DE1817324A1

DE1817324A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des von einer durch einen Wechselstromerzeuger gespeisten Gleichrichteranordnung gelieferten Stroms

Info

Publication number: DE1817324A1
Application number: DE19681817324
Authority: DE
Inventors: Jacques Joly
Original assignee: Jeumont Schneider SA
Current assignee: Jeumont Schneider SA
Priority date: 1967-12-29
Filing date: 1968-12-28
Publication date: 1969-08-14
Also published as: US3624504A; CH501929A; BE725782A; NL6818761A; ES361711A1; GB1253837A; FR1604783A

Description

0ipl.-lng. Egon Prinz ' 9 7 fifiZ. ^6S

Dr. Gertrud Hauser ^fcllU '

Dipi.-Ing. Gottfried Leiser

Patentanwälte 1 8 1 7 Ί ? Λ

8000 München-Posing Ernsbergerstrasse 19 Germany

SOCIETE DE CONSTRUCTIONS ELECTROMECANIQUES JEUMONT-SCOTEIDER, 5» Place de Rio-de-Janeiro, Paris VIII^me (Frankreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des von einer durch einen Wechselstromerzeuger;gespeisten Gieiahriehteranordnung gelieferten Stroms.

. . Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des von einer durch einen Wechselstromerzeuger gespeisten Gleiehrichteranordnung gelieferten Gleichstroms ο

...... Aus Bemessunge- oder Kommutierungsgründen

ist bei Wechselstromerzeugern und Turbowechselstromerzeugern die Herstellung der üblichen mit einem Kollektor versehenen Erregermaschine bisweilen schwierig. Es wird dann die Benutzung eines Erregersystems vorgezogen, welches z.B. durch eine Gleiehrichteranordnung mit Halbleitern gebildet wird, welche von einem Hilfswechselstromerzeuger mit rotierendem Anker gespeist wird, welcher unmittelbar von dem Wellenende des Wechselstromerzeugers oder des Turbowechselstromerzeugers angetrieben wird· Dieses Erregersystem, System mit "rotieren-

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den Gleichrichtern" genannt, besitzt den Vorteil, dass es keine Schleifkontakte aufweist, d«h» keine Ringe und Bürsten, dies wird jedoch ein Nachteil, wenn der Erregerstrom unmittelbar gemessen werden soll, und zwar eben wegen des Fehlens von Schleifringen und Bürsten zwischen den verschiedenen Stromkreisen dieses Erregersystems.

Es sind bereits verschiedene Mittel vor-

geschlagen worden, diese sind jedoch verwickelt und teuer und bisweilen ungenau und unsicher.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteilen

durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mittelbaren Messung des von einer durch einen Wechselstromerzeuger gespeisten Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstroms abzuhelfen, insbesondere des von einem Erregersystem mit rotierenden Gleichrichtern gelieferten Gleichstroms, und zwar durch ein sehr einfaches Mittel.

Das Verfahren und die Vorrichtung, zur

Messung des von einer durch einen Wechselstromerzeuger gespeisten Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstroms, welche > den Gegenstand der Erfindung bilden, sind dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft einer Keßspule ausgenutzt wird, welche fest mit dem Magnetsystem verbunden und in der Nähe des Ankers des Wechselstromerzeugers so angeordnet ist, dass sie die von den Oberwellenfeldern der Ankerrückwirkung erzeugten Müsse auffangen kann, so dass in ihrfi-nduzierte elektromotorische Kräfte entstehen, welche für jede Oberwelle zu dem non der Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstrom proportional sind.

Das zur Messung des Gleichstroas vorgeschlagene Verfahren beruht auf folgenden theoretischen und experimentellen Grundlagen?

Der die Gleichrichteranordnung speisende

Weohselstromerzeuger liefert eben infolge dieser (RLeichriehter einen nicht sinusförmigen Strom. Dieser Strom kann in eine :--,-:·-5 Grundwelle und in Oberwellen zerlegt werden.

. Wenn diese durch den Wechselstromerzeu- r ger und die (ELeiehriehteranordnung gebildete Anordnung einen .i Stromkreis speist, dessen Widerstand konstant ist (z.B. bei ihrer Benutzung, zur Erregung des Magnetfeldes einer Synehron-

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maschine), lasst sich nachweisen, daas das Verhältnis zwischen einer jeden Oberwelle und der Grundwelle des von dem Wechselstromerzeuger gelieferten Stroms bei beliebiger Grosse, des von der Grleichrichteranordnung gelieferten Gleichstroms konstant ist.

Der Einfluss des Spannungsabfalls zwischen dem Leerlauf und dem Nennbetrieb ist nämlich gering. Anders ausgedrückt, der Absolutwert einer jeden Oberwelle des von dem Wechselstromerzeuger gelieferten Wechselstroms nimmt proportional zu dem von der Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstrom zu.

Das Feld der Ankerrückwirkung des Weohsel-

stromerzeugers kann in ein Grundfeld und in ein Oberwellenfeld zerlegt werden, und es lasst sich nachweisen, dass dieses Grund feld der Grosse und der Richtung nach gegenüber dem Magneirsystem des Wechselstromerzeugers festliegt, wahrend sich die Oberwellenfelder gegenüber dem Magnetsystem drehen.

Die durch die Oberwellenfelder der Ankerrückwirkung erzeugten Flüsse können durch eine in geeigneter Weise an dem Magnetsystem befestigte Heßspule aufgefangen werden. Jeder Oberwelle entspricht eine induzierte elektromotorische Kraft, welche ein genaues Abbild des gelieferten gleichgerichteten Stroms ergibt. Bei Wahl einer Oberwelle, deren Anteil vorherrschend ist, z.B. der Oberwelle 5 oder 7, ggfs* unter Benutzung eines abgestimmten Kreises, von Filtern oder von Verstärkern, erhält man eine grosse Genauigkeit bei der Messung der in der Meßspule induzierten elektromotorischen Kraft. Man erhält hierdurch ein sehr einfaches Mittel zur Messung des gelieferten Gleichstroms.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht

eines von der Seite der Spulenköpfe gesehenen Abschnitts eines Wechselstromerzeugers.

Fig· 2 ist die gemäss einem zylindrischen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1 abgewickelte Ansicht.

In Fig. 1 ist ein Teil des Magnetsysteme 1 eines dreiphasigen Synchronwechselstromerzeugers mit rotie-

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rendem Anker 3 dargestellt, wobei nur zwei aufeinanderfolgende Pole 8 und 9 und ihre Erregerwicklungen 2 gezeigt sind. An dem Anker 3 sind nur einige Nuten 4 dargestellt»

Eine Meßspule 5 ist mechanisch, an dem Magnetsystem 1 durch eine entsprechende Vorrichtung befestigt, welche zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Die Meßspule 5 ist in dem Raum zwischen

den beiden Polen 8 und 9 in einer so geringen Entfernung von dem Anker angeordnet (welche z.B. die gleiche Grössenordnung wie der luftspalt hat), dass sie die von den Oberwellenfeldern der Ankerrückwirkung erzeugten Flüsse auffangen kann.

Um eine genauere Vorstellung von der Lage der Keßspule lange des Ankers zu geben, ist in Fig» 2 eine mögliche Stellung zwischen den Erregerpolen 8 und 9 bei 5 angedeutet· Sie kann ;) ed och auch z.B. bei 6 oder bei 7 oder auch an einer beliebigen Stelle um den Anker herum liegen. Die Meßspule kann sogar an der Stelle der Spulenkopfe des Ankers angeordnet werden.

Ferner können mehrere gleiche Meßspulen

benutzt und ζ.B. in Reihe oder parallel geschaltet werden. Im allgemeinen genügt jedoch eine einzige Meßspule, und ihre Form ist gleichgültig, vorausgesetzt, dass sie die durch die Oberwellenfelder der Ankerrückwirkung erzeugten Flüsse auffangen kann.

Die Windungszahl der Spule 5 wird unter Berücksichtigung des diese durchsetzenden Flusses gewählt.

Bei dem angeführten Beispiel speist der

Drehetroiaweohselerzeuger in Graetzschaltung geschaltete rotierende Gleichrichter.

Die vorherrschenden Oberwellen des Ankerrüokwirkungsfeldes sind dann die Oberwellen 5 und 7«

Diese Oberwellen erzeugen beide gegenüber

dem Magnetsystem Drehfelder mit der sechsfachen Synchrondrehzahl· Die entsprechenden Flüsse addieren sich daher in der Heßspule, so dass eine grosse Genauigkeit bei der Messung der in dieser Spule induzierten elektromotorischen Kräfte erzielt werden kann.

Die Spule 5 ist auf einen Spannungsmesser geschaltetι und zwar ggfs. über Filter zur unterdrückung der

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anderen Oberwellen, oder auch, unter Benutzung eines auf die Frequenz des den. Oberwellen 5 und 7 entsprechenden Slusses abgestimmten Kreises, oder unter Verwendung eines beliebigen anderen geeigneten ¥erstarkungsverfahrens.

Bei dem beschriebenen Beispiel wurden die

vorherrschenden Oberwellen gewählte die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Wahl beschränkt.

Der benutzte Gleichrichtertyp ist ebenfalls ohne Bedeutung. Bei der Verwendung von thyristoren muss jedoch das an der Meßspule oder den Meßspulen abgenommene Signal in !funktion des Zundverssogerungswinkels der Thyristoren berichtigt werden.

Die Erfindung ist nicht nur auf Synchron-

weohpelstromerzeuger anwendbar ₉ sondern auch auf AsynchronwechseLstromerzeuger ·

Schliesslieh ist sie in ihren Anwendungen

nicht auf eine rotierende Gleichriehteranordnung beschränkt, sondern diese kann auch ortsfest sein.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Messung des von einer

durch einen Wechselstromerzeuger gespeisten Gleianrichteranordnung gelieferten Gleichstroms, gekennzeichnet durch die Benutzung einer Meßspule (5), welche fest mit dem Magnetsystem (1) verbunden und in der Fähe des Ankers (3) des Wechselstromerzeugers so angeordnet ist, dass sie die durch die Oberwellenfelder der Ankerrückwirkung erzeugten Flüsse auffangen kann, so dass in ihr induzierte elektromotorische Kräfte entstehen, welche für jede Oberwelle zu dem von der Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstrom proportional sind.

2.) Vorrichtung zur Messung des von einer

durch einen Wechselstromerzeuger gespeisten Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstroms zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Meßspüle (5)» welche fest mit dem Magnetsystem (1) verbunden und in der Nähe des Ankers (3) des Wechselstromerzeugers so angeordnet ist, dass sie die von den Oberwellenfeldern der Ankerrückwirkung erzeugten Flüsse auffangen kann, und einen oder mehrere Apparate, welche wenigstens eine der induzierten Oberwellenspannungen an den Klemmen der Meßspule messen, wobei diese Spannungen für jede Oberwelle zu dem von der Gleichrichteranordnung gelieferten Gleichstrom proportional sind.

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