DE1074142B - Anord nung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren - Google Patents

Anord nung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren

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DE1074142B
DE1074142B DENDAT1074142D DE1074142DA DE1074142B DE 1074142 B DE1074142 B DE 1074142B DE NDAT1074142 D DENDAT1074142 D DE NDAT1074142D DE 1074142D A DE1074142D A DE 1074142DA DE 1074142 B DE1074142 B DE 1074142B
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DE
Germany
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transformer
arrangement according
arrangement
voltage
winding
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Application number
DENDAT1074142D
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English (en)
Inventor
Ing lurgen Laubmeyer Hamburg und Gusta Rode Hamburg Bahrenfeld Dipl
Original Assignee
Conz Elektncitatsgesellschaft m b H Hamburg Bahrenfeld
Publication date
Publication of DE1074142B publication Critical patent/DE1074142B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

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

Description

  • Anordnung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren, wobei das Feld des Generators über die Primärwicklung eines Transformators mit festem Übersetzungsverhältnis und einen Gleichrichter selbständig lastabhängig erregt wird, der Magnetisierungsstrom des Transformators die Leerlauferregung liefert und der Laststrom über die Sekundärwicklung des Transformators fließt.
  • Bei einer solchen Anordnung bleibt der magnetische Fluß im Transformator für alle Betriebszustände annähernd konstant, und die Funktion I, = f (U6, IG) wird lediglich durch die Änderung der Durchflutungsverteilung auf dem zu der betreffenden Phase gehörigen Transformatorschenkel erfüllt. Der Nachteil dieser Anordnung liegt jedoch darin, daß die Selbsterregung des Generators nicht einwandfrei erfolgt, die Spannungshaltung- nicht für - jede Drehzahlcharakteristik der Antriebsmaschine erreichbar und keine Möglichkeit zur Spannungsfeineinstellung vorhanden ist.
  • Es ist bereits bekannt, die die Reaktanz des an den Klemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers liegenden Kreises beeinflussenden Mittel derart zu bemessen, daß die Reaktanz des an den Klemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers liegenden Kreises mindestens 21/2mal so groß wie der äquivalente Widerstand des Gleichrichters und der Erregerwicklung ist. Auch diese Ausführung ermöglicht nicht in befriedigender Weise eine Spannungshaltung für jede Drehzahlcharakteristik der Antriebsmaschine und insbesondere keine Spannungsfeineinstellung.
  • Ferner ist eine Schaltanordnung für eine selbstregelnde Synchronmaschine mit einem im Verbraucherkreis liegenden Stromtransformator bekannt, der zwei Sekundärwicklungen hat, von denen die eine in einem mit einem Widerstand versehenen Differenzstromkreis und die andere in einem an den Erregerkreis anschließbaren Summenstromkreis liegt. Der Stromtransformator ist hierbei als Dreischenkeltransforinator ausgebildet, an dessen Außenschenkel je eine der beiden Sekundärwicklungen und auf dessen Mittelschenkel und Außenschenkel symmetrisch je eine von zwei Wicklungen angeordnet sind, von denen die eine an der Netzspannung liegt und die andere vom Belastungsstrom der Synchronmaschine durchflossen ist.
  • Bei dieser Ausführung dient eine Zusatzwicklung mit einem Belastungswiderstand zur Schaffung eines Ausgleichs für die durch den Erregerstrom bewirkte Durchflutung, so da,ß eine Entkoppelung der Stromwicklungen von der Spannungswicklung herbeigeführt wird. Hierbei liegt im übrigen die Zusatzwicklung nicht in demselben magnetischen Kreis, in dem auch die Überlagerung stattfindet.
  • Die Erfindung verbessert die zügrundeliegende Schaltung bei gleichzeitiger größerer Betriebssicherheit und Schaltungsvereinfachung dadurch, daß der Transformator mit mindestens einer Zusatzwicklung versehen ist, die einen eingeprägten Strom definierter Phasenlage gegenüber der Generatorspannung führt. Hierdurch ergibt sich eine außerordentliche Anpassungsfähigkeit an die abweichenden Erregungskenn-Linien hoch ausgenutzter Generatoren und alle Drehzahlcharakteristiken des Antriebs bei einer für eine Parallelsynchronisation erforderlichen Spannungsjustierung.
  • Vorteilhaft wird einer Zusatzwicklung ein veränderbarer Ohmscher Widerstand genügender Größe vorgeschaltet, der durch diese Wicklung einen vom Wechselstromgeneratorgelieferten eingeprägten Strom durchläßt, so daß sich eine mit der Generatorspannung phasengleiche Zusatzdurchflutung des Transformators ergibt. Durch die Veränderung des vorgeschalteten Widerstandes kann dieser Strom beeinflußt werden.
  • Diese Wirkung wird vorteilhaft dadurch verbessert, daßeiner Zusatzwicklung ein induktiver Blindwiderstand vorgeschaltet wird, der ebenfalls an der Generatorspannung liegt. Beispielsweise ist der induktive Blindwiderstand eine vorteilhaft luftspaltlose hochgesättigte Drossel, die vorzugsweise mit Anzapfungen versehen ist.
  • Zur Spannungsfeineinstellung wird der Primärwicklung des Transformators eine veränderbare Induktivität parallel geschaltet, durch die dem Grunderregerstrom eine etwa phasengleiche Zusatzkomponente vermittelt wird. Die Induktivität wird vorteilhaft als Drossel ausgeführt, die zweckmäßig mit einem stetig veränderbaren Luftspalt versehen ist.
  • Die die Zusatzdurchflutungen bewirkenden zusätzlichen Wicklungen können bei derartigen Systemen an allen Transformatoren (bzw. Phasenschenkeln bei symmetrischen Kernanordnungen) vorgesehen werden, bei geringeren Ansprüchen an die Spannungshaltung des Generators genügt es aber auch, nur einen Teil der Transformatoren (Phasenschenkel) mit den Zusatzwicklungen zu versehen. Es ist auch möglich, einen Teil der Transformatoren nur mit einer der beiden Zusatzwicklungen auszurüsten.
  • Es ist angebracht, bei mehrphasigen Synchrongeneratoren für jede Phase einen besonderen Transformator vorzusehen. Bei symmetrischen Mehrphasensystemen können dabei entsprechende symmetrische oder quasisymmetrischegemeinsameKernanordnungen verwendet werden.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren, die durch Überlagerung von Durchflutungen und unter Zuhilfenahme von einer oder mehreren Hilfswicklungen auf nur einem magnetischen Kreis die Funktion der Abhängigkeit des Erregerstromes von Spannung und Belastung genügend genau erfüllt, wird auch bei modernen hochgesättigten Synchrongeneratoren die Spannungshaltung ohne zusätzliche Regeleinrichtungen sichergestellt, wie sie bei bekannten Ausführungen erforderlich sind. Durch den Fortfall aller Hilfsregeleinrichtungen werden alle schwingungsfähigen Systeme vermieden. Eine sichere Selbsterregung wird trotzdem gewährleistet. Infolge der hohen Sättigung ergeben sich dabei relativ kleine Abmessungen und damit geringere Kosten.
  • In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Anordnung schematisch an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • Fig. 1 zeigt das Schaltschema der Anordnung eines Ausführungsbeispiels; Fig. 2 und 3 zeigen die Vektordiagramme der Anordnung.
  • Die Grunderregung (Leerlauf des Generators) wird durch den Magnetisierungsstrom des in Fig. 1 dargestellten Erregertransformators 1 gebildet.
  • Zu diesem Zweck erhält der Transformator 1, wie in bekannten Schaltungen zu ähnlichen Zwecken gefordert wird, einen erhöhten magnetischen Widerstand.
  • Die Primärwicklung 2 führt den Magnetisierungsstrom, der über Gleichrichter 3 den Generator 4 erregt. Bei Belastung des Generators ergibt sich von der Sekundärwicklung 5 eine Durchflutung 6 (s. Fig. 2), die dem Belastungsstrom, der sie durchfließt, in Betrag und Phasenlage proportional ist. Sie überlagert sich der Magnetisierungsdurehflutung 7 und erzwingt in der Primärwicklung 2 einen Erregerstrom, der der Vektorsumme 8 aus beiden entspricht.
  • Die durch hohe Ausnutzung des Generators durch die Drehzahlcharakteristik der Antriebsmaschine unter anderem gegebene Abweichung der verlangten Errebgerstromortskurve (s. Fig. 3) von der noch nicht korrigierten Ortskurve der Erregeranordnung 10 wird bestritten von einer relativ kleinen Zusatzd.urchflutung 11, erzeugt in einer Wicklung 12, die über einen Ohmschen Widerstand 13 genügender Größe an der Gerneratorspannung liegt und damit einen eingeprägten Strom in etwa gleicher Vektorrichtung der Generatorspannung führt. Durch Verwendung eines verstellbaren Widerstandes 13 und eventueller gleichzeitiger Korrektur des Erregertransformatorluftspaltes 14 lassen sich die genannten Ortskurven weitgehend zur Deckung bringen, was die angestrebte Konstanz der Generatorspannung über alle Lastzustände bedeutet.
  • Die in jedem praktischen Fall geforderte Spannungsfeineinstellung erfolgt über einen der Primärwicklung parallel geschalteten veränderbaren induktiven Widerstand, der einen wenige Prozent ausmachenden Anteil 15 des Leerlaufstromes des Generators übernimmt. Als Ausführungsbeispiel ist eine Drossel 16 mit stetig veränderbarem Luftspalt dargestellt.
  • Eine zweite Zusatzwicklung 18 auf dem Erregertransformator 1, die über einen an der Generatorspannung liegenden induktiven Widerstand 19 genügender Größe (mit hochgesättigtem Eisenkreis) einen eingeprägten Strom führt, der der Richtung der Generatorspannung um etwa 90° nacheilt, dient der Beschleunigung des Selbsterregervorganges vermöge ihrer auf die Generatorspannung bezogenen überproportionalen Einflußnahme 20.
  • Das Zusammenwirken der beschriebenen Einzelheiten ergibt für den Erregertransformator die Summendurchflutung 21 und für den Erregerkreis des Generators einen Strom proportional der Durchflutung 22.
  • Die durch die Erfindung erreichte Unabhängigkeit der Anordnung von Störeinflüssen wurde durch vorgenommene Versuche voll bestätigt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren, wobei das Feld des Generators über die Primärwicklung eines Transformators mit festem Übersetzungsverhältnis und einem Gleichrichter selbständig lastabhängig erregt wird, der Magnetisierungsstrom des Transformators die Leerlauferregung liefert und der Laststrom über die Sekundärwicklung des Transformators fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator mit mindestens einer Zusatzwicklung versehen ist, die einen eingeprägten Strom definierter Phasenlage gegenüber der Generatorspannung führt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung bzw. -wicklungen in Serie mit einem Wirkwiderstand oder bzw. und einem induktiven Blind-,viderstand an der Generatorspannung liegt bzw. liegen.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Blindwiderstand eine vorzugsweise luftspaltlose, hochgesättigte Drossel ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel mit Anzapfungen versehen ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärwicklung des Transformators ein veränderlicher induktiver Blindwiderstand parallel geschaltet ist.
  6. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für mehrphasige Synchrongeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase ein besonderer Transformator vorgesehen ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren eine gemeinsame symmetrische oder quasisymmetrische Kernanordnung aufweisen. B. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daB die Zusatzwicklungen (12,18) nur an einem Teil der Transformatoren vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 678 248, 964 700; britische Patentschrift Nr. 740 569; deutsche Auslegeschrift S 33407 VIIIb/21 d2 (bekanntgemacht am 21. 6. 1956).
DENDAT1074142D Anord nung zur Konstanthaltung der Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren Pending DE1074142B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE678248C (de) * 1935-03-26 1939-07-12 Duesterloh Fabrik Fuer Bergwer Anordnung zur Erregung von Wechselstromgeneratoren durch einen mittels ruhender Gleichrichter in Gleichstrom umgeformten Teil des erzeugten Wechselstromes
GB740569A (en) * 1952-05-10 1955-11-16 Heemaf Nv Improvements in and relating to alternators with d.c. excitation
DE964700C (de) * 1954-02-19 1957-05-29 Siemens Ag Schaltanordnung fuer eine selbstregelnde Synchronmaschine

Patent Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE678248C (de) * 1935-03-26 1939-07-12 Duesterloh Fabrik Fuer Bergwer Anordnung zur Erregung von Wechselstromgeneratoren durch einen mittels ruhender Gleichrichter in Gleichstrom umgeformten Teil des erzeugten Wechselstromes
GB740569A (en) * 1952-05-10 1955-11-16 Heemaf Nv Improvements in and relating to alternators with d.c. excitation
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