Anordnung zur Regelung des Stromdurchganges durch gittergesteuerte Entladungsgefässe mit ionisierbarem Nedlum. Bekanntlich kann man bei Dampf- oder Gasentladungsgefässen, das heisst Entladungs gefässen mit ionisierbarem Medium,das Ein leiten der Entladung durch eine Steuerelek- tro,de, ein sogenanntes Gitter, beeinflussen.
Es sind nun schon bereits verschiedene<B>An-</B> ordnungen zur Regelung des Stromdurch ganges durch gittergesteuerte Entladungs- n n 0.efässe mit inonisierbarem Medium vor- geschlkfren worden. Im allgemeinen wird da bei den Gitterkreisen eine Steuerwechsel spannung zugeführt, deren Amplitude oder Phase veränderlich ist.
Gemäss der vorliegen den Erfinduno- erhalten die Gifterkreise eine Steuerspannung, die sich aus ein-er Wechsel- spannulig konstanter Amplitude und Phase und einer veränderlichen Gleiellspannung zu sammensetzt.
Der Vorteil gegenüber andern Anordnungen besteht darin, dass ein ein facher Steuertransformator oder eine Zusatz- wicklun-- auf dem Haupt-transformator die Wechselspannungskomponente liefert und die Regelung allein durch die Gleictspan- 2D <B>Zn</B> -nung,skoiu-ponente bewirkt wird.
Ein -wichtiges Anwendun.gsgebiet der Er findung bilden die gittergesteuerten Gleich richter. Die Wirkun-,sweise der Steuerung gemäss der vorliegenden Erfindung soll, be vor auf die Anwendungen eingegangen wer den soll, anhand der Kurven in Fig. <B>3</B> er läutert -werden. In den Anodenkreis möo,e eine sinusförmige Wechselspannung P ein- 0,efügt sein. Fern-er sind drei Kurven<B>G,.</B> G" und<B>G,</B> angegeben. die verschiedenen Steuerspannungen entsprechen.
Diese Steuer spannungen -unterscheiden sich nur hinsicht lich der Gleichspannungskomponente. wäh rend die Wechselspannungskomponente hin sichtlich Amplitude und Phase konstant ge halten ist. Wie man fern-er der Fig. <B>3</B> eni <B>-</B> nehmen kann, ist, es zweckmässig, der Gitter wechselspannung eine Phasennacheilung von <B>90 0</B> geaen die Anodenwechselspannung zu erteilen.
Nimmt man an, dass clas Einleiteri der Entladung dann stattfindet, wenn die Gitterspannung von negativen Werten zu positiven Werten übergeht, so ergibt sieh, dass bei Vorhandensein einer Steuerspannuno, <B>G,</B> der Entladungsstrom im Zeitpunkt X:, einsetzt, bei Vorhandensein einer Steuerspan- nung, <B>G,</B> im Zeitpunkt X#, bei Vorhanden sein einer Steuerspannun- G" ist das Ent- iadungsgefäss während der vollen positiven Halbwelle leitend.
Wie nielit näher erläu tert zu werden braucht, kann man durch Verändern einer negativen Gleichspannungs- komponente den Zeitpunkt des Einleitens der Entladun- derart verschieben, dass das Entladangsgefäss erst gegen Ende der posi tiven Halbwelle der Anodenwechselspannung leitend oder gar nicht leitend wird.
In den Fig. <B>1.</B> und<B>6</B> sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgedankens, die sich auf eine selbsttätioe Schnellreaelung der Spannung bezw. Erregung von elektrischen Maschinen beziehen, während die Fig. <B>2</B> bis <B>5</B> Kurven zur Erläuteruno, der Wirkunus- weise enthalten.
In Fig. <B>1</B> der Zeichnung ist eine Regel- anordnuno- zur Regelung der Spannung des Generators<B>1</B> angewendet. Eine Synchron maschine<B>1</B> speist ein Drehstromnetz 2. Der Generator ist mit einer Feldwicklun- <B>3</B> ver sehen, die von einer Erregermaschine 4 ige- speist wird.
Die Erregermaschine 4 enthält 4 ihrerseits eine Feldwicklung<B>5,</B> die normaler- n weisee über gittergesteuerte Entladungsgefäss-e mit ionisierbarem Jvledium, über deren Steue- runo, weiter oben bereits gesprochen wurde, aus einem 'V#Teehselstromnetz gespeist -wird.
Schaltmittel<B>6.</B> die sowohl von Hand, als auch automatiseh betätigt werden können, sillid vorgesehen, um die Feldwickluuo, <B>5</B> während des Anlassens von der Maschine 4 selbst zu erreuen. -Wie erkennbar ist, ent hält der Schalter zwei bewealiche Kontakte <B>7</B> und<B>8,</B> die mit festen Kontakten<B>9, 10, 11</B> und 1,2 zusammen arbeiten. Es sind ferner Mittel vorgesehen, um die beweglichen Teile des Schalters zu steuern, Lind zwar dient hierfür ein Solenoid <B>13,</B> das mittelst eines Hilfsschalters <B>15</B> betätigt wird.
In Ader dar- gestellten Lage schliessen die Kontakte<B>7</B> und <B>8</B> einen Stromkreis über die festen Kontakte <B>10</B> und 12, so dass die Feldwicklung<B>5</B> vom Generator 4: selbst erregt wird. Ein verän- ,derlicher Widerstand<B>16</B> ist vorgesehen, um die Erregerspannung während des Anlassens regeln zu können.
Normalerweise wird jedoch Üie Feldwick-- luno- aus einerWechselstromquelle, beispiels weise dem Netz 2-, über gittergesteuerte Ent ladungsgefässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> mit Dampf- oder Gasfüllung, oder eine andere Form van diskontinuierlich gestüuerten Röhren ge speist.
Bekanntlich haben solche Entladungs gefässe gegenüber Entladungsgefässen mit reiner Elekironenentladung, deren Ent- laduno- kontinuierlich gesteuert -wird, -den Vorteil grosser Stromdurehlässigkeit und kleiner Spannungsabfälle. Der Ausdruck- "diskontinuierlich gesteuerte Röhre" ist des halb gewählt, um damit die Art der Ent ladungsgefässe hinsielitliel:i ihrer Steuerung zu kennzeichnen.
Wie bereits angegeben wurde, wird das Einsetzen des Entladungos- stromes in der Röhre durch das Steuergitter bestimmt-, aber der Entladungsstrom kann nur dadurch unterbrochen werden, dass die Anodensspaunung unter ihren kritischen Wert verrinoert -wird. Die Zuführuno, der zn <B>in</B> Wechselspannun- zu den Gefässen<B>17, 18</B> und<B>19</B> bezw. der Feldwicklung <B>5.</B> erfolgt. mittelst eines Transformators 20, der vom Netz 2 gespeist sein kann.
Vorzugsweise wird die Primärwicklung ;des Transferma- tors in Dreieck gesehaltet und die Sekundär wicklung in Zick-Zack-Stern, wodurch die Gleichstrommagnetisierung von den Trans- formatorsch.enkeln ferngehalten wird.
An die Enden der Setkundärwicklung sind die Ano- den,der Gefässe angeschlossen, während zwi- scher den Siernpunkt der Sekundärwick lung und die Kathoden der Gefässe die Feld wicklung<B>5</B> über die, Kontakte<B>7</B> und<B>9</B> ein gefügt ist. Für die Kathodenheizung ist ein Transformator<B>23</B> vorgesehen, wobei die richtige Heizspannungdurch einen veränder- liehen Widerstand 24 eingestellt wird.
Die Steuerelektrode jedes Gefässes erhält über einen Transformator 25 eine aus dem Neti 2 abgeleitete Wecliselspannung. In die Gitter kreise sind ferner Widerstände<B>26, 27</B> und<B>28</B> eingefügt. Normalerweise ist die Wechsel spannung im wesentlichen 'konstant, und die Phasenbeziehung zwischen Anodenspannung und Gitterspannung wird durch die dar gestellte Anordnung der Wicklungen der Transformatoren 20 und<B>225</B> konstant gehal ten. Dabei wird durch passende Anordnung Sorge getragen, dass die den Gitterkreisen zugeführte Steuerwechselspannung um<B>90</B> der entsprechenden Ano,denspannung nach eilt.
Da die Röhren auf den Feldkreis arbei ten, der eine verhältnismässig hohe induktive Belastung darstellt, kann eine im wesent- liehen vollständige Steuerung mit<B>90 '</B> Pha senverschiebung der Gitterspannung erreicht werden. Für die Regelung des Entladungs stromes auf kleine Miftelwerte empfiehlt es .sich, zur Erzielung eines verhältnismässig kleinen Widerstandes für den Stromfluss vom Gitter zur Kathode ]Kondensatoren<B>29,</B> <B>30</B> und<B>31</B> vorzusehen, die unmittelbar zwi schen Gitter und Kathode jeder Röhre ge schaltet sind.
Die Steuerung der Gefässe er- folo,t durch eine veränderliche Gleichspan nung, die in Reihe mit der festen Wechsel- spann-ung geschaltet ist. Wie gezeigt ist, wird dies dadurch bewirkt, dass ein Wider stand<B>32</B> in den Gitterkreis -der Gefässe<B>17,</B> <B>18</B> und<B>19</B> eingefügt ist und der Spannungs abfall an diesem Widerstand durch eine Gleichspannung verändert wird, die durch die zu regelnde Betriebsgrösse gesteuert wird.
Dieser spannungsabhängige Kreis enthält eine Brückenanordnung, die einerseits Wi derstände enthält, die eine lineare Span- nungsstrom-Charakteristik haben und ander seits Widerstände, die eine nichtlineare Spannungsstrom-Cliarakteristik haben. Vor zugsweise enthält die Brückenanordnung gleichartige Widerstandselemente in.den ge genüberliegenden Zweigen, also beispiels weise die Widerstände,<B>33</B> und 34 mit linea rer Charakteristik und die Widerstände<B>35</B> und<B>36</B> mit, nichtlinearer Charakteristik.
Es ist festgestellt worden, dass als Material mit nichtlinearer Charakteristik ein Material. das Siliziumkarbid und Kohle, oder andere leitende Stoffe enthält, besonders geeignet ist.
Um alle drei Phasen für die Regelung heranzuziehen, wirdein dreiphasiger Gleieb- richter verwendet, und zwar werden die drei Einphasenspannungen des Cienerators <B>l'11</B> Gleichspannung umgewandelt, so dass die resultierende Spannung eine Funktion der Spannungen aller drei Phasen ist. Der Brückenkreis erhält, eine von der Generator- spannung abhängige Gleichspannung. und zwar mittelst eines Transformators<B>37</B> und der Gl#eichrichter <B>38, 39</B> und 40.
Der Trans- formater <B>37</B> ist mit einer Primärwickluiig 41 versehen, welche in Dreieck geschaltet ist und über passende 'Widerstände 42 an das Wechselstromnetz 2 angeschlossen ist. Der transformator <B>37</B> ist mit mehreren Ein phasen-Sekundärwicklungen 43 versehen.
Die verschiedenen Phasenwickluncen sind an die Vollweggleichrichter <B>38, 39</B> und -V) angeschlossen, und zwar werden deswegen Vollweggleichrichter verwendet, damit soviel wie möglich die Oberwellen der einzelnen Gxleichrichter verringert werden. Dieses ist an sich nicht notwendig, trägt aber zur Ver vollkommnung bei.
An sich können für diese Gleichrichter alle bekannten Gleichrichter verwendet werden, vorzugsweise sollen<B>je-</B> doch Trockengleichrichter Verwendung fili- den. Die Gleichstromkreise der Gleichrich ter sind in Reihe geschaltet und die ge samte Spannung an die Kleminen. 44 und<B>15</B> der Brückenanordnuno, --ele"-t. Ein V, or- schaltwiderstand 46 dient zur EinstellunP# der Brückenspannuug (ähnlicherweis#e wie Widerstand 42).
Es hatsich als empfehlens wert herausgestellt, die Einstellung in erster Linie mittelst der Widerstände 42 vorzu nehmen. Die Au2o-angsspannun-- der Brük- n <B>n</B> kenanordnun-, wird dem Gitterkreis eine- Entladungsgefässes zugeführt, und zwar wird vorzuo--,weise ein Entladungsgefäss mit rei ner ElektronenentladLing verwendet. Es köii- nen zwei Entladungsgefässe parallel an geordnet werden.
Dadurch wird die Zuver- lässigkeit der Regeleinrichtung verbessert, wenn nämlich ein-es & r Gefässe ausfällt, so übernimmt selbsttätig das andere den vollen Strom. Der Vereinfachung wegen ist jedoch nur ein Gefäss daroestellt. Dieses Ent ladungsgefäss wirkt als Spannungsverstärker, indem Veränderungen des Anodenstromes Veränderungen des Spannungsabfalles am Steuerwiderstand<B>32</B> der Gefässe<B>17, 18</B> und <B>19</B> hervorrufen. Die Anodenspannung -wird ,dem Gefäss 47 mittelst eines Transformators aus einer Transformatorhilfswicklung 48 mittelst eines Vollwegoleiellric'hters 49 zu geführt.
Dabei ist noch ein elektrischer Fil ter vorgesehen, der eine Drosselspule<B>50</B> und eine Parallelschaltung von Widerstand<B>51</B> und Kondensator 52 enthält. Der Kathoden heizstrom für das Gefäss 47 wird mittelst einer weiteren Hilfswicklung 53 dem Trans- forma'Gor <B>37</B> entnommen. Die Wicklung<B>53</B> enthält eine Mittelanzapfung, die an den Sternpunkt der Transformatorsekundärwick- lung von <B>25</B> angeschlossen ist.
Gleiches Po- iential hat auch das eine Ende des Wider standes 39-, während das andere Ende mit der obern Gleichstromleitung des Gleichrich ters 49 über den Leiter<B>55</B> verbunden ist. Beim Prüfen der Beziehung,des Anodenkrei ses des Gefässes 47 und des Gitterwiderstan des der Gefässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> ist zu beach ten, dass der Widerstand<B>32</B> in Reihe mit dem Anodenkreis der Elektronenröhre 47 liegt.
Die durch die beschriebene Regeleinrich tung, die im wesentlichen trägheitslos an spricht, erzielten Vorteile lassen sich nicht vollkommen verwirklichen, wenn man nicht besondere Aufmerksamkeit der Frage des Überregelns widmet. Bekanntlich wird das Überregeln oder Pendeln beim Regelvorgang el <B>e3</B> durch die Zeitverzögerung in einzelnen Tei len der Generatorkreise oder der Regelein- ric'htung verursacht.
Obwohl Entladungs gefässe die durch bewegte Teile und Relais der üblichen mechanischen Reuler bewirkte Zeitverzögerung aufheben, besteht dennoch eine Zeitverzögerung infolg-e der Versehie- den'heit des Stromaufbaues im Erreger- und Generatorfeld. Die letztgenannte Zeitver zögerung ist verhältnismässig klein, und Ver suche haben ergeben, dass, wenn eine momen tan wirkende Regelanordnung verwendet ti el wird, ein Überregeln nicht auftritt, selbst wenn Mittel zum Verhüten des Überregeln,; fehlen.
Man hat jedoch festgestellt, dass ein solcher Regler falsch, besonders bei Aus gleichsvorgängen, arbeitet, beispielsweise bei Kurzschlüssen oder Schaltvorgängen, und dass es nicht empfehlenswert ist, den Genera tor oberhalb seiner statischen Stabilitäts grenze zu betreiben. Es wurde ferner fest- ,e JO, stellt, dass ein Überregeln auftreten kann, -selbst wenn die Zeitkanstante oder eine son stige Trägheit von der Regeleinrichtung ferngehalten wird, indem man beispielsweise das Generatorfeld erregt.
Dies ist eine Folge- erscheinunu der Ankerreaktanz, die bei den üblichen Generatoren verhältnismässig gross ist. Für die Regelung eines solchen Genera- tors ist es daher notwendig, Mittel zum Ver hüten des Überre--elns vorzusehen, die die Trägheit des Feldes der Erregermaschine und die Wirkungen der Ankerreaktanz be- rücksiehtigen, wenn eine Erregermaschine verwendet. wird.
Wird die Erregermaschine fartgelassen, so sind trotzdem Mittel zurn Verhüten de#, Überregelns notwendig, um ein Überregeln wegen der Ankerreaktanz zu verhüten.
Zur Verhütung des Überregelns bezw. zur Kompensation der Zeitverzögerung durch die Erregermaschine bezw. durch die Anker- reaktanz wird ein einstellbarer Widerstand <B>56</B> vorgesehen. Der Spannungsabfall an die sem Widerstand wird in Abhängigkeit von einer Betriebsgrösse der Erregermaschine 4, das heisst seiner Spannung geändert.
Eine Kapazität<B>57</B> liegt in Reihe mit dem Wider stand anden Klemmen der Erregermasehine, damit die Spannung am Widerstand<B>56</B> nur während der Ausgleichsbedingungen des Er regerkreises erscheint, oder anders ausge drückt, wenn die Erregerspannung sich äu- .dert. Damit die Spannungsänderung des Gitters so verzögert wird, dass der Rückfüh rungskreis Gelegenheit<B>-</B> hat-,
die Erreger- k3 maschine am tberregeln zu -verhindern- ist ein Widerstand<B>58</B> im Ausgangskreis der Brücke vorgesehen. Ferner liegt eine Kapa zität<B>59</B> parallel zu Gitter und Kathode- Der Widerstand<B>58</B> bestimmt die Geschwindig- keit des Spannungsan- bezw. Abstieges an der Kapazität<B>59</B> und die Zeitkonstante die ser Reihenschaltung von Widerstand<B>58</B> und Kapazität<B>59</B> bestimmt die Zeitverzögerung der Änderung der Gitterspannung.
Eine Ka pazität<B>60</B> liegt ferner parallel zum Wider stand<B>58,</B> damit kleine Spannungsänderun gen, die aber nicht gross genug für die Steue rung der Gefässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> sind, schnell dem Gitter zugeführt werden können. Ein Widerstand<B>61</B> kann auch ferner parallel zur Kapazität<B>59</B> vorgesehen sein. Dieser .dient zur Veränderung der Zeitdauer, die für die Änderung der Gitterspannung erforder- lieb. ist. Die Anordnung der Elemente<B>58</B> bis <B>61</B> ist in ihrer Wirkungsweise den Rückfülir- gliedern mechanischer Regler ähnlich.
Die Kompensation des Spannungsabfalles und die Kompensation infolge der Blind- leistLing beim Parallelbetrieb von zwei Ge neratoren kann erforderlichenfalls in einer ähnlichen Weise wie bei der Anordnung me chanischer Regler erreicht werden.
Ein ver änderlicher Widerstand<B>62</B> und eine verän derliche Induktivität <B>63,</B> deren Grössen ent sprechend der gewünschten Kompaun-dierung eingestellt werden können, sind in eine Phase der der Regeleinrichtung zugeführten Span- nun- einoefügt. Ein Stromwandler 64 lie fert die erforderliche Steuerspannung, wenn der Phasenstrom ansteigt, mittelst des ver änderlichen Widerstandes und der veränder lichen Induktivität. Die Spannung, die hin sichtlich Phase und Grösse eine Funktion des Spannungsabfalles ist, wird dem Regelkreis .zu(,
eiiihrt. Die Dreieckspannungen. die der Reg,eleinrichtung zugefühit werden, sind nicht ausgeglichen und bei einem nacheilen den Leistungsfaktür sind die Ader Recelein- rielitung zugeführten Spannungen so. dass <B>in</B> t2 die geregelte Spannung über die bei gleicher Belastung mit voreilendem Leistungsfaktor t' anzusteigen -versucht, oder mit andern Wcr- ten, es wird eine normale Spannungsabfall- kompensation erreicht.
Wenn zwei oder mehrere Synchron- masebinen parallel arbeiten, so<I>ist</I> es, sofern eine genügende Reaktanz zwischen den bei- ien 3-,vlaschinen besteht, notwendig, eine Aii3- regelung der Blindleistung vorzunehmen.
Hierfür ist ein weiterer Stromwandler<B>65</B> in einer andern Phase vorgesehen und liefert mittelst einer veränderlichen Real-,tanz <B>66</B> eine Zusatzsteuerspannung, die zu den Drei- eckspannungen der Primärwieklung 41 des Transformators addiert-, die Spannungen in der erwünschten Richtung unsymmetrisch macht, so dass der Strom in den parallelen .Nfaschinen entsprechend ihren Z-VA-Aus- legungen aufgeteilt wird.
Bei der Anwendung des Regelsystems für Generatoren und Blindleistungsmaschl- nen kann es erwünscht sein. Mittel vorzu sehen, die den Aasgangsstrom der geregelten <B>Z,</B> Maschine bearenzen und den Ausfrangsstrom el t-, im wesentlichen konstant halten, wenn ein vorbestimmter Wert oberhalb der Vollast- grenze erreicht ist.
Hierfür ist eine Einrich tung vorgesehen, die vom Ausgangsstrom der geregelten Maschine beeinflusst wird und die Steuerung der Gitter der Hauptgefässe übernimmt, wenn der Ausgangsstrom der <B>Z,</B> n Maschine einen vorbestimmten Wert ober halb des Vollastwertes erreicht. Hierfür dient ein Stromwoandler <B>67.</B> der in eine der Phasenleitungen<B>z)</B> eingefügt ist und einen <B>n</B> Zwischentransformator<B>68</B> erregt. Ein pas sender Widerstand<B>69</B> liegt parallel zur Pri- märwicklung des Transformators<B>68</B> und ist einstellbar.
Die Sekundärwicklung des Transformators<B>68</B> liegt an den Eingangs klemmen eines Gleichrichters<B>70,</B> weleber vorzugsweise ebenfalls wie die Gleiehrichter <B>38, 939</B> und 40 Trockengleichrichter enthäll. Die Ausgangsgleichspannung des Gleichrich ters liegt an den Eingangsklemmen der Brückenanordnung. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters<B>70</B> wird mittelst des Wi derstandes<B>69</B> so bemessen. dass sie für jeden Stromwert unterhalb des vorbestimmten Be lastungswertes kleiner ist als die gleich- gerichtete Spannung der Gleichrichter <B>38, 39</B> und 40.
Bei dieser Parallelanordnung von Gleichrichfern besteht keine Stromrückliefe- rungsmöglichkeit, da -die beiden Gleichrich- teTgruppen Strom nur in einer Riehtung durchlassen.
Bei dem vorbestimmten Be lastungswert wird jedoch die Klemmenspan- t3 nun- der geregelten Maschine langsam ab- n e3 nehmen, und in demselben Masse, wie die Ausgangsspannung der Gleichrichter<B>38, 39</B> und 40 unter die des Gleichrieliters <B>70</B> sinkt, wird die Steuerung und die Eingangsspan nung der Brücke nunmelir durch die Aus gangsspannung des Gleichrichters<B>70</B> be stimmt werden.
Mit der Spannung, die durch den Strom gesteuert wird, wird die Regel- einricb.tung versuchen, den Ausgangsstrom im wesentlichen konstant zu halten, bis die Spannung in der hernach beschriebenen Weise geregelt ist.
Zum besseren Verständnis der vollstän digen Arbeitsweise ist es zweckmässig, zu nächst die Arbeitsweise der Steuerelemente zu betrachten. Die Wechselspannung des Kreises 2 -wird zunächst auf eine passende Spannung herabtransformiert, welche bei spielsweise 220 Volt sein kann, und zwar durch den Transformator<B>37.</B> Diese Span nung wird durch die Gleichrichter<B>38, 39</B> und 40 gleichgerichtet. Es ist dabei zu be achten, #dass für jede Phase eine Gleichrich- tereinheit vorgesehen ist.
Die Spannungen der drei Phasen des Generators werden ,gleichgerichtet und an die Klemmen 44 und 45 der spannungsempfindlichen Brücken- anurdnung angeschlossen. -Wenn die gesamte Gleichspannung, die der Brücke zugefülirt n wird, den richtigen Wert hat, der dem Wert n der aufrecht zu erhaltenden Wechselspan- rung entspricht, so ist die Ausgangsspan- nunn, <B>-</B> der Brücke Null oderein vorbestimin- ver Wert.
Wenn die Wechselspannung den -vorceschriebenen Wert über- oder unter- I <B>M</B> schreitet, der der Abstimmuno, bezw. einer vorbestimmten Verstimmung entspricht, än- C .dert sich auch die Ausgangsspannung und ist entweder positiv oder negativ in bezug auf die an die Brücke angelegte Gleiehspan- nung. Die Grösse dieser Ausgangsspannung ist abhängig von dem Betrag, um den die an-,ele2te Spannuno,
von dem Wert abweicht. der dem abgestimmten Wert entspricht. Die Ausgangsspannung der Brücke wird deni 3itter des Entladungsgefässes 47 zugeführt. dessen Arbeitsweise in dem Regelkreis nun mehr erläutert werden soll.
Die. charakteristische Arbeitseigenschaft der Brücke soll anhand der Fig. 2 erläutert werden, in welch-er die Kurve<B>D</B> in allgemei ner Weise die Veränderung, der Differenz- spannuno, <B>D</B> gegen die Eingangsspannung<B>E,</B> die eine Funktion der 'Wechselspannung ist. darstellt. Es möge angenommen werden, dass die Brücke eingestellt wird, bis die Diffe renzspannung<B>A</B> bei der Leerlaufspannung des Generators<B>1</B> erreicht ist. Diese Einstel lung wird in erster Linie Jureli den Wider stand 42 bewirkt, aber hierzu kann auch der Widerstand 46 dienen.
Wenn nun die Be- lastunc des Generators steigt, so wird die Generatorspannung sinken und dadurch die Brücke verstimmen. Die Ausgangsspannung, die nunmehr an Stelle des Wertes<B>A</B> eni-'- steht, wird etwa den Wert B annehmen, wel cher kleiner als der vorher genannte Wert ist.
Die Ausgangsspannung dient als nega tive Vorspannung für das Gitter des Ent- iadungsgefässes 47, so dass die Änderung der S pannungsdifferenz C zwischen Odem Wert <B>A</B> und B die wirksame Gitterspannung in posi tiver Richtung verschiebt, so dass das Ent ladungsgefäss 47 mehr Strom führt.
Dieses Entladungsgefäss verstärkt also die Diffe renzspannung, und, da der Anodenstrom den Widerstand<B>32</B> im Gitterkreis der Gefässe<B>17,</B> <B>18</B> und <B>19</B> speist, werden diese Gefässe in folgedessen mehr Strom führen und dadurch die ErreoUng des Generators<B>1</B> steigern. Für <B>:Z</B> den Verstärkerkreis verwendet man vorzugs weise ein Enfiadungsgefäss mit grosser Steil- beit und einem hohen Widerstand im Ano- clenkreis zwecks Steigerung der Empfindlich keit dieses Kreises oder-, genauer gesagt, zur Verbesserung der Regelwirkung.
Die besondere Art der Steuerung ist be reits im ersten Teil der Beschreibung unter Hinweis auf Fig. <B>3</B> erläutert worden.<B>E,</B> wird hier nur noch bemerkt, dass es an sieb möglich ist, die der Brückenanordnung ent nommene Spannung unmittelbar den Gitter kreisen -der gittergesteuerten Dampf- oder Gasentlaclungsgefässe zuzuführen. Durch das Einfü,#,en des Entlaclun(Ysoefässes 47 wird es ZD <B><I>kn</I></B> Zl#I aber ermöglicht,
die Spannungsänderungen zu verstärken und dadureh eine erhöhte Re- (feleinpfindlichkeit zu erzielen. Man kann es t' dadurch erreichen, dass, wenn beispielsweise die zu regelnde Spannung sich um etwa ein Volt ändert, die am Widerstand<B>32</B> liegende Steuergleiehspannungskomponente sieh der artig ändert, dass der Mittelwert des durch die Gefässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> fliessenden Stromes zwischen seinem Kleinst- und Grösstwert ge regelt wird.
Da es nur einen Wert für die Erregung gibt. der die Bedingung für eine gegebene Spannung und Belastung erfüllt, wird sich die Spannung so lange reinstellen, bis die -richtige Erregung und die richtige Spannung erreicht ist.
Der Arbeitskreis der in Fig. <B>1</B> dargestell ten Regeleinrichtung ist im wesentlichen fol- ,cOnder: Die Inbetriebnahme erfolgt mittelst des Schalters<B>6</B> in der dargestellten Lage, indem die Erregermasehine zunächst sich selbst erreut. Durch Änderune des Wider standes<B>16</B> wird die Erregung und damit die Spannung des Generators <B>1</B> fü# den normalen Leerlaufwert eingestellt.
Wenn die Wechsel spannung den richtigen Wert erreicht hat, -werden #die Kathoden der Gefässe<B>17, 18</B> und <B>19</B> durch den Transformator<B>23</B> geheizt. So bald die Gefässe die -richtige Arbeitstempera tur erreicht haben, wird der Schalter<B>15</B> ge schlossen und Ader Schalter umgelegt, so dass die Feldwicklung<B>5</B> von dem Kreis 2 über die Gefässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> gespeist wird.
Es wird angenommen, dass die Brücke so ein gestellt ist, dass die Spannung<B>A</B> an -dem Gitter des Entladungsgefässes 47 liegt, so dass der Ausgangsstroin der Gefässe<B>17, 18</B> n -und<B>19</B> den für die Leerlaufspannung des Generators <B>1</B> erforderlichen Feldstrom liefert.
Wenn jetzt die Belastung des Generators steigt, wird seinee Spannung sinken, was ein Verstimmen der Brücke zur Folge hat. Dif, Ausgangsspannung der Brücke wird sieh vom Wert<B>A</B> zum Wert B ändern.
Die,#o 1)ifferenzspannung B ist kleiner als der vor hergehende Wert, so dass die Gitterspannung des Entladungsgefässes 47 in positiver Rieb- tung geändert wird, da die Differenzspan nung selbst ein negatives Vorzeichen hal <B>.</B> Infolge der Änderung der Gitterspannunlo- 111 positiver Richtung steigt der Anodenstroin des Entladungsgefässes 47 und bewirkt einen erhöhten Spannungsabfall am Widerstand <B>31</B> Diese bereits weiter oben daro-estelltü Wirküng,
steigert den Mittelwert des Aus- gangströmes der Gefässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> und versucht die Spannung des Generators <B>1</B> -auf ihren Normalwert zurückzuführen.
Damit bestimmt werden kann, wie di(# geregelte Spannung nunmehr unter den reuen Verhältnissen sein kann, wird auf die Kurven in Fig. 4 verwiesen, bei der die ge regelte Spannung<B>E</B> in Abhängigkeit vorn .Mittelwert<B>J.</B> des Ausgangsstromes der Ge- .ässe <B>17, 18</B> und<B>19</B> dargestellt ist. Die hori zontale Linie<B>N</B> gibt die Erregung an, rll(, bei Leerlauf eTforderlieli ist. die Linie II die Erregung für Halblast und die Linie<B>F</B> die Erregung für Vollast.
Je grösser die Empfindlichkeit des Steuerkreises ist, oder <B>je</B> mehr die dargestellte Linie die Vertikale erreicht, desto kleiner wird die Xn-derun.o, der geregelten Spannung sein.
Die Änderung, der geregelten Spannung in Abhängigkeit von der Last ist in Fig. <B>5</B> veranschaulicht, in der die typischen Span nungskurven des Generators für Leerlauf (E") und Vollast (E,) bei Leistungsfaktor<B>1</B> in Abhängigkeit vom Erregerstrorn <B>3,</B> dar gestellt sind.
Eine weitere Spannungskurve <B>E,</B> ist an-,e-eben, Diese ist in Abhängig keit vom Mittelwert des Stromes<B>J,</B> der Ge fässe<B>17, 18</B> und<B>19</B> aufgetragen. Das Züi- sammenwirken von<B>E,</B> mit den andern Span nungskurven ermöglieht nun eine Regelung der Spannung für jede Belastung und Jeden Leistuno,sfaktor. Die grösste Abweichung -#.t)m Leerlauf wird bei Vollast und dem kleinsten Leistungsfaktor auftreten.
Durch Erhöhen der Empfindlichkeit des Regelkrei ses wird es ermöglicht, den Verlauf der Kurve<B>E,</B> nahezu horizontal zu machen und .cla-durch die Abweichung zwischen Leerlauf und Vollast zu verringern.
Für die Erläuterung der Wirkungsweise der Rückführglieder, die das Überregeln -verhüten, nehmen wir zunächst an, dass die Belastung des Generators Null ist, und dass e,ie geregelte Spannung gleich der normalen Le-erlaufspannung ist. Wird plötzlich Last eingeschaltet, so tritt eine Verminderung der der Brücke zugeführten Spannung ein, und infolgedessen ändert sich die dem Git terkreis des Entladungsgefässes 47 zugeführte Spannung.
Eine kleine Änderung wird un mittelbar mittelst Kondensators<B>60</B> in den Gitterkreis des Gefässes eingefügt und ver sucht, durch Vergrösserung der Gitterspan- nun- der Gefässe die Felderregung zu ver- ,orrössern. Im selben Augenblick -wird der Strom #durch den Widerstand<B>58</B> zu fliessen beginnen und der Kondensator<B>59</B> versuchen, die Gitterspannung des Entladungsgefässes in der richtigen Richtung zu ändern.
Die Konstanten dieser Widerstände und Kon-den- satoren werden so gewählt und eingestellt, dass eine Zeitverzögerung besteht-, bevor die #---pannuna, am Gitter des Entla-dunos--efässes <B>z71 C</B> ZD sieh zu einer nennenswerten Grösse aufbaut. Vorzugsweise soll die Zeitkonstante dieses Steuerkreises näherungsweise gleich der Zeit konstanten des Erregerkreises sein.
Sobald die Spannung der Erregermaschine 4 zu wachsen beginnt, wird eine Spannung an dem Widerstand<B>56</B> erzeugt, deren Polarität derart ist, dass sie den Anodenstrom des Ge fässes 47 zu verringern sucht und infolcledes- sen auch die Erregung der Erregermaschine 4, sobald sie den erforderlichen Wert für die richtige Felderregung bei dem neuen <B>CD</B> Belastungswert überschreitet.
Da die Span- nun(r am Widerstand<B>56</B> sich #exponeutiell in bezug auf die Zeit ändert, wenn 'Widerstand <B>56</B> und Kondensator<B>57</B> richtig gewählt wer den,<I>so</I> wird die Spannung züm Verhüten des Überregelns verschwinden, sobald die ihren richti-en Wert erreicht hat. Diese. Eigenart ermöglicht es, dass der Re-u ler plötzliche, Zunahmen oder Abnahmen der Belastung ausgleicht und ist sehr wichtig, wenn der Generator oberhalb seiner statischen Grenzleistune arbeitet.
Der Kondensator<B>57</B> bat eine sehr wertvolle Funktion, da er eine praktisch momentane Änderung der Gitter spannung des Entladungsgefässes ermöglicht und dadurch die Verringerung der Generator- spannung infolge der Ankerreaktanz kom- el pensiert. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. <B>6</B> dargestellt ist, wird das Generatorfeld -unmittelbar gesteuert, ohne die übliche Er regermaschine. Sonst entspricht die Anord nung der in Fig. <B>1,</B> mit Ausnahme kleiner Änderungen.
Die dämpfenden und schnell ansprechenden Elemente, insbesondere W;- derstancl <B>58,</B> Kondensator<B>59</B> und Konden sator<B>60,</B> sind nicht mehr erforderlich, da die Zeitkonstante der Erregermaschine in Fortfall<U>gekommen</U> ist. Die Wirkung der Ankerreaktanz besteht j#edoch, und es muss #dafür Sorge getragen werden, dass sie kom pensiert wird.
Da die Ankerreaktanz be lastungsabhängig ist, kann man die Kompen sation dadurch erreichen, dass man einen Strom, der proportional dem Belastungsstrom ist, gleichrielitet und diese Spannung dem Kreis zur Verhütuil- des Merre(yelns ein- eD <B>in</B> fügt. Wie dargestellt ist, ist hierfür ein Stromwandler<B>71</B> in dem Kreis vorgesehen, der in eine der Phasenleitungen 2 eingefügt ist und einen Zwischentransformator<B>72</B> er regt.
Ein einstellbarer Widerstand<B>73</B> liegt parallel zu der Primärwicklung des Trans formators<B>72.</B> Die Sekundärwicklung des Transformators<B>72</B> liegt an den Eingangs klemmen eines Gleichriehters 74, beispiels weise eines Trockengleichrichters, ähnlich den Gleichrichtern<B>38, 39</B> und 40. Die Gleichspannung des Gleichrichters liegt über Widerstand<B>56</B> am Kondensator<B>57,</B> genau wie die Spannung der Erregermaschine über Widerstand<B>56</B> am Kondensator<B>57</B> lag.
Ein Kondensator<B>75</B> liegt parallel zu den Gleich stromklemmen das Gleiebrichters um die Oberwellen der Gleiclispannung des Gleich- rie.ht-ers zu verringern.
In diesem Fall ist jedoch die Polarität der gleichgerichteten S S pannung, wenn sie dem aus Widerstand 56 und Kondensator<B>57</B> bestehenden Rückführ- kreis zugeführt wird, umgekehrt, so dass bei zunehmender Belastunc, der M, ittelwert des Ausgangsstro,mes der Gefässe<B>17.
18</B> und<B>19</B> <B>C</B> vergrössert wird, wodurch jede Änderung der Generatorspannung infolge der Ankerreak- tanz vorweggenommen wird. Der Betrag,(ler an dieser Stelle des Kre ises eingefügten <U>Spannung,</U> die notwendig zur Erzielung -der richtigen Kompensation' ist, muss einen be stimmten Wert haben.
Bei,den meisten Ar beitsbedingungen ist eine rolie Einstellung der Grösse der eingefügten Spannung und der Konstanten von Widerstand<B>56</B> und Konden sator<B>57</B> ausreichend, aber in den Fällen, in denen Ader Generator oberhalb, der statiselien Bela.stuno,so,renze arbeitet, kann es notwen- t# el dig, sein, alle diese 'Werte für die betref fende Maschine genau einzuTegeln.
Die Wirkungsweise dies-er abgeänderten Ausführungsfürin ist im wesentlichen gleich der in Fiol. <B>1</B> dargestellten Anordnung und unterscheidet sich von ihr nur da-durch, dass die Erreuermaseliine 4 fürtcelassen ist und <B>Z,</B> ZD die.Mittel zum Verhütendes Überregelns mit anderem Vorzeichen arbeiten.
Arrangement for regulating the passage of current through grid-controlled discharge vessels with ionizable nedlum. It is known that in the case of vapor or gas discharge vessels, that is to say discharge vessels with an ionizable medium, the initiation of the discharge can be influenced by a control electrode, a so-called grid.
Various <B> arrangements </B> have already been proposed for regulating the passage of current using grid-controlled discharge vessels with an ionizable medium. In general, an alternating control voltage is supplied to the grid circles, the amplitude or phase of which is variable.
According to the present invention, the pointer circles receive a control voltage, which is composed of an alternating voltage of constant amplitude and phase and a variable floating voltage.
The advantage over other arrangements is that a simple control transformer or an additional winding supplies the AC voltage component on the main transformer and the regulation is controlled solely by the sliding span 2D <B> Zn </B> arrangement, skoiu- component is effected.
An important area of application of the invention are grid-controlled rectifiers. The mode of operation of the control according to the present invention is to be explained with the aid of the curves in FIG. 3, before the applications are discussed. A sinusoidal alternating voltage P 0, e must be inserted into the anode circuit möo, e. In addition, three curves <B> G,. </B> G "and <B> G, </B> are given, which correspond to the different control voltages.
These control voltages differ only with regard to the DC voltage component. while the alternating voltage component is kept constant in terms of amplitude and phase. As can be seen from FIG. 3, it is expedient to give the grid alternating voltage a phase lag of 90 ° To issue anode alternating voltage.
If one assumes that the discharge occurs when the grid voltage changes from negative values to positive values, then it follows that if a control voltage, <B> G, </B> is present, the discharge current starts at time X :. , if a control voltage is present, <B> G, </B> at time X #, if a control voltage is present, G "the discharge vessel is conductive during the full positive half-wave.
As need not be explained in more detail, by changing a negative DC voltage component, the time at which the discharge is initiated can be shifted in such a way that the discharge vessel only becomes conductive or not conductive at all towards the end of the positive half-wave of the anode alternating voltage.
In Figs. 1 and 6 are execution examples of the inventive concept that relate to an automatic Schnellreaelung of the voltage respectively. Relate excitation of electrical machines, while FIGS. 2 to 5 contain curves for explaining the mode of operation.
In FIG. 1 of the drawing, a control arrangement is used to regulate the voltage of the generator 1. A synchronous machine <B> 1 </B> feeds a three-phase network 2. The generator is provided with a field winding <B> 3 </B>, which is fed by an exciter 4.
The excitation machine 4 itself contains 4 a field winding <B> 5 </B> which is normally fed via grid-controlled discharge vessels with ionizable media, the control of which has already been mentioned above, from a V # Teehsel power network -becomes.
Switching means <B> 6. </B>, which can be operated both manually and automatically, are provided in order to activate the Feldwickluuo, <B> 5 </B> itself while the machine 4 is being started. As can be seen, the switch contains two physical contacts <B> 7 </B> and <B> 8, </B> those with fixed contacts <B> 9, 10, 11 </B> and 1,2 work together. Means are also provided to control the moving parts of the switch, and although a solenoid <B> 13 </B> is used for this purpose, it is actuated by means of an auxiliary switch <B> 15 </B>.
In the wire position shown, the contacts <B> 7 </B> and <B> 8 </B> close a circuit via the fixed contacts <B> 10 </B> and 12, so that the field winding <B> 5 from generator 4: is self-excited. A variable resistance <B> 16 </B> is provided in order to be able to regulate the excitation voltage during starting.
Normally, however, the field winding is made from an alternating current source, for example the mains 2, via grid-controlled discharge vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> with steam or gas filling, or a other form fed by discontinuously controlled tubes.
It is known that such discharge vessels have the advantage of high current permeability and small voltage drops compared with discharge vessels with a pure electrical discharge, the discharge of which is continuously controlled. The term "discontinuously controlled tube" is therefore chosen in order to identify the type of discharge vessels in terms of their control.
As already stated, the onset of the discharge current in the tube is determined by the control grid, but the discharge current can only be interrupted by reducing the anode voltage below its critical value. The supply unit, which zn <B> in </B> alternating voltage to the vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> respectively. the field winding <B> 5. </B> takes place. by means of a transformer 20 which can be fed from the network 2.
The primary winding of the transfer motor is preferably arranged in a triangle and the secondary winding in a zigzag star, whereby the direct current magnetization is kept away from the transformer limbs.
The anodes of the vessels are connected to the ends of the secondary winding, while the field winding <B> 5 </B> via the contacts <B> 7 </ between the core point of the secondary winding and the cathodes of the vessels B> and <B> 9 </B> is inserted. A transformer 23 is provided for the cathode heating, the correct heating voltage being set by means of a variable resistor 24.
The control electrode of each vessel receives an alternating voltage derived from the Neti 2 via a transformer 25. Resistors <B> 26, 27 </B> and <B> 28 </B> are also inserted into the grid circles. Normally the alternating voltage is essentially 'constant, and the phase relationship between the anode voltage and grid voltage is kept constant by the arrangement of the windings of the transformers 20 and 225 shown. A suitable arrangement ensures that the alternating control voltage fed to the grid circles lags behind by <B> 90 </B> the corresponding ano voltage.
Since the tubes work on the field circuit, which represents a relatively high inductive load, an essentially complete control with <B> 90 '</B> phase shift of the grid voltage can be achieved. To regulate the discharge current to a small average value, it is advisable to use capacitors 29, 30 and 30 to achieve a relatively low resistance for the current flow from the grid to the cathode 31, which are connected directly between the grid and cathode of each tube.
The vessels are controlled by a variable direct voltage that is connected in series with the fixed alternating voltage. As shown, this is brought about by a resistance <B> 32 </B> in the lattice circle -the vessels <B> 17, </B> <B> 18 </B> and <B> 19 < / B> is inserted and the voltage drop across this resistor is changed by a DC voltage that is controlled by the operating variable to be controlled.
This voltage-dependent circuit contains a bridge arrangement which, on the one hand, contains resistors that have a linear voltage current characteristic and, on the other hand, resistors that have a non-linear voltage current characteristic. The bridge arrangement preferably contains resistance elements of the same type in the opposite branches, for example the resistors 33 and 34 with linear characteristics and the resistors 35 and 36 </B> with, non-linear characteristic.
It has been found that, as a material having a non-linear characteristic, a material. which contains silicon carbide and carbon, or other conductive materials, is particularly suitable.
In order to use all three phases for the regulation, a three-phase rectifier is used, namely the three single-phase voltages of the generator are converted to direct voltage so that the resulting voltage is a function of the voltages of all three phases . The bridge circuit receives a DC voltage that is dependent on the generator voltage. namely by means of a transformer <B> 37 </B> and the rectifier <B> 38, 39 </B> and 40.
The transformer 37 is provided with a primary winding 41 which is connected in delta and is connected to the alternating current network 2 via suitable resistors 42. The transformer 37 is provided with several single-phase secondary windings 43.
The various phase windings are connected to the full-wave rectifiers 38, 39 and -V), which is why full-wave rectifiers are used so that the harmonics of the individual rectifiers are reduced as much as possible. This is not necessary in itself, but it contributes to perfection.
In principle, all known rectifiers can be used for these rectifiers, but dry rectifiers should preferably be used. The DC circuits of the rectifier are connected in series and the entire voltage is applied to the terminals. 44 and <B> 15 </B> of the bridge arrangement, --ele "-t. A switching resistor 46 is used to adjust the bridge voltage (similar to resistor 42).
It has been found to be advisable to use the resistors 42 to make the setting primarily. The Au2o-angsspannun-- of the bridge arrangement is fed to the grid circle of a discharge vessel, namely a discharge vessel with pure electron discharge is used. Two discharge vessels can be arranged in parallel.
This improves the reliability of the control device, namely if one of the vessels fails, the other automatically takes over the full current. For the sake of simplicity, however, only one vessel is shown. This discharge vessel acts as a voltage amplifier in that changes in the anode current cause changes in the voltage drop across the control resistor <B> 32 </B> of vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B>. The anode voltage is fed to the vessel 47 by means of a transformer from a transformer auxiliary winding 48 by means of a full-wave polarizer 49.
An electrical filter is also provided, which contains a choke coil <B> 50 </B> and a parallel connection of resistor <B> 51 </B> and capacitor 52. The cathode heating current for the vessel 47 is taken from the Transforma'Gor <B> 37 </B> by means of a further auxiliary winding 53. The winding <B> 53 </B> contains a center tap that is connected to the star point of the transformer secondary winding of <B> 25 </B>.
One end of the resistance 39- has the same potential, while the other end is connected to the upper direct current line of the rectifier 49 via the conductor 55. When checking the relationship, the anode circuit of the vessel 47 and the grid resistance of the vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B>, it must be ensured that the resistance <B> 32 </ B> is in series with the anode circuit of the electron tube 47.
The advantages achieved by the described Regeleinrich device, which speaks essentially without inertia, cannot be fully realized if one does not pay special attention to the question of over-regulation. It is known that overregulation or oscillation in the regulating process el <B> e3 </B> is caused by the time delay in individual parts of the generator circuits or the regulating device.
Although discharge vessels eliminate the time delay caused by the moving parts and relays of the usual mechanical reuler, there is still a time delay due to the inadvertent build-up of current in the exciter and generator fields. The latter time delay is comparatively small, and tests have shown that when a currently active control arrangement is used, overriding does not occur, even if means for preventing the overriding; absence.
However, it has been found that such a controller works incorrectly, especially during compensation processes, for example in the event of short circuits or switching processes, and that it is not advisable to operate the generator above its static stability limit. It was also established, e JO, states that overregulation can occur, even if the time limit or other inertia is kept away from the control device, for example by exciting the generator field.
This is a consequence of the armature reactance, which is relatively large with the usual generators. For the regulation of such a generator it is therefore necessary to provide means for preventing overruns which take into account the inertia of the field of the exciter and the effects of the armature reactance when an exciter is used. becomes.
If the exciter is left off, means are still necessary to prevent overregulation in order to prevent overregulation due to the armature reactance.
To prevent over-regulation respectively. BEZW to compensate for the time delay caused by the exciter. An adjustable resistor <B> 56 </B> is provided by the armature reactance. The voltage drop across this resistor is changed as a function of an operating variable of the exciter 4, that is, its voltage.
A capacitance <B> 57 </B> is in series with the resistance at the terminals of the exciter generator, so that the voltage across the resistor <B> 56 </B> only appears during the equalization conditions of the excitation circuit, or expressed differently when the excitation voltage changes. So that the voltage change of the grid is delayed so that the feedback circuit has the opportunity <B> - </B>-,
To prevent the exciter machine from overriding, a resistor <B> 58 </B> is provided in the output circuit of the bridge. Furthermore, there is a capacitance <B> 59 </B> parallel to the grid and cathode. The resistor <B> 58 </B> determines the speed of the voltage application and the cathode. The decrease in the capacitance <B> 59 </B> and the time constant of this series connection of resistor <B> 58 </B> and capacitance <B> 59 </B> determine the time delay of the change in the grid voltage.
A capacity <B> 60 </B> is also parallel to the resistance <B> 58 </B>, so that small changes in voltage are not large enough to control the vessels <B> 17, 18 </ B> and <B> 19 </B> can be quickly fed to the grid. A resistor <B> 61 </B> can also be provided in parallel with the capacitance <B> 59 </B>. This is used to change the time required to change the grid voltage. is. The arrangement of the elements <B> 58 </B> to <B> 61 </B> is similar in its mode of operation to the return elements of mechanical regulators.
The compensation of the voltage drop and the compensation as a result of the reactive power when two generators are operated in parallel can, if necessary, be achieved in a manner similar to the arrangement of mechanical regulators.
A variable resistance <B> 62 </B> and a variable inductance <B> 63 </B>, the sizes of which can be set according to the desired compilation, are now in a phase of the voltage supplied to the control device - inserted. A current transformer 64 delivers the required control voltage when the phase current increases, by means of the variable resistance and the variable inductance. The voltage, which is a function of the voltage drop in terms of phase and magnitude, is assigned to the control loop.
eiiihrt. The triangular voltages. The voltages supplied to the control device are not balanced and if the power factor is lagging, the voltages supplied to the control device are the same. that <B> in </B> t2 the regulated voltage tries to rise above that with the same load with leading power factor t ', or in other words, normal voltage drop compensation is achieved.
If two or more synchronous machines are working in parallel, then <I> </I> it is necessary to regulate the reactive power, provided that there is sufficient reactance between the two machines.
For this purpose, a further current transformer <B> 65 </B> is provided in a different phase and supplies an additional control voltage by means of a variable real dance <B> 66 </B>, which adds to the triangular voltages of the primary voltage 41 of the transformer -, which makes the voltages asymmetrical in the desired direction, so that the current is divided in the parallel .Nfaschinen according to their Z-VA designs.
It may be desirable when using the control system for generators and reactive power machines. Means are to be provided which edit the output current of the regulated machine and keep the output current el t essentially constant when a predetermined value above the full load limit is reached.
For this purpose a device is provided that is influenced by the output current of the regulated machine and takes over the control of the grids of the main vessels when the output current of the machine reaches a predetermined value above the full load value. A current transformer <B> 67. </B> which is inserted into one of the phase lines <B> z) </B> and excites an <B> n </B> intermediate transformer <B> 68 </B> is used for this. A suitable resistor <B> 69 </B> is parallel to the primary winding of the transformer <B> 68 </B> and is adjustable.
The secondary winding of the transformer <B> 68 </B> is connected to the input terminals of a rectifier <B> 70, </B> which is preferably also contained like the rectifiers <B> 38, 939 </B> and 40 dry rectifiers. The DC output voltage of the rectifier is applied to the input terminals of the bridge arrangement. The output voltage of the rectifier <B> 70 </B> is dimensioned by means of the resistor <B> 69 </B>. that it is smaller than the rectified voltage of the rectifiers 38, 39 and 40 for each current value below the predetermined load value.
With this parallel arrangement of rectifiers, there is no possibility of returning current, since the two groups of rectifiers only allow current to pass in one direction.
At the predetermined load value, however, the terminal voltage t3 of the regulated machine will slowly decrease and to the same extent as the output voltage of the rectifiers 38, 39 and 40 below that of the rectifier If B> 70 </B> falls, the control and the input voltage of the bridge will now be determined by the output voltage of the rectifier <B> 70 </B>.
With the voltage that is controlled by the current, the regulating device will try to keep the output current essentially constant until the voltage is regulated in the manner described below.
For a better understanding of the complete way of working, it is advisable to first look at the way the controls work. The alternating voltage of circuit 2 is first stepped down to a suitable voltage, which can be 220 volts, for example, by the transformer 37. This voltage is converted by the rectifier 38, 39 / B> and 40 rectified. It is important to note that # a rectifier unit is provided for each phase.
The voltages of the three phases of the generator are rectified and connected to terminals 44 and 45 of the voltage-sensitive bridge arrangement. -If the total DC voltage that is fed to the bridge has the correct value, which corresponds to the value n of the AC voltage to be maintained, then the output voltage of the bridge is zero or one predetermined value.
If the alternating voltage exceeds or falls below the prescribed value I <B> M </B>, the tuning, respectively. corresponds to a predetermined detuning, the output voltage also changes and is either positive or negative with respect to the equilibrium voltage applied to the bridge. The size of this output voltage depends on the amount by which the applied, ele2te voltage,
deviates from the value. which corresponds to the agreed value. The output voltage of the bridge is fed to the third of the discharge vessel 47. whose mode of operation in the control loop will now be explained in more detail.
The. characteristic working property of the bridge is to be explained with reference to FIG. 2, in which the curve <B> D </B> in general the change, the differential voltage, <B> D </B> against the input voltage <B> E, </B> which is a function of the 'alternating voltage. represents. It may be assumed that the bridge is adjusted until the differential voltage <B> A </B> is reached at the open circuit voltage of the generator <B> 1 </B>. This setting is primarily caused by the resistance 42, but the resistance 46 can also be used for this purpose.
If the load on the generator increases, the generator voltage will decrease and the bridge will be detuned. The output voltage, which is now in place of the value <B> A </B> eni -'-, will approximately assume the value B, which is smaller than the aforementioned value.
The output voltage serves as a negative bias voltage for the grid of the discharge vessel 47, so that the change in the voltage difference C between the value <B> A </B> and B shifts the effective grid voltage in a positive direction, so that the Ent Charge vessel 47 carries more electricity.
This discharge vessel thus amplifies the differential voltage, and since the anode current increases the resistance <B> 32 </B> in the grid circle of the vessels <B> 17, </B> <B> 18 </B> and <B> 19 < / B> feeds, these vessels will consequently carry more current and thus increase the output of the generator <B> 1 </B>. For <B>: Z </B> the amplifier circuit, it is preferred to use a discharge vessel with a large gradient and high resistance in the anocular circuit in order to increase the sensitivity of this circuit or, more precisely, to improve the control effect.
The special type of control has already been explained in the first part of the description with reference to Fig. 3. It is only noted here that it is possible on sieve , to feed the voltage taken from the bridge arrangement directly to the grids of the grid-controlled steam or gas discharge vessels. By inserting #, en of the Entlaclun (Ysoefässes 47 ZD <B><I>kn</I> </B> Zl # I however,
to amplify the voltage changes and thereby to achieve an increased reference sensitivity. It can be achieved that, if, for example, the voltage to be regulated changes by about one volt, the voltage across the resistor <B> 32 </B> Control equilibrium voltage component changes such that the mean value of the current flowing through vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> is regulated between its minimum and maximum value.
Because there is only one value for arousal. who fulfills the condition for a given tension and load, the tension will adjust itself until the correct excitation and the correct tension is reached.
The working group of the control device shown in Fig. 1 is essentially as follows: The start-up is carried out by means of switch 6 in the position shown, with the exciter machine initially turning itself achieved. By changing the resistance <B> 16 </B>, the excitation and thus the voltage of the generator <B> 1 </B> is set for the normal idling value.
When the AC voltage has reached the correct value, -the cathodes of the vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> are heated by the transformer <B> 23 </B>. As soon as the vessels have reached the correct working temperature, switch <B> 15 </B> is closed and the wire switch is thrown so that the field winding <B> 5 </B> from circle 2 over the vessels < B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> is fed.
It is assumed that the bridge is set in such a way that the voltage <B> A </B> is applied to the grid of the discharge vessel 47, so that the output current of the vessels <B> 17, 18 </B> n - and <B> 19 </B> supplies the field current required for the open circuit voltage of the generator <B> 1 </B>.
If the load on the generator now increases, its voltage will decrease, which causes the bridge to be detuned. Dif, the output voltage of the bridge will change from value <B> A </B> to value B.
The, # o 1) interference voltage B is smaller than the preceding value, so that the grid voltage of the discharge vessel 47 is changed to positive friction, since the differential voltage itself has a negative sign Change in the grid voltage in a non-positive direction increases the anode current of the discharge vessel 47 and causes an increased voltage drop at the resistor <B> 31 </B> This effect already shown above.
increases the mean value of the output flow of the vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> and tries to bring the voltage of the generator <B> 1 </B> back to its normal value.
So that it can be determined how the regulated voltage can now be under the correct conditions, reference is made to the curves in FIG > J. </B> of the output current of the vessels <B> 17, 18 </B> and <B> 19 </B> is shown. The horizontal line <B> N </B> shows the Excitation on, rll (, when idling eTforderlieli is. Line II is the excitation for half load and line <B> F </B> is the excitation for full load.
The greater the sensitivity of the control circuit, or <B> the </B> more the line shown reaches the vertical, the smaller the Xn-derun.o, the regulated voltage will be.
The change in the regulated voltage as a function of the load is illustrated in Fig. 5, in which the typical voltage curves of the generator for no-load (E ") and full load (E,) with power factor <B> 1 </B> depending on the excitation current <B> 3, </B> are shown.
Another voltage curve <B> E, </B> is an-, e-flat, this is dependent on the mean value of the current <B> J, </B> of the vessels <B> 17, 18 </ B > and <B> 19 </B> applied. The interaction of <B> E, </B> with the other voltage curves now enables the voltage to be regulated for every load and every power factor. The greatest deviation - #. T) m idling will occur at full load and the smallest power factor.
By increasing the sensitivity of the control loop, it is possible to make the course of the curve <B> E, </B> almost horizontal and reduce the deviation between idle and full load.
To explain the mode of operation of the feedback elements, which prevent over-regulation, we first assume that the load on the generator is zero and that the regulated voltage is equal to the normal no-load voltage. If the load is suddenly switched on, the voltage supplied to the bridge is reduced, and as a result the voltage supplied to the grid circuit of the discharge vessel 47 changes.
A small change is inserted directly into the lattice circle of the vessel by means of a capacitor <B> 60 </B> and an attempt is made to increase the field excitation by enlarging the lattice tension of the vessels. At the same moment, the current # will begin to flow through the resistor 58 and the capacitor 59 will try to change the grid voltage of the discharge vessel in the right direction.
The constants of these resistors and capacitors are selected and set in such a way that there is a time delay before the # --- pannuna can be seen on the grille of the discharge vessel <B> z71 C </B> ZD builds up to a notable size. The time constant of this control circuit should preferably be approximately equal to the time constant of the excitation circuit.
As soon as the voltage of the exciter 4 begins to grow, a voltage is generated across the resistor 56, the polarity of which is such that it tries to reduce the anode current of the vessel 47 and consequently also the excitation of the Exciter machine 4 as soon as it exceeds the required value for the correct field excitation at the new <B> CD </B> load value.
Since the span now (r at the resistor <B> 56 </B> changes #exponeutiell in relation to the time, if the resistor <B> 56 </B> and capacitor <B> 57 </B> are chosen correctly If, <I> so </I>, the tension to prevent overregulation will disappear as soon as it has reached its correct value. This characteristic allows the re-u ler to compensate for sudden increases or decreases in the load and is very important when the generator is operating above its static limit.
The capacitor <B> 57 </B> performed a very valuable function, since it enables a practically instantaneous change in the grid voltage of the discharge vessel and thus compensates for the reduction in the generator voltage due to the armature reactance. In the embodiment shown in FIG. 6, the generator field is controlled immediately, without the usual exciter machine. Otherwise the arrangement corresponds to that in Fig. 1, with the exception of small changes.
The damping and quickly responding elements, in particular W; - derstancl <B> 58, </B> capacitor <B> 59 </B> and capacitor <B> 60, </B> are no longer required because the time constant the exciter has <U> come </U> in failure. However, the effect of the anchor reactance does exist and care must be taken to ensure that it is compensated.
Since the armature reactance is load-dependent, the compensation can be achieved by directing a current that is proportional to the load current and directing this voltage to the circuit for preventing the merre (yelns ein eD in </B> As shown, a current transformer <B> 71 </B> is provided for this in the circuit, which is inserted into one of the phase lines 2 and which excites an intermediate transformer <B> 72 </B>.
An adjustable resistor 73 is parallel to the primary winding of the transformer 72. The secondary winding of the transformer 72 is connected to the input terminals of a straightener 74, for example As a dry rectifier, similar to rectifiers <B> 38, 39 </B> and 40. The DC voltage of the rectifier is via resistor <B> 56 </B> on capacitor <B> 57 </B>, just like the voltage of the exciter was connected to the capacitor <B> 57 </B> via resistor <B> 56 </B>.
A capacitor <B> 75 </B> is parallel to the DC terminals of the rectifier in order to reduce the harmonics of the rail voltage of the rectifier.
In this case, however, the polarity of the rectified SS voltage is reversed when it is fed to the feedback circuit consisting of resistor 56 and capacitor 57, so that with increasing load, the mean value of the output current mes the vessels <B> 17.
18 </B> and <B> 19 </B> <B> C </B>, whereby every change in the generator voltage due to the armature reaction is anticipated. The amount (of the <U> voltage inserted at this point in the circle </U>, which is necessary to achieve the correct compensation, must have a certain value.
In most working conditions, a roll setting of the size of the inserted voltage and the constants of the resistor <B> 56 </B> and capacitor <B> 57 </B> is sufficient, but in cases where the core generator Above the statiselien Bela.stuno, so Renze works, it may be necessary to adjust all these values precisely for the machine in question.
The mode of operation of this modified embodiment is essentially the same as that in Fiol. <B> 1 </B> and differs from it only in that the Erreuermaseliine 4 is allowed and <B> Z, </B> ZD the.Means for preventing overregulation work with a different sign.