DE1163438B - Steuereinrichtung fuer Mehrphasensynchrongeneratoren - Google Patents

Steuereinrichtung fuer Mehrphasensynchrongeneratoren

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DE1163438B
DE1163438B DEW28349A DEW0028349A DE1163438B DE 1163438 B DE1163438 B DE 1163438B DE W28349 A DEW28349 A DE W28349A DE W0028349 A DEW0028349 A DE W0028349A DE 1163438 B DE1163438 B DE 1163438B
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current
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DEW28349A
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English (en)
Inventor
Robert L Gasperetti
James F Heins
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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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
    • H02P9/32Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using magnetic devices with controllable degree of saturation

Landscapes

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

Description

  • Steuereinrichtung für Mehrphasensynchrongeneratoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung nach Patentanmeldung W 27643 VIIIb/21c.
  • Für bestimmte Einsatzzwecke von Synchrongeneratoren ist es erforderlich, daß .der Generator auch bei bestimmten ungünstigen Betriebszuständen, wie etwa Kurzschluß, einen Ausgangsstrom von einer Mindestgröße liefert. Der Ausgangsstrom bei solchen Betriebszuständen kann .erforderlich sein, um Schutzeinrichtungen, wie etwa Lastschalter, Sicherungen oder Schutzrelais auszulösen. Eine herkömmliche Methode, Erregerstrom für die Feldwicklung eines Generators bei Kurzschluß zu liefern, besteht darin, Stromwandler zu verwenden, die auf den Ausgangsstrom des besagten Generators ansprechen..
  • Ein Problem bei einem herkömmlichen Erregersystem .der beschriebenen Art besteht darin, daß die Antriebsmaschine .des Generators, z. B. in Flugzeugen, während des Betriebes einer weiten Drehzahlschwankung unterliegt. Wenn das Erregersystem und die zugehörige Regeleinrichtung so ausgelegt sind, daß sie ausreichende Erregung während eines Kurzschlusses bei Drehzahlen im unteren Bereich der normalen Betriebsdrehzahlen liefern, dann wird die dem Generator zugeführte Erregung bei Drehzahlen, die im oberen Bereich der Betriebsdrehzahlen liegen, unzulässig hoch werden. Infolgedessen muß eine zugehörige Schutzeinrichtung des Generators so ausgelegt werden, daß sie die Kurzschlußströme, die der höchsten Drehzahl des Generators entsprechen, beherrschen und unterbrechen kann. Es ist deshalb notwendig, ein Erregersystem der beschriebenen Art vorzusehen, bei welchem ausreichende Erregung für die zugehörige dynamoelektrische Maschine bei Kurzschluß oder fehlerhaften Betriebszuständen geliefert wird, bei dem aber auch eine unzulässig hohe Erregung bei bestimmten Betriebszuständen verhindert wird.
  • Für ein weitergehendes Verständnis des Wesens und der Eigenschaften der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Schaltplan Bezug genommen.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Synchrongenerator 10 beschrieben, der eine Erregerfeldwicklung 12 und Ausgangsklemmen 13, 15 und 17 hat. In diesem Beispiel ist der Generator 10 so angeordnet, daß er elektrische Leistung über die Ausgangsklemmen 13, 15 und 17 zu einer nicht Bargestellen Last liefert, die an die Leitungen 14, 16 und 18 als Teil eines dreiphasigen elektrischen Netzes angeschlossen ist. Um an der Feldwicklung 12 eine Erregerspannung von relativ großer Höhe zu erhalten, ist eine Erregermaschine 20 vorgesehen. Sie besteht aus einem Anker 28 und einer getrennten Erregerfeldwicklung 22. Der Anker oder rotierende Teil 28 der Erregermaschine 20 ist vorzugsweise auf derselben Welle wie der Generatorrotor angeordnet. Der Generator 10 und die Erregermaschine 20 werden beide von einer geeigneten Antriebsmaschine 24 angetrieben. Das Moment des Antriebs ändert sich mit dem der Erregerfeldwicklung 12 des Generators 10 zugeführten Erregerstrom, insbesondere bei bestimmten, abnormalen Betriebsbedingungen, wie sie im einzelnen anschließend erklärt werden.
  • Der Erregerstrom, welcher der Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20 geliefert wird, rührt von einem ersten Transformatorensatz 70 her, der auf die Ausgangsspannung des Generators 10 anspricht, und einem zweiten Transfornmatorensatz, welcher die Stromwandler 62, 64 und 66 umfaßt und der auf den Ausgangsstrom des Generators 10 anspricht. Um die Ausgangsspannung .des Synchrongenerators 10 auf einem im wesentlichen vorgegebenen Regelwert zu halten, ist eine Regeleinrichtung 30 zwischen besagte Transformatorensätze und die Erregerfeldwicklung 22 der Erregermaschine 20 geschaltet. Um einen unzulässigen Erregerstromanstieg im Generator 10, z. B. bei Kurzschluß, zu verhindern, ist eine Begrenzungsanordnung 100 mit den angegebenen Transformatorsätzen und der Regeleinrichtung 30 zusammengeschaltet.
  • Die Regeleinrichtung 30 umfaßt eine Meßanordnung 40 zur Erzeugung eines Gleichstromfehlersignals, das sich als Abweichung der Anzsgangsklemmenspannung des Synchrongenerators 10 von einer Bezugsspannung oder ihrem eingestellten Wert ergibt, und einen Magnetverstärker 60 zur Erzeugung eines Ausgangserregerstromes, der sich mit dem Fehlersignal des Fehleranzeigekreises 40 ändert und der auf die Erregerfeldwicklung 22 der Erregermaschine 20 gegeben wird. Die Regeleinrichtung 30 liefert bei normalen Betriebsverhältnissen Erregerstrom für die Feldwicklung 12 des Generators 10 aus den ersten und zweiten Transformatorensätzen. Der Erregerstrom ändert sich dabei in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des Generators 10, um so die Ausgangsspannung auf einem vorgegebenen Regelwert zu halten.
  • In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Anordnung 40 zur Erfassung eines Fehlers aus dem bekannten Brückenkreis 50, einem veränderlichen Widerstand 44 und einem dreiphasigen Vollweggleichrichter 42. Der Eingang des Vollweggleichrichters 42 ist an die Ausgangsklemmenspannung des Generators 10 an den Leitungen 14, 16 und 18 angeschlossen. Es ist selbstverständlich, daß zwischen den Eingang des Gleichrichters 42 und die Leitungen 14, 16 und 18 auch ein Spannungswandler eingeschaltet werden kann. Der Ausgang des Vollweggleichrichters 42 ist über den veränderlichen Widerstand 44 an die Eingangsklemmen der Brückenschaltung 50 angeschlossen. Die Brückenschaltung 50 umfaßt zwei parallele Zweige, einen ersten Zweig, bestehend aus dem Widerstand 56, der in Reihe mit der Spannungsregelröhre 58 geschaltet ist, und einen zweiten Zweig, der die Spannungsregelröhre 52 und den dazu in Reihe geschalteten Widerstand 54 umfaßt. Die Spannungsregelröhren 52 und 58 können vom Gasentladungstyp sein. Selbstverständlich können aber auch Halbleiterdioden, vorzugsweise solche vom Typ der bekannten. Zenerdioden an Stelle der besagten Röhren verwendet werden. Die Ausgangsspannung oder das Ausgangssignal der den Fehler erfassenden Anordnung 40 erscheint an den Ausgangsklemmen 46 und 48 der Brückenschaltung 50.
  • Beim Betrieb der Anordnung 40 ist die Ausgangsgleichspannung des Vollweggleichrichters 42 ein Maß für die Ausgangsklemmenspannung des Generators 10. Der veränderliche Widerstand 44 ist dazu vorgesehen, um die auf die Eingangsklemmen der Brückenschaltung 50 gegebene Ausgangsspannung des Vollweggleichrichters 42 ändern zu können. Im Betrieb bleibt die Ausgangsgleichspannung an den Spannungsregelröhren 52 und 58 im wesentlichen konstant, da die Spannung, die auf die Röhren 52 und 58 gegeben wird, immer größer ist als die Durchbruchspannung von jeder der besagten Röhren. Wird auf die Eingangsklemmen der Brückenschaltung 50 eine Gleichspannung gegeben, welche im wesentlichen doppelt so groß ist wie der Spannungsabfall an jeder der Röhren 52 und 58, so tritt an den Ausgangsklemmen 46 und 48 des Kreises 40 keine Spannungsdifferenz auf. Wenn jedoch die Spannung an den Eingangsklemmen der Brückenschaltung 50 entweder über oder unter der Bezugsspannung der Brückenschaltung 50 liegt, welche doppelt so groß ist wie der Spannungsabfall an jeder der Röhren 52 und 58, dann tritt an den Ausgangsklemmen 46 und 48 des Fehleranzeigekreises 40 eine Spannungsdifferenz auf. Die Polarität der Ausgangsspannung oder des Ausgangssignals des Kreises 40 an deal Klemmen 46 und 48 wird davon abhängen, ob die Eingangsspannung über oder unter der Bezugsspannung der Brückenschaltung 50 liegt. Im normalen Betriebsbereich der Regeleinrichtung 30 kann sich, wie erläutert, die Polarität der Ausgangsspannung oder des Ausgangssignals, die vorn Fehleranzeigekreis 40 auf den Magnetverstärker 60 gegeben wird, unter besonderen Bedingungen umkehren. Der veränderliche Widerstand 44 wird von Anfang an so eingestellt, daß man die gewünschte Größe und Polarität der Ausgangsfehlerspannung des Fehleranzeigekreises 40 erhält. Die Einstellung des veränderlichen Widerstandes 44 wird auch geändert, um den Regelwert der Spannung einzustellen, auf denn die Regeleinrichtung 30 die Ausgangsklemmenspannung des Generators 10 bei normalen Betriebsbedingungen hält.
  • Wie bereits ausgeführt, spricht der dreiphasige Magnetverstärker 60 bei normalen Betriebsverhältnissen auf das Ausgangssignal des Fehleranzeigekreises 40 an. Er steuert den Erregerstrom, der von dem ersten Transformatorensatz 70 und einem zweiten Transformatorensatz, der aus den Stromwandlern 62, 64 und 66 .besteht, an die Erregerfeldwicklung 22 der Erregermaschine 20 geliefert wird. Der Magnetverstärker 60 umfaßt die Eisenkerne 120, 122, 124, 126, 128 und 130, mit den Lastwicklungen 132, 134, 136, 138, 140 und 142. In diesem Beispiel sind die Lastwicklungen 132 bis 142 mit den Selbstsättiö ungsgleichrichtern 202, 204, 206, 208, 210 und 212 in Reihe geschaltet, um sicherzustellen, daß der Strom durch die entsprechenden Lastwicklungen immer nur in einer Richtung fließt. Die Lastwicklungen 132, 136 und 144 sind mit einem Leiter 222 und die Lastwicklungen 134, 138 und 142 reit einem Leiter 224 so verbunden, daß der Ausgangsstrom des Magnetverstärkers 60 nur in einer Richtung durch die Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20 fließt. Ein Kommutierungsgleichrichter 26 ist der Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20 parallel geschaltet. Er entlädt die Feldwicklung 22 periodisch und verhindert so das Eindringen einer unerwünschten Rückkopplung in die Lastwicklungen 132 bis 142, die sonst den Magnetverstärker 60 unstabil machen würde.
  • Die Speisung der Lastwicklungen 132 bis 142 des Magnetverstärkers 60 erfolgt über den dreiphasigen Spannungswandler 70 und die Stromwandler 62, 64, 66 derart, daß sich eine kombinierte dreiphasige Ausgangsspannung an den Leitern 220, 230 und 240 ergibt. Die Primärwicklungen 74, 76 und 78 des Transformators 70, die an den Leitungen 14, 16 und 18 liegen, sind in Stern geschaltet. Die Stromwandler 62, 64 und 66 sind ebenfalls in Stern geschaltet und mit den Leitungen 14, 16 und 18 induktiv gekoppelt. Die Ausgangsspannung der besagten Stromwandler ist proportional dem Ausgangsstrom des Generators 10. Der Transformator 70 schließt auch drei sekundäre Phasenwicklungen 94, 96 und 98 ein, von welchen je ein Wicklungsende über je einen zugehörigen Stromwandler 62, 64 und 66 zum Stempunkt 65 geführt ist. Die anderen Anschlüsse der sekundären Phasenwicklungen 94, 96 und 98 sind an die entsprechenden Ausgangsleitungen 220, 240 und 230 geführt. Die dreiphasige Ausgangsspannung dieser Leiter gelangt auf die Lastwicklungen des Magnetverstärkers 60, indem besagte Leitungen zu den unteren Verbindungsstellen der Lastwicklungen 132 bis 142 geführt werden, so wie es in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt ist.
  • Um den Magnetverstärker 60 bis zu einem bestimmten Maße vorzumagnetisieren, sind die Eisenkerne 120 bis 130 mit den Vormagnetisierungswicklungen 182, 184, 186, 188, 190 und 192 versehen. Diese Vormagnetisierungswicklungen sind in Reihe geschaltet und liegen über dem veränderlichen Widerstand 92 an den Ausgangsklemmen eines Vollweggleichrichters 90, dessen Eingangsklemmen mit den Leiter 14 und 16 elektrisch verbunden sind und von dort Energie beziehen. Die Vormagnetisierungswicklungen sind auf ihren zugehörigen Eisenkernen so angeordnet, daß der durch sie fließende Strom einen magnetischen Fluß erzeugt, welcher dem vom Strom durch die zugehörigen Lastwicklungen 132 bis 142 erzeugten magnetischen Fluß entgegengerichtet ist.
  • Zum Zwecke der Sättigung der Eisenkerne 120 bis 130 entsprechend dem Ausgangsfehlersignal des Fehleranzeigekreises 40 sind die Steuerwicklungen 170, 172, 174, 176, 178 und 180 auf den Eisenkernen angeordnet. Diese Steuerwicklungen sind auf den Eisenkernen so angeordnet, daß der durch sie fließende Strom einen magnetischen Fluß erzeugt, der dem vom Strom durch die zugehörigen Vormagnetisierungswicklungen 182 bis 192 erzeugten Fluß entgegengesetzt oder gleichgerichtet ist und vom Grad der Vormagnetisierung durch die Vormagnetisierungswicklungen abhängt. In diesem Beispiel sind die Steuerwicklungen 170 bis 180 in Serie geschaltet, wobei die Serienschaltung an die Ausgangsklemmen 46 und 48 des Fehleranzeigekreises 40 angeschlossen ist.
  • Für einen Verwendungszweck, der anschließend besprochen werden soll, sind auf den Eisenkernen 120 bis 130 die Begrenzungswicklungen 150 bis 160 miteinander in Reihe geschaltet und die Reihenschaltung über die Leitungen 86 und 88 an die Begrenzungseinrichtung 100 angeschlossen. Die Begrenzungswicklungen 150 bis 160 sind auf ihren zugehörigen Eisenkernen so angeordnet, daß der durch sie fließende Strom einen magnetischen Fluß erzeugt, der dem vom Stromfiuß durch die zugehörigen Lastwicklungen 132 bis 142 erzeugten magnetischen Fluß entgegengesetzt gerichtet ist.
  • Die Art und Weise, in der die Lastwicklungen 132 bis 142 des Magnetverstärkers 60 von dem Spannungswandler 70 Energie beziehen, der die sekundären Phasenwicklungen 94, 96 und 98 einschließt, und von den Stromwandlern 62, 64 und 66, kann besser verstanden werden, wenn man den Stromfluß durch diese Lastwicklungen während verschiedener Phasen der Ausgangsspannung des Transformators 70 verfolgt. Unter der Annahme, daß das rechte Ende der sekundären Phasenwicklung 94 des Transformators 70 eine positive Polarität aufweist gegenüber dem linken Ende der Wicklung 94, fließt der Strom vom unteren Ende der Wicklung 94 durch den Stromwandler 62, den Stromwandler 64, die sekundäre Phasenwicklung 96, die Leitung 230, die Lastwicklung 142 und einen Selbstsättigungsgleichrichter 212 zur Leitung 224, über die Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20, die Leitung 222, den Selbstsättigungsgleichrichter 206, die Lastwicklung 1.36 und zurück zum oberen Ende der sekundären Phasenwicklung 94 über die Leitung 220. Wenn das untere Ende der sekundären Phasenwicklung 94 positive Polarität gegenüber dem oberen Ende der Wicklung 94 aufweist, so fließt der Strom gleichzeitig auch vom unteren Ende der Wicklung 94 über den Stromwandler 62, den Stromwandler 66, die sekundäre Phasenwicklung 98, die Leitung 240, die Lastwicklung 134, den Selbstsättigungsgleichrichter 204, die Leitung 224, die Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20, die Leitung 222, den Selbstsättigungsgleichrichter 206, die Lastwicklung 136 und zurück zum oberen Ende der Phasenwicklung 94 über die Leitung 220.
  • Entsprechende Stromläufe ergeben sich für die beiden .anderen Phasenrichtungen 96 und 98 des Spannungswandlers.
  • Nun wird die Wirkungsweise des Regelsystems beim Fehlen der Begrenzungseinrichtung 100 beschrieben. Der veränderliche Widerstand 44 des Fehleranzeigekreises 40 wird anfangs so eingestellt, daß ein Ausgangsfehl, ersignad an den Ausgangsklemmen 46 und 48 des FehleranzeigekreIses 40 erscheint, welches an der Klemme 48 gegenüber der Spannung an der Klemme 46 positiv ist. Das Fehlersignal wird gleichfalls so eingestellt, daß es die geeignete Größe hat, um das Auftreten eines Erregerstromes am Ausgang des Magnetverstärkers 60 zu bewirken, dessen Gleichstrommittelwert auf die Erregerfeldwicklung 22 der Erregermaschine 20 gegeben wird, was zum gewünschten Wert der Regelspannung an den Ausgangsklemmen 13, 15 und 17 des Generators 10 führt. Nachdem der veränderliche Widerstand 44 auf den gewünschten. Regelwert der Spannung an den Ausgangsklemmen des Generators 10 eingestellt worden ist, führt jede Änderung der Ausgangsklemmenspannung des Generators 10 zu einer entsprechenden Änderung des Ausgangsfehlersignals des Fehleranzeigekreises 40. Die entsprechende Spannung erscheint dann an den Klemmen 46 und 48. Wenn z. B. die Ausgangsklemmenspannung des Generators 10 beginnen sollte, unter den eingestellten Wert zu fallen, wird sich die Ausgang-sfehlerspannung des Fehleranzeigekreises 40 an dem Klemmen 46 und 48 in denn Maße ändern, wie die Ausgangsklemmenspannung des Generators 10 abfällt. Die Wirkung einer sich ändernden Spannung an den Ausgangsklemmen 46 und 48 des Fehleranzeigekreises 40 ändert die Größe oder die Richtung des Stromflusses durch die Steuerwicklungen 170 bis 180 des Magnetverstärkers 60. Die Änderung in Größe oder Richtung des Stromflusses durch die Steuerwicklungen 170 bis 180 ändert die Größe oder Richtung der hierdurch in den Eisenkernen 120 bis 130 bewirkten magnetischen Flüsse des Magnetverstärkers 60. Sind die in den Eisenkernen vom Stromfuß durch die Lastwicklungen 132 bis 142 erzeugten Flüsse den magnetischen Flüssen der Steuerwicklungen gleichgerichtet, so wird der Ausgangsstrom des Magnetverstärkers 60 erhöht. Mit einer Erhöhung des Ausgangsstromes des Magnetverstärkers 60 erhöht sich .auch die Größe des Stromflusses durch die Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20, wobei sich die Spannung an der Ferldwicklung 12 des Generators 10 erhöht und damit auch die Ausgangsspannung des Generators 10 im wesentlichen auf ihren vorgegebenen Wert gebracht wird.
  • Das Umgekehrte ergibt sich für den Fall, wenn sich die Ausgangsklemmenspannung des Generators 10 über den gewünschten Regelwert erhöht.
  • Die Art, in der der Spannungswandler 70 und die Stromwandler 62, 64 und 66 mit dem Magnetverstärker 60 verbunden sind, führt zu mehreren wichtigen Ergebnissen. Da der Spannungswandler 70 auf die Ausgangsspannung des Generators 10 anspricht, die Stromwandler 62, 64 und 66 direkt auf den Ausgangslaststrom des Generators 10 ansprechen und besagte Transformatoren so miteinander verbunden sind, daß sie eine kombinierte Ausgangsspannung erzeugen, welche auf die Lastwicklungen des Magnetverstärkers 60 gegeben wird, so kann der Ausgangsstrom des Magnetverstärkers 60, der auf die Feldwicklung 22 der Erregermaschine 20 gegeben wird, ohne. eine entsprechende Änderung des Ausgangssignals des Fehleranzeigekreises 40 erhöht werden. Die Betriebsbereitschaft der Regeleinrichtung 30 wird dadurch verbessert. Da ferner weniger Verstärkung im Magnetverstärker 60 erforderlich ist, ist auch eine Verbesserung der Stabilität der Regeleinrichtung 30 erzielt.
  • Eine weitere wichtige Eigenschaft der beschriebenen Anordnung ist folgende. Selbst wenn die Sammelschienen 14, 16 und 18 oder der Laststromkreis, der hier angeschlossen ist, kurzgeschlossen würden, oder abnormale Betriebsbedingungen aufweisen sollten, wodurch die Ausgangsspannung des Transformators 70 auf einen vernachlässigbar kleinen Wert absinkt, würden die Stromwandler 62, 64 und 66 fortfahren, Spannung für die Lastwicklungen 132 bis 142 des Magnetverstärkers 60 zu liefern, wodurch die Felderregung des Generators 10 sichergestellt ist. Mit anderen Worten: Ausreichende Erregung für den Generator 10 wird auch bei Kurzschluß oder falschen Betriebsbedingungen sichergestellt, so daß der Ausgangsstrom des Generators 10 groß genug ist, die zugehörigen Schutzeinrichtungen zu betätigen. Fehlt die Begrenzungseinrichtung 100, so wird der Generator 10, dessen bei der niedrigsten Betriebsdrehzahl der Antriebsmaschine 24 während Kurzschlüssen gelieferte Erregung noch ausreicht, bei der höchsten Betriebsdrehzahl der Antriebsmaschine 24 unzulässig hohe Werte annehmen.
  • Die Begrenzungseinrichtung 100 ist dazu vorgesehen, den Generator 10 bei Kurzschluß oder fehlerhaften Betriebszuständen dann vor einer unzulässig hohen Erregung zu schützen, wenn die Antriebsmaschine 24 im höheren Drehzahlbereich arbeitet. Im einzelnen besteht die Begrenzungseinrichtung 100 aus einem dreiphasigen Vollweggleichrichter 80, dessen Eingangsklemmen mit dem Ausgang der Stromwandler 62, 64 und 66 verbunden sind. Um die vorgesehene Begrenzungswirkung bei Kurzschluß oder fehlerhaften Betriebszuständen zu erzielen, umfaßt die Begrenzungseinrichtung 100 eine Halbleiterdiode 82, vorzugsweise von der als Zenerdiode bekannten Art. Diese Diode ist mit einem Strombegrenzungswiderstand 84 und den Begrenzungswicklungen 150 bis 160 des Magnetverstärkers 60 in Reihe geschaltet. Die Serienschaltung ist mit der in Sperrichtung betriebenen Diode 82 an die Ausgangsklemmen des dreiphasigen Gleichrichters 80 angeschlossen. Die Diode 82 läßt ohne Zerstörwirkung Strom in Sperrrichtung durch, wenn die an besagte Diode in Sperrrichtung angelegte Spannung eine vorgegebene Durchbruchsspannung überschreitet.
  • Die Wirkungsweise der Begrenzungseinrichtung 100 und ihr Einfluß auf die Wirkungsweise des Regelsystems 30 wird nachstehend betrachtet. Bei normalem Betrieb des Generators 10 und des Regelsystems 30 übt die Begrenzungseinrichtung 100 keinen Einfluß auf die Wirkungsweise des Regelsystems 30 aus. Dies rührt daher, daß die Diode 82 in Sperrichtung geschaltet ist und so lange keinen Stromfluß vom Ausgang des dreiphasigen Gleichrichters 80 erlaubt, wie die in den Stromwandlern 62, 64 und 66 induzierten Spannungen und der Ausgang des Gleichrichters 80 unter der Durchbruchsspannung der Diode 82 liegen. Wenn jedoch Kurzschluß oder fehlerhafte Betriebszustände auf den Sammelschienen 14, 16 und 18 auftreten und der zugehörige Strom in besagten Leitungen auf einen Wert ansteigt, der den Kurzschlußstrom in besagten Leitungen weiter vergrößert, so erhöht sich die Ausgangsspannung der Stromwandler 62, 64 und 66 entsprechend und bewirkt einen entsprechenden Anstieg der Ausgangsspannung des dreiphasigen Gleichrichters 80. Wenn sich bei Kurzschluß oder fehlerhaften Betriebszuständen die Ausgangsspannung des Gleichrichters 80 auf einen Wert über die Durchbruchspannung der Diode 82 erhöht, fließt der Strom von der positiven Klemme des Gleichrichters 80 über die Diode 82 und den Widerstand 84 und durch die Begrenzungswicklungen 150 bis 160 des Magnetverstärkers 60. Der vom Stromfluß durch die Begrenzungswicklungen 150 bis 160 erzeugte magnetische Fluß in den Eisenkernen 120 bis 130 wirkt dem vom Stromfluß durch die zugehörigen Lastwicklungen 132 bis 142 erzeugten magnetischen Fluß entgegen und verhindert jeden weiteren Anstieg des Ausgangsstromes des Magnetverstärkers 60, wodurch wiederum jede weitere Erhöhung des auf die Feldwicklung 12 des Generators 10 gegebenen Erregerstromes verhindert wird. Mit anderen Worten, die Wirkung der Begrenzungseinrichtung 100 besteht darin, den von dem Regelsystem auf die Feldwicklung 12 des Generators 10 gegebenen Erregerstrom zu verringern, wenn der Ausgangsstrom des Generators 10 bei Kurzschluß oder fehlerhaften Betriebszuständen einen vorgegebenen Wert erreicht. Es ist zu beachten, daß der der Feldwicklung 12 des Generators 10 bei niedrigeren Drehzahlen der Antriebsmaschine 24 bei Kurzschluß oder fehlerhaften Betriebszuständen gelieferte Wert des Erregerstromes von der Wirkung der Begrenzungseinrichtung 100 nicht beeinfiußt wird.
  • Selbstverständlich können bei einer besonderen Anwendung in Übereinstimmung mit den offenbarten Lehren der Erfindung ein oder mehrere zusätzliche Magnetverstärker verwendet werden. Die Lehren gemäß der Erfindung können auch bei Erregersystemen verwendet werden, die nicht mit einer zusätzlichen rotierenden Erregermaschine arbeiten, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, sie können auch bei Systemen verwirklicht werden, bei denen der Erregerstrom direkt auf die Feldwicklung des Synchrongenerators 10 gegeben ist. Es ist ebenfalls ersichtlich, daß die Lehren der Erfindung auch bei Erregersystemen zur Geltung kommen können, bei welchen die Erregung von Elementen bestimmt wird, die sowohl auf den Ausgangsstrom als auch auf die Ausgangsspannung einer dynamoelektrischen Maschine, wie etwa eines Synchrongenerators, ansprechen. Anstatt ein Magnetverstärker-Regelsystem zu verwenden, wie es zur Erläuterung der Erfindung geschehen ist, kann die Erregung auch von Regelsystemen gesteuert werden, die Elektronenröhren oder Halbleitergeräte, wie etwa Transisitoren, verwenden. Selbstverständlich können auch andere Halbleitergeräte mit Durchbruchscharakteristik in Sperrichtung, die steuerbar oder auch nicht steuerbar sein können, wie etwa Doppelbasisdioden an Stelle der Halbleiterdiode 82 verwendet werden.
  • Das Gerät, das die Lehren der Erfindung verkörpert, hat mehrere Vorteile. So wird z. B. der von einem Erregersystem gelieferte Erregerstrom bei niedriger Drehzahl der antreibenden Antriebsmaschine nicht verringert oder beeinflußt. Die Begrenzungseinrichtung hat auch keinen Einüuß auf die Wirkungsweise des zugehörigen Regelsystems bei normalen Betriebsbedingungen, wenn kein Kurzschluß oder falsche Betriebszustände bei höheren Drehzahlen der zugehörigen Antriebsmaschine vorliegen. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die zum Synchrongenerator gehörige Schutzeinrichtung auf die bei Kurzschlüssen auftretenden großen Ausgangsströme des Generators auszulegen. ,Da der Kurzschlußstrom eines Generators, wie offenbart, auf einen niedrigeren Wert begrenzt wird, bleibt die wiederkehrende Spannung am Ausgang des Generators auf einem niedrigeren Wert, wenn der Kurzschluß oder der fehlerhafte Betriebszustand beseitigt oder verändert ist.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung nach Patentanmeldung W 27643 VII1b/21c (deutsche Auslegeschrift 1139911), gekennzeichnet durch den Einsatz einer Begrenzungseinrichtung, durch die bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalstromes die Verstärkung der Steuerspannung für die Erregung herabgesetzt wird.
  2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Stromwandler erzeugte Steuerspannung erfaßt, gleichgerichtet und unterEinschaltung eines spannungsabhängigen Elements mit ausgeprägter Spannungscharakteristik auf den Verstärker gegeben ist.
  3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Element ein auf einen Schwellwert ansprechendes Element, z. B. eine Zenerdiode, eingesetzt ist.
  4. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung ,der Stromwandler auf Steuerwicklungen eines Magnetverstärkers geschaltet sind, derart, daß ein bei überschreiten der vorgegebenen Ansprechspannung fließender Strom die Ausgangsleistung des Verstärkers herabsetzt.
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