CH331342A - Selbstregeleinrichtung für Synchrongeneratoren - Google Patents

Selbstregeleinrichtung für Synchrongeneratoren

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CH331342A
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CH
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Lang Alfred Ing Dr
Eugen Dipl Ing Renz
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Licentia Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/38Self-excitation by current derived from rectification of both output voltage and output current of generator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description


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    Selbstregeleinrichtung   für    Synchrongeneratoren   Die zur    Konstanthaltung   der Spannung von Wechselstrom- oder Drehstromerzeugern erforderlichen Änderungen der Erregung bei    :lnderung   der Belastung, können selbsttätig mittels Spannungsregler oder durch    Kom-      poundierungseinriehtungen   erfolgen. Im ersten Fall wird die    Spannungsabweichung   vom konstant zu haltenden Sollwert mittels der im Regler enthaltenen    Spannungsmesseinriehtung   erfasst, und es wird die Erregung so lange    naeligeregelt,   bis die Abweichung    wieder   verschwindet.

   Im zweiten Fall wird die Spannungsabweichung vom Sollwert nicht gemessen und auch nicht zur Ermittlung der richtigen Erregung verwendet. Es wirken vielmehr direkt die Störgrössen, welche ein Ab- weichen der    Generatorspannung   vom Sollwert verursachen, auf die Erregung ein. Diese Störgrössen sind vor allem die Grösse und Phasenlage    (cos      7:)   des Belastungsstromes. Die Temperatur und die Antriebsdrehzahl    (Frequenz)   beeinflussen jedoch auch die Spannung des Generators. 



  Die zweite Art der Spannungshaltung von Generatoren, auch    Kompoundierung   genannt, hat den Vorteil, dass die Zeit zur Wiederherstellung der Spannung bei Stossbelastung wesentlich kürzer sein kann als bei der Spannungshaltung durch einen Spannungsregler, da der Laststrom direkt über geeignete    Kom-      poundierungseinrichtungen,   meist Stromwand-    ler   mit Trockengleichrichter oder Hintermaschinen mit    Stromwandlereigenschaften,   den richtigen Erregerstrom im Feld des Stromerzeugers ohne zeitliche Verzögerung erzwingt.

   Bei der Spannungsregelung hingegen wird die Erregerspannung einer dem Generator vorgeschalteten Erregermaschine oder auch des    Generatorpolrades   direkt ge- ändert, wobei sich dann der Erregerstrom zeitlich verzögert entsprechend der elektromagnetischen Zeitkonstanten der Erregermaschine und des    Generatorpolrades   einstellt. Die Wiederherstellung der Spannung dauert daher bei Spannungsregelung länger als bei    Kompoundierungssehaltungen,   wodurch bei stossweisen Laständerungen am Generator die vorübergehend positive oder negative Spannungsabweichung bei Entlastung bzw. Belastung mit    Kompoundierungsschaltung   wesentlich kleiner gehalten werden kann als mit. einer    Reglerschaltung.   



  Der Nachteil der geringen Spannungsgenauigkeit des    kompoundierten      Wechsel-      stromgenerators   gegenüber dem spannungsgeregelten Generator, insbesondere die Abhängigkeit vom Leistungsfaktor, kann durch sogenannte    90 -Kompoundierungsschaltung   behoben werden. Bei diesen Schaltungen wird zu dem    Grunderregerstrom,   der die Nennspannung des Generators bei    Leerlauf   gibt, ein dem Belastungsstrom proportionaler Zu- 

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    satzerregerstrom   unter Berücksichtigung der Phasenlage des    Belastungsstromes   zu der    Generatorspannung   hinzugefügt.

   Der Grunderregerstrom wird bei diesen Schaltungen von der    Generatorspannung   unter Zwischenschaltung eines Transformators oder einer Drossel über einen Gleichrichter aufgenommen, während der dem Belastungsstrom proportionale    Zusatzerregerstrom   vor der Gleichrichtung dem    Grunderregerstrom   zugeführt wird, wobei durch geeignete Wahl der    Phasenanschlüsse   der Speisespannung für die Grunderregung und der Stromwandler für die Zusatzerregung erreicht werden kann, dass sich bei Wirklast    (cos      gg   = 1) die Grunderregung senkrecht mit der    Zusatzerregung   und bei reiner Blindlast    (cos      99   = 0) algebraisch addiert,

      wodurch   der Generator die zur    Konstanthaltung   seiner Spannung richtige Erregung    -unter   Berücksichtigung des Leistungsfaktors der Belastung erhält. 



  Untersucht man nun die    Erregerkennlinien   von    Synchrongeneratoren   (erforderlicher Polradstrom in    Funktion   des    Generatorstromes   bei    eos      rp   = 0 und    cos      cp   = 1 jeweils für Nenngeneratorspannung), so findet man gemäss    Fig.   1, dass bei den modernen, stark ausgenützten Maschinen die    Erregerkennlinien   der Maschine bei verschiedenen    cos      (p   stärker auseinanderlaufen, wie diejenigen der    90 -Kom-      poundierungsschaltung.   Stimmt man also zum Beispiel die    Kompoundierungssehaltung   so ab,

   dass die Erregerströme bei    cos      9p   = 0 (Kennlinie    a.)   richtig geliefert werden, so liegen die Erregerströme bei    cos      99   = 1 (Kennlinie c) über den geforderten Werten des Generators (Kennlinie b) und die Spannung würde bei reiner Wirklast über den Sollwert ansteigen. 



  Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Aufgabe durch eine zusätzliche Beeinflussung der    Kompoundierungssehaltung   in Abhängigkeit von der Abweichung der Generatorspannung vom Sollwert zu erreichen, dass die Grobanpassung der Erregung an die Belastung durch die schnell wirkende    90 -Koni-      poiindierungsschaltung   erfolgt, während der    Feinabgleich   durch eine zusätzliche Beeinflussung von Teilen der Kompoundierungsschal-    tung   im Sinne    einer   Regelung, das heisst. in Abhängigkeit von der    Spannungsabweielmng   vom Sollwert, vorgenommen wird. 



  Es ist an sieh bekannt, die Stromwandler der    Kompoundierungssehaltung   zusätzlich von der    Generatorspannung   her durch    Vormagne-      tisierung   zu beeinflussen. Es wird dabei der in    Fig.   2 dargestellte Steuerkreis, bestehend aus der Drossel 8 und dem Kondensator 14, an die konstant zu haltende    Generatorwechsel-      spannung      LT   angeschlossen, wobei sieh der Steuerstrom ist dieser Anordnung, der die besagten Stromwandler beeinflusst, gemäss den Kennlinien der    Fig.   3 mit. der Spannung    Ir   ändert.

   Die konstant    zii   haltende Generatorspannung wird dabei in den steilen Teil der Kennlinien gelegt, so dass bei einer geringen Spannungsabweichung vom Sollwert die Stromwandler in ihrer Sättigung stark ge- ändert werden und dadurch den    Kompoundie-      rungsstrom   beeinflussen. 



  Diese bekannte.    Regelschaltung   hat nun mehrere Nachteile. Der    Spannungssollwert   ist stark    frequenzabhängig,   wodurch die Spannungskonstanthaltung des    Generators   ebenfalls    frequenzabhängig   wird. Ferner ist die Steilheit dieser Kennlinien ebenfalls    fre-      quenzabhängig   und nimmt mit zunehmender Frequenz ab. Uni eine genügend grosse Spannungskonstanz    zut   erzielen, muss man aber die Steilheit möglichst gross wählen.

   Legt man die Schaltung so aus, dass bei 50 Hz eine im Hinblick auf die    Spannungsgenauigkeit   ausreichende Steilheit vorhanden ist, so wird die Kennlinie bei etwas abfallender Frequenz, wie sie bei Antrieben von Stromerzeugern häufig vorkommt, unstabil und die Spannung pendelt dauernd. Hinzu kommt, dass der eigentliche Arbeitsbereich, nämlich der steile Teil der Kennlinie, sehr beschränkt ist und mit abnehmender Frequenz weiter abnimmt.

   Bei stossweiser Entlastung kann daher zum Beispiel der Steuerstrom    ist   nicht in dem Masse ansteigen, wie es im Interesse einer schnellen Herabsetzung der    Erregung   zur    Vermeidung   eines starken Überpendelns der Spannung erwünscht wäre. 

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 Alle diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäss dadurch vermeiden, dass die Steuerung des oder der Stromwandler in Abhängigkeit von der    Generatorspannung   über eine stark gesättigte    luftspaltlose   Drossel erfolgt, und dass deren    Frequenzverhalten   auf den    Ungleiehförmigkeitsgrad   des Generatorantriebes derart abgestimmt ist, dass eine    astatisehe   Regelung erfolgt. 



     Fig.   4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen    Einphasensynchrongene-      rator   ohne Erregermaschine,    Fig.      ä   das    Vek-      tordiagranim   der    90 -Kompoundierungsschal-      t.ung,      Fig.   6b und 6c die Kennlinien der    Zu-      satzregeleinriehtung   gemäss    Fig.      6a.,

        Fig.   7 ein Ausführungsbeispiel für einen    Drehstrom-      s3-nehrongenerator   ohne    Erregermaschine      lind      Fig.   8 ein Ausführungsbeispiel für einen Einphasengenerator mit Erregermaschine. 



  In    Fig.   4 stellt 1 den    Einphasengenerator   mit der    Feldwicklung   2 dar, der über    Trocken-      rileiehriehter   3 und die    Luftspaltdrossel   4 in Selbsterregung von der    Generatorweehselspan-      nung   mit. dem    Grunderregerstrom   gespeist    wird.   5 ist ein Stromwandler bestehend aus zwei Kernen mit.

   den Primärwicklungen und 5b den Sekundärwicklungen 5c und 5d    sowie   den Steuerwicklungen    6cs   und 6b, die    jeweils   eine Primär- und Sekundärwicklung des Wandlers gemeinsam wie bei einem magnetischen Verstärker umfassen und die so gegeneinander geschaltet sind, dass kein Wechselstrom in den    Steuerwicklungen   fliessen kann. 7 ist ein Trockengleichrichter, 8 eine    luftspalt-      lose   Drossel und 9 ein Isoliertransformator mit feinstufigen    Anzapfungen   auf der Sekundärseite. Wirkungsweise: Die Drossel 4 ist so bemessen, dass sich der Generator bei Leerlauf    etwa   10-20 /a über die Nennspannung erregt.

   Gemäss    Fig.   5 eilt der Drosselstrom    J,1,   der Klemmenspannung U des    Generators   1    prak-      tiseli   um 90  nach. Bei Belastung des    Gene-      rators   addiert sich zu diesem Strom über den    Gleiehriehter   3 der    Generatorstrom   J. Dieser Strom setzt sieh zusammen aus der Wirkkomponente    Jw   und der Blindkomponente    Jb,      wobei   sich die Wirkkomponente rechtwinklig und die Blindkomponente algebraisch    Jdr   in der gewünschten Weise addiert.

   Die    St.rom-      wandlerübersetzung   ist nun so ausgelegt, dass diese    90 -Kompoundierungsschaltung   bei einer    Generatorbelastung   mit    cos   99 = 0 den notwendigen Erregerbedarf gemäss der Kennlinie a in    Fig.   1 liefert. Bei    Ohmscher   Belastung stellt sich die    Erregerkennlinie   c ein, deren Werte über den geforderten Erregerwerten liegen, so dass die Spannung des    Gene-      rators   über den Sollwert ansteigt.    INTUnmehr   greift erfindungsgemäss die zusätzliche Regeleinrichtung (7-10) ein.-Die    Stromspannungs-      kennlinien   dieser Regeleinrichtung sind in    Fig.   6b und 6c dargestellt.

   Man erkennt, dass der Steuerstrom ist mit zunehmender Generatorspannung U steil ansteigt, wobei die Steilheit des Anstieges durch den einstellbaren Widerstand 10 in der dargestellten Weise ge- ändert werden kann. Da die Spannung bei    cos      9p   = 1 infolge der zu starken    Kompoun-      dierungswirkung   ansteigt, nimmt der Steuerstrom ist und damit die    Vormagnetisierung   des Stromwandlers 5 zu, wodurch nach dem Gesetz des    AW-Gleichgewichtes   der Sekundärstrom des Wandlers abnimmt und damit die Erregung in der Feldwicklung 2 schwächt, bis nahezu der alte Spannungswert wieder hergestellt ist. Durch    luftspaltlose   Ausbildung der Drossel 8 (z.

   B.    Ringkerndrossel)   oder Drosseln mit    stossfugenfrei   überlappten    U-      Schnitten)   und durch Verwendung von Kernmaterialien mit ausgeprägtem Sättigungsknick z. B.    Eisen-Nickel-Legierungen   oder kaltgewalzte    siliziumlegierte   Transformatorbleche mit.    Vorzugswalzrichtungen   kann die Steilheit der    Regelkennlinien   so gross werden, dass z. B. eine Spannungsabweichung von unter 1 % genügt, um die Stromwandler in der zur    Spannungskonstanthaltung   erforderlichen Weise vorzumagnetisieren. 



  Ferner    wird   das nach dem    Fig.   6b und 6e vorhandene    frequenzempfindliche   Verhalten der Drossel 8 benützt, um eine    frequenz-      unabhä,ngige      Spannungskonstanthaltung   bei Generatoren zu erhalten, deren Antriebsdrehzahl    zwischen   Leerlauf und Vollast sich än- 

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    dert.   Die meisten Antriebsmaschinen, insbesondere Benzin- und Dieselmotoren, aber auch Wasserturbinen und Kolbendampfmaschinen, weisen einen Drehzahlabfall zwischen Leerlauf    und   Vollast. von    ewa      3-6       /o   auf.

   Die Drehzahlregelung der Antriebsmaschinen    wird   hier= bei im allgemeinen so eingestellt, dass die Nennfrequenz 50 Hz bei    Nennwirklast   erreicht    wird.   Bei Leerlauf oder reiner Blindlast liegt. dann die Frequenz z. B. bei 52 Hz. Soll jetzt. die Spannung umabhängig von    cos      cp   und der Frequenz auf dem Sollwert    U,   konstant gehalten werden, so muss der Steuerstrom ist bei    cos      9p   = 0 auf dem kleinen Wert    ist,   (Fug. 6b) gehalten werden, während bei    cos      9p   = 1 ein wesentlich grösserer Steuerstrom, z. B.    ist2   (Fug. 6b) erforderlich ist.

   Da aber gemäss dem Drehzahlverhalten des Antriebmotors bei    cos      (p   = 0 die Frequenz 52 Hz und bei    cos      #p   = 1 50 Hz beträgt, werden gemäss    Fig.   6b die beiden Steuerströme jeweils gerade beim Sollwert der Spannung    U"   erreicht, das heisst trotz der geneigten R.egelkennlinien ist bei richtiger Anpassung des    Frequenz-      und   Kompensationswiderstandes 10 an das Drehzahlverhalten des Antriebsmotors erfindungsgemäss eine konstante    Generator-      Spannung   mit dem    Proportionalbereich   0 (sog. integralwirkende oder    astatische   Regelung) zu erzielen. 



  Der Vorteil dieser    frequenzkompensierten   Regelanordnungen zur    Erzielung   einer konstanten    Generatorspannung   bei Antrieben, deren Drehzahl mit der Belastung um den    Ungleichförmigkeitsgrad   der Drehzahlregelung absinkt, ist vor allem die absolut stabile schwingungsfreie und aperiodische Regelung bei Stossbelastung. Bekanntlich sinkt die Drehzahl eines Antriebsmotors bei plötzlicher Stossbelastung infolge des Schwungmomentes der rotierenden Massen nicht plötzlich, sondern nach einer    Exponentialfunktion   mit einer Zeitkonstanten in der Grössenordnung von 1 bis mehreren Sekunden ab.

   Durch die    90 -Kompoundierungsschaltung   spielt sieh jedoch die Erregungsänderung im Feld 2 des Generators 1 bei    Stossbelastung   in einer Zeit von unter 0,1    Sekunden   ab, das heisst der Hauptteil der erforderlichen Erregungsänderung bei Stossbelastung des Generators ist durch die Wirkung der    Kompoundierung   längst abgeklungen, ehe ein wesentlicher Drehzahlabfall eingetreten ist. Das bedeutet, dass sich der grobe Regelvorgang zunächst entsprechend einer Kennlinie von    Fig.   6b bzw. 6c bei konstanter Frequenz, also nach einer statischen Kennlinie mit einem    Proportionalbe-      reich   von mehreren Prozent vollzieht.

   Regelungen mit einem genügend grossen    Propor-      tionalbereich      (statisehe   Regelung) verlaufen im Gegensatz zu    intergralwirkenden   Regelanordnungen    (astatische   Regelung)    aperi-      odisch,   wenn wie hier nur eine Zeitverzögerung (Feld 2) im Regelkreis vorhanden ist. Bei konstanter Antriebsdrehzahl würde sich nach    Fig.      6b   bzw. 6e ein neuer Spannungswert einstellen, der vom Sollwert    U"   abweicht.

   Infolge der Drehzahlabhängigkeit des Antriebes von der Wirklast ändert. sich nun die Frequenz, wodurch sieh die gewünschte Feineinstellung auf den    Spanniingssollwert   [TO entsprechend der Zeitverzögerung durch die Drehzahlregelung des Antriebs verhältnismässig langsam und daher trotz der hohen Genauigkeit pendelfrei, das heisst    aperiodiseh   einstellt. Die erfindungsgemässe Regelung hat. somit den Charakter einer vorübergehend statischen Regelung, das heisst der bei der momentan wirkenden Grobeinstellung    durelt   die    Kompoundierung   noch verbleibende Fehler, wird durch eine    frequenzabhängige      iuid   etwas verzögernd wirkende Feinregelung aperiodisch auf 0 kompensiert. 



  In Gegensatz hierzu kann die bekannte Regelanordnung mit    L-C-Glied   nach    Fig.   2 den    Frequenzfehler   nicht kompensieren, da sich die Steilheit der Kennlinie mit der Frequenz ändert und sogar unstabil werden kann. Anderseits hat die beschriebene Schaltung den grossen Vorteil gegenüber der    L-C-Schaltung,   dass der    Aussteuerungsbereich   nicht beschränkt ist.

   Bei plötzlicher Entlastung des Generators und damit. verbundenem Spannungsanstieg kann daher der dem Spannungsanstieg    entgegenwirkende   Steuerstrom    ist      ,n   dieser    Schaltung   unbegrenzt anwachsen, wo- 

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 durch der Stromwandler 5 schlagartig seinen Sekundärstrom herabsetzt und damit den Erregerstrom des Feldes 2 ebenso momentan    schwächt.   Dadurch wird erreicht, dass auch bei Totalentlastung des Generators die Spannung ohne Überschwingung in kürzester Zeit aperiodisch wieder auf den Sollwert kommt.

   Bei der    L-C-Sehaltung   ist jedoch der Höchstwert von ist durch das Abbiegen der    R_egel-      kennlinien   begrenzt, so dass bei einer plötzlichen    Generatorentlastung   die Herabsetzung des Feldstromes nur bis    zii   einer bestimmten    Crrenze   möglich ist, wodurch das Einschwingen der    Spannung   in den Sollwert langsamer und infolge des steilen Verlaufes der Kennlinien nach    Fig.   3 auch nicht pendelfrei ei-folgt. 



  L    m   eine sichere und stabile Selbsterregung des Generators zu erreichen, wird der Leerlauferregerstrom durch entsprechenden    Ab-      1;lc@ich   des Luftspaltes der Drossel 4 so eingestellt, dass die selbsterregte    Leerlaufspannung      des      CTenerators      etwa      10-20      %      über      dem      Soll-      wert   liegt. so dass der Stromwandler 5 auch bei leerlaufendem    CTenerator   etwas vormagnetisiert werden muss (Steuerstrom ist,    in      Fig.      6b),   um den Sollwert    t7"   der Spannung zu erhalten.

   Dadurch erreicht man, dass sieh der Generator beim Hochfahren schnell erregt und die Spannung sich auch im Leerlauf stets    auf   einen stabilen Punkt einstellt, der gegeben ist, durch den Schnittpunkt der    Drosselkennlinie   (Drossel 4) mit dem stabilen Teil der    Leerlaufkennlinie   des    Generators,   den man beim    Herabregeln   durchläuft. Um den    Selbsterregungsvorgang   zu gewährleisten, ist ferner die Drossel 4 so an die Generatorspannung angeschlossen, dass keine zusätzlichen Widerstände oder Impedanzen im    Selbsterregungskreis   enthalten sind. Insbesondere ist der Stromwandler 5 hinter dem    Span-      nungsanseIiluss   für die Drossel 4 eingeschaltet. 



  Eine betriebsmässige    Einstellung   des Sollwertes der    Generatorspannung   kann durch den Speisetransformator 9 mit    Anzapfungen   auf der Sekundärseite erfolgen. Falls bei grossen Generatoren die Steuerleistung der Drossel 8 zur Aussteuerung der Stromwandler 5 nicht ausreicht, kann ein Zwischenverstärker, insbesondere ein magnetischer Verstärker, zwischen Gleichrichter 7 und Steuerwicklung 6 geschaltet werden., Bild 7 zeigt die Erfindung am Beispiel der Spannungsregelung eines    erregermaschinen-      losen      Drehstromsynchrongenerators.   Die    Dros-      selncc-Ic,   die Stromwandler 5 und die Gleichrichter 3 sind dreiphasig    ausgeführt.   Die nach Art.

   eines magnetischen Verstärkers ausgebildeten Stromwandler bestehen entweder aus je zwei Kernen,    jeweils      mit   in Reihe oder parallel geschalteten Primär- und Sekundärwicklungen oder aus je einem Kern mit    E%J-Stanzschnitten,   wobei die    Primär-      und      Sekundärteilwicklungen   auf den Aussenschenkeln sitzen und in Reihe oder parallel geschaltet sind, während die Steuerschenkel auf dem Mittelschenkel sind. 



  Für Parallelbetrieb wird ein    Blindlastein-      steller   (Widerstand 11) über einen    Messstrom-      wa.ndler   12 an    diejenige   Phase des Generatorstromes angeschlossen, an die der Speisetransformator 9 nicht. angeschlossen ist. Dadurch ergibt. sich ein Spannungsabfall am Widerstand 11, der bei Wirklast senkrecht, bei Blindlast    in   oder gegen die Spannung am Transformator 9 gerichtet ist. Wirklast bedeutet daher eine schwache, Blindlast eine starke Beeinflussung -der Steuerspannung für die Stromwandler 5. 



  Die Erfindung ist nicht auf eine Betriebsfrequenz des Generators beschränkt. Bei abweichender Frequenz, z. B. 60 Hz, geht der    Grunderregerstrom   der Drosseln 4 im erwünschten Masse gegenüber 50 Hz um 20 % zurück    mid   da die    Generatorspannung   im geradlinigen Teil    ihrer   Kennlinie proportional mit.

   der Frequenz bei gleichem Erregerstrom ansteigt, muss die    Erregung   bei konstanter    Generatorspannung   und 60 Hz gerade    um      20      %      verkleinert      werden.      Für      wahlweisen   Betrieb mit 50 und 60 Hz wird entweder die Drossel 8 mit einer    Anzapfung   versehen, oder es wird der    Primäranschluss   des Transformators 9 geändert, so dass derselbe Steuerstrom bei 50 und 60 Hz eingestellt werden kann.

   

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 Ferner ist auch eine    Unischaltung   der    Generatorspannung   von Stern auf Dreieck und umgekehrt oder eine    Doppelsternsehal-      tung   für Verdopplung der Spannung (z. B.    400;200   V) möglich, wobei die    Wandlerströme   auf der Primärseite durch Serien- oder Parallelschaltung von Teilwicklungen im Verhältnis 1 : 3 oder 1 : 2 geändert werden können. 



  Die Stromwandler werden vorteilhaft mit    luftspaltarmen   Kernen, z. B. aus    stossfugen-      frei   überlappt geschichteten    U-Schnitten   und mit Kernmaterialien aus Blechen mit    Vorzugs-      walzrichtung      ausgerüstet,   wodurch nur noch ein geringer    Anstieg   der    Induktion   bei Sättigung auftritt.

      Legt.   man nun die Induktion bei Nennlast der    Wandler      kurz      unterhalb   des    Kniekes   der    Magnetisierungskurv   e, so tritt bei    L?berlastung   des Generators oder bei    Genera-      torh-urzschluss      keine   wesentliche Erhöhung des    Wandlersekundärstromes   und damit der Polraderregung auf, wodurch die Gleichrichter 3 Strom- und spannungsmässig geschützt werden bzw. nicht wesentlich überdimensioniert werden müssen. Die Gleichrichter 3 werden hierbei vorteilhaft an den Generator so angebaut, dass eine Belüftung durch den    Generatorven-      tilator   erfolgt. 



  Zur Vermeidung von grösseren Spannungsunterschieden in den einzelnen Phasen bei unsymmetrischer Belastung kann der Anschlusstransformator 9, der gemäss    Fig.   7 auch als Spartransformator ausgebildet sein kann, an eine Summenspannung der drei verketteten    Generatorspannungen   gelegt werden, wobei diese Summenspannung durch drei an der verketteten Spannung primärseitig angeschlossene Isoliertransformatoren erzielt wird. Die Sekundärspannungen sind hierbei so zusammengeschaltet, dass sich die drei verketteten Spannungen geometrisch zu einer Spannung addieren, die gleich der doppelten verketteten Spannung ist. 



  Schliesslich kann auch durch Verwendung einer    Drehfeldscheiderspannung   erreicht werden, dass der    Anschlusstransformator   9    n717   vom mitlaufenden System gespeist wird. 



  Bei Parallelbetrieb mehrerer Generatoren oder ähnlichen Schaltungszuständen wird    zue      Spannungsabsenkung   in Abhängigkeit vom Belastungsstrom eine weitere    Steuerwieklung   bei den Stromwandlern 5 vorgesehen. Diese    Steuerwicklung   wird über einen    (Tleichriehter   vom    Generatorstrom   beeinflusst. 



  Die Erfindung ist. ferner nicht    beschränkt   auf    Innenpolgeneratoren.   Die Schaltung kann genau so auf    Aussenpolgeneratoren      für   Einphasen- oder Drehstrom angewendet werden, bei denen der Anker rotiert und der Wechselstrom über Schleifringe    abgenommen   wird, während die Erregung räumlich feststeht. 



  Ebenso kann die Schaltung auch für    Syn-      ehrongeneratoren   mit Erregermaschinen gemäss    Fig.   8 angewendet werden. 11 ist. hierbei die    Erregermasehine   und 12 das Feld der    Erregermasehine.   13 ist. ein zusätzlicher Einstellwiderstand, der es gestattet, den    Kom-      poundierungsgrad   des Stromwandlers 5 und damit. die Neigung der    (7elieratorspannungs-      kennlinie   in Abhängigkeit vom Generatorstrom in geeigneter Weise für den Parallelbetrieb einzustellen. Diese    Anordnung   eignet sich    insbesondere   dann, wenn z. B. die    Err   egermaschine als    Niederspannungsmasehine   für z.

   B. 12 V ausgebildet ist, um beim Hochfahren des Benzin- oder    Dieselantriebsmotors   als batteriegespeister Anlasser zu dienen. In diesem Fall bereitet eine übliche Spannungsregelung der selbsterregten    Erregermasehine   durch Spannungsregler infolge des hohen Feldstromes Schwierigkeiten. Der Anker 11 wird beim Hochfahren in Reihe mit einer nicht dargestellten    Hauptstromwicklung   vor- übergehend an die Batterie gelegt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Selbstregeleinrichtung für Wechselst.romund Drehstromsynehrongeneratoren der Innenpol- oder Aussenpolbauart, mit Selbsterregung von der Generatorweehselspannung unter Verwendung von Trockengleiehrichtern, wobei der Grunderregerstrom durch einphasige bzw. mehrphasige Drosseln von der Generatorwechselspannung geliefert wird, während der lastabhängige Zusatzerregerstrom durch ein- bzw. mehrphasige steuerbare Stromwandler, die parallel zu der Phaseneinspeisung auf <Desc/Clms Page number 7> die Erregergleichriehter arbeiten, geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereng des bzw. der Stromwandler in Abhängigkeit von.
    der Generatorspannung über eine stark gesättigte hiftspaltlose Drossel (8) er- follgt, und dass deren Frequenzverhalten auf den Ungleieliförmigkeitsgrad des Generator- an.triebs derart abgestimmt ist, dass eine ast.a- tisclie Regelung erfolgt. UNTERANSPRÜCHE 1. Selbstregeleinrichtung nach Patentan- "prueh, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit der Drossel (8) ein einstellbarer Fre:
    - quenz-Konipensationswiderstand (10) liegt. 2. Selbstregeleinriehtung nach Patentan- sprueliund Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass die Steilheit der Stromspa.n- nungskurven mittels des Widerstandes (10) so mit dein Drehzahlverhalten des Antriebs- riiotor;
    s vom Generator abgestimmt wird, dass der Steuerstrom der Drossel (8) bei konstanter Spannung und verschiedener Frequenz gerade die zur Erhaltung dieses Spannungs- sollwertes richtigen Werte aufweist. 3. Selbstregeleinrichtung nach Patentan- sprueli und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gleiehgerich- tete Strom der Steuerdrossel (8) in einem Zwisehenv erstärker, insbesondere in einem niag-netisehen Verstärker, verstärkt wird. 4.
    Selbstregeleinrichtung nach Pateni.an- spruchund Unteransprüehen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein sekundärseitig einstellbarer Anschlusstransforrnator (9) als Sollwerteinsteller vorgesehen ist. 5.
    Selbstregeleinrichtung nach Paten tan- sprucli und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerkreis ein einstellbarer Widerstand (Blindlasteinsteller 11 für Parallelbetrieb) vorhanden ist, der an einen Stromwandler (12, Fig. 7) des Genera- tors angeschlossen ist, wobei die Phase und Phasenlage des Generatorstromes so gewählt wird, dass die Generatorspannung bei Wirk- last nicht oder nur wenig, dagegen bei Blindlast stärker mit dem Generatorstrom abfällt. 6.
    Selbstregeleinrichtung- nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spannungsabsenkung in Abhängigkeit vom Belastungsstrom für Parallelbetrieb eine weitere Steuerwicklung des oder der Stromwandler (5) vorgesehen wird, die über einen Gleichrieliter vom Generatorstrom beeinflusst wird. 7. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein einstellbarer Widerstand (13) parallel zur Primär- oder Sekundärwicklung des bzw. der Stromwandler (5) liegen.
    B. Selbstregeleinriehtung nach Patentan- sprueh und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel oder Drosseln (.1) als Luftspaltdrosseln ausgebildet und die Luftspalte so eingestellt sind, dass sich der Generator ohne die zusätzliche Regeleinrichtung auf eine Spannung erregt, die über der G enerator enspannung liegt. 9.
    Selbstregeleinrichtung nach Patentan- sprueh und Unteransprüchen 1 bis 8., dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel oder die Drosseln (.1) mit Anzapfungen für Spannungs- umschaltung des Generators oder für Betrieb mit anderer Frequenz versehen sind. 10. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwertein- stelltransformator (9) primär verschiedene Anschlüsse für Spannungsumschaltung und Frequenzänderung des Generators hat. 11.
    Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Stromwandler (5) als magnetische Verstärker mit zwei Kernen und gemeinsamer Steuerwicklung ausgebildet sind. 12. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne luftspaltarm aus U-Stanzschnitten mit stossfugenfrei überlappter Schichtung ausgebildet sind. 13. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne des oder der Stromwandler (5) als E.iJ-Schnitte mit den <Desc/Clms Page number 8> Wechselstromwicklungen auf den Aussenschenkeln und der Steuerwicklungen auf den Mittelschenkel ausgebildet sind.
    14. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Kernmaterial kaltgewalzte siliziumlegierte Bleche mit Vorzugs- walzr ichtung verwendet werden. 15. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsinduktion knapp unterhalb des Sättigungsknickes gelegt wird. 16.
    Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromwieklun- gen der Stromwandler (5) mit Anzapfungen versehen sind und in Reihe oder parallel geschaltet werden können bei Umschaltung der Generatorspannung von Stern auf Dreieck und bei Spannungsverdopplung. 17. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 10,-da- durch gekennzeichnet, dass der Sollwertein- steller an die Spannung der geometrischen Summe der drei verketteten Generatorspan- nungen angeschlossen wird. 18.
    Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (8) aus Bandringkernen mit Eisenniekelband mit magaletiseher Vorzugsriehtung und rechteckiger 1VTagnetisierungskurve besteht. 19. Selbstregeleinrichtung nach Patentanspruch, dadureh gekennzeiehnet, dass die Drossel (8) aus stossfugenfrei überlappt geschichteten Kernen aus U-Sehnitten mit vorzugsgerichtetem Blech besteht. 20. Selbstregeleinriehtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass die Gleichrichter (3, 7) vom Luftstrom des Gene- rators belüftet werden.
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