DE810041C

DE810041C - Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahl eines Wechselstrom-generators zwecks Einhaltung einer bestimmten Klemmenspannung bei wechselnder Belastung

Info

Publication number: DE810041C
Application number: DEN172A
Authority: DE
Inventors: Hugo Ehrnreich
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1948-11-20
Filing date: 1949-11-18
Publication date: 1951-08-06

Description

Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahl eines Wechselstromgenerators zwecks Einhaltung einer bestimmten Klemmenspannung bei wechselnder Belastung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahl eines Wechselstromgenerators, um eine bestimmte Klemmenspannung bei wechselnder Strombelastung zu erhalten. Die hier in Frage kommende bestimmte Klemmenspannung kann eine praktisch konstante Klemmenspannung sein, gegebenenfalls jedoch auch eine zunehmende Klemmenspannung bei zunehmender Strombelastung, derart, daß die hierbei zunehmenden Verluste wenigstens nahezu ausgeglichen werden. Wenn V die Klemmenspannung, V, die E-NIK, die der Umdrehungszahl proportional ist, und d V den inneren Spannungsabfall bezeichnet, gilt die Formel V = VO -4V. Bei zunehmender Belastung gibt es zwei Faktoren, die zu einem Absinken der Klemmenspannung V führen, und zwar a) die EMK Vo, die bei zunehmendem Wattstrom herabsinkt, und b) der Spannungsabfall d V, der annäherungsweise proportional zum wattlosen Strom ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Regelung der Umdrehungszahl eines Wechselstromgenerators zwecks Einhaltung einer bestimmten Klemmenspannung bei wechselnder Belastung eine Vorrichtung erforderlich ist, die auf Absinken der Spannung V infolge a) oder b) in gleicher Weise anspricht, und zwar eine Vorrichtung, die prakltisch ausschließlich auf die Klemmenspannung V anspricht und unabhängig von einer wechselnden Umdrehungszahl des Generators ist.
Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung bei einer Vorrichtung vorerwähnter Art als Regelmotor für die Antriebsmaschine des Generators ein einphasiger, asynchroner Kondensatormotor mit Kurzschlußanker verwendet, der elektrisch an die zu regelnde Klemmenspannung angeschlossen ist und dessen kapazitiver Widerstand im Kondensatorzweig um so viel größer als der induktive Widerstand in diesem Zweig gewählt ist, daß letzterer praktisch vernachlässigbar ,ist. Hierdurch ergibt sich am Kondensatormotor ein Drehmoment, das praktisch unabhängig von der Umdrehungszahl ist, wie nachstehende Überlegung zeigt: il sei der Strom, der den kondensatorlosen Zweig durchfließt, L1 dessen Selbstinduktion; i2 sei der Strom durch den Kondensatorzweig mit der Kapazität C und der Selbstinduktion L2. Die Selbstinduktion des Ankers sei in die Werte der Induktivitäten L1 und L2 einkalkuliert.
Bei einer bestimmten Klemmenspannung V im kondensatorlosen Zweig ist Der Strom im Kondensatorzweig beträgt Wird nun um so viel größer als co L2 gewählt, daß letzterer Faktor praktisch vernachlässigbar ist, so wird Das Kräftepaar K des Kondensatormotors ist annäherungsweise K = C - il - i2 sin (Q1 + Q2), wobei C eine Konstante und Q1 und Q2 die Phasenwinkel der beiden Zweige des Kondensatormotors bezeichnen. Durch Einsetzen der vorstehenden Werte für il und i2 in die zuletzt angegebene Formel ergibt sich Dieses Kräftepaar ist somitt unabhängig von der aus dem Zähler und Nenner weggefallenen Umdrehungszahl n und nur noch abhängig von Änderungen der zu regelnden Klemmenspannung V.
Bei einer schwankenden Spannung V ändert sich also auch das Kräftepaar, dessen Wert als Regelungsfaktor für die Umdrehungszahl zwecks Konstanthaftung der Spannung V benutzt wird.
Dies ist z. B. in der Weise praktisch durchführbar, daß der Anker des Kondensatormotors von einer Feder gebremst und die Ausweichung des Ankers auf bekannte Weise zum Nachstellen eines Regelorgans am Antriebsmotor des' Wechselstromgenerators verwendet wird, wodurch die Zahl der Umdrehungen n erhöht oder erniedrigt wird.
Die Werte L1, L2 und C können derart gewählt sein, daß die Klemmenspannung V bei zunehmender Belastung ansteigt, und zwar derart, daß die Spannungsverluste ausgeglichen werden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders gut zur Regelung der Umdrehungszahl in einem Regelbereich von o,9 bis i,i mal der üblichen Umdrehungszahl n.
Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung liegt darin, daß ausschließlich die Umdrehungszahl geregelt wird und dies für die Regelung eines Generators, der zur Erzeugung des Feldes mit Dauermagneten versehen ist und bei dem das Feld somit nicht regelbar ist, das einzige wirtschaftliche Spannungsregelungsverfahren bildet, da ein Kondensatormotor der erwähnten Art im Vergleich zu den bekannten, verhältnismäßig teuren Spannungsreglern einfach zu gestalten und billiger herzustellen ist.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung liegt gemäß der beschriebenen Spannungsregelungsarit in der Möglichkeit, die Vorrichtung bei einem Generator mit hohem inneren Widerstand und demnach hohem inneren Spannungsverlust, der dann ausgeglichen werden kann, anzuwenden, wodurch der Generator wesentlich kleiner bemessen werden kann, was gleichfalls wirtschaftlich vorteilhaft ist.
In der Figur ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Der kondensaeorlose Zweig i und der Zweig a, in dem der Kondensator 3 enthalten ist, sind unter Zuhilfenahme der Klemmen 4 und 5 an die zu regelnde Spannung V angeschlossen. Der Käfiganker 6 des Kondensatormotors ist mit einem Hebel 7 versehen, der von einer Feder 8 gebremst wird. Bei Zunahme oder Abnahme des Kräftepaares wird der Hebel 7 sich in der einen oder anderen Richtung des Pfeiles 9 bewegen; diese Bewegung kann in bekannter Weise auf ein Regelorgan für die Umdrehungszahl des Antriebsmotors des Generators übertragen werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahl eines Wechselstromgenerators zwecks Einhaltung einer bestimmten Klemmenspannung bei wechselnder Strombelastung, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelmotor für die Antriebsmaschine des Generators ein einphasiger, asN-nchroner Kondensatormotor mit Kurzschlußanker verwendet wird, der elektrisch an die zu regelnde Klemmspannung angeschlossen ist und dessen kapazitiver Widerstand im Kondensatorzweig um so viel größer als der induktive Widerstand in diesem Zweig gewählt ist, daß letzterer praktisch vernachlässigbar ist.