DE1040120B

DE1040120B - Exciter-less self-excited and self-regulating synchronous generator

Info

Publication number: DE1040120B
Application number: DEL22796A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Lang; Dipl-Ing Eugen Renz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-08-27
Filing date: 1955-08-27
Publication date: 1958-10-02

Description

Erregermaschinenloser selbsterregter und selbstregelnder Synchrongenerator Die Patentanmeldung L 17136 VIIIb/21 d' betrifft eine Selbstregeleinrichtung für Drehstrom und Wechselstrom -Synchrongeneratorett der Innenpol-oder Außenpoltype mit Selbsterregung von der Generato.rwechselspannung unter Verwendung von Trockengleichrichtern. Dabei wird der lastunabhängige Erregeranteil, der Grunderregerstrom, über einphasige oder mehrphasige Luftspaltdrosseln von der Generatorwechselspannung bezogen, während der lastabhängige Zusatzerregerstrom durch steuerbare ein- oder mehrphasige parallel zu der Phaseneinspeisung auf die Erregergleichrichter arbeitende Stromtransformatoren geliefert wird, deren Regelung abhängig von der Generatorspannung über eine stark gesättigte luftspaltlose Drossel erfolgt. Das Frequenzverhalten dieser Drossel ist derart auf den Ungleichförmigkeitsgrad des Generators abgestimmt, daß sich eine astatische Regelung ergibt.Exciter-less self-excited and self-regulating synchronous generator The patent application L 17136 VIIIb / 21 d 'relates to a self-regulating device for Three-phase and alternating-current synchronous generator of the internal pole or external pole type with self-excitation from the alternating generator voltage using dry rectifiers. The load-independent excitation component, the basic excitation current, is via single-phase or multiphase air gap chokes drawn from the alternating voltage of the generator while the load-dependent additional excitation current through controllable single or multi-phase parallel current transformers working for the phase feed to the exciter rectifier is supplied, the regulation of which depends on the generator voltage via a strong saturated air gapless throttle takes place. The frequency behavior of this choke is so matched to the degree of irregularity of the generator that a astatic regulation results.

Bei einer derartigen Regeleinrichtung wird die Reaktanz der Luftspaltdrosseln durch Einstellen des Luftspaltes so abgeglichen, daß sich gerade der für die Generatorspannung erforderliche Grunderregerstrom ergibt und die lastabhängige Zusatzerregung unter Berücksichtigung des cos q# von Stromtransformatoren geliefert wird, deren übersetzung zum Zwecke einer Feinregelung in Abhängigkeit von der Generatorspannung durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird.With such a control device, the reactance of the air gap chokes adjusted by adjusting the air gap so that the generator voltage required basic excitation current and the load-dependent additional excitation below Consideration of the cos q # is supplied by current transformers whose translation for the purpose of fine control as a function of the generator voltage by direct current bias will be changed.

Um erregermasc'hinenlose selbsterregte und selbstregelnde Synchrongeneratoren auf der Basis der angegebenen Kompoundierung mit einfachsten Mitteln für die verschiedensten Zwecke verwendbar zu machen, wird vorgeschlagen, daß in an sieh bekannter Weise parallel zur Erregung ein zur Einstellung der Erregung dienender veränderbarer Widerstand geschaltet ist, und daß erfindungsgemäß dieser Widerstand zum Trocknen des Generators und zur Aufrechterhaltung eines stabilen Parallelbetriebs mehrerer Generatoren verwendet wird. Dabei bleibt der Tatsache zufolge, daß die Reaktanzen der Drosseln groß sind gegenüber dem ohmschen Widerstand des Polradfeldes und der Sekundärstrom der gleichstromvormagnetisierten Stromtransformatoren vom Sekundärwiderstand unabhängig ist, der eingespeiste Erregerstrom praktisch unbeeinflußt von Widerstandsänderungen im Erregerkreis. Somit besteht die Möglichkeit, durch einen Parallelwiderstand zum Polradfeld den Feldstrom und damit die Erregerspannung zu verändern, und zwar bedingt eine Verringerung des Parallelwiderstandes eine Absenkung der Erregerspannung und sinngemäß eine Vergrößerung des Widerstandes ein Ansteigen der Erregerspannung.Around excitatory machines, self-excited and self-regulating synchronous generators on the basis of the specified compounding with the simplest means for the most diverse To make purposes usable, it is proposed that in a manner known per se parallel to the excitation a variable resistance serving to adjust the excitation is connected, and that according to the invention this resistor for drying the generator and used to maintain stable parallel operation of multiple generators will. It remains due to the fact that the reactances of the chokes are large compared to the ohmic resistance of the pole wheel field and the secondary current of the direct current pre-magnetized Current transformers are independent of the secondary resistance, the fed-in excitation current practically unaffected by changes in resistance in the excitation circuit. So there is the possibility of the field current and thus changing the excitation voltage, namely a reduction in the parallel resistance a reduction in the excitation voltage and, correspondingly, an increase in the resistance an increase in the excitation voltage.

Im Falle der Ausnutzung der stetigen Einstellbarkeit des Parallelwiderstandes für die Trocknung des Generators wird der Trocknungsprozeß durch Kurzschließen der auf der Verbraucherseite liegenden Generatorklemmen und Einstellen des Generatornennstrornes durch entsprechende Änderung des Parallelwiderstandes eingeleitet. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dieses einfache Trocknungsverfahren erhebliche Vorteile aufweist. Ist beispielsweise während des Transports eines solchen Generators Feuchtigkeit in unzulässig hohem Maße in die Wicklungsisolation eingedrungen, was in der Praxis schon häufig vorgekommen ist, so kann der Generator nach dem angegebenen Verfahren, also ohne Fremderregung, schnellstens und gründlich getrocknet und somit wieder in den betriebsbereiten Zustand gebracht werden. Die Feststellung, ob die Wicklungsisolation übermäßigen Feuchtigkeitsgehalt besitzt, erfolgt durch Vornahme einer oder gegebenenfalls mehrerer Isolationsprüfungen in üblicher Weise.In the case of utilizing the continuous adjustability of the parallel resistance for the drying of the generator, the drying process is carried out by short-circuiting the generator terminals on the consumer side and setting of the nominal generator current initiated by a corresponding change in the parallel resistance. It is straightforward it can be seen that this simple drying process has considerable advantages. For example, there is moisture during the transport of such a generator penetrated into the winding insulation to an unacceptably high degree, which in practice has already occurred frequently, the generator can be So without external excitement, dried quickly and thoroughly and thus again be brought into the operational state. Determining whether the winding insulation Has excessive moisture content, is done by taking or where appropriate several insulation tests in the usual way.

An sich ist es bereits bekannt, Stromerzeuger dadurch zu trocknen, daß bei kurzgeschlossener Statorwicklung die Erregung so eingestellt wird, daß der gewünschte Kurzschlußstrorn fließt. Jedoch handelt es sich hierbei nicht um einen erregermaschinenlosen, selbsterregten und selbstregelnden Synchrongenerator, wie es beim Erfindungsgegenstand der Fall ist, sondern um einen Stromerzeuger mit Erregermaschine, und die Einstellung des entsprechenden Stromes erfolgt dabei nicht mit Hilfe eines Parallelwiderstandes zur Erregerwicklung, sondern zur Speisung der Erregung ist eine Fretndspannung heranzuziehen. Unabhängig davon ist auch schon bekanntgeworden. parallel zur Erregung der Erregermaschine oder zur Polradrichtung eines Stromerzeugers einen veränderbaren Widerstand zu schalten, der abhängig von der konstant zu haltenden Generatorspannung so gesteuert wird, daß die Generatorspannung konstant bleibt. Im Gegensatz dazu dient jedoch der vorgeschlagene einstellbare Parallelwiderstand zur Polradw-icklung nicht zur laufenden Einstellung des I,rregerstromes im Sinne einer Konstanthaltung der Generatorspannung, die durch andere, in der Beschreibung bereits erwähnte Mittel erfolgt, sondern zur wahlweisen Beeinflussung der Generatorspannungskennlinie entsprechend den jeweils vorliegenden Anforderungen.It is already known per se to dry power generators by that when the stator winding is short-circuited, the excitation is set so that the desired short-circuit current flows. However, this is not one Exciter machine-less, self-excited and self-regulating synchronous generator, such as it is the case with the subject matter of the invention, but a power generator with an exciter, and the setting of the corresponding current is not done with the help of a Parallel resistance to the excitation winding, but rather to supply the excitation to use an external voltage. Independent of that is already known. parallel to the excitation of the exciter or to the direction of the pole wheel of a power generator to switch a variable resistor, which depends on the generator voltage to be kept constant is controlled so that the generator voltage remains constant. In contrast, however, the proposed adjustable one is used Parallel resistance to the pole wheel winding not for the ongoing setting of the excitation current in the sense of keeping the generator voltage constant, which is indicated by others in the description Means already mentioned takes place, but for the optional influencing of the generator voltage characteristic according to the respective requirements.

Zur Erzielung bzw. Aufrechterhaltung eines stabilen Parallelbetriebs mehrerer Generatoren oder eines Generators mit dem Netz läßt sich die Spannung finit zunehmendem Generatorblindstrom nach der Erfindung in einfacher Weise dadurch absenken bzw. eine mit steigender Belastung etwas abfallende Generatorspannungskennlinie dadurch einstellen, daß der Parallelwiderstand entsprechend verändert wird.To achieve or maintain stable parallel operation several generators or one generator with the network, the voltage can be finite thereby lower increasing generator reactive current according to the invention in a simple manner or a generator voltage characteristic curve that drops slightly with increasing load adjust by changing the parallel resistance accordingly.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht weiterhin die Aufrechterhaltung eines Notbetriebs beispielsweise bei Ausfall oder Störung des Vormagnetisierungskreises der Stromtransformatoren, indem die Generatorspannung bei wechselnder Last mit Hilfe des Feldstellers von Hand eingestellt bzw. nachgeregelt wird.The device according to the invention also enables maintenance emergency operation, for example if the premagnetization circuit fails or malfunctions the current transformers by using the generator voltage with changing load of the field controller is set or readjusted manually.

Für den Fall, daß eine Regeleinrichtung (Vorinagnetisierungskreis) überhaupt nicht vorhanden ist, z. B. bei kleinen Generatoren, sowie bei Versagen dieser Regeleinrichtung ergibt sich ferner die Möglichkeit. den Blindstrom mit Hilfe des in diesem Fall als Blindlasteinsteller dienenden Parallelwiderstandes einzustellen. Schließlich kann bei Parallelbetrieb eine selbsttätige Einstellung des Widerstandes in Abhängigkeit vom Generatorstroin J oder dem Generatorblindstrom J - sin T vorgesehen sein, derart, daß J oder J # sin (p konstant bleiben.In the event that a control device (pre-magnetization circuit) is not present at all, e.g. B. with small generators, as well as failure this control device also gives rise to the possibility. the reactive current with the help of the parallel resistor serving as a reactive load adjuster in this case. Finally, with parallel operation, an automatic adjustment of the resistance depending on the generator current J or the generator reactive current J - sin T such that J or J # sin (p remain constant.

Die Kompoundierungsschaltung eines Wechselstromgenerators mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Parallelwiderstandes ist nebenstehend int Schema wiedergegeben.The compounding circuit of an alternator with the The arrangement of the parallel resistor according to the invention is shown in the diagram opposite reproduced.

Die Selbsterregung des Polradfeldes 2 erfolgt mit Hilfe der Generatorspannung über die Luftspaltdrossel 4 und den Gleichrichter 3. Die Reaktanz der Drossel 4 ist durch entsprechende Bemessung des Luftspaltes so abgeglichen, daß sich bei Generatornennspannung der Leerlauferregerstrom To ergibt. Der dem Stromtransformator 5 entnommene Zusatzerregerstrom J, entspricht dem Generatorstrom nach Betrag und Phase und wird unter Berücksichtigung der Phasenlage y; des Generatorstroines J zur Generatorspannung zu dein Drosselgtrotn addiert. Die Beeinflussung der Steuerwicklung 6 erfolgt abhängig von der Generatorspannung über eine stark gesättigte luftspaItlose Ringkerndrossel7, die Gleichrichtung des Steuerstromes erfolgt über den Gleichrichter B. Mit 9 ist ein Sollwerteinsteller bezeichnet, der °ine betriebsmäßige Einstellung des Sollwertes der Generatorspannung innerhalb üblicher Grenzen ermöglicht. Der veränderliche Parallelwiderstand 10 zur Polradwicklung 2 kann in bestimmten Grenzen verändert und damit die Erregung des Generators entsprechend eingestellt werden.The self-excitation of the pole wheel field 2 takes place with the help of the generator voltage via the air gap choke 4 and the rectifier 3. The reactance of the choke 4 is adjusted by dimensioning the air gap so that the no-load excitation current To results at the nominal generator voltage. The additional excitation current J taken from the current transformer 5 corresponds to the generator current in terms of magnitude and phase and is calculated taking into account the phase position y; of the generator stream J added to the generator voltage to your Drosselgtrotn. The control winding 6 is influenced depending on the generator voltage via a strongly saturated toroidal core choke 7 without air gap, the rectification of the control current is carried out via the rectifier B. 9 is a setpoint adjuster, which enables the setpoint of the generator voltage to be set within the usual limits. The variable parallel resistance 10 to the rotor winding 2 can be changed within certain limits and thus the excitation of the generator can be adjusted accordingly.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Exciter machine-less, self-excited and self-regulating Synchronous generator, the self-excitation according to patent application L 17136 \ 'IIIb / 21 d`- 'from the generator alternating voltage using dry rectifiers is related, characterized in that in a known manner parallel to Excitation switched to a variable resistor serving to adjust the excitation and that this resistance is used to dry the generator and to maintain it a stable parallel operation of several generators is used.

2. Synchronous generator according to claim 1, characterized in that the generator terminals are used to dry the generator be short-circuited on the consumer side and with the help of the parallel resistor the generator nominal current is set.

3. Synchronous generator according to claim 1, characterized characterized in that to maintain stable parallel operation of synchronous generators the generator voltage with the help of the parallel resistor depending on the load is lowered.

4. Synchronous generator according to claim 1 and 3, characterized by an automatic adjustment of the parallel resistance depending on the generator current J or the generator reactive current J - sin <T such that in each case the corresponding Size remains constant. Publications considered: German patent specification No. 72-1905; Magazine: »Der Elektromeister«, 1952, issue 9. p.170.