Anordnung zum Erzielen eines annähernd konstanten Stromes von mit
schwankender Drehzahl angetriebenen Wechselstromgeneratoren mit konstantem Erregerfeld
und konstantem ohmschen Belastungswiderstand Bei Wechselstromgeneratoren mit konstantem
Erregerfeld, insbesondere mit Permanentmagnet-Erregerfeld, die einen unveränderlichen
ohmschen Verbraucher speisen, ist der vom Generator gelieferte Strom stark abhängig
von der Drehzahl. Den prinzipiellen Stromverlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl
solcher Generatoren zeigt Kurve a der Abb. 2. Bei Generatoren mit stark schwankenden
Drehzahlen ist man daher bestrebt, den Drehzahlbereich in den flach verlaufenden
Teil der Kurve a, also nach hohen Drehzahlen, zu verlegen, so daß bei sinkenden
Drehzahlen schon bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen die untere Grenze des Drehzahlenbereiches
erreicht wird.Arrangement for achieving an approximately constant current of with
Alternating current generators driven by fluctuating speed with a constant excitation field
and constant ohmic load resistance For alternators with constant
Excitation field, especially with permanent magnet excitation field, which is a constant
feed resistive loads, the current supplied by the generator is heavily dependent
on the speed. The basic current curve as a function of the speed
such generators shows curve a of Fig. 2. For generators with strongly fluctuating
Speed, one strives to keep the speed range in the flat
Part of the curve a, so after high speeds, relocate, so that with falling
Speeds the lower limit of the speed range even at relatively high speeds
is achieved.
Die erfindungsgemäße Anordnung erzielt eine Erweiterung des Drehzahlbereiches
und eine Verlagerung der unteren Drehzahlgrenze nach tieferen Drehzahlen, indem
bei tiefen Drehzahlen die abgesunkene Stromkurve dadurch wieder angehoben wird,
daß in Reihe zu dem Belastungswiderstand ein Kondensator liegt, durch den die Ankerinduktivität
des Generators derart kompensiert ist, daß die bei nichtkompensierter
Induktivität
bei demselben Belastungswiderstand theoretisch bei der Drehzahl unendlich gelieferte
Stromstärke bereits bei derjenigen wesentlich niedrigeren Drehzahl überschritten
und von da an annähernd konstant gehalten wird, bei der die Generatorfrequenz in
Nähe der Eigenfrequenz des aus Ankerinduktivität, ohmschem Belastungswiderstand
und der Kapazität des Reihenkondensators bestehenden Schwingkreises liegt. Den mit
der erfindungsgemäßen Anordnung erzielten Stromverlauf zeigt Kurve b der Abb. 2.
In dieser Abbildung ist die Waagerechte Ias eingezeichnet, die durch jenen Stromwert
gezogen ist, der bei der theoretischen Drehzahl unendlich in dem ohmschen Belastungswiderstand
ohne frequenzabhängigen Zusatzwiderstand fließt. Der Strom nach Kurve b bleibt nach
Überschreiten von Ias annähernd konstant, wobei er stets größer als Ias ist.The arrangement according to the invention achieves an expansion of the speed range
and a shift of the lower speed limit to lower speeds by
At low speeds, the lowered current curve is raised again as a result,
that in series with the load resistor there is a capacitor through which the armature inductance
of the generator is compensated so that the non-compensated
Inductance
theoretically delivered with the same load resistance at the speed infinite
Amperage already exceeded at that much lower speed
and from then on is kept approximately constant at which the generator frequency in
Near the natural frequency of the armature inductance, ohmic load resistance
and the capacitance of the series capacitor is the existing resonant circuit. The one with
The current profile achieved by the arrangement according to the invention is shown in curve b in FIG. 2.
In this figure the horizontal Ias is drawn in through that current value
is drawn, which at the theoretical speed is infinite in the ohmic load resistance
flows without a frequency-dependent additional resistor. The current according to curve b remains
Exceeding Ias approximately constant, whereby it is always greater than Ias.
Es ist bereits bekannt, zum Konstanthalten der Stromstärke bei schwankender
Generatordrehzahl entweder einen frequenzabhängigen Zusatzwiderstand, bestehend
aus der Serienschaltung einer Spule und eines Kondensators, in Reihe zum Verbraucher
zu schalten oder parallel zum Verbraucher einen kapazitiven Zusatzwiderstand zu
legen, wobei auch hier das Vorschalten eines induktiven Zusatzwiderstandes zweckmäßig
ist. Alle diese Anordnungen bezwecken, bei steigender Frequenz durch Vergrößern
des Widerstandes (Reihenschaltung eines mit steigender Frequenz zunehmenden Zusatzwiderstandes
induktiven Charakters) oder durch Vergrößern der Belastung (Parallelschaltung eines
kapazitiven Zusatzwiderstandes) die Spannung am ohmschen Verbraucher und damit den
ihn durchfließenden Strom konstant zu halten. Diese Anordnungen senken somit die
Klemmenspannung auf den am Verbraucher erforderlichen konstanten Wert ab; ihre Wirkung
ist bei hohen Drehzahlen am größten. Dies hat jedoch den Nachteil, daß der Generator
überdimensioniert werden muß, damit er schon bei niedrigen Drehzahlen den gewünschten
Strom im Verbraucher hervorruft, während bei höheren Drehzahlen, bei der im Verbraucher
der volle Strom fließen würde, der jedoch infolge der Überdimensionierung zu groß
wäre, durch einen Zusatzwiderstand der Strom im Verbraucher gesenkt wird.It is already known to keep the current strength constant when it fluctuates
Generator speed either a frequency-dependent additional resistance, consisting
from the series connection of a coil and a capacitor, in series with the consumer
to switch or a capacitive additional resistor in parallel to the consumer
place, whereby the upstream connection of an additional inductive resistor is also useful here
is. The aim of all of these arrangements is to increase the frequency as the frequency increases
of the resistance (series connection of an additional resistance that increases with increasing frequency
inductive character) or by increasing the load (parallel connection of a
capacitive additional resistance) the voltage at the ohmic consumer and thus the
to keep the current flowing through it constant. These arrangements thus lower the
Terminal voltage to the constant value required at the consumer; their effect
is greatest at high speeds. However, this has the disadvantage that the generator
must be oversized so that it can achieve the desired speed even at low speeds
Generates current in the consumer, while at higher speeds, when in the consumer
the full current would flow, but it is too large due to the oversizing
would be, the current in the consumer is reduced by an additional resistor.
Mit keiner dieser bekannten Anordnungen läßt sich selbst bei höchsten
Drehzahlen im Verbraucher derjenige Strom erreichen und überschreiten, der im gleichen
ohmschen Verbraucher ohne Zusatzwiderstand der bekannten Anordnungen bei der theoretischen
Drehzahl unendlich erzielt wird. Das heißt, der in dem Generator investierte Aufwand
wird nur zum Teil ausgenutzt, und die Konstanthaltung des Stromes im Verbraucher
muß durch eine Drosselung der Maschinenleistung erkauft werden.With none of these known arrangements can even the highest
Speeds in the consumer reach and exceed the current in the same
Ohmic consumer without additional resistance of the known arrangements in the theoretical
Speed is reached infinitely. That is, the effort invested in the generator
is only partially used, and the current in the consumer is kept constant
must be bought by throttling the machine performance.
Weiterhin ist es bekannt, zum Konstanthalten der Spannung von Wechselstromgeneratoren
konstanter Drehzahl bei schwankender Last und schwankendem Leistungsfaktor lediglich
die Reihen- oder Parallelschaltung eines Kondensators zu verwenden. Es wird jedoch
angegeben, daß die hierdurch bewirkte Kompoundierung bei cos p = I, also bei rein
ohmisch wechselnder Last fast Null und somit wirkungslos ist. Da es sich außerdem
um zwei verschiedene Anordnungen handelt, nämlich die Anordnung zur Konstanthaltung
der Spannung von Wechselstromgeneratoren konstanter Drehzahl bei schwankender Last
und schwankendem Leistungsfaktor einerseits und andererseits die Anordnung zur Konstanthaltung
des Stromes von Wechselstromgeneratoren schwankender Drehzahl bei konstantem ohmschem
Verbraucher, ist diese Anordnung nur zur Vervollständigung des Standes der Technik
von Interesse.It is also known to keep the voltage of alternators constant
constant speed with fluctuating load and fluctuating power factor only
to use the series or parallel connection of a capacitor. It will, however
indicated that the resulting compounding at cos p = I, i.e. at pure
ohmically changing load is almost zero and therefore ineffective. Since it is also
are two different arrangements, namely the arrangement for keeping constant
the voltage of constant speed alternators with a fluctuating load
and fluctuating power factor on the one hand and the arrangement for keeping it constant on the other
of the current of alternators with fluctuating speed at constant ohmic
Consumer, this arrangement is only to complete the state of the art
of interest.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung beschrieben werden. Abb.
I zeigt das Prinzipschaltbild der Erfindung. E ist die im Generator erzeugte Spannung,
die linear mit der Drehzahl und der Frequenz ansteigt, da der Generator konstantes
Erregerfeld hat. Ri ist der Wirkwiderstand und Xi der induktive Blindwiderstand
der Ankerwicklung bei einer bestimmten Frequenz. Mit Xc ist der frequenzabhängige
Zusatzwiderstand bezeichnet, der im Gegensatz zu den bereits bekannten Anordnungen
nur aus einem in Reihe zum ohmschen Belastungswiderstand Rverbr geschalteten Kondensator
besteht. Durch diesen Zusatzwiderstand wird die Ankerinduktivität abhängig von der
Frequenz verschieden stark kompensiert, d. h., im unteren Drehzahlenbereich ist
die Wirkung dieses Zusatzwiderstandes am größten, während sie mit steigenden Drehzahlen
immer mehr abnimmt, bis bei sehr hohen Drehzahlen der Zusatzwiderstand wirkungslos
ist. Die ohne Zusatzwiderstand mit abnehmenden Drehzahlen abfallende Stromkurve
a der Abb. 2 wird durch den gerade bei niedrigen Drehzahlen am stärksten wirksamen
Zusatzwiderstand angehoben, so daß bis zu tiefen Drehzahlen der Strom im Verbraucher
annähernd konstant bleibt (Kurve b in Abb. 2).The invention will be described with reference to the drawing. Fig.
I shows the basic circuit diagram of the invention. E is the voltage generated in the generator,
which increases linearly with speed and frequency, since the generator is constant
Has the exciter field. Ri is the effective resistance and Xi is the inductive reactance
the armature winding at a certain frequency. With Xc is the frequency dependent
Additional resistance denotes, in contrast to the already known arrangements
only from a capacitor connected in series to the ohmic load resistor Rverbr
consists. This additional resistance makes the armature inductance dependent on the
Frequency compensated to different degrees, d. i.e. in the lower speed range
the effect of this additional resistance is greatest while it increases with increasing speeds
decreases more and more until the additional resistance has no effect at very high speeds
is. The current curve that drops with decreasing speeds without additional resistance
a of Fig. 2 is most effective especially at low speeds
Additional resistance raised, so that the current in the consumer down to low speeds
remains approximately constant (curve b in Fig. 2).
Die Kurve b schneidet im Punkt S die Waagerechte las, die durch jenen
Stromwert gelegt ist, der sich bei einem ohmschen Verbraucher ohne Zusatzwiderstand
und der theoretischen Drehzahl unendlich einstellt. Der Schnittpunkt S wandert auf
dieser Waagerechten, wenn man die Kapazität des Zusatzwiderstandes variiert: beginnend
mit einer sehr großen Kapazität bewegt sich S mit kleiner werdender Kapazität zunächst
auf die Ordinate zu, erreicht eine kleinstmögliche Entfernung von ihr und entfernt
sich schließlich wieder, wenn die Kapazität noch kleiner wird. Um den Drehzahlbereich
des Generators möglichst weit nach unten zu erweitern, muß der Schnittpunkt S auf
der Waagerechten las möglichst weit links, also in seinem Umkehrpunkt liegen. Aus
den Daten der Generatorwicklung Ri und Xi sowie dem Verbraucherwiderstand Rye"r
läßt sich die hierzu nötige Kapazität errechnen. Die mit dieser Kapazität erzielte
Stromkurve steigt nach Durchlaufen von S mit steigenden Drehzahlen noch um einige
Prozente bis zu ihrem Höchstwert Im", an und geht dann ganz allmählich auf den Wert
las zurück.Curve b intersects at point S the horizontal line that passes through that
Current value is placed, which is in the case of an ohmic consumer without additional resistance
and the theoretical speed infinitely. The point of intersection S moves up
this horizontal, if one varies the capacity of the additional resistor: beginning
with a very large capacity, S initially moves as the capacity becomes smaller
towards the ordinate, reaches the smallest possible distance from it and distant
eventually again when the capacity gets even smaller. To the speed range
of the generator as far down as possible, the intersection point S must be
the horizontal one read as far to the left as possible, i.e. at its turning point. the end
the data of the generator winding Ri and Xi and the consumer resistance Rye "r
the capacity required for this can be calculated. The one achieved with this capacity
After passing through S, the current curve increases by a few with increasing speeds
Percentages up to their maximum value Im ", and then very gradually increases to the value
read back.
Gegenüber den bisher bekannten Anordnungen hat die erfindungsgemäße
Anordnung folgende Vorteile: trotz guter Konstanthaltung des Stromes im Verbraucher
ist keine Überdimensionierung des Generators nötig, so daß eine schlechte Ausnützung
des Generators vermieden wird. Bei hohen Drehzahlen erfolgt keine Leistungsdrosselung.
Im gesamten Drehzahlbereich
wird eine Leistungssteigerung am ohmschen
Verbraucher erzielt, die gerade bei tiefen Drehzahlen am größten ist.Compared to the previously known arrangements, the inventive
Arrangement has the following advantages: despite the fact that the current in the consumer is kept constant
no oversizing of the generator is necessary, so that poor utilization
of the generator is avoided. There is no power reduction at high speeds.
In the entire speed range
there will be an increase in performance at the ohmic
Consumers achieved, which is greatest especially at low speeds.