CH284577A - Wechselstromgenerator mit konstanter Erregung, versehen mit einer Vorrichtung zur Regelung seiner Drehzahl zwecks Erhaltung einer vorgeschriebenen Klemmenspannung bei wechselnder Strombelastung. - Google Patents

Description

  Wechselstromgenerator mit konstanter Erregung, versehen mit einer Vorrichtung  zur Regelung seiner Drehzahl zwecks Erhaltung einer vorgeschriebenen  Klemmenspannung bei     wechselnder    Strombelastung.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf einen Wechselstromgenerator mit kon  stanter     h:rregung,    versehen mit einer Vorrich  tung zur Regelung seiner Drehzahl zwecks  Erhaltung einer vorgeschriebenen Klemmen  spannung bei wechselnder Strombelastung.  Die hier in Frage kommende  vorgeschrie  bene  Klemmenspannung kann eine prak  tisch konstante Klemmenspannung sein, gege  benenfalls jedoch auch eine zunehmende  Klemmenspannung bei zunehmender Strom  belastung, derart, dass die hierbei zunehmen  den Verluste wenigstens nahezu ausgeglichen  werden.

   Wenn V die Klemmenspannung,     V"     die induzierte E. 31. K., die der Umdrehungs  zahl proportional ist, und d V den innern  Spannungsabfall bezeichnet, gilt     die    Formel:  V =     V"-dV.     



  Bei     zunehmender    Belastung gibt es zwei  Faktoren, die zu einem. Absinken der     Klem-          inenspannung    V führen, und zwar:       a)    die E. 31. K.     V,),    die bei zunehmendem  Wattstrom durch Abnahme der Umdrehungs  zahl herabsinkt, und  b) der Spannungsabfall d V, der annähe  rungsweise proportional zum wattlosen Strom  ist.  



  Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu  grunde, dass eine Vorrichtung erforderlich ist,  die auf Absinken der Spannung V infolge     a)       oder     b)    in gleicher Weise anspricht, und  zwar eine Vorrichtung, die     praktiseh    aus  schliesslich auf die Klemmenspannung V an  spricht und unabhängig von einer wechseln  den Umdrehungszahl des Generators ist.  



  Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss ein  einphasig gespeister, asynchroner     Kondensa-          tormotor    mit     Kurzschlussanker    elektrisch an  die zu regelnde Klemmenspannung des     Ge-          nerators    angeschlossen und ist der nur bei  Regelung sich bewegende Anker des     Konden-          satormotors    mit einem Regelungsorgan zur  Regelung der Umdrehungszahl des Generators  verbunden, wobei der Wert der     Kapazi-          tanz   
EMI0001.0023  
   (C = Kapazität des     Kondensators,          (u    = 2     -1    f,

   f = Frequenz der Klemmenspan  nung) des Motors derart grösser gewählt ist  als der Wert der     Induktanz        co    L2 (L2 =  Selbstinduktion der Spule im Kondensator  zweig des Motors mit der darin einkalkulier  ten Selbstinduktion des Ankers), dass der  Wert des Kräftepaares des Kondensat.or  motors bei stillstehendem Anker proportional  dem Quadrat der     Klemmenspannung    und  praktisch unabhängig von der Frequenz f des  Generators ist und als Regelungsfaktor für  die Umdrehungszahl verwendet wird.  



  In der Figur ist schematisch eine Ausfüh  rungsform der Erfindung teilweise dargestellt.      Der     kondensatorlose    Zweig 1 und der       Zweig    2, in dem der Kondensator 3 enthalten  ist, sind unter Zuhilfenahme der Klemmen 4  und 5 an die zu regelnde Klemmenspannung V  eines     Weehselstromgenerators    angeschlossen.  



  Der     Käfiganker    6 des     Kondensatornrotors     ist mit einem Hebel 7     versehen,-    der zum Bei  spiel von einer Feder 8 gebremst wird. Bei  Zunahme oder Abnahme des Kräftepaars wird  der Hebel 7 sieh in einer der Richtungen des  Pfeils 9 bewegen; diese Bewegung kann in be  kannter     \''eise    auf ein Regelorgan für die Um  drehungszahl des Antriebsmotors des Genera  tors übertragen werden.  



  Zur Erklärung, dass die     Vorriehtung    die  obenerwähnte Eigenschaft aufweist, wird an  genommen, dass     il    der Strom ist, der den     kon-          densatorlosen    Zweig durchfliesst, dessen Spule  1 eine Selbstinduktion     L1    hat, während     i2    der  Strom durch den     Kondensatorzweig    ist, dessen  Kondensator 3 eine Kapazität C und dessen  Spule 2 eine Selbstinduktion     L2    hat, wobei die  Selbstinduktion des Ankers 6 in die Werte  der Induktionen     L1    und     L2    einkalkuliert ist.

    Die     ohmschen    Widerstände werden zur ein  facheren Berechnung der Grösse der     Ströme     vernachlässigt; sie bedingen aber, dass der  Phasenwinkel zwischen den Strömen und der  Spannung V weniger als 90 , absolut genom  men, beträgt.  



  Bei einer bestimmten Klemmenspannung  V im     kondensatorlosen    Zweig 1 ist  
EMI0002.0021     
    Der Strom im     Kondensatorzweig    2-3 be  trägt:  
EMI0002.0023     
    Wird nun     1/co    C um so viel grösser als     L2     gewählt, dass das Glied     co        L2    praktisch     ver-          nachlässigbar    ist, so wird bei stillstehendem  Anker  
EMI0002.0030     
    Das Kräftepaar     K    des     Kondensatormotors     ist annähernd:

           K   <I>= 4</I>     il        i._        sin        (g-1   <I>+</I>     'r2),     in der A eine Konstante und     Cal    und     (p2    die  Phasenwinkel zwischen den     Strömen    il und     i2,          bezogen    auf die Klemmenspannung des     Kon-          densatormotors,    bezeichnen.

   Indem      < lie    vor  stehend angegebenen Werte für     il    und i2 der  zuletzt erwähnten Formel     substituiert    werden,  ergibt, sieh:  
EMI0002.0049     
    Dieses     Krä.ftepaa.r    ist. somit     unabhängig     von der aus dein Zähler und Nenner wegge  fallenen, der     Umdrehungszahl        7a    proportiona  len Frequenz f und nur noch abhängig von       Änderungen    der zu regelnden Klemmenspan  nung V.  



  Bei einer sehwankenden     Spannung    V än  dert sich also auch das Kräftepaar, dessen  Wert als Regelungsfaktor für die Umdre  hungszahl     zum    Beispiel     Konstanthalten    der  Spannung V benutzt wird.  



  Dies ist zum Beispiel in der Weise prak  tisch durchführbar, dass der Anker des     Kon-          densatormot.ors    von einer Feder gebremst,  wird, wobei die     Ausweichung    des Ankers auf  bekannte Weise zum Nachstellen eines     Regel-          organes    am Antriebsmotor des Wechselstrom  generators dient, wodurch die Zahl der Um  drehungen     n.    erhöht oder erniedrigt wird.  



  Die Werte     L1,        L2    und C können auch der  art gewählt sein, dass die Klemmenspannung V  bei zunehmender Belastung     ansteigt,    und zwar  derart, dass die Spannungsverluste     ausgegli-          ehen    werden.  



  Die Erfindung eignet.     sieb    besonders gut  zur Regelung der Umdrehungszahl in einem  Regelbereich, der von 0,9 bis 1,1 mal die üb  lielre     Umdrehungszahl    n beträgt.  



  Ein besonderer Vorteil des     Wechselstrorn-          generators    nach der Erfindung liegt darin,  dass ausschliesslich die Umdrehungszahl gere  gelt wird, wobei dies für die Regelung     eines     Generators, der zur Erzeugung des Feldes mit      Dauermagneten versehen ist (wobei das Feld  somit nicht regelbar ist), das einzige wirt  schaftliche     Spannungsregelungsverfahren    bil  det, da ein     Kondensatormotor    der erwähnten  Art, verglichen gegen die bekannten, v     erhält-          nisniäliig    teuren Spannungsregler, einfach zu  gestalten und     billig    herzustellen ist.  



  Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt.,  infolge der beschriebenen     Spannungsrege-          lungsart,    in der     1Iögliclikeit,    einen Generator  mit hohem innern Widerstand und also mit.  hohem innern     Spannungsverlust,    der dann  ausgeglichen werden kann, zu verwenden, wo  durch der     Grenerator    wesentlich kleiner be  messen werden kann, was gleichfalls     wirt-          seliaftlicli    vorteilhaft ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wechselstromgenerator mit konstanter Er regung, versehen mit einer Vorrichtung zur Regelung seiner Drehzahl zwecks Erhaltung einer vorgeschriebenen Klemmenspannung bei weeliselnder Strombelastung, dadurch gekenn zeichnet, dass ein einphasiggespeister,

   asyn- ehroner Kondensatormotor mit Kurzschluss- anker elektrisch an die zu regelnde Klemmen spannung des Generators angeschlossen ist und der nur bei Regelung sich bewegende Anker des Kondensatorniotors mit einem Regelungs- organ zur Regelung der Umdrehungszahl des Generators verbunden ist, wobei der Wert der Kapazitanz 1(oi C (C = Kapazität des Kon- densators,

   co <I>= 2</I> @7 ,f, <I>f =</I> Frequenz der Klem- menspannunn) des Motors derart grösser ge wählt ist, als der Wert der Induktanz co <I>L2</I> (L2 ist die Selbstinduktion der Spule im Kon- densatorzweig des Motors mit der darin ein kalkulierten Selbstinduktion des Ankers),

   dass der Wert des Kräftepaares des Kond.ensator motors bei stillstehendem Anker proportional dem Quadrat der Klemmenspannung und praktisch unabhängig von der Frequenz f des (Tenerators ist und als Regelungsfaktor für die Umdi-ehun-szahl verwendet wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Wechselstromgenerator nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Re gelbereich der geregelten Umdrehungszahl 0,9 bis 1,1 mal der normalen Umdrehungszahl des Clenerators beträgt.. ?. Wechselstromgenerator nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Zweck der Erzeugung des Feldes mit Dauer inagneten versehen ist..

   3. Weehselstronigenerator nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen hohen innern Widerstand aufweist..