DE1187308B

DE1187308B - Arrangement for de-excitation of synchronous machines

Info

Publication number: DE1187308B
Application number: DEL40300A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Reinfried Hauser
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-10-25
Filing date: 1961-10-25
Publication date: 1965-02-18

Description

Anordnung zur Entregung von Synchronmaschinen Bei Drehstromgeneratoren großer Leistung besitzt der Induktor eine so große Induktivität bei verhältnismäßig kleiner Zeitkonstante der Dämpferkreise, daß die Einschaltung eines Zusatzwiderstandes allein in den Induktorstromkreis im Entregungsfalle keine ausreichende Maßnahme mehr darstellt, um das erregende Feld im Generator rasch genug zum Verschwinden zu bringen. Man hat deshalb Entregungsverfahren entwickelt, die mit Gegenerregung arbeiten, d. h., nach dem Kommando »Entregung« wird die Erregermaschine auf möglichst hohe, gegenüber dem normalen Betriebsfall entgegengesetzte Spannung gebracht, so daß auch der Induktorstrom nach kurzer Zeit umpolt. Wesentlich ist, daß die Spannung der Erregermaschine ihren höchsten Wert so lange behält, bis das magnetische Feld im Generator ausgelöscht ist, und spätestens dann, wenn die Generatorspannung verschwunden ist, ebenfalls wieder Null wird.Arrangement for the de-excitation of synchronous machines in three-phase generators large power, the inductor has such a large inductance at relatively small time constant of the damper circuits that the activation of an additional resistor alone in the inductor circuit in the de-excitation case is not a sufficient measure more represents to make the exciting field in the generator disappear quickly enough bring to. De-excitation methods have therefore been developed that use counter-excitation work, d. In other words, after the "de-excitation" command, the exciter machine will open as possible brought high voltage opposite to normal operation, so that the inductor current also reverses polarity after a short time. It is essential that the tension the exciter maintains its highest value until the magnetic field is extinguished in the generator, and at the latest when the generator voltage has disappeared is, also becomes zero again.

Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, um die Erregermaschine in dieser gewünschten Weise zu steuern. Ein besonders zweckmäßiges Verfahren ist die Steuerung mit Hilfe von Magnetverstärkern, weil das Abstoppen der Gegenerregung kontaktlos erfolgt und ein den Möglichkeiten des Erregersatzes optimal angepaßter Verlauf der Gegenerregung zu erzielen ist. F i g. 1 stellt eine solche Schaltung im Prinzip dar. 1 ist der Drehstromgenerator, der von der Haupterregermaschine 2 über die Amplidyne 3 erregt wird. Deren Feldwicklung 4 wird über einen Gleichricher 5 und einen Magnetverstärker 6 gespeist. Der Magnetverstärker kann über seine nur angedeuteten Steuerwicklungen beispielsweise in Abhängigkeit von der Generatorspannung oder anderen Größen so beeinflußt werden, daß sich der gewünschte Verlauf der Gegenerregung einstellt.Various methods are already known for controlling the exciter in the desired manner. A particularly useful method is the control with the help of magnetic amplifiers, because the stopping of the counter-excitation takes place without contact and a course of the counter-excitation that is optimally adapted to the possibilities of the exciter replacement can be achieved. F i g. 1 shows such a circuit in principle. 1 is the three-phase generator that is excited by the main exciter 2 via the Amplidyne 3. Their field winding 4 is fed via a rectifier 5 and a magnetic amplifier 6. The magnetic amplifier can be influenced via its only indicated control windings, for example as a function of the generator voltage or other variables, so that the desired course of the counter-excitation is established.

Bei diesem Verfahren wird ein Magnetverstärker mit Eintakt-Ausgang verwendet, der eine Steuerkennlinie besitzt, wie sie F i g. 2 (ausgezogene Linie) schematisch wiedergibt. In der Ordinate ist der Ausgangsstrom 1 a, in der Abszisse die Steuerflutung O aufgetragen. Es ist die bekannte Kennlinie des spannungssteuernden Typs. Ein solcher Verstärker hat die nachteilige Eigenschaft, daß bereits ein beträchtlicher Ausgangsstrom l" fließen kann, ohne daß eine Steuerdurchflutung O vorhanden ist. In den Sperrzustand gelangt der Verstärker erst, wenn eine negative Steuerdurchflutung in ausreichender Höhe aufgebracht wird (O,. in F i g. 2). Er muß aus diesem Grunde neben den eigentlichen Steuerwicklungen zusätzlich mit einer sogenannten Vorstromwicklung versehen sein, die von einem konstanten Vorstrom durchflossen wird, der die Steuerkennlinie so weit nach rechts verschiebt, daß der andere Knickpunkt wenigstens auf die Ordinate zu liegen kommt (gestrichelte Linie in F i g. 2). Jetzt ist Proportionalität zwischen eigentlicher Steuerdurchflutung und Ausgangsstrom gegeben.In this method, a magnetic amplifier with a single ended output is used, which has a control characteristic as shown in FIG. 2 (solid line) shows schematically. The output current 1 a is plotted on the ordinate and the control flooding O is plotted on the abscissa. It is the well-known characteristic of the voltage controlling type. Such an amplifier has the disadvantageous property that a considerable output current I "can already flow without a control flow O being present. The amplifier only enters the blocking state when a negative control flow is applied at a sufficient level (O,. In F i For this reason, in addition to the actual control windings, it must also be provided with a so-called bias current winding through which a constant bias current flows, which shifts the control characteristic so far to the right that the other kink point is at least on the ordinate (Dashed line in FIG. 2). There is now proportionality between the actual control flow and the output current.

Man erkennt, daß das Vorhandensein des Vorstromes von entscheidender Wichtigkeit für die Funktionsfähigkeit der Entregungseinrichtung ist. Ausfall des Vorstromes durch irgendein technisches Versagen bedeutet, daß man über die Gegenerregung, genauer ihre Beendigung, die Kontrolle verliert und daß der Generator, nachdem das ursprüngliche Ständerfeld abgeklungen ist, erneut auf Spannung kommt. Dieses starke Abhängigsein vom Vorstrom, der von irgendeiner Hilfsspannungsqnelle geliefert werden muß, belastet eine in der beschriebenen Weise aufgebaute Entregungseinrichtung mit einem hohen Unsicherheitsfaktor. Außerdem vermag ein eintaktiger Verstärker, auch wenn der Vorstrom ordnungsgemäß vorhanden ist, nicht vollkommen zu sperren, sondern es fließt immer noch ein gewisser Reststrom, der, wenn nicht zusätzlich geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden, die natürliche Remanenzspannung des Generators unter Umständen so weit erhöhen kann, daß ebenfalls eine Wiedererregung eintritt.It can be seen that the presence of the bias current is crucial Is important for the functionality of the de-excitation device. Failure of the Pre-current through some technical failure means that one can use the counter-excitation, more precisely its termination, loses control and that the generator after the original stator field has subsided, tension comes back up. This strong one Dependent on the bias current supplied by any auxiliary voltage source must, loads a de-excitation device constructed in the manner described a high level of uncertainty. Also, a single ended amplifier can do it, too if the bias current is properly present, not to block completely, but there is still a certain residual current flowing, which, if not an additional suitable one Countermeasures are taken, the natural remanence voltage of the generator under certain circumstances can increase so far that a re-excitation also occurs.

Auch sind Gegentaktschaltungen von Magnetverstärkern bekannt, die aber nur den Zweck haben, bipolare Ausgänge zu schaffen. Weiterhin sind Entregungsanordnungen für Generatoren bekannt, in denen zwei Magnetverstärker vorhanden sind, von denen einer zur Einstellung und Steuerung der Erregung und der andere zur Entregung dient.Push-pull circuits of magnetic amplifiers are also known which but only have the purpose of creating bipolar exits. There are also de-excitation arrangements known for generators in which there are two magnetic amplifiers, of which one for setting and controlling the excitation and the other for de-excitation.

Bei diesen Entregungseinrichtungen ist aber nicht gewährleistet, daß die Gegenerregung rechtzeitig verschwindet, d. h. spätestens wenn die Generatorspannung Null ist.With these de-excitation devices, however, it is not guaranteed that the counter-excitation disappears in time, d. H. at the latest when the generator voltage is zero.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Entregen von Synchronmaschinen nach dem Prinzip einer durch Magnetverstärker gesteuerten Gegenerregung biss zum Nullwerden des Ständerfeldes. Erfindungsgemäß sind zwei Magnetverstärker vorgesehen, die in an sich bekannter Weise in Gegentaktschaltung arbeiten, wobei deren Steuerwicklungen allein von der Generatörspannung und dem Generatorstrom abgeleiteten Größen als wirksame Steuergrößen beaufschlagt sind, die bei Nullwerden ohne Zuhilfenahme weiterer Einfiußgrößen eine vollkommene Sperrung des Ausgangsstromes herbeiführen.The invention relates to an arrangement for de-energizing synchronous machines based on the principle of counter-excitation controlled by a magnetic amplifier The stator field becomes zero. According to the invention, two magnetic amplifiers are provided, which work in a known manner in push-pull circuit, with their control windings quantities derived solely from the generator voltage and the generator current as effective control variables are applied, which become zero without the aid of further Influencing variables bring about a complete blocking of the output current.

Die oben geschilderten Nachteile werden durch die Benutzung einer Gegentaktschaltung aus zwei gleichen, einander strommäßig entgegenarbeitenden Gegentaktverstärkern für die Gegenerregung zum Zweck der Entregung eines Generators beseitigt. Deren gemeinsamer Ausgangsstrom ist deshalb Null, wenn die Steuerdurchflutung Null ist, ohne daß ein Vorstrom benötigt wird. Es fließt nicht einmal mehr ein Reststrom: Dadurch ist eine Steuerkennlinie gemäß F i g. 3 erzielbar. Sie verläuft durch den Koordinatenmittelpunkt. Einmal wird dadurch erreicht, daß der Ausgangsstrom wirklich bis auf Null abgedrosselt werden kann, und zweitens ist dazu kein Vorstrom mehr erforderlich. Viehmehr ist der Ausgangsstrom unmittelbar und allein den eigentlichen Steuergrößen proportional. Der Wegfall der Stromversorgung für den Vorstrom und der notwendigen entsprechenden t76erwachungseinrichtungen führt nicht nur zu einer erheblichen Vereinfachung der praktischen Ausführung der Idee, die Entregung mit Magnetverstärkern zu steuern, sondern schafft auch einen ganz wesentlich höheren Sicherheitsgrad.The disadvantages outlined above are avoided by using a Push-pull circuit made up of two identical push-pull amplifiers that work in opposition to each other in terms of current eliminated for counter-excitation for the purpose of de-excitation of a generator. Whose common output current is therefore zero when the control flow is zero, without the need for a bias current. There is not even a residual current flowing: As a result, a control characteristic according to FIG. 3 achievable. It runs through the Coordinate center. Once it is achieved that the output current really can be throttled down to zero, and secondly, there is no more bias current necessary. For cattle, the output current is directly and solely the actual one Control variables proportional. The elimination of the power supply for the bias current and the necessary corresponding t76 monitoring equipment not only leads to one considerable simplification of the practical implementation of the idea, the de-excitation with To control magnetic amplifiers, it also creates a very much higher one Security level.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einer mit Magnetverstärkern in Gegentaktanordnung arbeitenden Steuereinrichtung für Gegenerregung von Synchronmaschinen zum Zwecke ihrer Entregung dargestellt. 11 ist die Synchronmaschine, die von der Haupierregermaschine 12 erregt wird. Deren Erregerfeld 13 wird von der Amplidyne 14 gespeist. Die Amplidyneo besitzt mehrere Steuerfelder 15, 16, 17, von denen die Steuerfelder 15 und 16 dem Spannungsregler zugeordnet sind, während das Feld 17 für die Entregung verwendet wird. Das Feld 17 wird über Widerstände 1$ und 19 von den beiden Magnetverstärkern 20 und 21 gespeist. Diese besitzen je zwei Steuerwicklungen 20a, 20b bzw. 21a, 21b. Die Stromversorgung erfolgt über den Transformator 22 aus der Wechselspannungsquelle 23. 24 ist ein Hilfskontakt an dem nicht gezeichneten Entregungsschalter.In Fig. 4 shows an exemplary embodiment of the invention of a control device operating with magnetic amplifiers in a push-pull arrangement for counter-excitation of synchronous machines for the purpose of de-excitation. 11 is the synchronous machine that is excited by the main exciter 12. Their excitation field 13 is fed by the Amplidyne 14. The Amplidyneo has several control fields 15, 16, 17, of which the control fields 15 and 16 are assigned to the voltage regulator, while the field 17 is used for de-excitation. The field 17 is fed by the two magnetic amplifiers 20 and 21 via resistors 1 $ and 19. These each have two control windings 20a, 20b and 21a, 21b. Power is supplied from the AC voltage source 23 via the transformer 22. 24 is an auxiliary contact on the de-excitation switch (not shown).

Im normalen Betriebszustand des Generators ist der Kontakt ?st offen, so daß keinerlei Einfluß auf den Erregersatz ausgeübt wird. Soll entregt werden, dann schließt nach Auslösung des Entregungsschalters der Kontakt 24; damit steht die Speisespannung für die Magnetverstärker 20 und 21 an, und das Steuerfeld 17 erhält gemäß der Kennlinie F i g. 3 Strom in gegenerregendem Sinne, solange die Durchflutung der von Generatorspannung bzw: Generatorstrom beaufsehiagien Steuerwicklungen 20 a, 20 b bzw. 21 a, 21 ö vorhanden ist. Während bei bereits bekannten Entregungsverfahren, bei denen die Generatorspannung unmittelbar die Größe ist, aus der sich die Gegenerregung und ihr zeitlicher Verlauf herleiten, so daß hohe Gegenerregung nur anfangs während des Entregungsvörganges gegeben ist, wird durch die erfindungsgemäße Entregungseinrichtung die Deckenspannung des Erregersatzes, d. h. seine maximale Erregungsfähigkeit, voll ausgenutzt dadurch, daß ein Magnetverstärker vielfach übersteuert werden kann. Der Ausgangsstrom bleibt dann so lange auf einem höchsten Grenzwert, bis die Steuerdurchflutung auf den Nennwert zurückgegangen ist. Erst von diesem Punkt ab sinkt der Ausgangsstrom mit weiter abnehmender Steuerdurchflutung ebenfalls ab. Trifft man also die Dimensionierung z. B. so, daß dieser Punkt erst erreicht wird, wenn die Generatorspannung auf 10% ihres Nennwertes abgeklungen ist, dann verläuft praktisch der ganze Entregungsvorgang unter dem Einfluß maximaler Gegenerregung, was die Entregungszeit natürlich wesentlich verkürzt.In the normal operating state of the generator, the contact is open so that no influence whatsoever is exerted on the excitation substitute. If de-energization is to take place, contact 24 closes after the de-energization switch has been triggered; thus the supply voltage for the magnetic amplifiers 20 and 21 is applied, and the control field 17 receives according to the characteristic curve F i g. 3 Current in the counter-exciting sense, as long as the flow of the generator voltage or generator current beaufsehiagien control windings 20 a, 20 b or 21 a, 21 ö is present. While in already known de-excitation methods, in which the generator voltage is directly the value from which the counter-excitation and its temporal course are derived, so that high counter-excitation is only given at the beginning during the de-excitation process, the de-excitation device according to the invention, the ceiling voltage of the exciter substitute, ie his maximum excitation capacity, fully exploited because a magnetic amplifier can be overdriven many times. The output current then remains at a maximum limit value until the control flow has decreased to the nominal value. It is only from this point onwards that the output current also decreases as the control flow continues to decrease. So if you hit the dimensioning z. B. so that this point is only reached when the generator voltage has decayed to 10% of its nominal value, then practically the entire de-excitation process takes place under the influence of maximum counter-excitation, which of course significantly shortens the de-excitation time.

Um einen noch höheren Grad an Sicherheit gegen überschwingen der Generatorspannung zu erreichen, kann es für die praktische Anwendung zweckmäßig sein, die Magnetverstärker in der erfindungsgemäßen Entregungseinrichtung ebenfalls mit einer zusätzlichen Vorstromwicklung auszustatten, die aber jetzt einen anderen, nicht mehr lebenswichtigen Zweck erfüllt. Es ist auf diese Weise möglich, den Nullpunkt der Kennlinie in einen waagerechten Ast bestimmter Länge auseinanderzuziehen (F i g. 5), so daß eine bestimmte Empfindlichkeit um den Nullpunkt entsteht in dem Sinne, daß die Steuergrößen erst einen bestimmten Mindestwert aufweisen müssen, bis ein Ausgangsstrom zu verzeichnen ist.To provide an even higher degree of security against overshooting of the generator voltage To achieve this, it may be useful for practical use to use the magnetic amplifier in the de-excitation device according to the invention also with an additional Equip bias current winding, but now another, no longer vital Purpose accomplished. In this way it is possible to convert the zero point of the characteristic into a pull apart horizontal branch of a certain length (Fig. 5), so that a certain Sensitivity around the zero point arises in the sense that the control variables only Must have a certain minimum value before an output current is recorded is.

Claims

Claims: 1. Arrangement for de-energizing synchronous machines according to the principle of a counter-excitation controlled by a magnetic amplifier until it becomes zero of the stator field, that is, two magnetic amplifiers are provided that work in a known manner in push-pull circuit, whose control windings depend solely on the generator voltage and the generator current derived variables are applied as effective control variables that become zero a complete blocking of the output current without the aid of further influencing variables bring about.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in addition to the actual control windings yet another, charged with a constant bias current Control winding is present, so that a certain insensitivity to the zero point arises and passage only occurs when the control variables reach a certain minimum value exhibit. Publications considered: Deutsche Auslegeschriften L 18515 VIHb / 21 di (announced on May 30, 1956), L 21151 VIHb / 21 dl (published on October 18, 1956); AEG-Mitteilungen, 1956, pp. 352 to 354; Hut, 28th edition, 1957, Vol. IV a, p. 455, Fig. 19.