Einrichtung zur Regelung einer Maschinenspannung. Zur Regelung der Spannung einer elek trischen Maschine, beispielsweise eines Wech selstrom- oder Drehstromerzeugers, ist es be kannt, eine Erregermaschine zu verwenden, deren Erregung durch eine gleichstromvor- mägnetisierte Drosselspule beeinflusst wird. Die bekannten Anordnungen dieser Art waren jedoch entweder unnötig verwickelt oder hatten ziemlich schwache Regeleigen schaften, wie langsame Regelung oder Un fähigkeit zur Aufrechterhaltung der Span nung bei starken Belastungsstössen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung einer Maschinenspannung mit durch eine gleichstromvormagnetisierte Dros sel beeinflusster Erregermaschine, welche einfach im Aufbau ist und gute Regeleigen schaften, das heisst die Fähigkeit einer schnellen Regelung und der Erhaltung der Spannung auch bei starken Belastungs- stössen, besitzt.
Diese Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spannung für die Erregung der Erregermaschine sowohl einen von einer beliebigen Spannungsquelle, z. B.
vom Anker der Erregermaschine selbst oder von einer unabhängigen Spannungsquelle ge lieferten Anteil, wie einen diesem entgegen wirkenden, von der Spannung der Haupt maschine hergeleiteten Anteil enthält, welch letzterer wenigstens eine Komponente ent hält, die durch die gleichstromvormagneti- sierte Drossel gesteuert wird, deren Gleich stromvormagnetisierung vom Unterschied zwischen einer mit der zu regelnden Span nung sich ändernden Grösse und einer Ver gleichsgrösse abhängt.
Durch die Herleitung der Gegenerregung aus der Spannung der Hauptmaschine erreicht man den Vorteil, dass jede Spannungsänderung der Hauptmaschine im ersten Augenblick eine solche Änderung der Erregung der Erregermaschine hervor ruft, dass sie der Spannungsänderung ent gegenwirkt.
Dadurch, dass die Erregung der Erregermaschine züm Teil vom Anker der Erregermaschine selbst oder von einer un abhängigen Spannungsquelle geliefert wird. erreicht man eine Sicherheit dafür. da.ss die Erregerspannung selbst bei den kräftigsten Belastungsstössen auf die Hauptmaschine nicht zusammenbrechen kann, und dass die Erregermaschine stets eine Spannung auf bauen kann, ohne von der Spannung der Hauptmaschine abhängig zu sein.
Durch die Verwendung einer gleichstrom vormagnetisierten Drossel, deren Gleich ; stromvormagnetisierung vom Unterschied zwischen einer aus der zu regelnden Span nung hergeleiteten Grösse und einer. Ver gleichsgrösse abhängt, wird eine genaue Re gelung bei geringer Leistung der Vergleichs ; grösse ermöglicht, indem man durch die gleichstromvormagnetisierte Drossel eine be deutende Verstärkung einführen kann.
Da. die aus der Vergleichsdrossel her geleitete Erregungskomponente der von der beliebigen Spannungsquelle gelieferten Kom ponente entgegenwirkt. wirkt sich die unver meidliche Trägheit der Vergleichsdrossel, auf dem Regelvorgang günstig aus. Die Wirkung der magnetischen Trägheit der Drossel kann nämlich beispielsweise derart aufgefasst wer den, dass der Spannungsabfall in ihr bei einer Änderung einer die Gleichstromamperewin- dungen erzeugenden Spannung nicht augen blicklich geändert werden kann.
Falls dann die Spannung der Hauptmaschine beispiels weise bei einem Belastungsstoss stark abfällt, wird die Drossel im ersten Augenblick einen verhältnismässig grösseren Teil der Spannung als vorher. gegebenenfalls praktisch die ganze Spannung, verbrauchen, so dass die von ihr gesteuerte Gegenerregung kräftig, gegebenen falls bis auf null. vermindert wird.
Die auf die Gesamterregung wirkende Spannung steigt deshalb augenblicklich an, selbst Renn die Drossel eine messbare Zeit in Anspruch nimmt, um sich auf den neuen Stromwert einzustellen, der für die Aufrechterhaltung der Spannung im Dauerzustand erforderlich ist. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei einer plötzlichen Entlastung mit daraus ver ursachtem Spannungsanstieg, welch letzterer im ersten Augenblick ungeteilt auf die Ge- generregung wirkt und die Spannungs senkung also einleitet.
Bei einer in der ebengenannten Weise hergeleiteten Gegenerregung kann es zweck mässig sein, auch eine aus der Spannung der Hauptmaschine hergeleitete, mitwirkende Er regung auf die Erregermaschine zum Zweck der Stabilisierung einzuführen. Dies gilt be sonders, falls die Gegenerregung durch die selbe Wicklung wie die Eigenerregung wirkt.
Eine entsprechende Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dar gestellt, während Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise darstellt.
1 bezeichnet zwei Sammelschienen, die von einem Wechselstrom- oder Drehstrom erzeuger gespeist werden können, der nicht dargestellt ist, aber von der Erregermaschine 2 erregt wird. Im allgemeinen handelt es sich um einen Drehstromerzeuger. obwohl nur die Sammelschienen für zwei Pole dargestellt sind.
Die Erregermaschine 2 hat eine Er regerwicklung 3, die von ihrem eigenen Anker in Reihe mit zwei Gleichrichtern 4, 5 zu denen Widerstände 6, 7, vorzugsweise parallel geschaltet sind, gespeist wird. Der Gleichrichter 4 mit dem Parallelwiderstand 6 ist an die Sammelschienen 1 unmittelbar über einen Transformator 8 angeschlossen und derart geschaltet, dass er im Erregerkreis eine Spannung einführt, die sich zur Span nung vom Anker der Erregermaschine 2 addiert.
Gegebenenfalls kann in die Verbin dung zwischen dem Gleichrichter 4 und den Sammelschienen 1 ein Gerät eingeschaltet sein, durch das die vom Gleichrichter gelie ferte Zusatzspannung einstellbar ist, z. B. eine gleichstromvormagnetisierte ' Drossel spule.
Der Gleichrichter 5 mit dem Parallel- ,viderstand 7 ist derart geschaltet, dass er der Erregung entgegenwirkt, und wird von den Sammelschienen 1 über eine Vergleichs drossel 9 gespeist, das heisst eine gleichstrom vormagnetisierte Drossel, deren Gleichstrom- vormagnetisierung vom Unterschied zwischen einer mit der zu regelnden Spannung, das heisst der Spannung an den Sammelschienen sich ändernden Grösse, und einer Vergleichs grösse abhängt.
Gegebenenfalls können beide gegeneinander abzugleichenden Grössen aus der zu regelnden Grösse über Stromkreise ver schiedener Beschaffenheit hergeleitet werden, z. B. die eine unmittelbar und die andere über ein Konstantstromgerät. Jedenfalls sollen die Stromkreise derart beschaffen sein, dass die beiden gegeneinander abzugleichenden Grössen sich nur bei einem gewissen Wert der Span nung in Gleichgewicht halten.
Die Zeichnung zeigt zwei sich einander das Gleichgewicht haltende Gleichstromwicklungen 10, 11 der Drossel 9, deren eine 10 an die Sammelschie nen 1 unmittelbar über einen Gleichrichter 12 und einen Ohmschen Widerstand 13 an geschlossen ist, während die andere 11 an die Schienen 1 über einen Gleichrichter 14 und ein nur schematisch angedeutetes Konstant stromgerät 15 angeschlossen ist. Die Drossel spule hat schliesslich in. an sich wohl bekann ter Weise eine selbstgespeiste Wicklung 16, das beisst eine Wicklung die vom gleich gerichteten Wechselstrom der Drossel oder einem dazu proportionalen Strom durch flossen wird. Eine solche Wicklung verstärkt die Wirkung der Drossel.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung geht in ihren Hauptzügen aus Fig. 2 hervor. In dieser Figur ist A die der Sättigungskurve entsprechende Spannungs- kennlinie der Erregermaschine und B ihre Widerstandsgerade ohne Rücksicht auf die durch die Gleichrichter 4, 5 erzeugten Zu satzspannungen im Erregerkreis.
Die Wirkung der genannten Zusatzspan nungen ist selbstverständlich verschieden im Ruhezustand und während der dynamischen Übergangserscheinungen, da beide Spannun gen von der zu regelnden Spannung ab hängig sind. Betrachtet man vorläufig die letztere als konstant, so kann die Summe der Eigenerregung und der Zusatzerregung durch den Gleichrichter 4 durch die Gerade C in Fig. \? veranschaulicht werden.
Der Höchst wert der durch den Gleichrichter 5 einge führten Gegenerregung ist durch den waag- rechten Abstand zwischen den Geraden C und D gegeben, weshalb die Gesamterregung beim Höchstwert der Gegenerregung von der Geraden D dargestellt werden kann. Der Mindestwert der Gegenerregung kann null sein.
Während eines Regelvorganges kann die Erregung der Erregermaschine also zwischen den von den Linien C und D angegebenen Werten schwingen, und der Abstand zwi schen diesen Linien und der Kurve A be- bestimmt die Regelgeschwindigkeit bei der Aufwärts- bezw. Abwärtsregelung. Es ist vorteilhaft, wenn diese Linien so weit von der Sättigungskurve liegen, dass die Regel- geschwindigkeit in allen Punkten der letz teren etwa dieselbe,
unabhängig von der Krümmung der Kurve, wird. Zu dieser Gleichhaltung tragen die dynamischen Eigen schaften des Reglers bei. Bei einer Span nungsabsenkung der Hauptmaschine mit fol gender Aufwärtsregelung sinkt nämlich im ersten Augenblick die mitwirkende Erregung ' durch den Gleichrichter 4, was einer Krüm- mung der Linie C in demselben Sinne wie die Kurve A entspricht.
Bei einer Spannungs erhöhung mit nachfolgender Abwärtsrege- lung wird dagegen die Gegenerregung durch den Gleichrichter 5 in höherem Masse als die mitwirkende Erregung durch den Gleich richter 4 erhöht, was einer Krümmung der Linie D in demselben Sinne wie die Kurve A entspricht. Zwischen die Vergleichsdrossel 9 und den Gleichrichter 5 können selbstverständlich auch mehrere gleichstromvormagnetisierte Drosseln als Verstärker eingeschaltet werden.
Der Regler kann selbstverständlich mit einer Rückführung versehen werden, beispielsweise in der Form einer Wicklung auf der Ver gleichsdrossel oder auf dem Konstantstrom- gerät welche Wicklung durch die Erreger spannung über einen Impulstransformator (schweiz. Patent Nr. 119314, Unteranspruch 3) oder durch eine Wicklung einer zwi schengeschalteten, gleichstromvormagnetisier ten Drossel beeinflusst werden kann.