DE1290236B - Anordnung zur Regelung der Kompoundierung fuer einen nebenschlusserregten Generator - Google Patents

Anordnung zur Regelung der Kompoundierung fuer einen nebenschlusserregten Generator

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DE1290236B
DE1290236B DE1962N0021573 DEN0021573A DE1290236B DE 1290236 B DE1290236 B DE 1290236B DE 1962N0021573 DE1962N0021573 DE 1962N0021573 DE N0021573 A DEN0021573 A DE N0021573A DE 1290236 B DE1290236 B DE 1290236B
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compounding
load
generator
controllable valve
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DE1962N0021573
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Bacon Kenneth Frank
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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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
    • H02P9/38Self-excitation by current derived from rectification of both output voltage and output current of generator
    • 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
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    • H02P9/34Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using magnetic devices with controllable degree of saturation in combination with controlled discharge tube or controlled semiconductor device

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung der Kompoundierung für einen nebenschlußerregten Generator, bei der insbesondere bei Teillast der Erregergleichstrom aus einer von der Ausgangsspannung des Generators abhängigen Komponente sowie einer vom Belastungsstrom des Generators abhängigen Komponente (Kompoundierung) besteht und bei der die Ausgangsspannung des Generators durch Änderung des Erregerstromes selbsttätig gesteuert wird und der Erregerstrom durch einen von einem mit Phasenanschnittssteuerung arbeitenden steuerbaren Ventil periodisch veränderbaren Nebenschluß zu der Kompoundierungsstromquelle einstellbar ist.
  • Bei einem bekannten Wechselstromgenerator enthält die Kompoundierungsquelle einen Stromtransformator, der mit den Ausgangsleitungen in Reihe liegt und eine Gleichrichterschaltung speist; die Spannungsquelle enthält dabei einen Spannungstransformator, der mit den Ausgangsleitungen des Wechselstromgenerators verbunden ist und eine weitere Gleichrichterschaltung speist. Dieser Spannungstransformator kann eine hohe Streureaktanz aufweisen, wodurch der gleichgerichtete Strom für eine bestimmte Generatorausgangsspannung etwa konstant gehalten werden kann. Eine solche Spannungsquelle kann darüber hinaus auch durch den Fehlerausgang einer Vergleichseinrichtung gesteuert werden, welche die Wechselstromgeneratorausgangsspannung mit der Spannung einer Bezugsquelle vergleicht. Der Erregerstrom und die Generatorausgangsspannung können dabei mittels des periodisch veränderbaren Nebenschlusses verändert werden.
  • In einigen Betriebsfällen eines umlaufenden Generators ist es erwünscht, daß der Generator ohne Rücksicht auf seine Ausgangsspannung einen großen Ausgangsstrom erzeugt, z. B. unter Kurzschlußbedingungen, um das Durchbrennen von Schmelzsicherungen zu gewährleisten. Wenn ein Kurzschluß auftritt, verschwindet die Spannungsspeisung der Erregung, so daß die ganze Erregung durch die Kompoundierungsquelle aufgebracht werden muß. Die Kompoundierungserregung muß somit mit dem Belastungsstrom sehr stark zunehmen.
  • Die Folge ist, daß die Kompoundierungsquelle schon bei einem Belastungsstrom, der kleiner ist als der Vollastwert, den gesamten erforderlichen Erregerstrom liefert. Unterhalb dieses Belastungsstroms arbeitet dann die bekannte Anordnung auf die gewünschte Weise; oberhalb des genannten Belastungsstromes liefert jedoch die Kompoundierungsquelle einen zu hohen Erregerstrom, was theoretisch dazu zwingen würde, die Erregerspannungsquelle eine »negative« Erregung liefern zu lassen. Da die gebräuchlichen Regelvorrichtungen aber Einwegvorrichtungen sind, ist es unmöglich (ohne Einschaltung einer gesonderten Stromquelle), eine solche negative Erregungskomponente zu liefern (um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten), weshalb die Wechselstromgeneratorausgangsspannung außer Kontrolle gerät.
  • Es ist bekannt, den Generatorerregerstrom nur mittels der Ausgangsspannung des Generators und eines Widerstandes zu steuern. Dabei ist ein Schalter sowohl der Kompoundierungsquelle als auch der Spannungsquelle parallel geschaltet. Nachteilig ist bei diesem Aufbau, daß der Generator nicht auf den Kurzschlußfall abgestimmt ist. Um den Kurzschlußfall auszuklammern, ist der Erregerstrom von einer gewissen Belastung an auf einen konstanten Höchstwert begrenzt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Regelung der Kompoundierung für einen nebenschlußerregten Generator zu schaffen, die im Kurzschlußfall eine solche Erregung aufrechterhält, daß der Generator trotz Ausfall seiner Nebenschlußerregung einen so hohen Strom abgibt, daß die Schmelzsicherungen durchbrennen.
  • Die gestellte Aufgabe ist bei der eingangs erwähnten Anordnung dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die Phasenanschnittsteuerung so ausgebildet ist, daß das steuerbare Ventil einen bei steigender Belastung des Generators kleiner werdenden Anteil der belastungsabhängigen Komponente führt, derart, daß in Richtung auf eine kurzschlußartige Belastung die spannungsabhängige Erregerkomponente mehr und mehr unterdrückt wird.
  • Bei einer solchen Anordnung wird der Erregerstrom vorzugsweise mittels eines periodisch wirksamen steuerbaren Ventils entnommen, das eine im wesentlichen nicht ohmsche, verlustleistungslose Schaltstrecke bildet, statt, wie in manchen anderen Steuersystemen, über einen Widerstand entnommen zu werden; außerdem kann die Erregung auch nahezu unter Kurzschlußbedingungen, bei denen am Generatorausgang praktisch keine Spannung mehr vorhanden ist, noch aufrechterhalten werden.
  • Der Kurzschlußstrom IK kann in einer zweckmäßigen Ausführungsform nach der Erfindung z. B. auf einen Pegel eingestellt werden, der etwa doppelt so groß wie der zulässige Vollastwert IN ist, wobei die Kompoundierungsquelle bei kurzschlußartiger Belastung den gesamten Felderregerstrom liefert.
  • Um zu erreichen, daß ein Beitrag aus der Kompoundierungsquelle immer vorhanden ist, genügt es, den Arbeitszyklus des Ventils innerhalb des ganzen Arbeitsbereiches zwischen Leerlauf und Kurzschluß zu ändern. Die Anordnung wird jedoch wesentlich einfacher, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung die Phasenanschnittsteuerung derart ausgebildet ist, daß sie den Arbeitszyklus des steuerbaren Ventils nur innerhalb des Teiles des Belastungsstrombereiches ändert, der den kurzschlußartigen Stromwert enthält. Die Änderung des Arbeitszyklus der steuerbaren Ventile kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aber auch derart durchgeführt werden, daß innerhalb des erwähnten Teiles des Belastungsstrombereiches ein im wesentlichen konstanter durchschnittlicher Strom entnommen wird. Dies kann durch einen einfachen, periodisch wirksamen Schaltkreis durchgeführt werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Phasenanschnittsteuerung derart eingerichtet, daß sie den Arbeitszyklus des steuerbaren Ventils innerhalb des erwähnten restlichen Teils des Belastungsstrombereiches konstant hält und dieses steuerbare Ventil dabei die Entnahme eines dem Belastungsstrom proportionalen durchschnittlichen Stromes vornehmen läßt. Es ergibt sich damit eine Leistungsersparnis auch im niedrigeren Bereich der Belastungsströme, wodurch die gleichen Ventile die Steuerung innerhalb des gesamten Bereiches auf einfache Weise gewährleisten können.
  • Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung dient als steuerbares Ventil ein oder mehrere steuerbare Silizium-Gleichrichter. Diese können sehr hohe Ströme bei sehr kleinem Spannungsabfall führen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Phasenanschnittsteuerung eine stromempfindliche Vorrichtung, die mit dem steuerbaren Ventil in Reihe geschaltet und mit einer Bezugsstromquelle verbunden ist. Als stromempfindliche Vorrichtung kann dabei ein magnetischer Verstärker eingesetzt sein.
  • Schließlich kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Regelung der Kompoundierung eines Wechselstromgenerators das steuerbare Ventil an einen Stromtransformator der Kompoundierungsquelle angeschlossen sein, dessen Primärwicklungen mit den Ausgangsleitungen des Wechselstromgenerators in Reihe geschaltet sind.
  • Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
  • F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung; F i g. 2 zeigt die Erregungscharakteristik einer Anordnung nach der Erfindung; F i g. 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig.1; F i g. 4 zeigt eine Erregungscharakteristik des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1; F i g. 5 zeigt ein weiteres Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1, in dem das in dieser Figur in Blockform gezeigte periodisch wirksame Ventil in Einzelheiten dargestellt ist; F i g. 6 zeigt Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise eines im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 5 verwendeten Magnetverstärkers; F i g. 7 zeigt das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung; F i g. 8 zeigt Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser zweiten Ausführungsform.
  • In F i g. 1 ist der einstellbare, periodisch veränderbare Nebenschluß zu der Kompoundierungsstromquelle auf deren Gleichstromseite geschaltet und durch das Ventil SW dargestellt.
  • Die Steuermittel zum Ändern des Arbeitszyklus des Ventils SW enthalten einen magnetischen Verstärker MA, der mit dem Ventil in Reihe geschaltet ist und auch eine Bezugsstromwicklung WR aufweist, die mit einer schematisch angegebenen Bezugsstromquelle R verbunden ist.
  • Um zu verhüten, daß der Punkt P1 der F i g. 2 bei einer Belastung, die kleiner als die Vollast ist, unterhalb des Spannungspegels I" zu liegen kommt, d. h., daß die Kompoundierungsquelle schon vor dem Erreichen des Nennstromes den gesamten Erregerstrom liefert, wurde eine Verschiebung der Geraden A nach rechts vorgenommen, und zwar dadurch, daß die Steigung der Geraden A erhöht (durch erhöhte Kompoundierung) und die Gerade selbst, nach der Erfindung, in Richtung auf größere Stromwerte parallel verschoben wurde, durch die Entnahme eines konstanten Durchschnitts-Kompoundierungsstromes mittels des periodisch wirksamen Ventils SW.
  • Die Kompoundierungskurve A wurde dabei derart verlegt, daß ihr Schnittpunkt mit der Kurve B der Gesamterregung nach dem Punkt P1 verschoben wurde, der oberhalb der Vollbelastung liegt und in dem das Ausfallen der Spannungssteuerung durch die Nebenschlußerregung ohne nachteilige Folgen ist. Wird die Kompoundierungskurve A als gerade Linie innerhalb des genannten Bereiches aufrechterhalten, so wird die Wirkungsweise der Erregungscharakteristik nach F i g. 2 entsprechen. Es ist auch möglich, den Arbeitszyklus (d. h. das Impulsverhältnis) des Ventils sich in komplizierter Weise innerhalb des ganzen Bereiches (vom Leerlauf bis zum Kurzschluß) ändern zu lassen, so daß ein Beitrag aus der Kompoundierungsquelle immer vorhanden ist. Einfachere Anordnungen können jedoch verwendet werden, wenn die Phasenanschnittsteuerung zur Änderung des Arbeitszyklus des Ventils derart eingerichtet ist, daß sie diesen Arbeitszyklus nur innerhalb eines Teiles des Belastungsstrombereiches ändern kann, der den kurzschlußartigen Stromwert enthält, wobei die Änderung, wie oben erwähnt, derart durchgeführt wird, daß ein im wesentlichen konstanter Durchschnittsstrom entnommen wird. Dies kann durch ein periodisch wirksames steuerbares Ventil SW durchgeführt werden.
  • Bei der Wirkungsweise nach F i g. 2 gibt es einen Bereich 0-In, innerhalb dessen die ganze Erregung von der Spannungsquelle geliefert wird. Um dies zu verhüten, kann der übrige Teil des Bereiches (ausgehend vom Leerlauf) auf mehrere Weisen kompoundiert werden. Es ist z. B. möglich, einen Widerstand parallel zu dem Ventil (das dann geöffnet bleibt) zu schalten; diese Einschaltung kann z. B. durch einen Transistorschalter bewirkt werden. Das Ergebnis würde als gerade Linie 0-Z erscheinen (F i g. 3). Wenn diese Kurve der B-Kurve überlagert wird, so liegen die neuen Schnittpunkte so, wie es in F i g. 4 dargestellt ist, worin P rechts von dem Vollastwert liegt.
  • Das steuerbare Ventil SW wird mittels eines Systems von steuerbaren Gleichrichtern gebildet, das an Hand von F i g. 5 näher erläutert ist. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist folgende: Eine konstante Stromentnahme IBL wird dadurch innerhalb des Bereiches Z-IK bewirkt, daß der Arbeitszyklus von SW derart geändert wird, daß es von einem konstanten Durchschnittsstrom durchflossen wird (F i g. l.). Es gibt jedoch einen bestimmten maximalen Arbeitszyklus, den SW nicht überschreiten darf, so daß unterhalb eines entsprechenden Punktes Z der Durchschnittsstrom IBL durch das steuerbare Ventil SW ein fester Teil von 1c ist und der Kompoundierungs-Erregerstrom den Rest h IRI, bildet (F i g. 3).
  • Die Wirkung auf die Erregungscharakteristik ist in F i g. 4 dargestellt. Der Unterschied zwischen den Kurven A und B (d. h. die durch die Quelle S1 gelieferte Erregung) ist jetzt viel kleiner als in F i g. 2.
  • Die Mittel, um dies durchzuführen, sind in F i g. 5 gezeigt. Die Feldwicklung 5 kann aus der Quelle Si über einen Gleichrichter DV und aus einer Quelle S., über einen Gleichrichter 20 mit Erregerstrom gespeist werden. Das periodisch wirksame steuerbare Ventil SW wird von einem Kreis steuerbarer Siliziumgleichrichter gebildet. In diesem Kreis wird die Ventilwirkung durch den Gleichrichter 21 erfüllt; die EIN-Zeit wird dabei ausgelöst mittels eines der Steuerelektrode 22 dieses Gleichrichters zugeführten Zündimpulses. Die AUS-Zeit wird dadurch eingeleitet, daß der steuerbare Gleichrichter 21 durch einen von Umformerschaltungen her bekannten Kommutierungsvorgang unleitend gemacht wird, indem Hilfs-Gleichrichterelemente 23, 24 nacheinander und unter Steuerung mittels ihren Steuerelektroden 25, 26 zugeführter Taktimpulse leitend gemacht werden.
  • Eine Steuerwicklung 27 des Magnetverstärkers MA liegt in Reihe mit dem steuerbaren Ventil SW, wobei die Reihenschaltung parallel zur Kompoundierungsquelle geschaltet ist, um eine Stromentnahme aus dieser Quelle zu bewirken. Der MagnetverstärkerMA besitzt auch eine Bezugsstromwicklung 28, der ein Bezugsstrom von vorgegebenem Wert aus einer Batterie 29 zugeführt wird. Dem Magnetverstärker MA wird eine rechteckige Trägerspannung T zugeführt (F i g. 6). Diese Trägerspannung T wird mittels eines Oszillators 30 erzeugt, der über eine Leitung 31 mit dem Magnetverstärker MA verbunden ist. Der Magnetverstärker arbeitet während beider Halbperloden der Rechteckwelle T und erzeugt zusammen mit einem Doppelweggleichrichter eine rechteckige Welle U, die die doppelte Frequenz gegenüber der Rechteckwelle T aufweist, wobei die Verzögerung der Vorderflanke Y der Rechteckwelle U vom Strom durch die Steuerwicklung 27 und vom Bezugsstrom abhängig ist. Die so erzeugte Rechteckwelle U wird über eine Leitung 32 einem Eingang 33 einer logischen Vorrichtung 34 vom »Oder«-Typ zugeführt. Dem anderen Eingang 35 dieser Vorrichtung wird eine andere Rechteckwelle Y zugeführt, welche ebenfalls von der Rechteckwelle T des Oszillators 30 abgeleitet ist und zweimal die Frequenz dieser Rechteckwelle T aufweist; die Vorderflanke W dieser Rechteckwelle Y ist jedoch um einen vorgegebenen Betrag verzögert. Die Rechteckwelle Y wird mittels einer Vorrichtung 36 erzeugt, die vorzugsweise ein gesteuerter monostabiler Multivibrator ist, wobei die monostabile Wirkung die vorgegebene Verzögerung liefert.
  • Die »Oder«-Vorrichtung 34 liefert ein Ausgangssignal, wenn ein Eingangssignal entweder am Eingang 33 oder am Eingang 35 eintrifft. Wenn die zwei Eingangssignale zeitlich getrennt eintreffen, so wird das in, der »Oder«-Vorrichtung 34 zuerst eintreffende Signal die Zeit bestimmen, zu welcher das Ausgangssignal erzeugt wird. Werden also diese Eingangssignale durch die genannten Vorderflanken Y und W gebildet und erscheint die Vorderflanke Y der Rechteckwelle U des magnetischen Verstärkers vor der Vorderflanke W der Rechteckwelle Y der Verzögerungsvorrichtung 36, so steuert der magnetische Verstärker die Zeit des Auftretens des Ausgangssignals der »Oder«-Vorrichtung 34. Anders wird die Zeit dieses Auftretens nicht mehr durch den magnetischen Verstärker, sondern durch die Verzögerungsvorrichtung 36 gesteuert, und die Zeit des Auftretens des Ausgangssignals ist dann unveränderlich. Das Ausgangssignals der »Oder«-Vorrichtung steuert das Auftreten von Zündimpulsen für den Gleichrichter 24, die in einer Vorrichtung 37 erzeugt und über eine Leitung 38 der Steuerelektrode 26 zugeführt werden, zum Ausschalterz des. Gleichrichters 21. Dies wird dadurch erreicht, daß der Gleichrichter 23 gleichzeitig mit dem Gleichrichter 21 leitend gemacht wird mittels Zündimpulsen, die ihnen aus einer Vorrichtung 39 zugeführt werden, daß- dabei ein Kommutierungskondensator aufgeladen wird, und` daß schließlich, wenn der Gleichrichter 24 durch einen Impuls aus der Vorrichtung 37 gezündet wird. dieser Kondensator teilweise über Gleichrichter 21 entladen wird; mit einem Entladestrom" der ausreichend ist, um das Leiten des Gleichrichters 21 zu beenden. Der Gleichrichter 21 bleibt dann nichtleitend, bis er und der Gleichrichter 23 wieder mittels eines Impulses mit einem bestimmten Wiederholungsintervall aus der Vorrichtung 39 gezündet werden, welche Vorrichtung über eine Leitung 40 mit dem Oszillator 30 synchronisiert ist. Der Gleichrichter 21 wird also in jeder Periode zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet, aber in einem durch die »Oder«-Vorrichtung 34 gesteuerten Zeitpunkt ausgeschaltet.
  • Im Betrieb wird der durchschnittliche Entnahmestrom, der die Steuerwicklung 27 des magnetischen Verstärkers durchfließt, in diesem Verstärker mit dem Bezugsstromwert verglichen und bewirkt eine gewisse Verzögerung der Vorderflanke Y der Rechteckwelle U. Der magnetische Verstärker reagiert nur auf den durchschnittlichen Entnahmestrom und läßt die Tatsache unbeachtet, daß dieser Strom nicht kontinuierlich ist. Wenn man annimmt, daß die soeben erwähnte Verzögerung kleiner ist als diejenige, die durch die Vorrichtung 36 verursacht wird, so werden Impulse aus der Vorrichtung 37 die Leitungsperiode des Gleichrichters 21 steuern, und zwar derart daß eine Neigung zum Zunehmen des durchschnittlichen Entnahmestromes durch die Wicklung 27 des magnetischen Verstärkers eine Abnahme der Leitungsperiode des Gleichrichters 21 verursacht, d. h., daß das System immer darauf abzielt, den durchschnittlichen Entnahmestrom auf einen gewissen konstanten Wert zu stabilisieren, welcher Wert durch den Bezugsstrom in der Wicklung 28 des magnetischen Verstärkers bestimmt ist, und auf diese Weise das Fließen eines bestimmten Entnahmestroms bei hoher Belastung gestattet (Fi g. 3). Andererseits, wenn der durchschnittliche Entnahmestrom bei kleinerem Belastungsstrom unter diesen Wert sinkt (links vom Punkt Z), ist der magnetische Verstärker bestrebt, eine möglichst große Verzögerung der Vorderflanke Y der Rechteckwelle U zu bewirken. Weil diese Verzögerung dann die durch die Vorrichtung 37 bewirkte Verzögerung übersteigt, übernimmt letztere aber die Steuerung der Leitungsperiode des Gleichrichters 21, welcher dann mit festem EIN-AUS-Verhältnis schaltet und eine Stromentnahme bewirkt, die im Verhalten derjenigen ähnlich ist, die über einen Widerstand erfolgt, ohne den Nachteil des Leistungsverlustes in einem solchen Widerstand, und die die geradlinige Charakteristik ergibt, die in F i g. 3 zwischen dem Punkt Z und dem Ursprung dargestellt ist.
  • Statt der in F i g. 5 dargestellten Vorrichtung mit einem Entnahmeschalter, der auf den Kornpoundierungsgleichstrom einwirkt, können mehrere Entnahmeschalter verwendet werden, die je auf eine Phase der Wechselstromspeisung durch Stromtransformatoren einwirken. F i g. 7 zeigt schematisch einen Teil einer solchen Schaltungsanordnung. In dieser Figur sind die bereits beschriebenen Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Anderungen bestehen darin, daß mehrere Entnahmeschalter durch steuerbare Gleichrichter 41, 42, 43, gebildet werden, die Steuerelektroden 44, 45 bzw. 46 aufweisen, wobei jeder steuerbare Gleichrichter zwischen die Endklemme je einer der in Sternschaltung geschalteten Sekundärwicklungen- der Stromtransformatoren 6, 7,. 8 und einen gemeinsamen Punkt 47 geschaltet ist. Die steuerbaren Gleichrichter werden nacheinander durch Impulse aus Impulsquellen 48 (1), 48 (2) und 48 (3) gezündet, die den Steuerelektroden 44, 45 bzw. 46 zugeführt werden. Die Impulsquellen 48 (1), 48 (2) und 48 (3) werden gesteuert mittels der Ausgangssignale von magnetischen Verstärkern MA (1), MA (2) und MA (3); die Signale werden dabei erzeugt über drei Widerstände 50 (1), 50 (2) und 50 (3), wobei die Wechselstromspeisung der einzelnen magnetischen Verstärker einer entsprechenden Phase der Leitung 2, 3, 4 entnommen wird. Ein neutraler Punkt ist mit N bezeichnet. Die magnetischen Verstärker MA (1), MA (2) und MA (3) haben Steuerwicklungen 27 (1), 27 (2) und 27(3), die in Reihe zwischen einen gemeinsamen Punkt 47 der steuerbaren Gleichrichter und eine gemeinsame Leitung 49 der drei oberen Gleichrichter einer Dreiphasen-Gleichrichterbrücke der Kompoundierungsquelle Sz geschaltet sind. In dieser Schaltungsanordnung arbeiten die drei steuerbaren Gleichrichter-Vorrichtungen und die drei genannten Gleichrichter nacheinander, um eine Stromentnahme aus jeder Phase der Kompoundierungsquelle aus den Stromtransformatoren 6, 7 und 8 vorzunehmen, wobei die Menge der Entnahme durch die magnetischen Verstärker MA (1), MA (2) und MA (3) gesteuert wird. Die Wirkungsweise ist im Prinzip gleich derjenigen, die im Zusammenhang mit F i g. 5 beschrieben wurde, mit einer Kompoundierungskurve, wie sie in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist. In der Schaltungsanordnung nach F i g. 7 werden jedoch weder ein Rechteckgenerator noch eine »Oder«-Vorrichtung und eine Verzögerungsvorrichtung verwendet. Die Wechselstromspeisung aus dem Generator ersetzt den Rechteckgenerator, und die Phasenverschiebung ersetzt die Verzögerungsvorrichtung.
  • Die verschiedenen Wellenformen, die für die Arbeitsweise der Anordnung kennzeichnend sind, werden an Hand der F i g. 8 erläutert. Die Spannungswellenform des Sinusgenerators einer Phase ist im Figurenteil M gezeigt. Jeder magnetische Verstärker wird hingegen mit Wechselstrom der Wellenform N nach F i g. 8 gespeist. Diese weist gegenüber M aus nachstehend beschriebenen Gründen einen Phasenunterschied 0 auf. Der magnetische Verstärker erzeugt eine Ausgangswelle O mit einer periodischen Unterbrechung d, deren Phasenlagen 0 in bezug auf die Nullage C vom Steuerstrom durch die betreffende Wicklung 27 (1), 27 (2) oder 27 (3) abhängig sind. Von jeder Unterbrechung d wird ein Impuls e abgeleitet, der durch die Impulsquellen 48 erzeugt wird (Wellenform P) und der der Steuerelektrode 44, 45, 46 eines entsprechenden steuerbaren Gleichrichters 41, 42, 43 zugeführt wird, der nur durch positive Impulse gezündet wird. Dieser steuerbare Gleichrichter wird gegebenenfalls unter Anwendung einer geeigneten, nicht dargestellten Vorspannung gesperrt gehalten, bis dieser Impuls eintrifft, und erst dann leitend. Bei der Wellenform Q wird eine Wechselspannungswelle f aus dem Stromtransformator zwischen Anode und Kathode jedes steuerbaren Gleichrichters angelegt. Diese Welle f ist für den Fall einer ohmschen Belastung dargestellt und ist daher in Phase mit der Welle M. Die Leitungsperiode fängt daher in g infolge des Impulses e an und dauert an bis h, wo die Anoden-Kathoden-Spannung des steuerbaren Gleichrichters ihre Polarität ändert. Die Leitungsperiode (EIN-Periode) ist mit dem schraffierten Gebiet dargestellt und ist durch die Phasenlage (h bestimmt, zu der der Impuls gebildet wird, und darum durch den Strom, der in der Steuerwicklung 27 (1), 27 (2) oder 27 (3) des betreffenden magnetischen Verstärkers fließt. Da dieser Strom wie in der Ausführungsform nach F i g. 5 der kombinierte durchschnittliche Strom des steuerbaren Gleichrichters ist, bewirkt das Steuersystem eine Stabilisierung des kombinierten durchschnittlichen Stromes der steuerbaren Gleichrichter auf einen im wesentlichen unveränderlichen Wert, der durch den Bezugsstrom durch die Wicklung 28 (1), 28 (2) oder 28 (3) des betreffenden magnetischen Verstärkers vorgeschrieben ist. Daher fließt ein konstanter durchschnittlicher Strom parallel zu den Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren 6, 7, B.
  • Diese Wirkungsweise mit konstantem durchschnittlichem Strom würde eine Kompoundierungskurve entsprechend F i g. 2 liefern. Um die Wirkung einer energieverlustlosen »ohmschen« Entnahme innerhalb des unteren Teiles der Kurve A zu erhalten, wird dafür gesorgt, daß die magnetischen Verstärker MA (1), MA (2) und MA (3) in diesem Teil des Entnahmebereichs die Phasenlage, bei der die entsprechenden steuerbaren Gleichrichter leitend werden, nicht beeinflussen, welche Phasenlage dann festgehalten wird, vorzugsweise in einem Punkt, für den 0 gleich 0 ist. Im Prinzip liefert die Anordnung nach F i g. 7 mit Verlust der Steuerwirkung der magnetischen Verstärker ähnliche Ergebnisse wie die Anordnung mit »Oder«-Vorrichtung der F i g. 5. Im einzelnen wird jedoch der Verlust der Steuerwirkung in der Anordnung nach F i g. 7 dadurch erhalten, daß für entsprechende Phasen die Wechselstromspeisung der magnetischen Verstärker von der Wechselstromspeisung der steuerbaren Gleichrichter aus den Stromtransformatoren um einen Phasenwinkel D abweicht, wie in F i g. 8 mit den Wellenformen M und N dargestellt.
  • Vorzugsweise werden die magnetischen Verstärker mit einem nacheilenden Strom gespeist. Dies kann durch Anwendung einer geeigneten, nicht dargestellten Phasenverschiebungsvorrichtung erreicht werden und dadurch, daß der Phasenwinkel O derart gewählt wird, daß der übrige Teil 180° - O der Halbperiode, der vor dem Punkt h der Welle Q liegt, die längste »EIN«-Periode ergibt, die notwendig ist, um die erforderliche Entnahme im Punkt Z (F i g. 3 und 4) zu erhalten. Da die Unterbrechung d der Welle O durch die magnetischen Verstärker bei Erzeugung eines positiven Impulses e nicht vor den Punkt c verlegt werden kann, kann der betreffende steuerbare Gleichrichter nicht vor diesem Punkt C gezündet werden und muß dann mit einem festen EIN-AUS-Verhältnis arbeiten, das der genannten »ohmschen« aber im wesentlichen verlustlosen Entnahme entspricht. Diese Wirkungsweise entspricht dem zwischen den Punkten O und Z der F i g. 3 und 4 liegenden Teil der Kurve A.
  • Ein nacheilender Phasenwinkel 0 von 120° hat sich dabei als geeignet erwiesen; diese Phasenverschiebung ist mit einem Dreiphasensystem sehr einfach dadurch zu erhalten, daß die gesteuerten Wicklungen der magnetischen Verstärker unter Vertauschung der Phasenverbindungen aus den Generatorausgangsleitungen gespeist werden.
  • Eine vereinfachte Anordnung dieses Typs ist in Einzelheiten in F i g. 7 dargestellt. Unter Berücksichtigung der obenerwähnten Phasenvertauschung hat jeder magnetische Verstärker MA (1), MA (2) oder MA (3) eine gesteuerte Wicklung 51(1), 51(2) oder 51(3), die zwischen eine Phase des Generatorausgangs und ein Ende eines entsprechenden Widerstandes 50 (1), 50 (2) oder 50 (3) geschaltet ist, wobei die anderen Enden der drei Widerstände 50 (1), 50(2) oder 50(3) mit einem neutralen Punkt N verbunden sind. Die über jeden dieser Widerstände erzeugte Spannung wird einer Impulsquelle 48(1), 48 (2) oder 48 (3) zugeführt, worin das Auftreten von Unterbrechungen d (Welle O, F i g. 8) Impulse e hervorruft (Welle P, F i g. 8). Diese Impulse werden durch Leitungen 52 (1), 52 (2) oder 52 (3) den Steuerelektroden 44, 45 oder 46 der steuerbaren Gleichrichter zugeführt. Zwischen dem gemeinsamen Punkt 47 und den Impulsquellen 48 (1), 48 (2) und 48 (3) ist eine Rückleitung 53 vorgesehen.
  • Wie erwähnt, ist die Welle Q für eine ohmsche Belastung geeignet. Wenn die Belastung reaktiv ist, wird die von den Stromtransformatoren erhaltene Spannung andere Phasenwinkel aufweisen, wie in F i g. 8 durch die Wellen R (voreilend) und S (nacheilend) dargestellt ist. Das in R und S schraffiert dargestellte maximale Leitungsgebiet der steuerbaren Gleichrichter 41, 42 und 43 wird demzufolge vom Belastungstyp abhängen. Da dies den Teil 0-Z der Kurve A nach F i g. 4 beeinflussen wird, muß das System durch Beschränkung dieses maximalen Leitungsgebiets derart eingestellt werden, daß 0-Z für die in der Praxis vorkommenden Belastungstypen immer unterhalb der Kurve B bleibt.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Regelung der Kompoundierung für einen nebenschlußerregten Generator, bei der insbesondere bei Teillast der Erregergleichstrom aus einer von der Ausgangsspannung des Generators abhängigen Komponente sowie einer vom Belastungsstrom des Generators abhängigen Komponente (Kompoundierung) besteht und bei der die Ausgangsspannung des Generators durch Änderung der Erregerstromes selbsttätig gesteuert wird und der Erregerstrom durch einen von einem mit Phasenanschnittsteuerung arbeitenden steuerbaren Ventil periodisch veränderbaren Nebenschluß zu der Kompoundierungsstromquelle einstellbar ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Phasenanschnittsteuerung so ausgebildet ist, daß das steuerbare Ventil (SW) einen bei steigender Belastung des Generators (1) kleiner werdenden Anteil der belastungsabhängigen Komponente führt, derart, daß in Richtung auf eine kurzschlußartige Belastung die spannungsabhängige Erregerkomponente mehr und mehr unterdrückt wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß und die Phasenanschnittsteuerung derart ausgebildet sind, daß - die Kompoundierungsquelle (S2) bei kurzschlußartiger Belastung den gesamten Felderregerstrom liefert.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittsteuerung derart ausgebildet ist, daß sie den Arbeitszyklus des steuerbaren Ventils (SW) nur innerhalb des Teiles des Belastungsstrombereichs ändert, der den kurzschlußartigen Stromwert enthält.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittsteuerung derart eingerichtet ist, daß sie den Arbeitszyklus des steuerbaren Ventils (SW) derart ändert, daß innerhalb des erwähnten Teiles des Belastungsstrombereichs ein im wesentlichen konstanter durchschnittlicher Strom entnommen wird.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittsteuerung derart eingerichtet ist, daß sie den Arbeitszyklus des steuerbaren Ventils (SW) innerhalb des erwähnten restlichen Teiles des Belastungsstrombereichs konstant hält und dieses steuerbare Ventil dabei die Entnahme eines dem Belastungsstrom proportionalen durchschnittlichen Stromes vornehmen läßt.
  6. 6. .Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbares Ventil (SW) ein oder mehrere steuerbare Siliziumgleichrichter dienen.
  7. 7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittsteuerung eine stromempfindliche Vorrichtung enthält, die mit dem steuerbaren Ventil (SW) in Reihe geschaltet und mit einer Bezugsstromquelle (29) verbunden ist. B.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die stromempfindliche Vorrichtung ein magnetischer Verstärker (MA) ist.
  9. 9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Regelung der Kompoundierung eines Wechselstromgenerators, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil (SW) an einen Stromtransformator der Kompoundierungsquelle (S2) angeschlossen ist, dessen Primärwicklungen mit den Ausgangsleitungen des Wechselstromgenerators (1) in Reihe eingeschaltet sind.
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