CH323434A - Vorrichtung für das selbsttätige Konstanthalten des Stromes einer Gleichstromsammelschiene auf vorbestimmtem Wert - Google Patents

Description

  Vorrichtung für das selbsttätige     Konstanthalten    des Stromes einer     Gleichstromsammelschiene     auf vorbestimmtem Wert    Die vorliegende Erfindung betrifft eine     Vor-          riehtung    für das selbsttätige     Konstanthalten     des Stromes einer     Gleiehstromsammelsehiene     au r     vorbestimmtem    Wert, mittels eines die        < ileiehstromsanmelschiene    umfassenden     ma-          gnetisehen    Kreises.  



  Bisher wurde eine Regelung der     oben    ge  nannten Art entweder von Hand     durch-e-          führt,        wobei    der Augenblickswert an einem       hlcssinstrumertt    abgelesen wurde,

   oder durch  V     er-leiehen    der Spannungen einerseits an       einem        Serien-Nebenwiderstand    und     anderseits     an einen     Spannungsnormal        bewerkstelligt.     Die     letztgenannte    Art bringt     Ungenauigkeiten          itil'olg@e        tlierniiseher    Änderungen im. Neben  widerstand und infolge von     Spannungsände-          rttnen    an der     Vergleichsquelle    mit sich.  



  Der Zweck der vorliegenden Erfindung  besteht darin, eine vollautomatische Rege  lung des Stromes innerhalb enger Grenzen.       dnreh    eine in ihrer Art robuste Vorrichtung       zti    erreichen, die billig hinsichtlich der     IIer-          steljun;#    und von langer Betriebslebens  dauer ist.  



  Der benannte Zweck wird durch die     Vor-          riehtun-    nach dieser Erfindung dadurch er  reicht, dass der Magnetkreis aus zwei     getr        enn-          ten    Teilen mit einem veränderlichen Luftspalt  zwischen den beiden     Teilen    gebildet. ist, wobei       der    eine der beiden Teile, der eine auf zwei  Sehenkeln angeordnete, von Wechselstrom ge-    speiste Induktionswicklung trägt, aus sätti  gungsfähigem Material hergestellt ist und das  Ganze so eingerichtet ist, dass Steuersignale  für die Regelung einer die Sammelschiene  speisenden     Gleichstromquelle    von dem Strom.

    in den     Induktionswicklungen    abgeleitet wird.  



  Ein Ausführungsbeispiel des     Erfindungs-          gegensta.ndes    ist, in der beigefügten Zeichnung  veranschaulicht. Es     zeigen:          Fig.    1 einen Stromkreis und einen magne  tischen Kreis für die Regulierschaltung,       Fig.        1A    einen Schnitt durch den magne  tischen Kreis entlang der Linie     1.A-l.A    der       Fig.    1,       Fig.    2 charakteristische Kurven für<I>zwei</I>  Gleichstrombereiche und       Fig.    3 eine Schaltung für die Regulierung  des Feldes eines Generators mittels des Wech  selstromes der     Reaktanzwicklung.     



  In     Fig.    1, die den Stromkreis zur     Erzeu.          r        ung    des Steuersignals zeigt, ist 1 die Sam  melschiene, in der der konstant zu haltende       CTleichstrom    fliesst. Um. diese ist ein     magne-          t.iseher    Kreis angeordnet, der aus einem     U-för-          migen    Joch 2 aus gewöhnlichem magnetischem.       Material,    z. B. Weicheisen, und aus einem       sätti,o,ungsfähigen    Kern 3 mit einer     Reaktanz-          wicklung    gebildet ist.

   Der Kern 3 besteht aus  einem magnetischen Material, z. B.     Mu-Metall,     dessen Verhältnis     B(H    zwischen dem gesättig  ten und dem ungesättigten Zustand starke      Veränderung zeigt, wobei die     Zustandsän.de-          run    g plötzlich im Bereiche einer kleinen       Anderung    des H eintritt. Auf dem Kern 3  ist eine zweiteilige Spule 4 gewickelt, wobei  ein Teil 4a auf dem einen     itnd    Teil 4b auf  dem andern. Schenkel. des Kernes liegt und die  Wicklung so ausgebildet ist, dass sie bei       Strecken    der beiden Schenkel in eine gerade  Linie in einer einzigen Umlaufrichtung um  die Schenkel gewickelt ist.

   Die Enden der  Spule sind zu Klemmen 5 und 6 geführt. Zwi  schen dem Kern 3 und den an den Kern 3  herangeführten Enden des Joches 2 bestehen  Luftspalte ei und     e.2,    deren Grösse gesehen in  Richtung der Bahn eines Magnetflusses durch  den geschlossenen Kreis     Kern-Luftspalt-Joeh     grösser oder kleiner eingestellt werden kann.  



  An die Klemmen 5 und 6 wird eine W     eeh-          selspannung    geführt, die in dem Kern 3 einen       4A'eehselfluss    erzeugt, der, wie die Pfeile A  und B zeigen, in jedem Augenblick in den  beiden Schenkeln in entgegengesetzter Rich  tung verläuft. Normalerweise, das heisst bei  ungesättigtem Kern, ist die Impedanz des  Kreises sehr hoch, so dass nur ein sehr gerin  ger Strom fliesst.  



       Fig.   <B>1.A</B> zeigt einen Schnitt entlang der  Linie     1=1-1A    in     Fig.    1 und verdeutlicht die  Anordnung des Kernes 3.  



  Wenn in der Sammelschiene ein Gleich  trom fliesst, so entsteht in dem Magnetkreis 2,  3, bestehend aus dem     U-förmigen    Joch 2, dein  Drosselkern 3 und den beiden Luftspalten, ein  magnetischer Fluss. Dieser Fluss verläuft  dauernd in einer Richtung, beispielsweise in  der durch den Pfeil C     angegebenen    Richtung,       Lind    seine Grösse ist abhängig von der Grösse  des Gleichstromes und der Länge des Weges  durch die Luftspalte<I>ei,</I>     e2.    Für eine be  stimmte Grösse der Summe der Luftspalte  ei     -h        e2    ergibt sich, dass bei Zunahme des       Cz=leiehstromes    der Zustand eintritt,

   in dem der       Gleichstromfluss    und der     Wechselstromfluss     den Kern 3 sättigen. Zunächst zeigt sieh die       Sättigung    so, dass     tür    einen Teil jeder halben  Periode wechselweise ein Schenkel gesättigt  wird, dann besteht nach weiterer Zunahme  des Gleichstromes Sättigung während der gan-         zen    Zeit einer halben Periodendauer und  schliesslich ist jeder Schenkel auch während  des Zeitteils gesättigt, während dem der       Weehselstromfluss    dem     Gleiehstromfluss    ent  gegengesetzt ist.  



  Wenn der Kern 3     ganz    gesättigt ist.     -v,        ird     die Impedanz der Spule 4 sehr gering,     itnd     es fliesst ein merklicher Wechselstrom, so dass,       wie        Fig.    2 zeigt, der Wechselstrom E in der  Spüle mit dein Gleichstrom D ansteigt. In       Fig.    2 ist sowohl der Wechselstrom E als  auch der Gleichstrom D in Ampere aufge  tragen.  



  In     Fig.    2 gilt die Kurve F, die der     Magiie-          tisierungskurve    des Kernmaterials entspricht,  für einen     Gleichstrombereich    von etwa 25 000  bis 35 000 Ampere, denn, wenn die Regulie  rung eine lineare Charakteristik zeigen soll.  darf nur über den geraden Teil der Steuer  einrichtung gearbeitet werden, das heisst zwi  schen den mit einem Kreis markierten Punk  ten F, und     F2.    Wenn dagegen ein Signal  erhalten werden soll, das den Strom ausser  halb des soeben genannten Bereiches regeln  soll, dann stellt die Veränderung der Luft  spalte ein geeignetes Mittel dar, um auf einer  Kurve mit ähnlichem Verlauf aber mit einer  gegenüber der erstgenannten Kurve verscho  benen Lage zu arbeiten.

   Mit grösserem Luft  spalt ergibt sich eine Kurve, wie sie beispiels  weise in     Fig.    2 mit G bezeichnet ist. Diese  Kurve bietet. zwischen den Punkten     G1    und       G2    einen Bereich von etwa 45000 bis<B>55000</B>  Ampere. Natürlich kann eine ganze Schar von  Kurven erhalten werden, die zwischen den  beiden gezeigten Kurven liegen und     Luftsnalt-          einstellungen    erfordern, die zwischen den Ein  stellungen für die beiden gezeigten Kurven  liegen.  



  Zur Einstellung der gewünschten     Magneti-          sierungskurve    wird     zweckmässigerweise    der  Kern mit der     Reaktanzwicklung    um eine  Achse x drehbar angeordnet, so dass der wirk  same Luftspalt durch Drehen des Kernes ein  gestellt werden kann. Dadurch kann ein sehr  grosser Arbeitsbereich erzielt werden, wobei  Einstellung und Eichung leicht     durehführ    bar      sind. Das in der beschriebenen Weise erhal  tene     Wechselstromsignal    kann benutzt wer  den, um das     Generatorfeld    mittels einer Am  plidineschaltung 7, wie sie in     Fig.    3 gezeigt  ist, zu steuern.

   Eine Wicklung 7a des Erre  gerfeldes der     Amplidyne-Erregern-aschine    wird  über die oben beschriebene, bei 8 veranschau  lichte Vorrichtung von einem gleichgerichteten       Signal    erregt. Die andere Wicklung 7b des  Feldes wird über den Teil 9, der eine     Span-          nungs-    und     Frequenz-Strom-Charakterintik     besitzt, die der Charakteristik der hier ver  wendeten     Reaktanz    gleich ist, erregt. Auf diese  Weise ist die Anordnung für den Betrieb von       Spannungs-    und     Frequenzänderungen    der       Weehselstromquelle    unabhängig.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung für das selbsttätige Konstant halten des Stromes einer Gleichstrom-Sammel- sehiene auf vorbestimmten \#Tert, mittels eines die Gleiehstromsammelschiene umfassenden -magnetischen Kreises, dadurch gekennzeich net, dass der Magnetkreis aus zwei getrennten Teilen (2, 3) mit einem veränderlichen Luft- spalt zwischen den beiden Teilen gebildet ist, wobei der eine (3) der beiden Teile, der eine auf zwei Schenkeln angeordnete, von W ech- selstrom gespeiste Induktionswicklung (4) trägt, aus sättigungsfähigem Material herge stellt ist, und das Ganze so eingerichtet ist,

   da.ss Steuersignale für die Regelung einer die Sammelschiene speisenden Gleichstromquelle von dem Strom in den Induktionswicklungen abgeleitet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der sättigungs fähige Kernteil aus solchem magnetischem Material gebildet ist, das zwischen gesättig tem und ungesättigtem Zustand eine grosse Veränderung des B%H-Verhältnisses aufweist.

   \'. Vorrichtung nach Unteranspruch l., da durch gekennzeichnet, dass die Feldwicklung eines Gleichstromgenerators, der die Sammel- 5ehiene speist, von einer Amplidyne-Erreger- masehine erregt wird, deren Erregerfeld in Abhängigkeit von den in den Induktions- ,vieklungen erzeugten Signalen gesteuert wird.