DE1463642A1 - Anordnung zur Regelung von Generatoren - Google Patents

Description

• Anordnung zur Regelung von Generatoren C) Zur Spannungsregelung von Gleichstromgeneratoren ist es bekannt, neben einer kritisch mitkoppelnden Selbsterregung eine zusätzliche Fremderregerwicklung vorzusehen, welche von einem mit der Regelabweichung.gespeieten Regler beaufschlagt wird.

  Die Erfindung stellt sich die Aufgabe derartige Anordnungen

  unter Verzicht auf den Regelverstärker zu verbessern. Sie

  macht sich die Erkenntnis zunutze, daß bei geeigneter Ausle-

  gung des Erregerkreises eine minimale Steuerleistung des Soll-

  Istwert-Vergleichskredses genügt, um die Spannung des Gene-

  rators kontinuierlich zu verändern.

  Die Erfindung betrifft einen selbsterregten Generator mit zu-

  sätzlicher Fremderregung und ist dadurch gekennzeichnet, daß

  die Regelabweichung unmittelbar die Fremderregung beeinflußt.

  Man kommt mit einer besonders kleinen Fremderregerleistung dann

  aus, wenn der Selbsterregerkreis eine sogenannte kritische Mit-

  kopplung aufweist. Diese ist gegeben, wenn im Generatorkenn-

  liniendiagramm die Widerstandsgerade des Selbsterregerkreises

  mit der Magnetisierungskennlinie zur Deckung gebracht wird,

  sodaß sich kein eindeutiger Schnittpunkt der Widerstands-

  geraden mit der Magnetisierungskennlinie ergibt. Der Generator

  kann dann in jedem beliebigen Punkt seiner Magnetisierungs-

  kennlinie verharren und seine Spannung kann durch eine kleine

  Fremderregung verändert werden. Die kritisch mitkoppelnde Selbst-

  erregung hat jedoch die unerwünschte Begleiterscheinung, daß

  infolge des daraus resultierenden integralen Übergangsverhaltens

  Sollwert- bzw. Laststöße nur in einer relativ großen Zeit aus-

  geregelt werden können, welche für viele Betriebsfälle untrag-

  .bar ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann für

  diese Fälle das dynamische Übergangsverhalten des Generators

  dadurch verbessert werden, daß die kritische Mitkopp , lung zeit-

  weilig in eine überkritische Mitkopplung übergeleitet wird. Dies

  erfolgt in der Weise, daß dem eine kritische Mitkopplung im Selbst-

  erregerkreie bewirkenden Wide#retand die Reihenochaltung eines

  Kondeneators und eines Widerstandes parallel angeordnet ist.

  Die Regelabweichung kann der Fremderregerwicklung den Generators

  entweder direkt zugeführt oder aber in ihr selbst gebildet werden,

  indem man die Prenderregerwicklung mit einer Anzapfung versieht,

  und den sich ao ergebenden Wicklung steilen den Soll- und den Ist-

  wert der Regelgröße in entgegengesetztem Erregereinn zuführt..

  Besonders einfache Regelanordnungen ergeben sich bei der Anwen-

  dung der Erfindung zur Spannungeregelung von Synchrongeneratoren.

  Ze kann hier ein Teil der Fremderregerwicklung mit einer von der

  gleichgerichteten Generatorspannung abgeleiteten Spannung beauf-

  schlagt worden, während der andere Teil von einer konstant ein-

  stellbaren Gleichspannung des Sollwertes gespeist wird, oder es

  kann die liegelabweichung in einer Brückenschaltung mit einen

  oder mehreren spannungaabhängigen Widerständen gebildet und einer

  einzigen Frenderregerwicklung zugeführt werden.

  Ebenso vorteilhaft ist die Verwendung der Erfindung bei der Dreh-

  zahlregelung von Leonardantrieben. Hierbe i wird die Frenderregung

  des Leonardgeneratorn durch den Unterschied einer Sollgleich-

  epannung und einer-der Drehzahl eines Leonardmotors proportio-

  nalen Gleichspannung bewirkt.

  Die Erfindung mit ihren Ausgestaltungen soll anhand der Figuren

  näher veranschaulicht werden.

  In Figur 1 ist mit 1 der Generator eines, bezüglich seiner Dreh-

  zahl zu'regelnden Leonardantriebes bezeichnet. Der Leonardmotor 2

  ist konstant mit der Spannung U 1 erregt und mit einer GleiäBtrom-

  tachodynamo 3 mechanisch gekuppelt. Der Selbsterregerkreie des

  Generators 1 besteht aus der Erregerwicklung 4 und dem Widerstand 5,

  dem die Reihenschaltung eines Kondensators 6 und eines Wideretan-

  des 7 parallel liegt. Die Regelabweichung zur Aussteuerung des

  Generators wird in einer zweiten, angezapften Erregerwicklung 8

  gebildet. Diese wird, wie angedeutet, in entgegengesetztem Er-

  regereinn von einer der Drehzahl der Tachodynamo 3 proportionalen

  Gleichspannung und von einer veränderlichen Sollwertgleichspannung

  n* beaufschlagt, welche einem Patentiometer 9 entnommen wird.

  Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Figur 1 wird

  auf Figur 2 Bezug genommen. Es ist hier Magnetisierungekennlinie'

  a des Generators als Funktion des Erregerstromes i. dargestellt.

  Im siation,ären Zustand führt der Widerstand 7 keinen Strom und

  es gilt die mit b bezeichnete Kennlinie, welche charakteristisch

  fUr eine kritische Mitkopplung des Selbsterregerkreiaes ist. Bei

  einer Änderung der die Erregerwicklung 8 beaufschlagten Regelabwei-

  chung tritt auch eine Änderung der Generatorspannung aufg wodurch

  sich ein entsprechender Lade- bzw. Entladestrom des Kondensators 6

  durch den Widerstand 7 als zusätzlicher Erregerstrom einstellt.

  Dies kommt aber praktisch einer zeitweiligen Verminderung des im

  .Selbsterregerkreie wirksamen Widerstandes gleich, weshalb hierfär

  die Widerstandekennlinie c gilt. Vorteilhaft. kann als Widerstand

  ein derartig temperaturabhängiger Widerstand Verwendung finden,

  daß durch ihn die bei Erwärmung entstehende Widerstandserhöhung

  der Selbsterregerwicklung kompensiert wird. Damit ist eine kri-

  tische Mitkopplung in einem weiten Temperaturbereich gewähr-

  leistet.

  Eswird also vorübergehend die statisch günstige kritische Mit-

  ,kopplung übergeleitet in die dynamisch günstigere überk.riti.sche

  Mitkopplung, sodaß der Generator ein PI-änliches Verhalten in

  seinem Übergangsverhalten zeigt.

  In Figur 3 ist als weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung die

  Spannungeregelung eines Synchrongenerators 10 dargestellt. Der

  Generator speist die Sammelschienen RST und ist von der Gleich-

  richteranordnung 11 und der Wicklung 4 selbsterregt. Der Selbst-

  erregerkreis ist im wesentlichen analog wie bei der knordn'ung,

  nach Figur 1. aufgebaut, indem auch bei ihm die Widerstände 5,und 7,

  sowie der Kondensator 6 vorgesehen sind. Als Istwert der Regel-_.

  größe dient eine von der gleichgerichteten Generatorspannung.ab-,_

  geleiteten Spannung, welche einem Teil der Fremderregerwicklung 8-,

  zugeführt ist. An einem anderen Teil ist eine konstante Sollwert-

  gleichspannung U* angeschlossen. Die Spannung des Generato.re 10

  verändert sich solange, bis sich die Wirkung von Soll- und"lst#

  spannung in der Fremderregerwicklung 8 aufheben.

  Ein ähnliches Anwendungsbeispiel zeigt Figur 4. Der Untersachied

  gegenüber der Anordnung nach Figur 3 besteht darin, daß die Regel-

  abweichung nicht in der Fremderregerwicklung, sondern außerhalb

  derselben mittels eines den Sollwert ersetzendeng spannungeab-

  hängigen Widerstand es gebildet wird. Auf diese Weise ist eä mögliehv

  eine Sollwertspannungsquelle einzusparen, wodurch sich eine

  .überaus einfache und betriebssichere Spannungsregelung ergibt.

  Im einzelnen ist eine von der Generatorspannung gespeiste

  Brückenschaltung vorgesehen, welche aus den linearen Widerständen

  129 13p 14 und einem spannungsabhängigen Widerstand 15 besteht.

  Die Widerstände 12 bis 15 sind so ausgewählt, daß bei einer be-

  stimmten Spannung - der Sollspannung - die Brücke gerade abge-

  glichen ist, sodaß dann zwischen den Punkten an denen die

  Fremderregerwicklung 8 angeschlossen ist, kein Potentialunter-

  schied auftritt, während jede Abweichung der Generatorspannung

  von der Sollspannung infolge des spannungsabhängigen Wider-

  standes 15 eine Verstimmung des Brückenabgleiches und damit

  eine entsprechende RegelspannungtilU bereitstellt, welche so

  wirkt, daß die Generatorspannung wieder auf die Sollspannung

  zurückgeführt wird. Als spannungsabhängiger 'gjderstand kann

  vorteilhaft ein aus Halbleitermaterial bestehender Zweipol,

  z.B. ein Varistor, verwendet werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche Amrdnung zur Regelung von selbsterregten Generatoren mit zusätzlicher Frenderregerwicklung, dadurch gekennzeichnete daß die Regelabweichung unmittelbar die Premderregerwicklung beeinflußt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Selbsterregerkrein liegender, eine kritische Mitkopplung bewirkender Widerstand (5) durch die Reihenschaltung einen Kondensators (6)-und eines Widerstandes (7) überbrückt Ist. 3. Anordnung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß der die kritische Mitkopplung bewirkende Widerstand (5) in der Weine temperaturabhängig ist, daß durch ihn die bei Erwärmung auftretende Widerstandrierhöhung der Selbsterregerwicklung kompeneiert wird. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der angezapften Premderregerwicklung Soll- und Istwert der Regelgröße in entgegengesetzten Erragereinn zugeführt sind. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet- durch ihre Verwendung zur Spannungeregelung von Synchrongeneratoren. 6. Anordnung nach Anspruch 5" dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert der Regelgröße von der gleichgerichteten Generatorspanniing abgeleitet wird. 7. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Brückenschaltung mit mindestens-einen spannungsabhängigen Widerstandezweig.an deren einen Diagonalen die gleichgerichtete Generatorspannung und an deren Diagonalen die Fremderregerwicklung liegt. 8. Ahordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstandszweig.einen Varistor.-- enthält. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Brückenzweig ein veränderbarer.linearer Widerstand liegti, 10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Drehzahlregelung-von Leonardantriebeng wobei die Prenderregerwicklung des Leonardgenerators vom Unterschied einer willkürlich veränderbaren Sollepa=ung und einer Drehzahl-proportionalen Spannung beeinflußt ist. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dre hzahlproportionale Spannung die Ausgämgespannung-einer* mit den leonardmotor mechanisch gekuppelten Gleichstromtachodynano ist.