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Schnellentregungseinrichtung, insbesondere für Synchronmaschinen mit kräftiger Dämpferwicklung Sollen Synchronmaschinen mit kräftiger Dämpferwicklung, wie insbesondere Einphasen-Bahngeneratoren oder etwa Synchronmotoren oder-generatoren, die mit Kolbenmaschinen gekuppelt sind, z. B. wegen eines eingetretenen Schadens, schnell entregt werden, so wirkt der Dämpferkäfig zufolge seiner guten Kopplung mit der Feldwicklung insofern störend, als er auch nach Stromloswerden dieser Wicklung das Feld noch eine Zeit aufrecht zu erhalten vermag. Es besteht also einerseits die Schwierigkeit, dass Feld rasch genug zum Abklingen zu bringen, und es kann anderseits auch nicht am Verschwinden des Erregerstromes erkannt werden, dass der entregte Zustand der Maschine erreicht und der Entregungsvorgang zu beenden ist.
Eine Entregungseinrichtung, die den vorgenannten Umständen Rechnung trägt, sich also besonders für Maschinen mit reichlich bemessenem, sehr widerstandsarmen Dämpferkäfig eignet, jedoch auch bei Maschinen mit massiven Polschuhen wie auch bei gewöhnlichen Synchronmaschinen mit oder ohne Dämpfer- käfig benutzt werden kann, ist aus der österr. Patentschrift Nr. 183144 bekannt, laut welcher die Maschine mit einer Hilfswicklung versehen wird, deren Spannung beim Entregungsvorgang als Mass für den Erregungszustand der Maschine verwendet ist.
Insbesondere wird die Hilfswicklung selbst dazu benutzt, über einen Gleichrichter die Erregermaschine gegenzuerregen ("Gegenstoss"), u. zw. vorzugsweise auf einen Spannungsbetrag, der ein Mehrfaches der mittleren normalen Betriebsspannung dieser Maschine ist, wobei deren Spannung zufolge eintretender Sättigung einen mehr rechteckigen Verlauf nehmen kann. Nach der Patentschrift Nr. 183144 kann nun des weiteren in den Gleichstromkreis des genannten Gleichrichters eine justierbare Gegenspannung ("Gegenstossbegrenzung") eingefügt sein, die bewirkt, dass der die Erregermaschine gegenerregende Gleichrichterstrom aussetzt, sobald die den Erregungszustand der Hauptmaschine abbildende Hilfswicklungsspannung unter einen bestimmten Wert sinkt.
Bei entsprechender Wahl der Gegenspannung wird also im allgemeinen die Gegenerregung von selbst so rechtzeitig aussetzen, dass die Erregung der Hauptmaschine auf Null absinkt. Ohne dass darauf noch eine nennenswerte Spannung zufolge verkehrter Erregung wiederkehrt.
Diese Einfügung einer Gegenspannung in den Gleichrichter-Gleichstromkreis hat nun in Anbetracht des Umstandes, dass die Gleichrichterspannung zwecks möglichst wirksamer Gegenerregung Werte in der Grössenordnung von 1000 V und mehr erreichen kann, den Nachteil, dass die zur Entnahme der Gegenspannung verwendete Stromquelle, nach der Patentschrift Nr. 183144 vorzugsweise die Hilfserregermaschine, durch die galvanische Verbindung mit dem diese hohe Spannung erzeugenden Gleichrichter gefährdet bzw. hinsichtlich ihrer Isolationsfestigkeit überbeansprucht werden kann.
Der genannte Nachteil kann im Sinne der österr. Patentschrift Nr. 247471 dadurch vermieden werden, dass die Gleichrichterspannung und die Gegenspannung nicht in Gegeneinanderschaltung die Erregerwicklung der Erregermaschine speisen, sondern dass jede dieser beiden Spannungen je eine von der andern galvanisch getrennte, ihr jedoch magnetisch entgegenwirkende Erregerwicklung der Erregermaschine speisen. Es macht dabei keine Schwierigkeiten, diese beiden Erregerwicklungen so gegeneinander zu isolie-
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ren, dass ein Übertritt der hohen Spannung in den Gegenspannungskreis ausgeschlossen ist. Die Anwendung dieser Massnahme kommt besonders dort in Frage, wo die Erregermaschine bereits aus andern Gründen mit zwei Erregerwicklungen ausgerüstet ist, z. B. für Zwecke der automatischen Spannungsregelung.
Wie in der Patentschrift Nr. 183144 bzw. in der Patentschrift Nr. 247471 bereits beschrieben, wird eine Zeitautomatik vorgesehen, welche nach abgeklungenem Entregungsvorgang den Ausgangszustand wiederherstellt.
Sollte es zufolge eines Fehlers bzw. zufolge ungleicher Zeitkonstanten und Remanenz eine selbsttätige gegensinnige Hocherregung eintreten bzw. zu befürchten sein, so werden im allgemeinen Schäden durch die den Ausgangszustand bald wiederherstellende Zeitautomatik verhindert. Voraussetzung für das Arbeiten und die Wirksamkeit der Automatik ist natürlich das Vorhandensein der Steuerspannung, ohne die z. B. der nach dem Ausführungsbeispiel der Patentschrift Nr. 183144 als ferngesteuerter Schalter (Selbstschalter) mit Ein- und Aus-Spule ausgebildete Entregungsschalter nicht selbsttätig durch das Zeitrelais ausgeschaltet werden könnte.
Erfindungsgemäss wird daher die Betriebssicherheit der beschriebenen Schnellentregungseinrichtung nach Patentschrift Nr. 183144 noch dadurch wesentlich erhöht, dass in den Kreisen von Gegenstoss und Gegenstossbegrenzung ein Schütz geschaltet ist, welches im unerregten Zustand unterbricht und so bei Ausfall der Steuerspannung ein unkontrolliertes längeres Wirken von Gegenstoss und Gegenstossbegrenzung verhindert.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Entregungseinrichtung für einen Einphasen-Bahngenerator. Dieser ist mit 1 bezeichnet, seine Erregermaschine 2 ist widerstandslos an seine Läuferwicklung 3 angeschlossen und mit einer grösseren 4 ("Auf'-Feld) und einer kleineren Erregerwicklung 5 ("Ab"-Feld) ausgerüstet. Diese beiden Wicklungen erhalten normalerweise Impulse aus dem Verstärker (Transduktor-)-Regler 6, der z. B. aus einem mit dem Hauptgenerator gekuppelten Hilfssynchrongenerator 7 gespeist werden kann.
Im Sinne der Erfindung und auf Grund der Patentschriften Nr. 183144 und Nr. 247471 ist nun die Entregungseinrichtung wie folgt gestaltet : Die Energie des entregenden Gegenstosses wird der Hilfswicklung 8 über den Gleichrichter 9 entnommen und im Entregungsfalle durch das Schütz 10 im negativen Erregungssinn der grösseren Feldwicklung ("Auf"-Wicklung 4) zugeführt. Die Hilfswicklung 8 ist in den freien Nuten des Synchrongenerators 1 untergebracht. Sie hat den Vorteil, dass sie im gleichen Masse wie die Synchronmaschine den Fluss verliert. Trotzdem besteht aber die Gefahr einer zufolge ungleicher Zeitkonstanten und Remanenz bewirkten selbsttätigen gegensinnigen Hocherregung.
Um diese zu verhindern, werden die nachstehend beschriebenen Massnahmen getroffen.
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Energie für diese Gegenstossbegrenzung wird normalerweise über einen Transformator 11 und Gleichrichter 12 dem Hilfssynchrongenerator 7 entnommen.
Zur Sicherstellung der Speisung der Wicklung 5 kann dem Gleichrichter eine Stationsbatterie 13 parallelgeschaltet werden, wobei über ein Sperrventil 14 eine unerwünschte Speisung der Batterie aus der Hilfssynchronmaschine verhindert wird. Darüber hinaus ist eine Zeitautomatik 15 vorgesehen. welche nach abgeklungenem Entregungsvorgang den Ausgangszustand wiederherstellt und dabei den Schalter 16 und in weiterer Folge das Schütz 10 öffnet. Das vorgängige Öffnen des Schalters 16 bewirkt die Abtrennung der Gegenstossenergie auf der Wechselstromseite, wo leichtere Schaltbedingungen
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lich des Gleichrichters 9 geschützt wird.
Zur Sicherstellung der Entregung und einer vorgängigen Formierung des Gegenstoss-Gleichrichters 9 besteht eine schaltungstechnische Verriegelung, welche bewirkt, dass der Entregungsschalter 17, welchem es obliegt, vor Einleitung einer Gegenstossentregung die betriebsmässige Anspeisung von "Auf"- und "Ab"-Feld vom Spannungsregler 6 abzutrennen, beim betriebsmässigen Hochfahren bzw. Auferregen erst nach dem Schalter 16 eingelegt werden kann. Als Schutz des"Auf"-und"Ab"-Feldes gegen Schaltüberspannungen dient je ein Widerstand 18a bzw. 18b. Ausserdem kann der Regler 6 durch den Schalter 19 von seiner Energieversorgung abgetrennt werden.
An Stelle der Hilfssynchronmaschine 7 kann selbstverständlich wie in der Patentschrift Nr. 183144 auch eine Hilfserregermaschine vorgesehen und zur Speisung der Einrichtung zur Begrenzung des Gegenstosses (hier"Ab"-Feld 5) verwendet werden.
Zur Sicherstellung der Polarität von Gegenstoss-und Gegenstossbegrenzung sind Gleichrichter (z. B.
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Fast de-energizing device, especially for synchronous machines with powerful damper windings Should synchronous machines with powerful damper windings, such as single-phase traction generators or synchronous motors or generators that are coupled to piston machines, e.g. B. due to damage that has occurred, the damper cage has a disruptive effect, due to its good coupling with the field winding, in that it is able to maintain the field for a while even after this winding has been de-energized. On the one hand, there is the difficulty of causing the field to subside quickly enough, and on the other hand, it cannot be recognized from the disappearance of the excitation current that the de-energized state of the machine has been reached and the de-energization process has to be ended.
A de-excitation device that takes the aforementioned circumstances into account, so it is particularly suitable for machines with a generously dimensioned, very low-resistance damper cage, but can also be used for machines with massive pole pieces as well as for conventional synchronous machines with or without a damper cage, is from the Austrian Patent specification No. 183144 is known, according to which the machine is provided with an auxiliary winding, the voltage of which is used during the de-excitation process as a measure of the state of excitation of the machine.
In particular, the auxiliary winding itself is used to counter-excite the exciter via a rectifier ("counter-surge"), u. Zw. Preferably to an amount of voltage that is a multiple of the mean normal operating voltage of this machine, the voltage of which can take a more rectangular course due to saturation occurring. According to patent specification no. 183144, an adjustable counter-voltage ("counter-surge limitation") can now also be inserted into the direct current circuit of the mentioned rectifier, which causes the counter-exciting rectifier current to cease as soon as the auxiliary winding voltage representing the excitation state of the main machine falls below a certain value sinks.
With an appropriate choice of the counter-voltage, the counter-excitation will generally stop by itself so early that the excitation of the main machine drops to zero. Without a noticeable tension returning due to wrong excitement.
In view of the fact that the rectifier voltage can reach values of the order of magnitude of 1000 V and more for the most effective counter-excitation possible, this insertion of a counter voltage into the rectifier DC circuit has the disadvantage that the current source used to draw the counter voltage, according to the patent No. 183144 preferably the auxiliary exciter, through which the galvanic connection with the rectifier generating this high voltage can be endangered or overstressed with regard to its insulation strength.
The mentioned disadvantage can be avoided in the sense of Austrian patent specification No. 247471 by the fact that the rectifier voltage and the counter voltage do not feed the excitation winding of the exciter machine in opposition, but that each of these two voltages is galvanically separated from the other, but counteracting it magnetically Feed the excitation winding of the excitation machine. It is not difficult to isolate these two excitation windings from one another in this way.
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This ensures that the high voltage cannot cross over into the counter-voltage circuit. The use of this measure is particularly suitable where the exciter is already equipped with two exciter windings for other reasons, e.g. B. for purposes of automatic voltage regulation.
As already described in patent specification No. 183144 or in patent specification No. 247471, an automatic timer is provided which restores the initial state after the de-energization process has subsided.
If, due to an error or due to unequal time constants and remanence, an automatic high excitation in the opposite direction occurs or is to be feared, damage is generally prevented by the automatic timer, which will soon restore the initial state. The prerequisite for the operation and the effectiveness of the automatic is of course the presence of the control voltage, without the z. B. the de-excitation switch designed according to the embodiment of patent specification No. 183144 as a remote-controlled switch (self-switch) with on and off coil could not be switched off automatically by the timing relay.
According to the invention, the operational safety of the described quick de-energizing device according to patent specification no prevented.
The drawing shows an exemplary embodiment of a de-excitation device according to the invention for a single-phase path generator. This is denoted by 1, its exciter 2 is connected without resistance to its rotor winding 3 and equipped with a larger 4 ("up" field) and a smaller exciter winding 5 ("down" field) .These two windings normally receive pulses from the Amplifier (transducer) regulator 6 which can be fed, for example, from an auxiliary synchronous generator 7 coupled to the main generator.
In accordance with the invention and on the basis of patent specifications No. 183144 and No. 247471, the de-excitation device is now designed as follows: The energy of the de-exciting counter-shock is taken from the auxiliary winding 8 via the rectifier 9 and, in the case of de-excitation, by the contactor 10 in the negative excitation sense of the larger one Field winding ("open" winding 4) supplied. The auxiliary winding 8 is accommodated in the free slots of the synchronous generator 1. It has the advantage that it loses its flow to the same extent as the synchronous machine. Nevertheless, there is the risk of an automatic high excitation in the opposite direction caused by unequal time constants and remanence.
The measures described below are taken to prevent this.
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Energy for this counter-surge limitation is normally taken from the auxiliary synchronous generator 7 via a transformer 11 and rectifier 12.
To ensure that the winding 5 is fed, a station battery 13 can be connected in parallel with the rectifier, an undesired feed of the battery from the auxiliary synchronous machine being prevented via a shut-off valve 14. In addition, an automatic timer 15 is provided. which, after the de-excitation process has subsided, restores the initial state and thereby opens switch 16 and, subsequently, contactor 10. The previous opening of the switch 16 causes the separation of the counter-impact energy on the alternating current side, where easier switching conditions
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Lich the rectifier 9 is protected.
To ensure the de-excitation and a prior formation of the counter-surge rectifier 9, there is a circuit interlock, which causes the de-excitation switch 17, which is responsible, the operational supply of "up" and "down" fields from the voltage regulator before initiating a counter-surge 6 to be separated, can only be inserted after the switch 16 during normal start-up or excitation. Resistors 18a and 18b each serve to protect the "up" and "down" fields against switching overvoltages. In addition, the controller 6 can be disconnected from its power supply by the switch 19.
Instead of the auxiliary synchronous machine 7, as in patent specification no. 183144, an auxiliary exciter machine can of course also be provided and used to feed the device for limiting the counter-impact (here "Ab" field 5).
To ensure the polarity of counter-surge and counter-surge limitation, rectifiers (e.g.
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