-
Wechse Istromerzeuger Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstromerzeuger
mit einem Hauptgleichrichter und einem Zusatzgleichrichter, welche periodisch zu
Null werdende Gleichspannungen liefern und in Reihe mit einer Erregerwicklung angeordnet
sind, wobei an den Hauptgleichrichter parallel zu der Erregerwicklung ein eine Zweipunktregelung
der Generatorspannung bewirkender Thyristor angeschlossen ist. Mit einer solchen
Gestaltung wird bezweckt, einen ausreichenden Ausgleich von hohen Einschaltströmen
auch dann zu erreichen, wenn der Wechselstromerzeuger mit veränderlicher Drehgeschwindigkeit
betrieben wird.
-
Ein solcher Wechselstromerzeuger ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
2 142 754 bekannt. Bei ihm ist der Zusatzgleichrichter in Reihe mit dem Hauptgleichrichter
geschaltet. Der Thyristor ist so angeordnet, daß er, wenn er gezündet ist, immer
auch von dem aus dem Zusatzgleichrichter kommenden Strom durchflossen wird. Demgemäß
bewirkt der Thyristor die für den normalen Betrieb eingestellte Zweipunktregelung
der Generatorspannung auch dann, wenn zur Verhütung eines Spannungseinbruches beim
Zuschalten großer Lasten der Zusatzgleichrichter eine erhöhte Erregerleistung liefern
soll.
-
Demgegenüber liegt der im Patentanspruch gekennzeichneten Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die beim Zuschalten großer Lasten erforderliche
Zusatzerregung
nicht von der für den normalen Betrieb vorgesehenen Regelung der Generatorspannung
abhängig zu machen und demgemäß eine möglichst schnell wirksame Gegenwirkung gegen
die Gefahr von Spannungseinbruchen zu erzielen.
-
Die Erfindung bringt den Fortschritt, daß für den Zusatzgleichrichter
eine Spannungsbegrenzung unabhängig von der für den normalen Betrieb vorgesehenen
Spannungsregelung so eingestellt werden kann, daß sich eine schnell wirksame Erhöhung
der Erregerleistung zur Vermeidung von Spannungseinbrüchen einstellt. Außerdem braucht
man keine Vorkehrungen zu treffen, um sicherzustellen, daß die von den beiden Gleichrichtern
gelieferten Spannungen stets gleichzeitig zu Null werden. Man kann daher auch den
Zusatzgleichrichter als Vollweggleichrichter ausbilden, so daß man eine hohe effektive
Stromstärke fUr die Erregerwicklung zur Vermeidung von Spannungseinbruchen erhält.
-
Fig. 1 der Zeichnung ist ein Schaltbild eines ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes bildenden Drehstrom-Generators mit Gleichrichtern und
Regeleinrichtungen.
-
Fig. 2 ist ein Schaubild.
-
Die Leistung abgebenden Wicklungen des Drehstromerzeugers sind mit
und die zu den Verbrauchern führenden Leitungen mit 2 bezeichnet. Die Erregerwicklung
3 ist durch Leitungen 4, 5 an den Pluspol bzw. Minuspol eines Hauptgleichrichters
6 angeschlossen, der aus
vier in Graetz-Schaltung angeordneten Dioden
besteht. Zwischen einem Punkt 7 der Leitung 4 und dem Pluspol des Hauptgleichrichters
6 liegt eine Sperrdiode 8. Der Hauptgleichrichter 6 ist über eine Luftspaltdrossel
9 mit der Sekundärwicklung eines Transformators 10 verbunden, dessen Primärwicklung
über zwei Leitungen 11 an zwei Leitungen 2 angeschlossen ist. Der Hauptgleichrichter
6 liefert sonach eine periodisch zu Null werdende Gleichspannung.
-
Parallel zu dem Hauptgleichrichter liegt ein Thyristor 12, dessen
Anode durch eine Leitung 13 mit dem Pluspol 38 des Hauptgleichrichters 6 und dessen
Kathode durch eine Leitung 14 mit dem Minuspol des Gleichrichters verbunden ist.
-
Der Thyristor 12 wird nach Maßgabe der Klemmenspannung des Drehstromerzeugers
gesteuert. Zu diesem Zweck ist ein Steuergleichrichter 15 mit zwei Gruppen von je
drei einander entgegengerichteten Dioden mit drei Leitungen 16 an die Leitungen
2 angeschlossen, Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Steuergleichrichters
15 liegen in einem Zweig zwei Ohm'sche Widerstände 17, 18 hintereinander und in
einem anderen Zweig parallel hierzu ein OhmSscher Widerstand 19 und eine Zenerdiode
20, deren Anode dem Minuspol des Steuergleichrichters zugewandt ist. Ein Punkt 21
zwischen den Widerständen 17 und 18 ist durch eine Leitung 22 mit der Steuerelektrode
des Thyristors 12 und ein Punkt 23 zwischen dem Widerstand 19 und der Zenerdiode
20 durch eine Leitung 24 mit der Kathode des Thyristors 12 verbunden.
-
Wenn die Klemmenspannung des Drehstromerzeugers den gewünschten Wert
hat, ist der Spannungsabfall an dem Widerstand 18 kleiner als die Sperrspannung
der Zenerdiode 20. Infolgedessen fließt durch die Leitung 22 kein Steuerstrom. Wenn
die Generatorspannung Uber den konstant zu haltenden Wert steigt, überwiegt der
Spannungsabfall an dem Widerstand 18 die Sperrspannung der Zenerdiode 20, so daß
durch die Leitung 22 ein Steuerstrom fließt und der Thyristor 12 gezündet wird.
Demzufolge klingt der Strom in der Erregerwicklung 3 ab, so daß die Klemmenspannung
sinkt. Auf diese Weise wird durch Öffnen und Schließen des Thyristors eine Zweipunktregelung
fUr die Klemmenspannung verwirklicht.
-
In einer der Leitungen 2 liegt ein Stromwandler 25. An diesen ist
ein Zusatzgleichrichter 33 angeschlossen, der aus vier Dioden in Graetz-Schaltung
besteht. Parallel zu dem Zusatzgleichrichter liegt ein Ohm scher Widerstand 30.
Der Pluspol des Zusatzgleichrichters ist durch eine Leitung 27 mit dem Punkt 7 und
der Minuspol durch eine Leitung 28 mit dem Pluspol des Hauptgleichrichters 6 verbunden.
In die Leitung 27 ist eine Sperrdiode (34) eingefügt, deren Kathode nach dem Punkt
7 hin gerichtet ist. Der Zusatzgleichrichter 33 liegt sonach parallel zu dem Hauptgleichrichter
6.
-
An den Zusatzgleichrichter 33 ist ein weiterer Thyristor 32 so angeschlossen,
daß seine Anode mit einem Punkt 36 zwischen dem Pluspol des Zusatzgleichrichters
und der Sperrdiode 34 verbunden ist, während die Kathode des Thyristors 33 mit dem
Minuspol des Zusatzgleichrichters verbunden ist. Die Steuerelektrode des Thyristors
32 ist mit einem
Punkt 37 zwischen zwei Ohmschen Widerständen 35,
31 verbunden, die parallel zu den Widerständen 17 und 18 an den Steuergleichrichter
15 angeschlossen sind.
-
Wenn durch Anschalten eines Verbrauchers an die Leitungen 2 in diesen
ein Stromstoß entsteht, erzeugt der von dem Stromwandler 25 ausgehende Wechselstrom
einen Spannungsabfall an dem Widerstand 30. Die entsprechende periodisch zu Null
werdende Gleichspannung am Zusatzgleichrichter 33 liefert einen erhöhten, durch
die Erregerwicklung 3 fließenden Strom, so daß entsprechend der stärkeren Erregung
des Wechselstromerzeugers ein Spannungseinbruch an den Leitungen 2 vermieden wird.
-
Dabei verhindert die Sperrdiode 8, daß der von dem Zusatzgleichrichter
33 ausgehende Strom, falls der Thyristor 12 gezündet ist, durch diesen und durch
die Leitung 28 unter Umgehung der Erregerwicklung 3 zuruckfl ießt.
-
Da hierbei die Ausgangsspannung an dem Zusatzgleichrichter 33 größer
ist als die Ausgangsspannung an dem parallel zu diesem liegenden Hauptgleichrichter
6, kann dieser keinen Strom durch die Leitungen 4, 5 und die Erregerwicklung 3 schicken.
Demgemäß erfolgt keine Zweipunktregelung durch den Thyristor 12. Infolgedessen kann
die Ausgangsspannung an dem Zusatzgleichrichter 33 so weit steigen, wie es zur Erhöhung
der Erregerleistung wünschenswert ist. Man erzielt daher eine schnelle Gegenwirkung
gegen die Gefahr von SpannungseinbrUchen beim Zuschalten großer Lasten. Der Thyristor
32 dient nur dazu, die
Ausgangsspannung am Zusatzgleichrichter 33
auf ein höchstzulössiges Maß zu beschrtinken. Dieses kann man durch Bemessung der
Widerstände 35, 31 unabhängig von der nach anderen Gesichtspunkten erfolgenden Einstellung
der Widerstande 17, 21 vorbestimmen.
-
Dabei ist die Regelung unabhängig von Schwank ungen der Drehgeschwindigkeit
des Drehstromerzeugers. Demgemäß wird auch dann, wenn der Drehstromerzeuger mit
kleiner Drehgeschwindigkeit Leistung abgeben soll, ein zuverlässiges Abgleichen
von Einscha 1 tströmen bei gleichbleibender Klemmenspannung gewährleistet. Fig.
2 zeigt den Verlauf des Erregerstromes Jer über der Drehzahl n des Drehstromerzeugers,
wenn dessen Leistung N konstant bleiben soll. Hieraus ergibt sich, daß bei niedriger
Drehzahl ein höherer Erregerstrom aufgebracht werden muß als bei großer Drehzahl.
WUrde nun die Zusatzerregung fest eingestellt werden, wie es bei bekannten Kompoundiewngs-Schaltungen
notwendigerweise der Fall ist, würde im unteren Drehzahlbereich beim Einschalten
von Verbrauchern die Zusatzerregung nicht ausreichen, um die Klemmenspannung konstant
zu halten. Wenn man, um das zu vermeiden, die Zusatzerregung fUr den unteren Drehzahlbereich
entsprechend hoch einstellen würde, wäre der Drehstromerzeuger im Bereich höherer
Drehzahlen übererregt, Dieser Nachteil wird behoben, indem durch eine entsprechende
Bemessung des Stromwandlers 25 und des Zusatzgleichrichters 39 dafür gesorgt wird,
daß im Bereich niedriger Drehzahl die größte erforderliche Zusatzerregung verwirklicht
wird.
-
Hierbei wird aber eine schädliche Obererregung des Drehstromerzeugers
im Bereich höherer Drehzahlen durch den Thyristor 32 verhindert, da
dieser
unabhängig von allen sonstigen Einflüssen die Generatorspannung auf den höchstzuld.ssigen
Wert begrenzt.
-
Die Wirksamkeit der Thyristoren 12 und 32 setzt voraus, daß jeweils
dann, wenn die Generatorspannung unter den konstant zu haltenden Wert bzw.
-
unter den höchstzulässigen Wert zu sinken beginnt, der Thyristor gelöscht
wird. Das geschieht jeweils infolge des Absinkens des Spannungsabfalles an dem Widerstand
18 bzw. 31 unter die Sperrspannung der Zenerdiode 20 dann, wenn die Gleichspannung,
an welcher der Thyristor 12 bzw.
-
32 liegt, periodisch zu Null wird.
-
Die Erfindung ist sowohl fUr Einphasenwechselstrom als auch fUr Drehstromerzeuger
anwendbar.