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Elektrischer Spannungsregler. Wenn in einem durch einen Generator
gespeisten Verteilungsnetz übermäßig starke Belastungen oderKurzschlüsse stattfinden
und die Felderregung durch einen Regler mit schwingenden Kontakten gereäelt wird,
so schließen sich unter dem Einfluß der gesunkenen Kurzschlußspannung die Hauptkontakte
des Reglers, wodurch die Felderregung vermehrt und die Spannung des Generators auf
normale Höhe gebracht wird. Wenn der Kurzschluß oder die starke überlastung des
_Netzes während einet genügenden Zeit andauert, so kann der der Feldmagnetenwicklung
Strom zuführende Erreger das Generatorfeld außerordentlich, gegebenenfalls bis zur
Sättigung, verstärken. Wenn der Kurzschluß aufhört oder die Überlastung unterbrochen
wird, so ist es klar, daß die Generatorspannung zu einer gefährlichen Höhe steigen
kann, bevor der Regler anspricht und die Spannung auf die normale Höhe zurückbringt.
Der Regler kann nicht auf den verärideiten Stromzustand schnell genug ansprechen,
da der in der Feldwicklung fließende Strom einen genügenden Zeitraum für das Fällen
auf die normale Höhe erfordert. Es ist klar, @daß -der einzige Weg, auf dem unter
diesen Umständen die Spannung am Wachsen auf eine übermäßige Höhe verhindert werden
kann, darin besteht, daß der Feldstrom des Generators vermindert wird, bevor -der
Kurzschluß oder idie übermäßige Belastung beseitigt ist. Die Erfindung besteht in
der Anordnung :der zur Erreichung dieses Zieles erforderlichen Mittel.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Sie zeigt eine schematische Darstellung eines Verteilungsnetzes,
das durch einen Generator gespeist wird, dessen Spannung durch einen eine Ausführungsform
der Erfindung verkörpernden Apparat geregelt wird.
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Ein Wechselstromgenerator z ist mit den Leitungen --, 3 und q. eines
Verteilungsnetzes verbunden. Eine Fel,dmagnetwicklung 5 steht mit Iden Leitern 6,
7 in Verbindung, die vori der Erregermaschine 8 gespeist werden. Die Erregermaschine
ist mit einer in Reihe geschalteten Feldmagnetwicklung 9 und einer Nebenschluß -
Feldmagnetwicklung To versehen. Letztere besitzt einen einstellbaren,
finit
ihr in Reihe geschalteten Widerstand i i. Die Klemmen des Widerstandes und dazwischenliegende
Stellen desselben sind mit Kontaktstücken einer Mehrzahl von Relais 1z, 13, 14 mit
schwingendem Kontakt verbunden. Diese Relais können gemeinschaftlich arbeiten und
sind zu diesem Zwecke mit den Wicklungen 15, 16, 1? versehen, die Strom von den
Leitern 6 und 7 erhalten, und deren Stromkreise durch den festen Kontakt 18 und
den Schwingkontakt i9 eines Hauptrelais geöffnet und geschlossen werden.
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Das Relais 2o ist mit einer Wicklung 21 versehen, die über die Gleichstromleitungen
6 und 7 erregt wird, wenn der feste Kontakt 22 mit dem beweglichen Kontakt 23 eines
Schwingkontaktreglers in: Berührung steht; und wenn die Kontakte der Schutzrelais
25 und 26, wie dargestellt, geschlossen sind. Hierbei fließt Strom von der Leitung
6 über 27, 28 und 29 .durch die Wicklung 21 des Hauptrelais 2o über Leitung 30,
einen einstellbaren Widerstand 31, über die Kontakte 22 und 23 des Reglers 24, über
eine Leitung 32 durch die beiden parallelen Zweigleitungen 33, 34 und über die Leitung
35 zur Gleichstromleitung 7.
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Beim Erregen der Wicklung 21 schließt sich Kontakt 18, i9 -des Relais
2o, wodurch die Wicklungen 15, 16, 17 .der parallel geschalteten Relais 12, 13,
14 und die Wicklung 36 eines Relais 37 parallel mit den -Leitern 6 und 7 verbunden
werden, da die den Relais 12, 13, 14 und 37 gemeinsamen Leiter 38, 39 mittels Leitung
35, einer die Kontakte 18 und i9 enthaltenden Leitung 40 und die Leitung 27 mit
den genannten Leitern 6 und 7 in Verbindung stehen. Die Relais 12, 13, 14 und 37
besitzen Schwingkontakt. Das Relais 37 bewirkt infolge des Öffnens und Schließens
seiner Kontakte 41 und 42 eine stoßweise Erregung. einer Wicklung 43 eines Topfmagneten
44 des Hauptreglerteils 24, während die anderen Teile dazu,dienen, den wirksamen
Wert des Widerstandes in bekannter Weise zu verändern.
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Der Hauptreglerteil24 ist ein Tirrill-Reg ler. Er besitzt einen Topfmagneten
45, dessen Wicklung 46 mittels einer Sekundärwicklung 47 des Transformators q.8
erregt wird'. Die Primärwicklung 49 ist über eine Phase 2-3 des Leitungsnetzes gelegt.
Der Topfmagnet 45 bewegt einen Kolben 50, der an dem einen Ende des Schwingarmes
51 sitzt. Letzterer ist bei 52 am unteren Ende des senkrechten Armes eines Winkelhebels
53 gelagert, der seinerseits bei 54 schwingbar gelagert ist. Der Topfmagnet 44 bewehrt
einen Kolben 55, der bei 56 mit dem Arm 53 verbunden ist.
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Die Sekundärwicklung 47 des Transformators regelt die Erregung des
Spannungsrelais 26, welches hier als Schwingkontaktrelais dargestellt ist, je-doch
auch durch. ein Voltmeterrelais bekannter Art ersetzt werden kann, das in jeder
Hinsicht .dem dargestellten gleichwertig ist. Das Spannungsrelais 26 ist so eingerichtet,
daß seine, Kontakte 57 sich so lange berühren, als die den Leitungen 2, 3 und 4
aufgedrückte Spannung einen vorher festgesetzten Betrag übersteigt. Unterliesen
Bedingungen wird Zweigstromkreis 34, der mit dem durch- die Kontakte 22 und 23 des
Reglers 24 in Reihe geschalteten Stromkreis verbunden ist, geschlossen. Wenn daher
das Relais 26 in normaler Weise beeinflußt wird -und ein Stromkreis durch die Kontakte
22 und 23 des Reglers geschlossen ist, so dient das Hauptrelais 2o zur Erregung
des die Wirkung des Widerstandes i i regelnden Relais.
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Das Schutzrelais 25 ist mit einer Wicklung 58 versehen, die mit den
Klemmen des Ohmschen Widerstandes 6o verbunden ist, der mit .dem Anker der Erregermaschine
8 in Reihe geschaltet ist. Unter normalen Bedingungen ist die Erregung des Relais
58 nicht hinreichend, um den Kontakt 62 zu trennen, der durch eine Feder 63 geschlossen
gehalten wird. Der Zweigstromkreis 33, -der den Kontakt 62 des Schutzrelais 25 enthält,
liegt parallel zum Stromkreis 34 und in Reihenschaltung zum Regelstromkreis, der
durch die Kontakte 22, 23 des Reglers hergestellt wird. Wenn der von der Erregermaschine
kommende Strom einen vorher festgesetzten Betrag übersteigt, so wird das Relais
25 genügend erregt, um den Kontakt 62 zu trennen. Der Zweigstrom 33 wird dann unterbrochen.
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Wenn der durch das Relais 25 geregelte Zweigstromkreis 33 gleichzeitig
mit dem durch das Relais 26 geregelten Zweigstromkreis unterbrochen wird., wird'
das Hauptrelais 2o stromlos. Infolgedessen werden die Relais 12, 13 und 14 stromlos,
wodurch der größte Wert des Widerstandes ii in den Stromkreis tder Feldwicklung
io der Erregermaschine 8 geschaltet wird. Es ist erkennbar, daß der Regelstromkreis,
der die Relais 12, 13, 14 und 37 erregt, durch die beiden Relais 25 und 26 geregelt
wird, wobei ersteres betätigt wird, wenn der Erregerstrom einen vorher bestimmten
Betrag übersteigt und das letztere unwirksam wird, wenn die Spannung -des Speisestromkreises
unter einen bestimmten Betrag sinkt. Beide Relais 25 und 26 müssen gleichzeitig
die Zweigstromkreise 33 und 34 öffnen, um den Regelstromkreis stromlos zu machen,
der die den Widerstand i i regelnden Relais erregt.
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Wenn der Generator i kurzgeschlossen
oder einer dieser
gleichwertigen Bedingung unterworfen ist, so wird die von ihm auf die Leiter 2,
3, .4 aufgedrückte Spannung unter den vorher bestimmten Wert fallen. Der Kontakt
57 des Relais 26 wird folglich unterbrochen, die Hauptkontakte 22 und: 23 des Reglers
24 jedoch werden den Hauptstromkreis schließen, wodurch die Erregerspannung und
folglich der Feldstrom des Generators steigen, um die verminderte Spannung des Generators
r auszugleichen. Wenn aber dann der Feldstrom des Generators r einen vorher bestimmten
Betrag übersteigt, so unterbricht das Relais 25 den Kontakt 62, wodurch der Hauptregelstromkreis
gänzlich geöffnet wird. Als Folge hiervon erreicht der wirkliche - Wert des Widerstandes
z z sein Maximum, und die Erregerspannung fällt infolgedessen.
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Wenn die Erregerspannung dann wieder unter einen vorher festgesetzten
Wert fällt, oder mit anderen Worten, wenn .die Erregerspannung unter denjenigen
Betrag fällt, der erforderlich ist, um einen :bestimmten Feldstrom zu zwingen, in
der Feldwicklung 5 des Generators r zu fließen, so schließt sich der Kontakt 62
des Schutzrelais 25 wieder, und die Erregerspannung fällt, da die Relais 12,
13, 14 und 37 ihre gewöhnliche Wirkung ausüben. Wenn dann der Strom in der
Feldwicklung 5 über einen bestimmten Betrag steigt, so öffnet sich Relais 25 wieder.
Mit anderen Worten, das Relais 25 schwingt und führt einige der Funktionen :der
Hauptregelvorrichtung 24 aus, bis die Spannung in den Hauptleitern 2, 3 und 4 wieder
auf einen genügend hohen Betrag gestiegen ist, um Relais 26 zu schließen. Wenn die
Kontakte der Relais 25 und 26 geschlossen sind, so nimmt der Hauptreglerteil24 wieder
seine normale Tätigkeit auf.
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Die Belastung des Generators r könnte aber auch in normaler Weise
so zunehmen, ,daß der in die Feldwicklung 5 gesandte Strom den oben angegebenen
kritischen Wert übersteigt, bei dem das Relais 25 zur Wirkung kommt. Dann wird zwar
auch das Relais 25 den Zweigstromkreis 33 öffnen, die Wirkung des Reglers 24 wird
aber dennoch nicht beeinflußt. Dies geschieht nur dann, wenn das Relais 26 eine
so geringe Spannung erhält, @daß es gleichzeitig die Kontakte 57 öffnet, was aber
wiederum nur dann geschieht, wenn ein Kurzschluß oder eine außerordentlich hohe
Belastung im Verteilernetz vorkommt. Das Relais 25 wirdt nach Maßgabe des Stromes
der Erregermaschine 8 erregt; es ist jedoch verständlich, daß das Relais unter bestimmten
Bedingungen auch an die Klemmen der Erregermaschine gelegt werden könnte. In diesem
Falle arbeitet das Relais, sobald -die Erregerspannung fällt, nämlich ebenfalls
dann, wenn der der Feldwicklung 5 zugeführte Strom einen außergewöhnlich hohen Wert
annimmt. Die Kontakte 62 müßten daher geöffnet werden, wenn die Erregerspannung
unter einen bestimmten Wert fällt.
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Der Hauptreglerteil 24 besitzt zwei das Öffnen und Schließen der Hauptkontakte
2-u114 23 regelnde Hebel. Die Erfindung kann jedoch auch auf irgendeine andere Form
eines Reglers mit schwingenden Kontakten verwendet werden, der in Verbindung mit
Dynamomaschinen und einer dafür bestimm-. ten Erregermaschine benutzt wird, um -den
der Dynamomaschine zugeführten Feldstrom zu verändern.