DE1952068A1

DE1952068A1 - Erregeranordnung fuer einen buerstenlosen Synchrongenerator

Info

Publication number: DE1952068A1
Application number: DE19691952068
Authority: DE
Inventors: Edgar Boehm; Manfred Dipl-Ing Mader
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-16
Filing date: 1969-10-16
Publication date: 1971-04-29
Also published as: JPS5033524B1

Description

Erregeranordnung für einen bürstenlosen Synehrongenerator Die Erfindung bezieht sich auf eine Erregeranordnung für einen bürstenlosen Synchrongenerator, der über rotierende Gleichrichter von einer Erregermaschine mit mehreren Erregerwicklungen erregt ist, von denen die eine von einem von der Ständerspannung des Synchrongenerators versorgten Regler und die andere über einen Gleichrichter lastabhängig erregt ist.
Erregeranordnungen dieser Art sind aus der US-Patentschrift 2 858 502 für Generatoren unter Verwendung von Stromwandlern im Ständerkreis bekanntgeworden, die insbesondere Bordnetze speisen. Sie sind jedoch nicht für alle praktisch vorkommenden Verläufe der Generatorkennlinien geeignet, z.B. wenn sich die Erregerkennlinien für konstante Spannung bei cosf = 1 und die Kurzschlußkennlinie schneiden.
Bei Synchrongeneratoren von insbesondere höherer Leistung, die auf eine Sammeischiene mit mehreren Verbrauchern arbeiten, wird gefordert, daß sie im allgemeinen über den ganzen Lastbereich eine konstante Spannung halten und im Falle eines Kurzschlusses vorübergehend einen DauerkurzßchluBstrom von etwa dreifachem Nennwert führen, damit eine selektive Abschaltung des fehlerbehafteten Netzteils erfolgen kann. Im Kurzschlußfall entfällt die Versorgung für den Regler von der Netzspannung her, so daß die Stomwandler - vom Naschinenstrom her abgeleitet - die Erregung bewirken müssen. Bei gleichsinnig wirkenden-Erregerwicklungen ist es erforderlich, daß die Erregerkennlinie des Synchrongenerators bei Nennspannung im ganzen Lastbereich über der Stromwandlerkennlinie liegen muß. Die Stromwandlerkennlinie ihrerseits muß wieder über der Kurzschlußerregerkennlinie liegen, da durch den Schnittpunkt der beiden Kennlinien der sich einstellende Dauerkurzschlußstrom bestimmt ist. In der Praxis kann die Erregerkennlinie bei Nennspannung und beliebigem cosf die Kurzschlußerregerkennlinie auch schneiden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, daß im Normalbetrieb der von dem Stromwandler gelieferte Erregerstromanteil durch eine aufwendige Absetzschaltung im Regler unwirksam gemacht wird. Im Kurzschlußfalle muß dagegen der vom Stromwandler gelieferte Erregerstromanteil allein die Erregung des Synchrongenerators sicherstellen.
Die Lösung der Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Erregermaschine eine über einen zweiten Gleichrichter vom Ständerkreis abhängige Gegenerregerwicklung aufweist, welcher Gegenerregerkreis so bemessen ist, daß seine spannungsabhängige Gegenerregung im ganzen Erregungsbereich kleiner als der lastabhängige Erregungsanteil ist und daß der Spannungsschwellwert des Gegenerregerkreises höher als der des reglerabhängigen Erregerkreises gewChlt ist.
In Fig. 1 ist ein Schaltungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung in vereinfachter Weise dargestellt. Die Ständerwicklung ST des Synchrongenerators G ist über Primärwicklungen eines Stromwandlers SW an die einzelnen Phasen U, V, W angeschlossen.
Ein einfacher Regler RE erhält seinen Istwert vom Ständerkreis des Synchrongenerators und seine Versorgungsspannung von Anzapfungen A der Ständerwicklung ST. Die Polradwicklung P des Synchrongenerators ist in an sich bekannter Weise über rotierende Gleichrichter RG an die rotierende Drehstromläuferwicklung L einer Erregermaschine EM angeschlossen. Die Erregermaschine EM besitzt eine Erregerwicklung El, die mit der Gleichstromseite eines von der Sekundärwicklung des Stromwandlers SW gespeisten Gleichrichters GL verbunden ist und eine im gleichen Sinne wirkende Erregerwicklung E2, die mit dem Ausgang des Reglers RE verbunden ist. Die Erregermaschine EM erhält damit eine spannungsabhängige und eine laststromabhängige, kompoundierende Erregung, wobei sich die beiden Erregeranteile algebraisch addieren. Die für die Reglerversorgung im Normalbetrieb maßgebende Spannung an der Anzapfung A der Ständerwicklung ST ist durch die Nennspannung und das Verhältnis von Anzapfungswindungszahl zu Gesamtwindungszahl der Ständerwicklung' bestimmt. Eine spannungsabhängige Gegenerregung erfolgt durch eine dritte Erregerwicklung E3, die über einen Gleichrichter GLG und eine schwellwerterhöhende Diode D von der Spannung an den Anzapfungen A der Ständerwicklung abhängig ist.
Die Diode D ist insbesondere dann vorzusehen, wenn der Regler RE aus Halbleiterbauelementen mit verhältniamäßig großem Spannungsschwellwert aufgebaut ist.
Der Regler benötigt während der Auferregung bei unbelasteter Maschine eine bestimmte Remanenzspannung zur Überwindung der Schwellwerte der Halbleiterbauelemente, um stromdurchlässig zu werden. Erst dann beginnt die Selbsterregung des Synchrongenerators.
Die Schwellwerte des Gleichrichters GLG verhindern ein unerwünschtes frühere Einsetzen der Gegenerregung als die Miterregung durch den Regler nur dann, wenn sie höher als die des Reglers sind. Andernfalls wurde die Remanenz der Erregermaschine beseitigt. Bei Hauptgeneratoren mit niedriger Remanenzspannung (z.B. Vollpolausführung mit geblechtem Läufer) ist das Vorhandensein einer ausreichend hohen Remanenzspannung der Erregermaschine für die Selbsterregung von ausschlaggebender Bedeutung.
In Fig. 2 ist die Kennlinie nach der Erfindung dargestellt. Als Ordinate ist dabei die Erregerdurchflutung je Pol der Erregermaschine und als Abszisse das Verhältnis des jeweiligen Generatorstroines zum Generatornennetrom aufgetragen. Die Kurven b und b1 zeigen den Erregerbedarf der Erregermaschine für konstante Generatorspannung bei verschiedenen Leistungsfaktoren.
Die Kurve K ist die Erregerkennlinie im Kurzschluß Der Punkt P gibt den hrregerbedarf bei einem geforderten Kurzschlußstrom an.
Der vom Stromwandler über die Gleichrichter gelieferte stromabhangige Erregeranteil Hb muß durch diesen Punkt gehen, entsprechend der Linie R. Da R die im Normalbetrieb mit cos ç 1 geltende Linie b1 schneidet, darf sie nur im Kurzschluß allein wirksam sein. Im Normalbetrieb wird die - bei konstanter Spannung ebenfalls konstante - Gegenerregung c vom stromabhängigen Anteil H b arithmetisch subtrahiert, man erhält die Linie L. Den noch fehlenden Anteil H a bis zu den Kurven b bzw. b1 liefert der Regler.
In nicht naher dargestellter Weise kann der Anteil des Stromwandlers SW an der Gesamterregung durch nicht gezeigte Anzapfungen am Stromwandler an den-Erregeranteil des Reglers und mit diesem an die erforderliche Gesamterregung angepaßt werden.
2 Figuren 3 Patentansprüche

Claims

Patent ansprüche S Erregeranordnung für einen bürstenlosen Synchrongenerator, der über rotierende Gleichrichter von einer Erregermaschine mit mehreren Erregerwicklungen erregt ist, von denen die eine von einem von der Ständerspannung des Synchrongenerators versorgten Regler und die andere über einen Gleichrichter lastabhängig erregt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine (EM) eine über einen zweiten Gleichrichter (GLG) vom Ständerkreis abhängige Gegenerregerwicklung (E3) aufweist, welcher Gegenerregerkreis so bemessen ist, daß seine spannungsabhängige Gegenerregung im ganzen Erregungsbereich kleiner als der lastabhängige Erregungsanteil ist und daß der Spannungsschwellwert des Gegenerregerkreises höher als der des reglerabhängigen Erregerkreises gewählt ist.
2. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Regler (RE) mit seiner Stromversorgung als auch der zweite Gleichrichter (GLG) an Anzapfungen (A) der Ständerwicklung (set) des Synchrongenerators (G) angeschlossen sind.
3. Erregeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines aus Halbleiterbauelementen aufgebauten Reglers (RE) mit verhältnismäßig großem Spannungsschwellwert im Gegenerregerkreis zusätzliche, den Spannungsschwellwert erhöhende Schaltmittel (D) vorgesehen sind.

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