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Einrichtung zur Erhöhung der Stabilität zwischen parallel laufenden
Stromerzeugern durch Schnellregelung der Spannung Es sind Einrichtungen zur Erweiterung
des Regelbereiches von Schnellreglern bekannt, bei welchen zwei einander entgegengeschaltete
Erregermaschinen verwendet werden. Die Regelung erfolgt bei dieser bekannten Anordnung
derart, daß beim Fallen der Generatorspannung zunächst die Spannung der Haupterregermaschine
vergrößert wird, die ihrerseits die Erregung der Hilfserregermaschine vermindert.
Die Regelgeschwindigkeit ist bei dieser bekannten Anordnung im wesentlichen durch
die Zeitkonstante des Erregerstromkreises der Haupterregermaschine bestimmt. Da
beim Aufwärtsregeln der Ohmsche Widerstand des Erregerkreises abnimmt so wird die
Trägheit der Regelung um so größer, auf je größere Spannung eingeregelt werden soll.
Die bekannte Anordnung ist nicht besonders geeignet, um die Stabilität zwischen
parallel laufenden Stromerzeugern zu erhöhen; denn es kommt hier gerade darauf an,
eine durch Störungen verursachte Absenkung der Netzspannung möglichst rasch auszuregeln.
Gerade die Erhöhung der Spannung geht aber bei der bekannten Einrichtung verhältnismäßig
träge vor sich. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung rur Erhöhung der Stabilität
zwischen parallel laufenden Stromerzeugern bei Störungen, die ein Sinken der Spannung
zur Folge haben. Dabei wird auch von zwei gegeneinandergeschalteten Erregermaschinen
Gebrauch gemacht, die im folgenden als Haupt- und Hilfserregermaschinen bezeichnet
sind. DieHaupterregermaschine liefert dabei, wie es auch schon bei zwei gegengeschalteten
Erregermaschinen bekannt ist, eine im wesentlichen konstante Spannung, während die
Spannung der Hilfserregermaschine geregelt wird. Gemäß der Erfindung ist die Spannung
der Haupterregermaschine größer als die normale Spannung der Hilfserregermaschine,und
bei Störungen, die eine Spannungssenkung zur Folge haben, wird zur Wiederherstellung
der ursprünglichen Generatorspannung die Spannung der Hilfserregermaschine vermindert.
Das hat für die Stabilisierung von parallel laufenden Generatoren den Vorteil, daß
die anfängliche Änderung der Erregung um einen bestimmten Betrag schneller vor sich
geht als bei der bekannten Einrichtung durch Erhöhen der Spannung der Haupterregerrnaschine.
Der
Grund hierfür liegt darin, daß die Zeitkonstante des Erregerstromkreises der Hilfserregermaschine,
die durch die Gleichung
gegeben ist, wobei L die Iii'-. duktivität und R den Ohnischen Widerstand des Erregerkreises
bedeuten durch die Vergrößerung seines Widerstandes kleiner wird und sich deshalb
die Erregung der Hilfserregermaschine rascher auf den neuen Wert einstellt, als
wenn die gleiche Änderung der Erregung des Generators durch Erhöhen der Spannung
der Haupterregerinaschine, d. h. Verkleinerung des Erregerkreiswiderstandes, herbeigeführt
wird. Für die Stabilität ist gerade die Geschwindigkeit der Änderung der Erregung
wichtig.
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Die Spannung der Hilfserregermaschine kann in an sich bekannter Weise
dadurch vermindert werden, daß ein Motor einen Widerstand im Erregerkreis entsprechend
verstellt, und daß gleichzeitig ein normalerweise kurzgeschlossener fester Widerstand
eingeschaltet wird. Zweckmäßig können ferner noch Mittel vorgesehen werden, um bei
großer Spannungsabsenkung schnell die -Erregung der Hilfserregermaschine zu vermindern.
Zu diesem Zweck kann in ebenfalls an sich bekannter Weise zusätzlich noch ein weiterer,
Widerstand im Erregerkreis der Hilfserregermaschine angeordnet werden, der durch
ein Relais plötzlich eingeschaltet wird.
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Die zur Verkleinerung der Spannung der Hilfserregermaschine vorgenommenen
Spannungsänderungen in der Feldwicklung können um ein Mehrfaches den Betrag überschreiten,
der bei Dauererregung zur Erreichung einer bestimmten Spannung notwendig ist. Auf
diese Weise gelingt es, innerhalb kurzer Zeit die abgesunkene Spannung des zu regelnden
Generators wieder auf ihren Normalwert zu bringen.
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Die Regelvorrichtung kann ferner so ausgebildet werden, daß die Änderung
der Felderregung der Hilfserregermaschine sich stufenweise vollzieht und die Größe
der Stufen abhängig von dem Grade der Abweichung der zu regelnden Spannung von dem
Sollwert ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt.
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In der Abbildung ist mit 2 ein Wechselstromgenerator bezeichnet, dessen
Wechselstromwicklung 2 an die Sammelschienen 5, 6 angeschlossen ist. Seine Erregerwicklung
7 wird von zwei Erregermaschinen 8 und 9 gespeist. Diese Erregermaschinen sind derart
in Reihe geschaltet, daß ihre Spannungen einander entgegengerichtet sind. Der Anker
der Haupterregermaschine 8 ist mit 12 und ihre Nebenschlußwicklung mit 13 bezeichnet.
Mit der Erregerwicklung 13 ist der Widerstand 14 in Reihe geschaltet. Die :,rregerinaschiiie
8 wird so geregelt, daß die
| 09i. ihr gelieferte Spannung im wesentlichen |
| lstant ist. Da diese Spannungsregelung |
| @er Erregermaschine nicht Gegenstand der |
| rfindung ist, so ist die zur Spannungsrege- |
Jung dienende Vorrichtung nicht dargestellt und beschrieben. Die Hilfserregermaschine
9 besitzt den Anker 16 und die Feldwicklung 17. Während die Erregerwicklung 13 der
Maschine 8 an die Kleininen des zugehörigen Ankers 12 angeschlossen ist, wird die
Erregerwicklung 17 von der Haupterregermaschine 8 gespeist. Mit der Erregerwicklung
17 der Hilfserregermaschine 9 ist der regelbare Widerstand 19 in Reihe geschaltet.
Dieser Widerstand enthält das Widerstandselement 21 und den Kontaktarm 2-2, der
durch den Motor 33 bewegt werden kann. Der Stromkreis der Erregerwicklung 17 verläuft
vom Anker des Generators 8 durch den Leiter 2d., die Feldwicklung 17, den Leiter
25, den Widerstand 26, den Leiter 27, das Widerstandselement 19, die Widerstände
28, 29 und den Leiter 31 zur anderen Bürste des Generators B. Der Widerstand 19
dient in erster Linie zur Regelung des der Feldwicklung 17 zugeführten Stromes der
Hilfserregermaschine 9, um damit die Erregung 7 des Generators 2 zu steuern. Die
Widerstände 26, 28 und 29 werden durch die später beschriebene Anordnung gesteuert.
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Der Widerstand 19 wird durch den Motor 33 gesteuert, der seinerseits
von den Umkehrschaltern 34 und 35 entsprechend der Wirkung des Kontaktvoltmeters
oder Reglers 37 beeinflußt wird. Der Steuermotor 33 besitzt die Feldwicklung 39,
die an eine geeignete Spannungsquelle 4.1, 42 angeschlossen ist. Der Anker .I3 ist
mit Hilfe der Leitungen 44, .15 mit den beweglichen Kontaktarmen :16, 47 der Umsteuerrela.is
34., 3 j verbunden.
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Der bewegliche _Kontaktarm .I6 wird durch den Elektromagneten .18
gesteuert. Er trägt die Kontakte 51, 52, 53 und 5.I, die mit den feststehenden Kontakten
56, 57, 58, 59 zusammen arbeiten. Die Feder 6o hält normalerweise die Kontakte 53,
58 und 54, 59 geschlossen. Das Umsteuerrelais 35 ist ähillich gebaut wie das Relais
3.1. Sein beweglicher Kontaktarm wird durch den Elektroinagneten 62 gesteuert. Die
beweglichen Kontakte, die mit 64, 65, 66 und 67 bezeichnet sind, arbeiten mit den
feststehenden Kontakten 69, 70, 71 und 72 zusammen. Die Feder 7.I hält die Kontakte
67, 72 normalerweise geschlossen.
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Die feststehenden Kontakte 58 und 72 der Umsteuerrelais 34 und 35
sind durch den Leiter 76 an die Sarninelschiene 42 angeschlossen.
Die
feststehenden Kontakte 57 und ;1 der Umsteuerrelais 34, 35 sind durch die Leiter
77 und 78 mit der anderen Samnielschiene .41 verbunden. Mit Hilfe dieser Kontakte
können die Bürsten des Motors 33 finit den Sammelschienen 41 und d.2 verbunden «-erden.
Wenn die Elektromagnete der Steuerrelais 3.4, 35 nicht erregt sind, werden die beweglichen
Kontaktarme in der dargestellten Lage gehalten und schließen einen Kurzschlußkreis,
der von der einen Bürste des Motors 33 über den Leiter 44, den beweglichen Kontaktaren
.46, die Kontakte 53 und 58, den Leiter 76, die Kontakte 72, 67
den beweglichen
Kontaktarm .47, den Leiter .15 zur anderen Bürste des Motors 33 führt. Wenn dagegen
einer der Umschaltrelais 34., 35 anspricht, wird der Anker des Motors 33 in der
einen oder anderen Richtung an die Sainnielschienen -1.i und 42 angeschlossen.
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Das Kontaktvoltmeter 37 enthält den Anker 8o und die Magnetwicklung
81, die über den Spannungswandler 82 von der zwischen den Leitern 4. und 6 herrschenden
Spannung erregt wird. Der Anker 8o greift an den Hebel 83 all, der die beweglichen
Kontakte 8.4, 85 und 86 trägt. Diese Kontakte arbeiten mit den feststehenden Kontakten
87, 88, 89 zusaininen. 9i ist eine Feder, die den Anker nach abwärts zieht.
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Wenn die Kontakte 8.4 und 87 in Berührung kommen, wird der Stromkreis
des Elektronial;neten 62 des Umschaltrelais 35 geschlosseil. Wenn dagegen die Kontakte
85 und 88 in Berührung koaninen, so wird der Stromkreis des Elektromagneten 48 des
Umschaltrelais 3.1 geschlossen. Durch das Schließen der Kontakte 86 und 89 wird
die Wicklung des Relais 93 erregt, dessen Wirkungsweise später noch beschrieben
wird.
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Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: Wenn die Spannung des
Generators unter einen bestimmten Wert fällt, kommen die Kontakte 85 und 88 unter
dem Einfluß der Feder 9i in Berührung und schließen den Stromkreis des Elektromagneten
:18, der den beweglichere Arm 46 des Umschaltrelais 3.1 in die Arbeitslage bringt.
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Das Umschaltrelais 3.1 trennt die Kontakte 53, 58 und 5.4, 59 und
schließt die Kontakte 51, 56 und 52, 57. Mit Hilfe der Kontakte 52, 57 wird der
Stromkreis über den Anker .13 des Motors-33 geschlossen. Dadurch gerät der Anker
dieses Motors in Umlauf und verstellt den Kontaktarm 22 im Sinne einer Vergrößerung
des im Stromkreis der Feldwicklung 17 liegenden Widerstandes 21. Dadurch wird die
von der Hilfserregermaschine 9 gelieferte Spannung vermindert. Da die Generatoren
8 und 9 gegeneinatidergeschaltet sind, so wird dadurch die an der Ankerwicklung;
liegende Spannung und damit die vom Generator erzeugte Spannung erhöht.
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Durch das Öffnen der Kontakte 54., 59 wird der durch diese Kontakte
normalerweise kurzgeschlossene Widerstand 28 in den Stromkreis .der Feldwicklung
17 eingeschaltet. Dadurch wird eine rasche Verminderung des Erregerstromes herbeigeführt.
Durch das Schließen der Konakte 51, 56 wird in an sich bekannter Weise ein Teil
des Widerstandes 102, der im Stromkreis der Magnetwicklung 81 liegt, kurzgeschlossen.
Dadurch wird der Erregerstrom, der durch diese Wicklung fließt, etwas erhöht, so
daß die Kontakte schon vor Erreichung des Sollwertes der Spannung öffnen. Dadurch
wird ein Überregeln vermieden.
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Wenn die Spannung des Generators 2 wieder ihren Normalwert erreicht
hat, und die Kontakte 85, 88 voneinander getrennt sind, nimmt der Anker des Relais
34. die in der Abbildung dargestellte Lage ein. Dadurch werden die Kontakte 53,
58 geschlossen und der Anker 43 des Motors 33 elektrisch gebremst. Ferner wird der
Widerstand 28 durch die Kontakte 54., 59 wieder kurzgeschlossen. Wenn die Veränderung
des Widerstandes 19 genügt, um die Spannung wieder auf ihren Normalwert zu bringen,
bleibt die Anordnung in Ruhe, bis eine neue Spannungsabsenkung eintritt.
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Wenn die durch die Einschaltung des Widerstandes 28 beim Öffnen der
Kontakte 5-l, 59 entstehende Verminderung des Erregerstroines der Magnetwicklung
17 einen so raschen Spannungsanstieg zur Folge gehabt hat, daß zu dem Zeitpunkt,
in dein die Kontakte 85 und 88 öffnen, der Widerstand 19 noch nicht genügend verstellt
worden ist, so sinkt nach dem Kurzschließen des Widerstandes 28 die Kleinanspannung
wieder unter den Normalwert, und der Regler spricht von neuem an. Dieses Spiel wiederholt
sich so lange, bis die gewünschte Spannung erreicht ist.
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Werui die vom Generator 2 gelieferte Spannung z. B. unter dein Einfluß
eines Kurzschlusses oder eines anderen Leitungsfehlers unter einen Wert sinkt, der
noch tiefer liegt als der für das Schließen der Kontakte 85 und 88 des Kontaktvoltmeters
36 bestimmte Wert, so kommen auch die Kontakte 86 und 89 unter dem Einfluß der Feder
91 in Berührung. Dadurch wird der Erregerstromkreis des Relais 93 geschlossen. Der
Anker dieses Relais wird dann angezogen und öffnet die Kontakte 107, 1o8, die normalerweise
den Widerstand 26 kurzschließen. Durch das Öffnen dieser Kontakte wird der Widerstand
in den Stromkreis der Erregerwicklung 17
eingeschaltet und dadurch
eine sehr schnelle Spannungserhöhung an cTer Wicklung 7 hervorgerufen.
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Das Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist noch dahingehend vervollständigt,
daß es auch dieAusregelung einer Spannungserhöhung zuläßt. Diese Ausbildung gehört
jedoch nicht mehr zum Gegenstand der Erfindung. Wenn die Spannung des Generators
2 über einen gewünschten Wert steigt, wird der Anker 8o nach oben .gezogen, und
die Kontakte 84, 87 werden geschlossen. Dadurch wird der Elektromagnet
62 erregt, und das Relais 35 legt seinen Anker um. Durch die Kontakte 66,
71 erhält der Anker des Motors 33 Strom, und zwar in einer solchen Richtung, daß
die Größe des Widerstandes i9 verkleinert wird.
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Durch die Verminderung des Widerstandes i9 wird der Erregerstrom der
Nebenschlußwicklung 17 erhöht, so daß die von dem Hilfsgenerator 9 gelieferte Spannung
ansteigt. Da diese Spannung der vom Generator 8 gelieferten Spannung entgegenwirkt,
hat dies zur Folge, daß der durch die Wicklung 7 fließende Strom und damit die vom
Generator 2 gelieferte Spannung sinkt.
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Durch die Kontakte 65 und 70 wird der Widerstand 29 kurzgeschlossen,
so daß der durch die Wicklung 17 fließende Strom schnell ansteigt. Durch die Kontakte
6.1, 69 wird der Widerstand 114 zu der Wicklung 81 parallel geschaltet, so daß der
durch diese Wicklung fließende Strom etwas sinkt. Dies hat zur Folge, daß die Kontakte
8.4, 87 bereits etwas vor dem Erreichen des Sollwertes öffnen. Auf diese Weise wird
ein Überregeln vermieden. Wenn die Spannung ihren Normalwert erreicht hat und die
Kontakte 8.4, 87 geöffnet haben, fällt der Apker 35 in die dargestellte Lage zurück.
Dadurch werden die Kontakte 67, 72 geschlossen und der Motor 33 elektrisch gebremst.
Außerdem wird durch Öffnen der Kontakte 65, 7o der Widerstand 29 wieder in den Stromkreis
der Wicklung 17 eingeschaltet.
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Wenn die Verstellung des Widerstandes i9 nicht genügt hat, um die
Normalspannung wieder herzustellen, spricht der Regler von neuem an.