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Anordnung zur Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren Die
Spannung eines Wechselstromgenerators hängt bekanntlich bei konstant angenommener
Erregung in erster Linie von der abzugebenden= Blindleistung ab. Die Abgabe von
Wirkleistung beeinflußt die Spannung nur verhältnismäßig geringfügig. Es zeigt sich
nun, daß der -Einfluß der Entnahme von Blindleistung auf die Generatorspannung dadurch
ausgeschaltet werden kann, daß man proportional dem Blindstrom die- Erregung des
Generators verstärkt bzw. zur Lieferung einer kapazitiven Blindleistung verringert.
Man kann daher die Spannung eines Wechselstromgenerators bereits weitgehend konstant
halten, wenn man annähernd proportional den Änderungen der Blindleistung den Erregerstrom
des Generators ändert.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur Regelung von elektrischen Zentralen
oder Strom--erzeugern, deren Stromlieferung nach einer zweiten Zentrale unter einem
beliebig einzustellenden Leistungsfaktor vor sich gehen soll, bekannt, bei der eine
vom Leistungsfaktor abhängige Regeleinrichtung und ein gesonderter- Spannungsregler
derart miteinander verbunden sind, daß .innerhalb bestimmter Grenzen des Leistungsfaktors
der Spannungsregler die Spannung konstant hält. Ein Unter- öder Überschreiten der-gesetzten
Leistungsfaktorgrenzen wird dadurch verhindert, daß der Leistungsfaktorregler unter
Ausschaltung des Spannungsreglers . den Leistungsfaktor konstant hält. Demgegenüber
ist es für die Erfindung wesentlich, daß der von der Spannung und der von der Blindleistung
gesteuerte -Regler gleichzeitig und unabhängig voneinander auf den Erregerstrom
einwirken.
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Weiterhin sind Anordnungen zur Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren
bekanntgeworden, bei denen außer einem von der Spannung des Wechselstromgenerators
gesteuerten und auf- seine Erregung .einwirkenden Regler noch ein weiterer; von
der Blindleistung des Generators gesteuerter Regler vorgesehen ist. Die Erfindung
betrifft nun eine Weiterbildung einer derartigen Anordnung, wobei der von der Blindleistung
des Generators gesteuerte Regler in an sich bekannter Weise als Dynamometer (Drehtransformator)
ausgebildet- ist dessen zwei gegeneinander verdrehbare Teile einerseits von der
Spannung, andererseits vom Strom des Generators gespeist werden. Erfindungsgemäß
wirken der von der Spannung und der von der Blindleistung gesteuerte Regler gleichzeitig
und unabhängig voneinander auf den -Erregerstrom des. Wechselstromgenerators
als
Fein- bzw. Grobregler ein. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß der Grobregler
bereits die stärkste Ursache der Spannungsänderungen des Generators, nämlich die
veränderliche Blindleistung in ihrem: Einfluß auf die Spannung durch- entsprechende
Erregerstromänderungen kompensiert. Der Feinregler hat dann nur noch einen geringen
Regelbereich zu bewältigen. Er kann dementsprechend für seine Aufgabe, nämlich für
die genaue Spannungsregelung, besonders günstig ausgebildet werden. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Regelart stellt sich bei stoßweisen Belastungsänderungen
ein. Der übliche Spannungsregler ist infolge seiner Aufgabe zur Feinregelung der
Spannung nicht geeignet, eine stoßweise geänderte Spannung rasch wieder auf den
ursprünglichen Wert zurückzuführen. Die Zeitkonstante des Reglers ist dazu zu groß,
Bei der Anordnung nach der Erfindung kann sich dieser Nachteil nicht einstellen,
da - im ersten Moment der stoßartigen Spannungsänderung infolge -der damit verbundenen
Blindleistungsänderung der Grobregler zur Geltung kommt und die Spannung sehr rasch
auf den annähernd richtigen Wert bringt. Dieser Grobregler kann ohne weiteres für
rasche Wirkungsweise gebaut werden, und zwar insbesondere auch deshalb, weil er
als Dynamometer ausgebildet ist, das bekanntlich eine große Richtkraft aufweist.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. i ist ein Drehstromgenerator, der über die Sammelschienen 2 die
Netzleitung 3 speist. Die Erregerwicklung 4 des Drehstromgenerators wird von der
Erregermaschine 5 gespeist, die ihrerseits in an sich bekannter Weise mit zwei Erregerwicklungen
6 und 7 versehen ist. Der Strom in der Erregerwicklung 7 wird nun von der zum Netz
fließenden Blindleistung des Generators in Abhängigkeit von dem Dynamometer 8 gesteuert.
Das Dynamometer wird von der in der Leitung 3 fließenden Blindleistung über den
Spannungswandler g und die beiden Stromwandler io und I I gespeist. Das Dynamometer
besitzt in diesem Falle eine ähnliche Bauart wie dynamometrische Meßinstrumente
für die Messung von Wechselstromleistungen. - Man könnte es aber auch in bekannter
Weise als Drehtransformator ausführen. Mit der Welle 12 des Dynamometers ist ein
Hebelarm 13
gekuppelt, der einen auf den Regelwiderstand 14 gleitenden Kontakt
verschiebt. Außerdem greift an der Welle,des Dynamometers über einen Hebelarm eine
Feder 15 an. Die von der Blindleistung auf das Dynamometer ausgeübten Kräfte müssen
daher die Welle 12 entgegen der Kraft- der Feder 15 verdrehen. Die Stärke dieser
Federkraft ist mit Hilfe einer Stellschraube 16 einstellbar; Der Widerstand 14 bildet
einen Teil einer Brückenschaltung. Zu diesem Zwecke ist zu den Endpunkten des Widerstandes
14 noch ein weiterer Widerstand 17 parallel geschaltet. Die Endpunkte beider Widerstände
sind an die Gleichspannung i 8 gelegt. Über- den Widerstand 17 gleitet ein Gleitkontakt
ig. Dieser Gleitkontakt ig und der auf dem Widerstand 14 schleifende Gleitkontakt
speisen die Erregerwicklung eines' Relais 2o. Ändert sich nun in der Leitung 3 die
Blindleistung,. dann wird das Dynamometer entgegen der Kraft der Feder 15
den Hebel 13
und den Gleitkontakt auf dem Widerstand 14 verstellen. Es entsteht
dann eine Spannungsdifferenz zwischen den Gleitkontakten auf den Widerständen 14
und 17, die der Relaisspule 30 zugeführt wird. Diese Spannungsdifferenz bzw.
der durch sie hervorgerufene Strom kann verschiedene Richtungen haben, je nachdem'nach
welcher Richtung der Hebel 13 den Gleitkontakt verschoben hat. Das Relais 2o ist
derart ausgebildet, daß es -je
nach der Richtung des in der Relaisspule fließenden
Stromes entweder die Kontakte 21 oder die Kontakte 22 schließt. Diese Kontakte sind
in die Stromkreise der Ständerwicklungen 23 und 24 eines Hilfsmotors 25, eingeschaltet,
der' z. B. als Reihenschlußkommutator ausgebildet ist. Der Hilfsmotor wird ebenfalls
über die Kontakte 2i und 22 an die Stromquelle 18 angeschlossen. Je nachdem der
Gleichstrom der Ständerwicklung -23 oder der Ständerwicklung 24 zugeführt wird,
läuft der Hilfsmotor-in der einen oder anderen Richtung. Er verstellt dabei einen
Regelwiderstand 26, der im Stromkreis der Erregerwicklung ,7 liegt.
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Eine Vergrößerung der Blindleistung bewirkt also eine Verstellung
des Dynamometers 8 und damit des Gleitkontaktes am Widerstande 14. Dies hat wieder
eine Erregung der Relaisspule 2o zur Folge, die über die Kontakte 2 i oder 22 bzw.
@ über eine der Wicklungen 23 und 24 den Motor 25 in einem derartigen Sinne zum
Anlauf bringt, daß der Widerstand 26 in seiner Größe vermindert wird, so daß also
die Erregerwicklung 7 und damit auch die Erregerwicklung 4 mehr Erregerstrom bekommt.
Dadurch wird der Einfluß der verstärkten Blindleistung auf die Generatorspannung
wieder ausgeglichen. Die bisher beschriebene Anordnung ist aber noch nicht stabil,
da der Motor 25 dauernd laufen kann und schließlich den Widerstand 26 mehr als notwendig
ausschalten würde. Der Motor 25 verschiebt daher außerdem über ein Getriebe 27 den
Gleitkontakt ig auf dem Regelwiderstand 17, und zwar in einem. derartigen
Sinne,
daß die durch die Verschiebung des Gleitkontaktes auf dem Widerstand 14
hervörgeru£ene Spaünungsdiff@erenz zwischen den beiden Gleitkontakten wiederaufgehoben
wird. Damit verschwindet dann auch der Erregerstrom in der Relaiserregerspule 2o
vollständig, und der von der Spule 2o gesteuerte Anker nimmt eine Stellung ein,
in der beide Kontakte 2r und 22 geöffnet sind. Der Motor 25 kommt dann zum Stillstand.
Der Gleitkontakt auf dem Widerstand 1q. steuert also den Gleitkontakt i9 -auf- dem.
Widerstand 17 über das Relais 2o und damit den Motor 25 derart, .daß er einer Verschiebung
des Gleitkontaktes auf dem Widerstand 1-L4. in derselben Richtung -stets nachkommt.
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Außer der vom Dynamometer gesteuerten Regelvorrichtung ist noch eine
von einem Spannungsregler gesteuerte Regelvorrichtung vorhanden, die den Erregerstrom
in der Wicklung 6,der Erregermaschine 5 steuert. Zu diesem Zweck ist ein von der
Spannung des Generators i gespeister Transformator 28 vorgesehen, der über einen
Einstellwiderstand 29 die Relaisspule 30 speist. Diese Relaisspule schließt
wieder je nach der Höhe ihrer Erregung die Kontakte 31 oder 32. Durch diese Kontakte
wird in derselben Weise, wie bereits für das Dynamometer geschildert wurde, ein
Motor 33 in der einen oder der anderen Richtung zum Anlaufen gebracht, der einen
Widerstand 34 verstellt. Dieser Widerstand liegt mit der Erregerwicklung 6 der Erregermaschine
5 in Reihe. Selbstverständlich ist diese Ausbildung des Spannungsreglers für die
Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Man kann vielmehr den Spannungsregler auch
in irgendeiner anderen bekannten Weise auf den Erregerstrom der Erregermaschine
einwirken lassen.
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Arbeiten mehrere Generatoren parallel auf ein Wechselstromnetz, so
kann man ein von der gemeinsamen Blindleistung der Generatoren gespeistes Dynamometer
vorsehen, das etwa in der in der Abbildung angegebenen Weise Regelwiderstände steuert,
die in den Erregerstromkreisen der den einzelnen Generatoren zugeordneten Erregermaschinen
liegen. Wird einer der Generatoren abgeschaltet, dann kann rfan- mit Hilfe einer
Verstellung der mit dem Dynamometer gekuppelten Feder 15 das Dynamometer den neuen
Blindleistungsverhältnissen anpassen. Dadurch wird erreicht, daß das Dynamometer
bereits bei einer geringeren Blindleistung, -die der verminderten Leistungsfähigkeit
der Generatoren infolge Abschaltung eines Generators entspricht, dieselbe Stellung
an -den einzelnen Regelwiderständen herbeiführt, als dies vor der Abschaltung eines
Generators der Fall war.