenschaltung der Nebenschlußwicklung und der Regelwicklung
ermöglichen, so daß derselbe Strom durch diese beiden Wicklungen fließt.
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Fig. 4 zeigt eine Weiterentwicklung der Anordnung gemäß Fig. I. Das
Stromventil in der letztgenannten Anordnung ist durch eine Brückenschaltung 9 mit
Ventilelementen in Vollwegschaltung ersetzt, deren Gleichstromklemmen in einer gemeinsamen
Strombahn für die Nebenschlußwicklung einbegriffen sind. Die Wechselstromklemmen
der Brückenschaltung sind zu einer Wechselstromquelle am die Klemmen Io angeschlossen.
Aus dieser Quelle kann ein Strom entnommen werden, der dem Erreger eine Grunderregung
gibt und dazu beitragen kann, zu verhindern, daß er entmagnetisiert wird. Sie kann
auch dazu benutzt werden, den Spannungsaufbau nach Beendigung des Verlaufs mit gesperrten
Stromventilen zu beschleunigen.
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Es ist nicht notwendig, ganz unsymmetrische Stromventile zu benutzen,
d. h. solche, die in einer gewissen Richtung durchlässig sind und in entgegengesetzter
Richtung sperren. Erfindungsgemäß kann beispielsweise bei einer Schaltung wie in
Fig. I auch eine Drosselspule mit Eisenkern als Ventil benutzt werden, die in ungesättigtem
Zustand eine große Induktivität hat, aber nur eine kleine Induktivität, wenn sie
gesättigt ist. Bei normalem Betrieb .hält der Strom den Eisenkern gesättigt, aber
wenn der Strom die Tendfenz hat, seine Richtung zu ändern, ruß der Kern ummagnetisiert
werden. Wenn der Kern genügend bemessen ist, so dauert dies eine so lange Zeit,
daß die Stromänderung verhindert wird. Denn die Erregermaschine vermag dann wieder
die Spannung in richtiger
Richtung aufzunehmen, ehe die Stromrichtung
wechselt. Dies bedeutet also, daß die nicht lineare Induktivität dieselbe Aufgabe
erfüllt wie ein Ventilelement.