DE1290235B - Schaltung zur selbsttaetigen Leistungsfaktorregelung eines Wechselstromgenerators - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Drossel eines vorhandenen automatischen Spannungsselbsttätigen Leistungsfaktorregelung eines Wechsel- . reglers sein. Andererseits kann man auch einen gestromgenerators durch Steuerung der Generatorerre- steuerten Gleichrichter in dem Spulenkreis eines gung, bei der der Leistungsfaktor des Generators Spannungsreglers an Stelle einer veränderlichen Drosdurch Vergleichen der Phasenlage von Ausgangsspan- 5 sei verwenden.

nung und Ausgangsstrom gemessen und mit einer Vorzugsweise ist die Bezugsquelle ein anderer

einem Sollwert entsprechenden Bezugsgröße ver- Wechselstromgenerator oder ein Liniennetz, mit dem glichen und die Sollwertabweichung zur Erreger- der Wechselstromgenerator parallel läuft. Stromsteuerung benutzt ist. Die Bezugsquelle kann in weiterer Ausbildung der

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 072 727 ist io Erfindung einen Kreis mit einem einstellbaren, dem eine Synchronmaschine bekanntgeworden, bei der ein gewünschten Leistungsfaktor entsprechenden Sollannähernd konstanter Leistungsfaktor dadurch er- wertgeber enthalten.

reicht wird, daß der Leistungsfaktor ständig gemes- Schließlich kann in weiterer Ausbildung der Erfin-

sen, der Istwert mit dem gewünschten Sollwert ver- dung die Bezugsquelle durch einen Transistor mit glichen und die Differenz zwischen Soll- und Istwert 15 Impulsen von gegenüber der Wellenform einer Phase zur Beeinflussung der Erregung der Maschine be- des Generators invertierter Wellenform gespeist wernutzt wird. Die bekannte Schaltung hat eine Erreger- den, wobei der Transistor durch den Strom des Wecheinrichtung zum Ziel, die zu jedem an der Synchron- selstromgenerators, der die bistabile Kippstufe speist, maschinenwelle abgenommenen Drehmoment und gesteuert wird, so daß die Bezugsquelle jeweils dann damit zu jedem Wirkstrom, den die Maschine auf- 20 gesperrt ist, wenn die bistabile Kippstufe gesperrt ist. nimmt, einen solchen Erregerstrom liefert, daß ein Die Zeichnungen zeigen in

dem Wirkstrom proportionaler Blindstrom fließen F i g. 1 eine Gesamtschaltung des Generators,

muß. Zu diesem Zweck wird das Erregergerät derart Fig. 1 a einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer anausgebildet, daß dessen Blindstrom-Erregerstrom- deren Art eines Erregers und in Charakteristik für jeden Wirkstrom die entsprechende 25 F i g. 2 die Einrichtung zur Regelung des Leistungs-Blindstrom-Erregerstrom-Charakteristik der Syn- faktors gemäß der Erfindung in detaillierter Darchronmaschine in einem definierten stabilen Schnitt- stellung.

punkt kreuzt. Es handelt sich hier also um einspeziel· In Fig. 1 bedeutet ST den Stator des Wechsel-

les Reglersystem. Stromgenerators und R den Rotor desselben. Mit 2

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in ein- 30 ist der an einer Phase L₁ des Wechselstromgenerators fächer Weise unter Verwendung verhältnismäßig ein- liegende Stromwandler bezeichnet. PC deutet im fächer, sicher funktionierender elektrischer Bauele- Blockschaltbild die erfindungsgemäße Einrichtung an, mente bei geringem Raumbedarf den Leistungsfaktor während mit Fi? der Feldregler bezeichnet ist, der eines Wechselstromgenerators zu regeln. nach F i g. 1 über einen statischen Erreger SE und

Die Aufgabe ist durch eine Schaltung der einlei- 35 nach Fig. 1 a über einen rotierenden Erreger RE am tend genannten Art dadurch gelöst, daß die Sollwert- Rotor R des Wechselstromgenerators angeschaltet ist. abweichung einer an sich bekannten bistabilen Kipp- Bei der in F i g. 2 im einzelnen wiedergegebenen

stufe aufgeschaltet ist, die eine erste Rechteckimpuls- Ausführungsform ist ein Spannungswandler 1 an zwei folge erzeugt, deren Tastverhältnis eine Funktion des Phasen eines Wechselstromgenerators angeschaltet Leistungsfaktors des Generators darstellt, daß diese 40 und liefert einen Sinuswellenausgang mit einer Amerste Rechteckimpulsfolge mit einer zweiten, von plitude von beispielsweise 6 Volt. Ein zweiter Welleneinem anderen Impulsgenerator erzeugten Rechteck- zug wird von einem Stromwandler 2 abgeleitet, der impulsfolge, deren Tastverhältnis durch die Bezugs- in eine der Phasen des Wechselstromgenerators eingröße festgelegt ist, in einer Vergleichseinrichtung geschaltet ist und der eine Amplitude aufweist, die vergleichbar ist und daß ein der Abweichung der 45 sich mit dem Strom ändert, und eine Phasenverschie-Tastverhältnisse beider Impulsfolgen proportional er- bung liefert, die sich mit dem Leistungsfaktor ändert, zeugtes Fehlersignal, gegebenenfalls nach Verstär- Durch Inversion im Wandler 1 werden die beiden kung, zur Steuerung der Erregung benutzt ist. Wellenformen so angeordnet, daß sie im Phasenwin-

Die Erfindung macht sich also das an sich bereits kel beim Leistungsfaktor 1 um 180° verschoben sind, bekannte Prinzip der sogenannten Impulslängen- 50 Bei Betrachtung des Spannungskreises erkennt modulation zunutze. Von diesem Prinzip wird auch man, daß der Ausgang des Wandlers 1 an einer bei einem Transistor-Spannungsregler für Generate- Diode 3 liegt, durch die nur die negative Hälfte der ren Gebrauch gemacht, der in der »Siemens-Zeit- Wechselspannung hindurchgeht. Diese Hälfte wird schrift«, April 1962, S. 238 bis 242, beschrieben ist. einem Transistor 4 zugeführt, die den zugeordneten Hier handelt es sich jedoch nicht um eine Leistungs- 55 Kollektorwiderstand 5 erdet, wobei beim Anstieg und faktorregelung, sondern es findet lediglich bei Über- Abfall des Wellenimpulses Ein-Aus-Impulse erzeugt und Unterschreitung von Grenzwerten des Span- werden. Diese Impulse werden über einen Kondennungspegels eine Regelung der Erregermaschine statt. sator 6 auf den Eingang einer Seite einer bistabilen Für einen Phasenvergleich im Sinne der Erfindung Kippstufe aufgegeben, die aus den Transistoren 7, 8 bzw. für eine unmittelbare Leistungsfaktorregelung 60 und den zugeordneten Widerständen 13,14 besteht, ist diese Schaltung nicht geeignet. Der Wechselstrom vom Stromwandler 2 gelangt

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung kann das auf eine Diode 9 und von dort als negativer HaIb-Fehlersignal auf die Gleichstromvorspannungswick- perioden-Halbwellenzug auf einen Transistor 10 und lung einer veränderlichen Drossel oder eines Um- erdet den zugeordneten Kollektorwiderstand 11, so setzgerätes im Spulenkreis eines automatischen Span- 65 daß Ein-Aus-Impulse entstehen, die über den Konnungsreglers aufgegeben werden. Es vergrößert oder densator 12 der anderen Seite der bistabilen Kippverkleinert die Impedanz der Wechselstromwicklung stufe zugeführt werden. Sind die Phasen der von der der Drossel. Diese veränderliche Drossel kann die Spannung und der vom Strom abgeleiteten Impulse

einander entgegengesetzt, dann schaltet der Spannungsimpuls die bistabile Kippstufe in der einen Richtung, während sie der Stromimpuls in der anderen Richtung zurückstellt, so daß ein Rechteckwellenausgang entsteht, dessen Tastverhältnis von dem Phasenverhältnis der Spannungs- und Stromimpulse abhängt. Dieses Tastverhältnis ist beim Leistungsfaktor 1 gleich Eins. Eilt der Leistungsfaktor nach, dann wird die Impulsbreite größer als der Abstand, und umgekehrt wird bei einem voreilenden Leistungsfaktor der Abstand größer als die Impulsbreite.

Der Ausgang der bistabilen Kippstufe ändert sich in der Amplitude mit dem Leistungsfaktor des Wechselstromgenerators und wird einem Verstärker aus den beiden Transistoren 15,16 und den zugeordneten Widerständen zugeführt. Der Ausgang dieses Verstärkers führt zu einem Belastungswiderstand 17, welcher zur Regelung der Empfindlichkeit der Anordnung veränderbar sein kann.

Dem Belastungswiderstand 17 wird außerdem ein Bezugssignal aufgegeben. Wie man aus der Zeichnung erkennt, kommt dieses Bezugssignal von einem Kreis mit den Transistoren 18,19, 20, 21, die so angeordnet sind, daß eine Rechteckwellenform mit veränderlichem Tastverhältnis abhängig von der Einstellung eines Potentiometers 22 erzeugt wird. Das Bezugssignal kann selbstverständlich auch von einem anderen Wechselstromgenerator oder von einem Liniennetz in der vorher beschriebenen Weise abgeleitet werden.

Das Bezugssignal wird dem Belastungswiderstand 17 in Phase mit dem von der bistabilen Kippstufe abgeleiteten Signal aufgegeben und löscht das Signal bei einem durch das Potentiometer 22 vorher eingestellten Leistungsfaktor, wodurch sich der Leistungsfaktor des Wechselstromgenerators auf einen vorbestimmten Wert einstellen läßt.

Weicht der Leistungsfaktor des Wechselstromgenerators von dem durch den Bezugskreis eingestellten Wert ab, dann erhält man einen ein Fehlersignal liefernden Ausgang vom Belastungswiderstand 17, und dieser wird durch einen Kondensator 33 geglättet und einem aus den Transistoren 24, 25 und einem Abgleichwiderstand 26 gebildeten Verstärker zugeführt. Der Ausgang dieses Verstärkers führt zu einem Transistor 27, welcher wiederum die Gleichstromvormagnetisierungswicklung 28 einer veränderlichen Drossel 29 steuert.

Die Wechselstromwicklungen 30 dieser veränderliehen Drossel sind parallel zu einem linearen Widerstand 31 in Reihe mit der Spule 32 eines Spannungsreglers geschaltet. Die Gesamtimpedanz dieses Kreises wird über oder unter einem nominalen Wert durch Änderung der Gleichstromvorspannung in der Wicklung 28 durch den Transistor 27 in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor des Wechselstromgenerators vergrößert oder verkleinert.

Der die Transistoren 18,19, 20 und 21 zusammen mit dem Transistor 23 enthaltende Kreis stellt außerdem sicher, daß der Netzeingang zur Endstufe Null ist, wenn der Stromeingang vom Stromwandler 2 aus irgendeinem Grund abgeschaltet wird. Sobald dies auftritt, wird die bistabile Kippstufe mit den Transistoren 7 und 8 entweder in der »Ein«- oder in der »Aus«-Stellung gesperrt, was zu einem bestimmten Signal am Belastungswiderstand 17 führt, mit der Wirkung, daß die Erregung des Wechselstromgenerators über die normalen Grenzen eingestellt wird. Ein Impuls mit bestimmter Wellenform wird vom Transistor 23 nur so lange erzeugt, wie der Eingang vom Stromwandler 2 die bistabile Kippstufe mit den Transistoren 7 und 8 betreibt. Diese Wellenform speist die Rechteckwelle, welche von den Transistoren 18, 19, 20 und 21 erzeugt wird. Wird der Stromeingang vom Wandler 2 abgeschaltet, wobei die bistabile Kippstufe im »Ein«- oder »Aus«-Zustand gesperrt wird, dann ist die im Kreis 18,19,20 und 21 erzeugte Rechteckwelle in ähnlicher Weise gesperrt, und es wird ein gleiches Signal auf dem Belastungsausgang 10 aufgebracht, so daß der Netzeingang zur Endstufe gleich Null wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur selbsttätigen Leistungsfaktorregelung eines Wechselstromgenerators durch Steuerung der Generatorerregung, bei der der Leistungsfaktor des Generators durch Vergleichen der Phasenlage von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom gemessen und mit einer einem Sollwert entsprechenden Bezugsgröße verglichen und die Sollwertabweichung zur Erregerstromsteuerung benutzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertabweichung einer an sich bekannten bistabilen Kippstufe (7, 8 und 13,14) aufgeschaltet ist, die eine erste Rechteckimpulsfolge erzeugt, deren Tastverhältnis eine Funktion des Leistungsfaktors des Generators darstellt, daß diese erste Rechteckimpulsfolge mit einer zweiten, von einem anderen Impulsgenerator (18,19, 20, 21) erzeugten Rechteckimpulsfolge, deren Tastverhältnis durch die Bezugsgröße festgelegt ist, in einer Vergleichseinrichtung (17) vergleichbar ist und daß ein der Abweichung der Tastverhältnisse beider Impulsfolgen proportional erzeugtes Fehlersignal, gegebenenfalls nach Verstärkung, zur Steuerung der Erregung benutzt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal der Spule (32) eines selbsttätigen Spannungsreglers zugeführt ist, der zur Steuerung des Erregerstromes dient.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal der Gleichstrom-Vorspannungswicklung einer im Spulenkreis des selbsttätigen Spannungsreglers befindlichen veränderbaren Drossel (29) zugeführt ist.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal einem im Spulenkreis des selbsttätigen Spannungsreglers befindlichen gesteuerten Gleichrichter zugeführt ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsquelle ein anderer Wechselstromgenerator oder ein Liniennetz ist, mit dem der Wechselstromgenerator parallel läuft.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsquelle einen Kreis mit einem einstellbaren, dem gewünschten Leistungsfaktor entsprechenden Sollwertgeber enthält.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsquelle durch einen Transistor (23) mit Impulsen von gegenüber der Wellenform einer Phase des

Generators invertierter Wellenform gespeist wird, wobei der Transistor (23) durch den Strom des Wechselstromgenerators, der die bistabile Kippstufe (7, 8; 13,14) speist, gesteuert wird, so daß die Bezugsquelle jeweils dann gesperrt ist, wenn die bistabile Kippstufe gesperrt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen