Selbstregelnder Drehstrom-Synchrongenerator Der selbstregelnde Wechselstromgenerator ist seit der Jahrhundertwende in zahlreichen Variationen be züglich seiner Schaltung und Kon#struktion bekannt und wurde für nichtstationäre Anlagen, Notstromsätze und der gleichen, kurz für alle Anlagen, die prak tisch wartungsfrei und in keiner Weise störanfällig sein sollen, entwickelt.
Als Vorteil ist bekannt, dass die vielfach verwendete Stromkompoundierung den selbst regelnden Generator besonders gut überlastungsfähig macht, so dass die direkte Einschaltung von relativ grossen Kurzschlussankermotoren, was ohne eine Selbstregelung zu wesentlichen Spannungseinbrüchen führt, ohne bleibende Spannungsänderung beherrscht werden kann.
Mit der Einführung von Schnellreglern wurde die automatische Konstanthaltung der Spannung im all gemeinen zwar sehr gut beherrscht, jedoch zeigt sich, dass besonders bei kleineren Generatoren, die oft grossen Belastungsstössen unterworfen sind, der vor übergehende Spannungsabfall zu lange andauert, oder die mechanische Beanspruchung des Reglers uner wünscht ist, oder bei kleinen Einheiten eine sehr hoch wertige Erreger- und Regelungseinrichtung preislich nicht tragbar ist, so dass eine einfache Selbstregelungs- einrichtung grosse Vorteile bietet, und deren Einfüh rung in steigendem Masse erfolgte.
Es sind zwei Gruppen von selbstregelnden Maschi nen bekannt, vovon die erste bereits seit Jahrzehnten eingeführt ist und die Schaltungen nach dem Prinzip der Kompoundierung mittelst rotierenden, vorzugs weise in die Maschine eingebauten Einrichtungen um- fasst. Die zweite Gruppe ist in den letzten Jahren häufig, beispielsweise für die genügende Spannungs haltung der elektrischen Netze auf Schiffen, zur An wendung gekommen und erfasst die Kompoundierungs- schaltungen mit Hilfe ruhender Apparate wie Trans formatoren und Gleichrichter, die in der Maschine ein- gebaut oder getrennt aufgestellt werden.
Diese letztere Gruppe wird häufig ergänzt durch statisch wirkende Spannungsregler, wobei solche Anlagen dann aber über den Begriff selbstregelnde Generatoren hinaus gehen. Mit den vorgenannten Lösungen wird ohne eigentliche Regler eine genügende Spannungskonstanz erreicht, die unter günstigen Voraussetzungen, wie nicht zu grosse Temperaturschwankungen, konstante Drehzahl usw., etwa 1-2% betragen kann.
Häufig wird auch eine gewisse Überkompoundierung vorgesehen, welche die natürliche Spannungsänderung bei Dreh zahlabfall infolge erhöhter Last kompensiert, so dass auch bei kleinen Drehzahländerungen die Spannung in den Grenzen von etwa 2% konstant bleibt. Beide Gruppen erfordern jedoch schleifende Kon takte, die erstere Gruppe Kollektoren und Schleifringe, die zweite Gruppe nur Schleifringe und es besteht daher ein steigendes Bedürfnis, diese Teile der An lage, die einer gewissen Wartung bedürfen, zu ver meiden.
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein selbstregelnder Drehstrom-Generator mit Erregerma schine für die Konstanthaltung der Spannung, der über mitrotierende Gleichrichter erregt wird, und bei welchem keine schleifende Kontakte benötigt werden.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass ein getrennt angeordneter stromkopoundierter Frequenzwandler vorgesehen ist, dessen Rotor sich auf der Welle des Generators befindet und eine Spannung für die Ausbildung einer Erregung geringer Welligkeit erzeugt, und der im Stator des Frequenzwandlers zwei entsprechend der vektoriellen Zusammensetzung von Leerlauf und Zusatzdurchflutung verschobene Drei- phasenwicklungen aufweist,
von denen die eine die Spannungswieklung für die Leerlauferregung und die andere die Stromwicklung für die leistungsfaktor- und strornabhängige Zusatzerregung darstellen und damit eine leistungsfaktor- und lastunabhängige Ausgangs spannung bewirken.
Anhand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert und zwar zeigt die Fig. <B>1</B> schematisch als Aus führungsbeispiel ein selbstregelnder Drehstromgene rator.
Der Synchrongenerator <B>1</B> besitzt im wesentlichen den bekannten Aufbau eines Schleifringankermotors. Der Rotor<B>3</B> ist dreiphasig gewickelt, wobei zwei Pha sen für die Erregung und eine kurzgeschlossene Phase 4 für die Ausbildung einer Dämpferwirkung benutzt werden. Die Dreiphasenwicklung ist derart ausgebildet, dass sich bei Anschluss zweier Phasen an Gleichstrom ein symmetrisches, den Polen entsprechendes Gleich feld ergibt.
Der Stator <B>5</B> besitzt eine normale Dreipha- senwicklung. Auf der Rotorwelle befinden sich drei Gleichrichter<B>6,</B> die mit der Dreiphasen-Rotorwicklung eines auf derselben Welle angeordneten Frequenz- wandlers 2 verbunden sind und somit mitrotieren. Die ser Frequenzwandler 2 hat den Zweck, die für die Erregung benötigte Leistung transformatorisch von der Primärseite zu erzeugen.
Der Rotor<B>7</B> des Frequenz- wandlers läuft gegen das Drehfeld des Stators <B>8</B> und liefert demnach eine Spannung mit einer Frequenz von beispielsweise 200 Hz. Der Stator <B>8</B> des Frequenz- wandlers 2 besitzt zwei Dreiphasenwicklungen, wovon die eine als Spannungswicklung 8a vom Ausgang des Synchrongenerators <B>1</B> über Drossel oder Festwiderstän de<B>10</B> gespeist wird.
Hierdurch wird die Leerlauferre- gung im Rotor<B>3</B> des Generators über die Gleichrich ter<B>6</B> erzeugt. Die zweite Statorwicklung <B>8b</B> des Fre- quenzwandlers stellt eine Stromwicklung dar, die bei spielsweise in Reihe mit den drei Phasen der Dreh- stromwicklung <B>5</B> des Synchrongenerators <B>1</B> liegt.
Diese Stromwicklung<B>8b</B> bewirkt über den Rotor des Frequenzwandlers <B>7</B> und die Gleichrichter<B>6</B> eine strombhängige, <B>d.</B> h. lastabhängige Verstärkung der Erregung im Rotor<B>3</B> des Generators <B>1.</B> Um eine zudem vom Leistungsfaktor abhängige Regelung zu erhalten, wird die Stromwicklung<B>8b</B> zu der Spannungswicklung 8a in einem elektrischen Winkel von<B>90'</B> versetzt, so dass die infolge der vektoriellen Zusammensetzung der Leerlauf- und Zusatzdurchflutung sich ergebende Kom ponente eine leistungsfaktor- und lastabhängige Erre gung bewirkt.
Infolge dieser Massnahmen ist die Spannungskonstanz des Generators <B>1</B> von Leistungs abgabe und Leistungsfaktor unabhängig.
Durch die Verwendung der rotierenden Gleichrich ter<B>6</B> einerseits und durch das geschilderte Kompoun- dierungsverfahren andererseits ergibt sich ein sehr vor teilhafter selbstregelnder Drehstromgenerator. Um eine günstige Selbsterregungsfähigkeit zu gewährleisten, kann der Rotor<B>3</B> des Synchrongenerators <B>1</B> aus einem Material hoher Koerzitivkraft beispielsweise Stahlblech hergestellt werden, während die Dämpferwirkung der kurzgeschlossenen dritten Phase 4 der Rotorwicklung <B>3</B> einer Entmagnetisierung bei Kurzschlüssen entgegen wirkt.
Bei Verwendung von Gleichrichtern genügender Spannungsfestigkeit kann der Generator als kurz- schlussfest angesehen werden. Bei der beschriebenen Anordnung kann, soweit es in besonderen Fällen erwünscht ist, eine einmalige prüffeldmässige Einstellung der Spannung erfolgen, wobei dann aber die Drosseln bzw. Widerstände<B>10</B> in den Zuleitungen der Spannungswicklung 8a des Fre- quenzwandlers einstellbar gemacht werden, um die Leerlauferregung ändern zu können.
Durch eine axiale Verschiebung des Rotors<B>7</B> gegenüber dem Stator <B>8</B> des Frequenzwandlers 2 ist noch zusätzlich eine ge wisse Möglichkeit gegeben, die Einstellung der Leer lauf- und Zusatzerregung zu verändern.
In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das nicht nur bezüglich der Speisung der Stromwicklung des Frequenzwand- lers von der Anordnung nach Fig. <B>1</B> unterscheidet. In der Fig. 2 sind die gleichen Elemente wie in der Fig. <B>1</B> mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die Strom wicklung<B>8b</B> des Frequenzwandlers 2 wird aber in diesem Falle Tig. 2) von aussenliegenden Strom wandlern<B>9</B> gespeist, die mit Anzapfungen versehen sind.
Mit diesem Stromwandler<B>9</B> ist es dann möglich, auch die Einstellung der Zusatzerregung durch eine Änderung des Kompoundierungsgrades zu beeinflus sen, wobei diese Massnahme noch zusätzlich zu der in Zusammenhang mit der Fig. <B>1</B> erwähnten Veränderung der Erregung möglich ist.
In solchen Fällen, wo mehrere Generatoren in Pa rallelbetrieb laufen sollen, ist die Anordnung gemäss Fig. 2 sehr vorteilhaft, da durch die Einstellung der Stromwandler<B>9</B> ein Kompoundierungsgrad erreicht werden kann, der eine etwas geneigte Spannungs charakteristik zur Folge hat.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsbei spielen der Drehstrom-Synchrongenerator wie eine Asynchronmaschine mit gewickeltem Rotor ausgeführt ist, kann der Generator auch eine Schenkelpolma- schine sein.