Einrichtung zur Spannungsregelung von Ein- und Mehrphasengeneratoren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Spannungsregulierung von Ein- und Mehrphasengeneratoren.
Es ist bekannt, zur Spannungskonstanthaltung in den Erregerkreis von Ein- und Mehrphasengeneratoren
einen aus einem Kondensator und einer parallel geschalteten gesättigten Drosselspule
bestehenden Schwingkreis einzuschalten, dessen Stromaufnahme bei steigender Spannung
von einem bestimmten Kippunkt an sprunghaft zurückgeht, sofern in Reihe mit diesem
Kippkreis ein passend bemessener Widerstand liegt. Nach einem älteren Vorschlag
wird die Erregung der zu regulierenden Maschine durch eine last- und eine kippkreisabhängige
Spannung über einen Gleichrichter bewirkt. Diese Anordnung zur Spannungskonstanthaltung
weist jedoch Nachteile auf, da die hierbei auftretenden starken Spannungspendelungen
einen relativ großen Aufwand an Induktivitäten und gegebenenfalls Kapazitäten abfordern.
Weiterhin ist die Spannungsregelung vom jeweiligen Phasenwinkel abhängig.Device for voltage regulation of single and multi-phase generators
The invention relates to a device for voltage regulation of single and multi-phase generators.
It is known to keep the voltage constant in the excitation circuit of single and multi-phase generators
one made up of a capacitor and a saturated choke coil connected in parallel
to switch on the existing resonant circuit, its current consumption as the voltage rises
drops sharply from a certain tipping point, provided that it is in series with it
Tilt circle is a suitably dimensioned resistance. According to an older suggestion
the excitation of the machine to be regulated is dependent on the load and the tilting circle
Voltage caused by a rectifier. This arrangement for keeping the voltage constant
however, it has disadvantages because of the strong voltage fluctuations that occur here
require a relatively large amount of inductances and possibly capacities.
Furthermore, the voltage regulation is dependent on the respective phase angle.
Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß zur Erregung des Generators neben dem Strom des Schwingkreises mit
nachgeschaltetem Gleichrichter ein zweiter, von einem lastabhängig beeinflußten
Wandler ebenfalls mit nachgeschaltetem Gleichrichter gespeister Kreis dient. Bei
einem Spannungsanstieg geht die Erregung hierbei selbsttätig zurück, während sie
bei einer Spannungsabsenkung selbsttätig ansteigt. Weitere Merkmale der Erfindung
sind der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigt hierbei Fig.1 das Schaltbild eines Dreiphasenge,nerators mit einer Einrichtung
zur Spannungsregulierung gemäß der Erfindung, Fig. 2 den Verlauf der Generatorspannung
und der Spannung am Kippkreis in Abhängigkeit vom Erregerstrom und Fig. 3 den bei
konstanter Spannung erforderlichen Erregerstrom für wachsende Wirklast.The disadvantages of the known arrangements are thereby eliminated according to the invention
avoided that to excite the generator in addition to the current of the resonant circuit with
downstream rectifier a second, influenced by a load-dependent
Converter is also used with a downstream rectifier-fed circuit. at
a rise in voltage, the excitation goes back automatically while they
rises automatically when the voltage drops. Further features of the invention
can be found in the description of an exemplary embodiment and in the drawings.
1 shows the circuit diagram of a three-phase generator with a device
for voltage regulation according to the invention, FIG. 2 shows the course of the generator voltage
and the voltage at the breakover circuit as a function of the excitation current and FIG. 3 the at
constant voltage required excitation current for increasing active load.
Der Stromwandler 2 des Schaltbildes der Fig. 1 übers°tzt den Strom
des Kippkreises 1 auf einen der Erregung des Feldes C-D der Erregermaschine angepaßten
Wert. Durch Einschaltung des Stromwandlers läßt sich die Drosselspule an unterschiedliche
Generatortypen anpassen. Die Erregung des Generators nur über diesen Stromwandler
2 würde dem gestrichelten Teil a des Diagramms der Fig. 2 entsprechen. Die Kurve
verläuft hierbei relativ waagerecht und würde bei der Regelung starke Spannungspendelungen
bedingen. Erfindungsgemäß wird der rückläufige Teil a der Stromspan.nungscharakteristik
der Fig.2 etwa dem Verlauf der voll ausgezogenen Kurve entsprechend leicht ansteigend
gehalten, so d.aß die an sich unvermeidlichen Spannungspendelungen gering gehalten
werden. Die Ausregelung der Erregung unter den verschiedenen Belastungen erfolgt
in an sich bekannter Weise durch den Belastungsstrom selbst, der zunächst mit Hilfe
des Wandlers 4 (Fig. 1) auf einen brauchbaren Wert herabgesetzt und dann gleichgerichtet
und zur Erregung eines zweiten Erregerfeldes K-I verwendet wird. Auf die Größe dieser
zusätzlichen- Lasterregung hat der Leistungsfaktor keinen Einfluß. Da jedoch bei
cos 99 = 0 eine größere Erregung notwendig ist als bei cos
99 = 1, besitzt erfindungsgemäß der obenerwähnte Stromwandler 2 noch eine
zusätzliche Hauptstromwicklung f, die so geschaltet ist, daß nur reiner Blindstrom
eine Vergrößerung der Leerlauferregungen ergibt, während der Wirkstrom ohne Einfluß
bleibt.The current transformer 2 of the circuit diagram of FIG. 1 translates the current of the breakover circuit 1 to a value adapted to the excitation of the field CD of the exciter. By switching on the current transformer, the choke coil can be adapted to different types of generators. The excitation of the generator only via this current transformer 2 would correspond to the dashed part a of the diagram in FIG. The curve runs relatively horizontally and would cause strong voltage fluctuations in the control. According to the invention, the declining part a of the current voltage characteristic of FIG. 2 is kept slightly increasing in accordance with the course of the fully drawn-out curve, so that the voltage fluctuations that are inevitable are kept low. The excitation under the various loads is regulated in a manner known per se by the load current itself, which is first reduced to a useful value with the aid of the converter 4 (FIG. 1) and then rectified and used to excite a second excitation field KI. The power factor has no influence on the size of this additional load excitation. However, since a greater excitation is necessary at cos 99 = 0 than at cos 99 = 1, according to the invention the above-mentioned current transformer 2 has an additional main current winding f, which is connected in such a way that only pure reactive current results in an increase in the no-load excitations, while the active current without Influence remains.
Obwohl nunmehr der Kippstrom in erster Näherung bei Belastungsänderungen
nicht mehr regulierend : ingreifen muß, behält der Kippkreis 1 seine Bedeutung als
ein Spannungsstabilisator, der den hoben Anforderungen an genaue Spannungshaltung
gerecht wird. Die Charakteristik des Kippkreises und die Magnetisierungskennlinie
des Generators ergeben einen außerordentlich stabilen Schnittpunkt. Es ist wesentlich,
daß dieser Schnittpunkt bei allen Belastungen in der Mitte des rückläufigen Teiles
a der Stromspannungscharakteristik des Kipplcreises liegt.Although now the breakover current in a first approximation with load changes
no longer regulating: must intervene, the tilting circle 1 retains its meaning as
a voltage stabilizer that meets the exacting requirements for precise voltage maintenance
is fair. The characteristics of the breakover circuit and the magnetization curve
of the generator result in an extremely stable intersection. It is essential
that this point of intersection is in the middle of the declining part for all loads
a is the voltage characteristic of the tilting circuit.
Der Nachteil der Frequenzabhängigkeit der Stromspannungscharakteristik
des Kippkreises, der sich darin auswirkt, daß der rückläufige Teil a der Kurve bei
kleinerer Frequenz bei einer tieferen Spannung liegt, kann, da er nur durch Wirkbelastung
verursacht wird, durch Wirkstrom behoben werden. Diese Aufgabe erfüllt der Wandler
3 (Fig. 1), der die an dem Kippkreis liegende Spannung gegenüber der Nennspannung
in dem Maße absenkt, in welchem die Frequenz
bei Belastung heruntergeht.
Es wird damit erreicht, daß auch bei Belastung der mittlere Arbeitspunkt des Kippkreises
in der Mitte des rückläufigen Teiles a der Stromspannungscharakteristik (Fig. 2)
liegenbleibt. Hier ist die Leerlaufkennlinie des Generators mit 10 und die Stromaufnahme
des Kippkreises mit 11 bezeichnet.The disadvantage of the frequency dependence of the voltage characteristic
of the tilting circle, which has the effect that the retrograde part a of the curve at
lower frequency is at a lower voltage, since it can only be caused by active load
caused by active current. The converter fulfills this task
3 (Fig. 1), the voltage applied to the breakover circuit compared to the nominal voltage
decreases to the extent to which the frequency
goes down under load.
It is thus achieved that the mean working point of the tilting circle even under load
in the middle of the declining part a of the voltage characteristic (Fig. 2)
remains lying. Here is the no-load characteristic of the generator with 10 and the current consumption
of the tilt circle is designated by 11.
Abweichungen von dem mittleren Arbeitspunkt können weiter dadurch-eintreten,
daß mit zunehmender Wirkbelastung die erforderliche Erregung längs einer Kurve ansteigt
(Fig. 3), während die betriebene Kompoundierungseinrichtung einen geradlinigen Anstieg
liefert. Dieser Unterschied kann durch den Kippkreis wegen seiner statischen Einstellung
nicht restlos ausgeglichen werden, was auch in der Belastungskennlinie des ganzen
Aggregates bei geradlinigem Drehzahlabfall zum Ausdruck kommt. Um dennoch einen
flachen Spannungsverlauf zu erhalten, kann nach einem bekanntgewordenen Vorschlag
der vom Generatorstrom durchflossenen Spule des Wandlers 4 eine nicht dargestellte
gesättigte Drosselspule parallel und ein Ohmscher Widerstand vorgeschaltet werden,
wobei eventuell die Kennlinie der Drosselspule durch einen magnetischen Isthmus
genau einreguliert werden kann. Hierdurch ist es möglich, die Summe der beiden Erregungskomponenten
(aus Generatorstrom und Generatorspannung) so einzustellen, daß bei jeder Wirkbelastung
die resultierende Erregung dem Erregungsbedarf des Drehstromgenerators entspricht.Deviations from the mean operating point can further occur as a result,
that with increasing active load, the required excitation increases along a curve
(Fig. 3), while the compounding device operated has a straight slope
supplies. This difference can be caused by the tilting circle because of its static setting
not be completely compensated, which is also in the load characteristic of the whole
Unit is expressed in the case of a straight decrease in speed. To still one
To obtain a flat voltage curve, according to a proposal that has become known
the coil of the converter 4 through which the generator current flows, a not shown
saturated choke coil in parallel and an ohmic resistor connected upstream,
where possibly the characteristic of the choke coil through a magnetic isthmus
can be precisely adjusted. This makes it possible to calculate the sum of the two excitation components
(from generator current and generator voltage) to be set so that at every active load
the resulting excitation corresponds to the excitation requirement of the alternator.
Es kommt ferner darauf an, daß der rückläufige Teil a (Fig. 2) in
der Stromspannungscharakteristik des Kippkreises möglichst groß ist. Im Sinne einer
Vergrößerung dieses Kippstromes wirken erfindungsgemäß die in den Kipplereis eingeschalteten
Drosselspulen 7 und Kondensatoren 8, während die Kondensatoren 9 die Aufgabe haben,
die Spannungspendelungen herabzusetzen. Eine Vergrößerung des- Kippsprunges kann
auch durch -eine zusätzliche (nicht dargestellte) fremderregte Wicklung auf dem
zwischen Kippkreis und Gleichrichter liegenden Stromwandler 2 bewirkt werden.It is also important that the retrograde part a (Fig. 2) in
the voltage characteristics of the breakover circuit is as large as possible. In the sense of
According to the invention, those switched on in the tipping ice act to increase this tipping current
Choke coils 7 and capacitors 8, while the capacitors 9 have the task of
reduce the voltage fluctuations. An increase in the tilt jump can
also by -an additional (not shown) separately excited winding on the
Current transformer 2 lying between the breakover circuit and the rectifier can be effected.