DE1513406A1

DE1513406A1 - Excitation device to keep the voltage of three-phase synchronous generators constant

Info

Publication number: DE1513406A1
Application number: DE19651513406
Authority: DE
Inventors: Werner Schmitz
Original assignee: RHEINISCHE ELEKTRO MASCHINENFA
Current assignee: RHEINISCHE ELEKTRO MASCHINENFA
Priority date: 1965-01-08
Filing date: 1965-01-08
Publication date: 1969-10-23
Also published as: CH434433A; NL6600149A

Description

Erregereinrichtung zur Konstanthaltung der Spannung von Drehstrom-BTnthron-Generatoren Die Erfindung bezisht eich auf eine Erregereinrichtung zur Konstanthaltung der Spaünurtg von Drehetrom-Hynchron-Generatorene Es sind Erregereinrichtungen bekannt, bei denen die spannungsabhängige Erregung (heerlauferregung) Über luttepaltdrosseln und die stromabhängige Erregung (I&sterregung) Über Transformatoren geometrisch addiert werden.und über Gloiohriohter einen singe- prägten Erregerstrom der Erregerwicklung des Ger*atoxa liefern" Hei dieser Brregereinriahtung wird die Erregung etwistenn für Nennbe- trieb - also für dir Nennwerte -. wie ßpannung, Bt:oa, leistungo- faktor, Drehsanl, lrequens und Erwärmung, eingestellt. Ulu eyfer- derliahe Erregu*g für did raguetisohe Sättigung bei Vennbetrieb ' Ist dabei beuüobsiohtigt. Bei magnetisch hoch ausgenützten haaschinen ändert sich aber die magnetische Sättigung der haschine stark mit dem Leistungsfaktor der Belastung. Dadurch erIgibt sich bei dieser Erregereinrichtung als Nachteil eine relativ höhe Spannungsungenauigkeit in den Belastungsfällen, wo der Leistungsfaktor von de= Nennwert abweicht. Die einmal eingestellte Erregung kann die verschiedenen Sättigungen der kaschine nicht berücksichtigen und damit die Erregung, die für die Konstanthaltung der Generatorspannun-- erforderlich ist, nicht mit der erforderlichen Genatigkeit erbrin- gen.Excitation means for keeping constant the voltage of three-phase BTnthron generators The invention bezisht calibrated on an excitation device for keeping constant the Spaünurtg of Drehetrom-Hynchron-Generatorene are known excitation device in which the voltage-dependent excitation (army load excitation) luttepaltdrosseln across and the current-dependent excitation (I & sterregung) Be added geometrically via transformers and supply a singularly shaped excitation current to the excitation winding of the device oxa via Gloiohriohter " With this arrangement, the excitation is for nominal drove - so for you nominal values -. as ßpannung, Bt: oa, leistungo- factor, turntable, frequency and heating. Ulu eyfer- derliahe excitement for did raguetisohe saturation in Vennbetrieb 'Is obsessed with it. In the case of high- powered hauling machines , however, the magnetic saturation of the haschine changes greatly with the power factor of the load. As a result, the disadvantage of this exciter device is a relatively high voltage inaccuracy in the load cases where the power factor deviates from de = nominal value. Once set, the excitation can kaschine not take into account and therefore the excitement that is necessary for the stabilization of the Generatorspannun-- not gen different saturations erbrin- with the required Genatigkeit.

Nachteilig können sich ebenfalls die Spannungsungenauigkeiten bei, den Teilbelastungen auswirken, weil der für die Sättigung der Maschine erforderliche Erregungsanteil nicht genau proportional dem Belastungsstrom ist.The voltage inaccuracies in the partial loads can also have a disadvantage, because the excitation component required for saturation of the machine is not exactly proportional to the load current.

Darüberhinaus kann die Erregereinrichtung andre Störgrö- ßen, wie z.B. Abweichungen von der Nenndrehzahl oder Nennerwärmung der Erregerwicklung nicht berücksichtigen. Um vorstehende Nachteile einer gesteuerten Erregereinrichtung weitgehendst auszuschalten,wurden die verschiedensten ge- regelten Erregereinrichtungen entwickelt.In addition, the excitation device cannot take into account other disturbance variables, such as, for example, deviations from the nominal speed or nominal heating of the excitation winding. To meet these disadvantages a controlled excitation device largely eliminate the various overall regulated excitation systems were developed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geregelte Erregereinrichtung mit i=3chster Regelgenauigkeit, Nächster Regelgeschwindigkeit und einem Minimum an liaterialaufwand zu schaffen. The invention is based on the object of creating a controlled excitation device with i = 3 highest control accuracy, next control speed and a minimum of material expenditure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst dalurch gelöst, daß man einer allgemein bekannten Erregeranordnung nach dem Prinzip der fitromadditionsschaltung eine neuartige Fein- regelung hinzufügt. Diese Feinregelung wird durch einen gesteuerten Gleichrichter erreicht, welcher vor dem Erregergleichrichter zwei Phasen in einer Stromrichtung kurz- echließt. Der jeweils erforderliche kittelwert wird durch eine generatorspannungsabhängige Phasenanachnittsteuerung erreicht. Anstelle eines Kurzschlusses zwischen zwei Phasen kann nach der Erfindung der gesteuerte Gleichrichter auch zwischen eine Phase und Sternpunkt. geschaltet werden. This object is according to the invention is first dissolved dalurch in that a generally known excitation device according to the principle of the fitromadditionsschaltung adds a new fine control. This fine adjustment is achieved by a controlled rectifier, which short- circuits two phases in one current direction before the exciter rectifier. The mean value required in each case is achieved by means of a generator voltage-dependent phase control. Instead of a short circuit between two phases , according to the invention, the controlled rectifier can also be between a phase and the star point. be switched.

Diese erfindungsgemäße Anordnung kann ferner nicht nur in Verbindung mit einer Erregergerät in Stromadditionsschaltung verwendet werden, sondern man kann sie als Zusatz- oder Feinregler allen Erregeranordnungen zuordnen, bei welchen der maximale Erregerstrom durch Vorachaltung von induktiven, ohmschen oder kapazitiven Widerständen oder durch eine Kombination derselben begrenst ist. This arrangement according to the invention can also not only be used in connection with an excitation device in a current addition circuit, but can also be assigned as an additional or fine controller to all excitation arrangements in which the maximum excitation current is limited by adding inductive, ohmic or capacitive resistors or a combination of these is.

Sollte der durch einen gesteuerten Gleichrichter zu erreichen- de Regelbereich nicht ausreichen, so kann durch die Verwen- dung mehrerer gesteuerter Gleichrichter in mehreren Phasen der .Regelbereich erweitert werden. Should not be sufficient through a controlled rectifier to erreichen- de control range, then by the appropriation of several controlled rectifier in several phases of .Regelbereich be extended.

Im einzelnen sei die Erfindung anhand einer in der Zeichnung dargestellten Schaltskizze näher veranschaulicht. In der Skizze stellt 't die Drehstromndicwicklung eines Generators und 2 die Erregerwicklung dar. Mit 3 ist ein Erregergerät nach dem allgemein bekannten Prinzip der Stromadditions-Schaltung bezeichnet. Dieses Erregergerät 3 ist so auszulegen, daß es für jeden Belastungsfall von Leerlauf bis Vollast zuviel Erregerenergie liefert. Diese Erregerenergie wird über Gleichrichter 4 gleichgerichtet und der Erregerwicklung 2 zugeführt. The invention is illustrated in more detail by means of a circuit diagram shown in the drawing. In the sketch, 't represents the three-phase current winding of a generator and 2 the excitation winding. 3 designates an excitation device based on the well-known principle of the current addition circuit. This excitation device 3 is to be designed so that it supplies too much excitation energy for every load case from idling to full load. This excitation energy is rectified via rectifier 4 and fed to excitation winding 2.

Um Störgrößen, wie z. B. Drehzahlschwankungen des Generators, um etwa ± 5 % auszuregeln und um die Generatorspannung um etwa ± 5 io einstellbar zu machen, muß ,man je nach Auslegung des Generators ca. 'I(, - 30 O der Erregerenergie regeln können. Es wurde nun gefunden, daß das Kurzschließen einer Stromrichtung zwischen 2 Phasen vor dem Erregergleichrichter eine größere Leistungsabnahme an der Erregerwicklung 2 zur Folge hat als das Kurzschließen beider Stromrichtungen. Das Kurzschließen einer Stromrichtung ergibt eine Leistungsminderung von über 40 5i. Regen man nun die Dauer diesen Kurzschlusses durch Verwendung eines gesteuerten Gleichrichters in Phasenanachnittsteuerung, so genügt ein einziger gesteuerter Gleichrichter - verhältnismäßig geringer Leistung - und ein sehr einfaches Steuerimpulsgerät, um die Erregerenergie im Bereich 6G - 1G0 o zu regeln.To avoid disturbances such as B. speed fluctuations of the generator to regulate about ± 5% and to make the generator voltage adjustable by about ± 5 io, one must, depending on the design of the generator, be able to regulate about 'I (, - 30 O of the excitation energy found that short-circuiting one direction of current between 2 phases in front of the exciter rectifier results in a greater decrease in power on excitation winding 2 than short-circuiting both directions of current. Short-circuiting one direction of current results in a reduction in output of over 40 5i a controlled rectifier in phase control, a single controlled rectifier - relatively low power - and a very simple control pulse device are sufficient to regulate the excitation energy in the range 6G - 1G0 o.

In der Schaltskizze ist der gesteuerte Gleichrichter mit 5 bezeichnet, 6 ist eine Spannungsmeßbrücke in bekannter Schaltung und 7 das Steuerimpulsgerät in ebenfalls bekannter öchaltung, welches die Phasenlage des Steuerimpulses in Abhängigkeit vom idieLkreis-Ausgang regelt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entsteht, abgesehen von der geringen Verlustwärme des gesteuerten Gleichrichters, keine Verlustwärme wie z. 13. bei ehegelungen über diderstände. Das Gerät hat ein Minimum an Raumbedar.f/un.d ist so erschütterungsunempfindlich, daß es an den Generator angebaut werden kann.In the circuit diagram, the controlled rectifier is denoted by 5, 6 is a voltage measuring bridge in a known circuit and 7 is the control pulse device in a known circuit, which regulates the phase position of the control pulse as a function of the idieLkreis output. In the arrangement according to the invention, apart from the low heat loss of the controlled rectifier, there is no heat loss such as. 13. in the case of marriage agreements about resistances. The device has a minimum of space requirements.f / and is so insensitive to vibrations that it can be attached to the generator.

Claims

1 claim i. c n e excitation means for honstanthaltung the voltage of Drehatrom synchronous generators with a ßrregergerät in a known current addition circuit which is designed so that it provides too much excitation energy, characterized in that is associated with the excitation device as a fine adjustment, a silicon-controlled rectifier (5) which short-circuits two phases in one direction in front of the main rectifier (4) at such control intervals that the average excitation value required to keep the generator voltage constant arises.

2. Modification of the excitation device according to claim 1, characterized in that instead of an excitation device (2) another excitation device is used in the current addition circuit, the maximum power of which is limited by switching on inductive, ohmic or capacitive resistors or a combination thereof.

3. modification of the excitation device according to claim 1 or 2, characterized in that the controlled rectifier is not switched between two phases, but between one phase and neutral point.

4th Excitation device according to Claims 1 to 3, characterized by the arrangement of several controlled rectifier in several phases.

5. Modification of the pathogen device according to claims 1 to 4, characterized in that the controlled rectifier or rectifiers is not connected to the output of the current transformer secondary winding, but to another or additional winding of the .itrom transformer or to one Part of a winding.

6. Modification of the excitation device according to xnspruch 1 to 5, characterized in that the controlled rectifier or rectifiers are connected via an interposed special transformer.