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Selbsterregungs- und Kompoundierungseinrichtung für
Synchrongeneratoren
Zur Konstanthaltung der Klemmenspannung von Synchrongeneratoren ist es bekannt, in einem Drei- wicklungstransformator einen spannungsabhängigen Anteil der Erregerleistung, die einer der Wicklungen zugeführte Klemmenspannung, und einen stromabhängigen Anteil, in einer vom Generatorstrom durchflossenen Wicklung aufgebracht, zur Erregerleistung zusammenzusetzen und itber Trockengleichrichter der dritten Wicklung des Transformators zu entnehmen. Nachteilig ist hiebei die schlechte Abgleichbarkeit, insbesondere desEinfIusses des Generatorstromes 1nfolge der niedrigen primären Windungszahl, die nur eine grobe Stufung gestattet.
Zur Erzielung einer hinreichenden Schwellspannung der Erregung zur Gewährleistung der Selbsterregung beim Anlauf sowie der Unabhängigkeit von der Erwärmung der Erregerwicklung ist es bekannt, einen Reihenschwingkreis aus einer Drossel und einem Kondensator anzuordnen. Bei der Anordnung des Reihenschwingkreises auf der Sekundärseite des Dreiwicklungstransformators ergibt sich am Kondensator eine niedrige Spannung, da diese der Erregerspannung entspricht ; wodurch der Kondensator sehr gross wird. Beim Anschluss des Reihenschwingkreises an die Klemmenspannung des Generators, also auf der Primärseite des Transformators, ist die Temperaturkompensation der Erregerwicklung unzureichend.
Gegenstand der Erfindang ist eine Selbsterregungs-und Kompoundierungseinrichtung für Synchroneneratoren zur Einhaltung eines belastungsunabhängigen oder in einer bestimmten Weise von der Belastung abhängigen KIemmenspannungsverlaufes, bei der die Erregerleistung über Gleichrichter teils abhängig von der Generatorspannung und teils abhängig vom Generatorstrom aufgebracht wird.
Die oben erwähnten Nachteile werden erfindungsgemässe dadurch vermieden, dass an jeder Phase der Ankerwicklung Anzapfungen vorgesehen sind', an denen die für die Leer1a. uferregung erforderliche Leistung abgenommen wird, dass im Generatorstromkreis zur Aufbringung des lastabhängigen Teiles der Erregerleistung die Primärwicklunggen eines Zwei- und eines Dreiwicklurigstransformators angeordnet sind, dass die Sekundärwicklung des ersteren mit der zweiten Wicklung des letzteren verbunden ist, dass die dritte Wicklung des letzteren jeweils an eine der Anzapfungen der Ankerwicklung angeschlossen ist und über einen weiteren Transformator und einen Gleichrichtersatz zur Speisung der Erregerwicklung des Synchrongenerators dient.
Vorteilhaft ist die Leerlaufspannung des Synchrongenerators durch Wahl der Anzapfungen an der Ankerwicklung wählbar.
Vorzugsweise ist auch die wirksame Windungszahl der zweiten Wicklung des Dreiwicklungstransformators, die vorteilhaft in Zick-Zackschaltung geschaltet ist, durch Anzapfungen veränderbar, womit durch Wahl entsprechender Anzapfungen mit allenfalls ungleichen Windungszahlen eine besonders exakte Anpassung, z. B. mit Rücksicht auf die erforderliche gegenseitige Phasenlage des spannungs-und stromabhängigen Anteils, der jeweils notwendigen Erregung für die verschiedenen Belastungen möglich ist. Die derart zusammengesetzte Erregerleistungwird dem Transformator zugeführt, an dessen Sekundärseite der Gleichrichtersatz angeordnet ist.
Vorteilhaft ist der Reihenschwingkreis auf der Primärseite dieses Transformators angeordnet, derart, dass jeweils ein Kondensator an einer der Anzapfungen der Oberspannungswicklung jeder Phase angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung des Stromtransformators (mit Luftspalt) wirkt als Drossel und bildet zusammen mit dem zugehörigen Kondensator durch Änderung des Luftspaltes des Transformators und Änderung des Anschlusses der Kondensatoren an die Klemmen des Transformators einen abstimmbaren Reihenschwingkreis. Die Anordnung bietet den Vorteil, dass die Temperaturkompensation für jeden Belastungszustand exakt ist, da im Resonanzfall der gesamte Erregerstrom unabhängig von der Grösse
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des Widerstandes der Erregerwicklung und also auch von deren Erwärmung wird.
Weiters können die Kondensatoren für eine höhere Spannung als die Erregerspannung bemessen werden, wodurch sich eine wesentliche Verminderung ihrer Grösse ergibt.
Mehrere Synchrongeneratoren, die mit erfindungsgemässen Selbsterregungs- und Kompoundierungseinrichtungen versehen sind, können parallel auf ein Netz arbeiten, wenn ihre Antriebsmaschinen bzw. deren Regler Charakteristiken besitzen, die eine geeignete Aufteilung der Wirlclasten auf die einzelnen Sätze gewährleisten. Damit aber auch eine der Grösse der einzelnen parallellaufenden Generatoren entsprechende Blindlastverteilung erfolgt, werden ihre erfindungsgemässen Selbsterregungs- und Kompoundierungseinrichtungen in an sich bekannter Weise parallelgeschaltet.
Belastungsstösse bewirken eine praktisch trägheits10se Beeinflussung der Erregung, wodurch mit der erfindungsgemässen Einrichtung ausgestattete Generatoren solchen mit Reglern weit überlegen sind, abgesehen davon, dass letztere im allgemeinen betriebsmässig betätigte und einer Abnützung unterliegende Kontakte, die auch zumeist gegen Erschütterungen sehr empfindlich sind, aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Prinzipschaltbild in der Zeichnung dargestellt. Ein Dreh- strom- Synchrongenerator 1 ist mit einer Ankerwicklung 2 versehen, die mit Anzapfungen 3 ausgestattet ist.
Seine Erregerwicklung ist mit 4 bezeichnet, Im Stromkreis des Generators 1 ist ein Transformator 5 mit den Wicklungen 6 und 7 und ein Dreiwicklungstransformator 8 mit den Wicklungen 9,10 und 11 anangeordnet. Die Wicklungen 6 und 9 sind vom Generatorstrom durchflossen, die Wicklungen 7 und 10 sind miteinander verbunden. Letztere ist vorteilhaft mit Anzapfungen 12 versehen. Die Wicklung 11 des Transformators 8 liegt an den Abgriffen 3 der Ankerwicklung 2. In Serie zur Wicklung 11 liegt die Oberspan- nungswicklung13 des Transformators 14, die mit Anzapfungen 15 versehen ist, an die Kondensatoren 16 angeschlossen sind.
Die Unterspannungswicklung 17 des Transformators 14 speist über einen Gleichrichtersatz 18 die Erregerwicklung 4 des Synchrongenerators 1, der ein verstellbarer Justierlviderstand 19 parallel- geschaltet ist.
Der Leerlaufanteil der Erregerspannung ist im wesentlichen durch die an den Anzapfungen 3 der Ankerwicklung 2 abgegriffene Spannung bestimmt. Im Transformator 8, durch dessen Wicklung 9 der Generatorstrom fliesst, wird In seiner Wicklung 11 eine von der Belastung der Grösse und Phase nach abhängige Spannung induziert. Der Transformator 5, dessen Wicklung 6 gleichfalls vom Generatorstrom durchflossen ist, liefert durch seine Wicklung 7, die mit der Wicklung 10 des Transformators 8 verbunden ist, eine weitere stromabhängige Komponente, die durch Wahl entsprechender Anzapfungen 12 der Charakteristik des Verbrauchers angepasst werden kann, der an die Klemmen U, V, W angeschlossen ist. Durch ZickZackschaltung mit ungleichen Windungszahlen in den Teilspulen wird die richtige gegenseitige Phasenlage von Strom- und Spannungskomponente erzielt.
Der Transformator 8 ist mit einem Luftspalt versehen.
Dieser ist vorteilhaft zwecks Justierung verstellbar, wodurch eine Änderung der Induktivität bewirkt wird.
Der Teil der Oberspannungswicklung 13 des Transformators 14, der vor der gewählten Anzapfung 15, an der der Kondensator 16 angeschlossen ist, liegt, wirkt als Drossel und bildet zusammen mit dem Kondensator 16 einen Resonanzkreis. Dieser ermöglicht eine sichere Selbsterregung, da. ein Teil der an der Ankerwicklung 2 des Generators 1 liegenden Remanenzspannung bei Resonanzfrequenz grösser ist als die ganze
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densatoren 16 auf der Oberspannungsseite bietet den Vorteil, dass die Kondensatoren für höhere Spannung ausgelegt werden können als die im allgemeinen geringe Erregerspannung. Durch Wahl eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses des Transformators 13 kann die Erregersp2nnung auf die für die Erregerwicklung 4 des Synchrongenerators 1 erforderliche Grösse herabgesetzt werden.
Die Vorteile der erfindungsgemässen-Einrichtung bestehen in der vollkommenen Konstanthaltung der Generatorspannung bei jeder Belastung, der feinstufigen Einstellbarkeit der Generatorspannung sowie der Anpassungsfähigkeit der Kompoundierung an die Charakteristik des jeweiligen Verbrauchers infolge. der Anordnung des zweiten vom Generatorstrom durchflossenen Transformators, der eine Einführung einer phasenverschobenen Grösse veränderlichen Betrages ermöglicht.
Analog ist die erfindungsgemässe Einrichtung für Synchrongeneratoren anderer Phasenzahl, insbesondere Einphasen-Synchrongeneratoren, vorteilhaft anwendbar.
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