DE207772C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JVI 207772 KLASSE 21 α. GRUPPE

Da bei Wechselstromerzeugern bei wachsender Belastung der Maschine die Spannung an'. sich sinken würde, muß man, um sie konstant zu halten, die Erregung der Maschine steigern, und dies geschieht entweder, indem man einen in der Erregerleitung befindlichen Widerstand vermindert oder die Klemmspannung der Erregermaschine erhöht.

Vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung

ιό bei ' derjenigen Anordnung zum selbsttätigen Spannungsregeln, die darin besteht, in den Erregerstromkreis der Wechselstrommaschine oder ihrer Erregermaschine einen veränderlichen Widerstand einzuschalten, der gleichzeitig von dem erzeugten Wechselstrom der Häuptmaschine abhängig gemacht ist, und zwar entweder von diesem Wechselstrom selbst oder von dem Sekundärstrom eines Transformators, der an den Wechselstrom angeschlossen ist.

Bei dieser Anordnung besteht der Nachteil, daß der Erregergleichstrom nicht nur durch die Feldwicklung der Wechselstrommaschine oder Erregermaschine und den besonderen Widerstand hindurchgeht, sondern auch in den parallel zu diesem Widerstand liegenden Transformator hineingeht und dessen magnetischen Stromkreis mehr oder weniger sättigt. Es muß dann der Wechselstrom, um sich zur Geltung zu bringen, viel stärker sein, und dies zieht wieder eine Vergrößerung des ganzen ""Transformators und des ganzen Leitungssystems von demselben bis zu dem veränderlichen Widerstand nach sich.

Gemäß vorliegender Erfindung wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, daß man außer dem bereits gebräuchlichen, vom Erregerstrom und Wechselstrom zusammen durchflossenen veränderlichen Widerstand noch einen weiteren Widerstand in dem Sekundärstromkreis des Transformators vorsieht, der den Zweck hat, das Eindringen des Erregergleichstromes in den Transformatorkreislauf zu verhindern und ferner gleichzeitig dazu benutzt werden kann, den die Regelung bewirkenden veränderlichen Widerstand in seiner Wirkung zu unterstützen. Außerdem empfiehlt es sich, dem Transformator selbst einen möglichst offenen magnetischen Kreislauf zu erteilen, so daß etwa in den Transformatorstromkreis eindringender Erregergleichstrom das Eisen des Transformators nicht sättigen und so den Wirkungsgrad des Transformators herabsetzen kann.

In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung schematisch an drei -Ausführungsbeispielen dargestellt. In dem ersten in Fig: 1 dargestellten Beispiel ist eine einphasige Wechselstrommaschine 1 dargestellt, in deren Leitungsnetz 2 ein Transformator 3 eingeschaltet ist. Von der Sekundärwicklung dieses Transformators führt die Leitung 6 zu dem besonderen Widerstand 4 und dann eine weitere Leitung durch den zweiten Zusatzwiderstand 5 hindurch zu dem Transformator zurück, und zwar werden hier Widerstände verwendet, deren Leitfähigkeit bei. steigender Erwärmung zunimmt. Die Erregergleichstrommaschine 7

speist die Feldwicklung ii der Wechselstrommaschine mittels der Leitung 12 und ihre eigene Feldwicklung 8 mittels des Regelungswiderstandes 9 und der Leitung io, die ebenfalls über den veränderlichen Widerstand 4 geht. Dabei kann dieser Widerstand 4 entweder in Reihe oder parallel mit der Feldwicklung der Erregermaschine geschaltet sein, und es kann gegebenenfalls auch fiir das Feld der Erregermaschine eine Kompoundwicklung benutzt werden. "Hieraus ergibt sich folgende Wirkungsweise der Regelungsvorrichtung:

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel geht der Erregungsgleichstrom der Erregermaschine durch die Leitung 10, zweigt sich dann in zwei Teile, von denen der eine durch den Widerstand 4 und der andere auf dem Umweg über Leitung 6, Transformator 3 und Hilfswiderstand 5 geht. Beide Zweige vereinigt gehen dann durch den Regelungswiderstand 9 und die Feldwicklung 8 zur Erregermaschine zurück. Ferner wird durch · die Wechselstrommaschine im Transformator 3 ein Induktionswechselstrom erzeugt, proportional dem von der Wechselstrommaschine gelieferten Strom, und dieser Induktionsstrom geht durch die Leitung 6, den Widerstand 4 und den Hilfswiderstand 5 zur Sekundärspule des Transformators zurück; Es legen sich also auf einem Teil ihres Weges der Gleichstrom und Wechselstrom übereinander, und der effektive Wert des resultierenden Stromes ändert sich also entsprechend dem erzeugten Wechselstrom. Dabei verursacht er eine mehr oder weniger bedeutende Erhitzung dieser Widerstände 4

; und 5 und vermindert dadurch den Ohmschen Widerstand derselben. Diese Verminderung des Ohm sehen Widerstandes verursacht eine entsprechende Vermehrung des durch diese Widerständskörper hindurchgehenden Gleichstromes von der Erregermaschine und mit der größeren Erregung derselben auch eine größere Erregung tier Wechselstrommaschine, so daß also der Spannungsabfall der letzteren verhindert wird. Das Eindringen des Wechselstromes in den weiteren "Kreislauf des Gleichstromnetzes 12 wird durch die große

• Selbstinduktion der Erregungsspulenwicklung 8 verhindert.

Das Ausführungsbeispiel (Fig. 2) zeigt eine ganz ähnliche Anordnung, nur mit dem Unterschiede, daß zu dem Widerstände eine Masse verwendet ist, deren Ohnischer Widerstand mit steigender Temperatur' eine Vermehrung erfährt, statt der beim vorigen Beispiel eintretenden Verminderung. Als solches Material kann beispielsweise Stahl benutzt werden. Bei dieser Anordnung ist der Widerstand. 4 parallel geschaltet mit der Erregungswicklung der Erregermaschine.' Der .Zusatzwiderstand 5 begrenzt in gleicher Weise das Eindringen des Erregnngsgleichstromes in den Sekundärkreislauf des Transformators. Der effektive Wert der die Widerstände 4 und 5 durchfließenden resultierenden Ströme vermehrt sich in gleieher Weise mit dem von der Wechselstrom- · maschine erzeugten Wechselstrom und verursacht infolgedessen eine Erwärmung dieser Widerstandskörper, die ihrerseits in diesem Falle eine Vergrößerung ihres O hm sehen Widerstandes zur Folge hat. Die Vermehrung dieses Ohmschen Widerstandes in den Körpern 5 und ebenso im Körper 4 veranlaßt ein Anwachsen des durch die Erregungswicklung hindurchgehenden Gleichstromes und infolgedessen eine Verstärkung der Erregung der Wechselstrommaschine, die, wie im vorigen Beispiel, den Spannungsabfall verhindert.

Fig. 2 a zeigt eine der vorigen darin gleiche Anordnung, daß mit steigender Temperatur der Widerstand der Regulierkörper sich vermehrt. Nur ist bei diesem Beispiel der Widerstandskörper 4 in Reihe geschaltet mit einer Nebenschlußwicklung des Erregerfeldes, das seinerseits der Hauptwicklung des Erregerfeldes entgegengeschaltef ist. Auch hier dient der Zusaizwiderstandskörper 5 dazu; das Eindringen des Gleichstromes in den Sekundärkreis des Transformators zu beschränken.

Bei den vorbeschriebenen Schaltungsanord- -nungen erfolgt die Regelung nur mit Rücksicht auf die Stromstärke des gelieferten Stromes, aber ohne Rücksichtnahme auf die Phasenverschiebung. Um eine vollkommene Regelung zu erreichen, ist es nötig, auch den Leistungsfaktor der Maschine zu berücksichtigen, und dies geschieht, indem man dem Stromtransformator noch einen Spannungstransformator hinzufügt. Die Fig. 3 zeigt' die Anwendung dieses Prinzips bei dem oben in. Fig. ι besprochenen Schaltungsschema.

An die eine Leitung des Wechselstromnetzes ist die Primärwicklung des Stromtransformators 3 angeschlossen, dessen Sekundärstrom wie vorher durch die Leitung 6 und die beiden Widerstandskörper 4 und 5 geht. Ferner liegt im Nebenschluß zu den beiden Leitungen des Wechselsstromnetzes die Primärspule eines Spannungstransformators 13, dessen Sekundärstrom ebenfalls durch Leitung 6 und die Widerstandskörper 4 und 5 geht. Der Stromtransformator 3 und der Spannungstransformator 13 können auch eine gemeinsame Sekundärwicklung haben, wie die Figur zeigt. Der Strom transformator 3 ist mit einem magnetisch offenen Kreislauf konstruiert und besitzt infolgedessen einen großen Leerlaufstrom, so daß sein Sekundärkreis etwa 90⁰ gegen den erzeugten Wechselstrom verschoben ist. Der Spannungstransformator 13 dagegen besitzt einen geschlossenen magnetischen Kreislauf, so daß sein erzeugter Sekundärstrom mehr

Claims (2)

oder weniger gleichphasig läuft mit der Spannung an den Polen der Wechselstrommasctvine. Es ergibt sich durch diese Anordnung infolgedessen bei nicht induktiver Belastung der Wechselstrommaschine, also bei cos..: φ — ι eine Phasenverschiebung der Sekundärströme der Transformatoren 3 und 13, so daß diese also geometrisch zu addieren sind, während bei induktiver Belastung der Wechselstrommaschine, also bei cos. ψ = ο die beiden Ströme der Transformatoren 3 und 13 gleichphasig sind und sich in ihrer wirklichen Größe direkt addieren. Es wird somit eine, vollkommen genaue Regelung der Erregermaschine und damit der Wechselstrommaschine erreicht. Die für die vollkommene Regelung notwendige Phasenverschiebung der beiden Transformatorsekundärströme wird bei der Verwendung von Emphasen Wechselstrommaschinen, bei denen bekanntlich Strom und Spannung in gleicher Phase verlaufen, in der vorbeschriebenen und dargestellten Weise herbeigeführt, dadurch, daß man den einen der beiden Transformatoren mit offenem magnetischen Stromkreis herstellt. Bei Zwei- und Mehrphasenmaschinen entfällt diese Notwendigkeit, da bei denselben die notwendige Phasenverschiebung zwischen dem Sekundärkreise beider Transformatoren entweder von selbst eintritt, oder auch in anderer Weise erreicht werden kann. Paten τ-Ansprüche:

1. Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen durch einen in den; Erregerstromkreis eingeschalteten und Von dem erzeugten Wechselstrom abhängig gemachten Widerstandskörper (4) von veränderlichem Ohmschen Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Regelungswiderstand beeinflussenden Wechselstromkreis ein weiterer Zusatzwiderstand (5) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch i," dadurch gekennzeichnet, daß auch der Zusatzwiderstand (5) aus einem Material hergestellt ist, dessen Ohmscher Widerstand sich entsprechend dem hindurchgehenden Strom ändert und somit den Regelungswiderstand

(4) in seiner Wirkung unterstützt.

Hierzu, ι Blatt Zeichnungen.