DE2801844A1 - Generatoraggregat - Google Patents

Description

Lucas Indtistries iiinited

·.! r ca, t k'iii ■ :-j% r ε ο ΐ

^-B-Birmin:haa 16. Januar

id.a ürfindunf; betrifft ein --..-eneratorc, ; rx'j '-at in der urv.nöauofüiii'un;; ait cineia Haupt;'enerator, der eine ^eldv/icklun hat, und mit einem Pernanentna ;net-Pilot .enerator zur Lieferun--: von L"ner~ie an die Feldwicklun.-; des Haupt ;eneraxors.

Bei einen solchen -reneratora ■ ;re 'a;t liefert der PemanentKa·-- net-Pilotgenerator zv/eekvaäßi ;erv/eise jjiier :ie für die i^!'eldv:ici:- lun·-; über eine -j-ieichrichtereijirichtun ", und er liefert auch jjiier"-;ie an eine im er :ieversor am -;s schaltun ;, die vorsoluiedene Steuerfunktionen des ieneratora .--re ats soeist. .Oaxiit kann eine Iia.uptspamiu3i."-:sre :lerschalttin -, die so angeschlossen ist, daß der Au3~an-; des ^iJ-aupt.generators "enessen v/ird, ihre ^iier :ie vom ]5ner^r:ieversor jun.-Vokreis entnelinen. Dabei treibt die Re ;1 er schal tun.·"; ein Halbleiter-Schaltelement in Reihe mit der Haiipöfeldv/ickinn';. jjarüberhinaus kann die yeldv/icklunv rait der J-leicJirichtereinrichtun.j über ein Relais verbunden sein, das von einer Schaltun·; ^r:esteuert v/ird, die von der Hauptenox* -ieversor am rsschaltun ; -:e-3p ei st v/ird.

'3ei einer solchen Anordnun ■; kann ein Problem dann entstehen, v/enn ein /irdun-sfehler in den Leitern auftritt, die das Relais Mit der Peldwicklun; verbinden, iiin solcher Dehler kann ein fließen eines I^ehlerstrons bev/irken, der den pernaiientraa";net- ;-enerator in einen solchen ilaß überlastet, daß das Relais aussurin .t, wodurch der !ieiilerstroni unterbrochen v/ird. Der Feliler ist dann von den Re ;el- und Steuerschaltungen -etrennt, und

wa/i'i 809829/037R ~ ^A- ~

RAD CRiGINAL

der Pilotgenerator erholt sich und macht das Relais erneut stromführend, und dann wird der Fehlerstromweg wiederum geschlossen. Dieser Ablauf kann sich wiederholen, bis irgendein Schaden auftritt, der das Aggregat außer Betrieb setzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Generatoraggregat zu schaffen, bei dem die Schaltungen so angeordnet sind, daß ein Schutz vor einem solchen Zustand geboten wird.

Erfindungsgemäß ist ein Generatoraggregat vorgesehen, das gekennzeichnet ist durch einen Hauptgenerator mit einer Feldwicklung, einen Permanentmagnet-Pilotwechselstromgenerator, eine Gleichstromeinrichtung, die den Ausgang des PilotwechselstromgeneratDS mit einer ersten und zweiten Stromleitung verbindet, ein Relais mit einem Kontakt, einen Regler für den Hauptgenerator mit einem Halbleiterausgangselement, wobei die Feldwicklung, der Kontakt und das Ausgangselement in Reihe zwischen die erste und die zweite Stromleitung geschaltet sind, das Ausgangselement entsprechend dem Hauptgeneratorausgang zum Modulieren des Stroms in der Feldwicklung geregelt ist, eine Leistungsstrornschaltun^ für das Relais und den Regler, die mit dem Ausgan.; des Pilotwechselstromgenerators wechselstromgekoppelt ist und eine Stromquelle mit einem geerdeten Anschluß bildet, und einen widerstand, der zwischen den geerdeten Anschluß und die zweite Stromleitung geschätet ist, derart, daß ein Fehlstrom begrenzt wird, der fließt, wenn ein Erdungsfehlerander Verbindun-j zwischen dem Relaiskontakt und der Fehldwicklung vorhanden ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, bei der es sich um eine schematische Wiedergabe eines Generatoraggregats nach der Erfindung handelt.

Das dargestellte Aggregat weist einen Hauptgenerator 10 mit einemr Ständerwicklung 11 und einer Feldwicklung 12 auf, der einen Dreiphasenausgang erzeugt.

809829/0976 - 5 -

Ein Permanentmagnet-Pilotwechselstromgenerator 13 ist vorgesehen, um Strom zum Speisen der Feldwicklung 12 des Hauptgenerators 12 zu erzeugen und um auch eine Stromquelle für eine Reglersehaltung und eine Schutzrelaisschaltung für den Hauptgenerator zu bilden.

Die Reglerschaltung ist in verschiedenen getrennten Teilen in der Zeichnung dargestellt, nämlich einer Spannungsmeßschaltung 14» die Eingangsanschlüsse hat, die mit dem Hauptgeneratorausgang verbunden sind, und eine Impulsgeberschaltung, die in bekannter Weise einen Impulsausgang erzeugt, der von der Spannungsmeßschaltung 14 geregelt wird. Beispielsweise kann die Schaltung 14 einen Gleichstromausgang mit einer überlagerten Welligkeit mit einem Mehrfachen der Ausgangsfrequenz des Hauptgenerators erzeugen. In diesem Fall muß der G-enerator 15 einen kontinuierlichen Hochspannungsausgang erzeugen, wenn der Ausgang des Hauptgenerators über einem ersten Sollwert liegt, einen kontinuierlichen niedrigen Ausgang, wenn der Ausgang des Hauptgenerators unter einem zweiten Sollwert liegt, und einen pxilsierenden Ausgang mit veränderlichem Impulstastverhältnir, mit der ΐ/elligkeit sfrequenz dann, wenn der Ausgang des Hauptgenerators zwischen diesen beiden Sollwerten liegt. Andere Schaltungsanordnungen können natürlich für das Ausführen der Meß-und Impulsgeberschaltungen 14 und 15 vorgesehen sein.

Die Energie für die Schaltungen 14 und 15 kommt von einer Energieversorgungsschaltung 16, die wechselstromgekoppelt ist, und zwar über einen Transformator mit dem Ausgang des Pilotwechselst reomgenerators, und diese Energieversor/jun.^sschaltxmg hat einen geerdeten Anschluß 16a, einen Anschluß 16b mit positiver Spannung +V^ und einen weiteren Anschluß 16c mit einer negativen Spannung -V₂.

Die Schutzrelaissehaltung, auf die bezug genommen worden ist, weil eine Relaissteuerschaltung 17 auf, die mit Strom vonder Energieversorgungsschaltung 16 versofgt wird und die ein Relais

809829/0976 _ ₆ -

~⁶~ 28018U

17a aufweist, das einen Kontakt 18 schaltet. Die Relaissteuerschaltung 17 erhält einen Eingang von der Spannungsmeßschaltung 14 zum Anzeigen eines ülDerspannungszustands am Ausgang des Hauptgenerators, und es erfolgt ein Umschalten durch einen solchen Eingang in einen blockierten abgeschalteten Zustand zum Abschalten des Hauptgenerators 10, wie aus der nachstehenden Beschreibung noch ersichtlich sein wird.

Ein Dreiphasen-Brückengleichrichter 19 ist mit dem Ausgang des Pilotwechselstromgenerators verbunden und liefert eine Spannung zwischen zwei Stromleitungen 20 und 21. Der Relaiskontakt 18, die Feldwicklung 12 und der Kollektor-Emissionselekterodenweg eines -n-p-n-Leistungstransistors 22, der das Ausgangselement des Reglers bildet, sind in Reihe zwischen die Leitungen 20, geschaltet.

Die Zeichnung zeigt auch die Ausgangsstufe des Reglers mit dem Transistor 22. V/ie dargestellt ist, ist die Emissionselektrode dieses Transistors 22 mit der Leitung 21 verbunden, und dessen Kollektor ist mit einem Ende der Feldwicklung 12 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 22 ist mit der Kathode einer Diode 23 verbunden, deren Anode mit der Leitung 21 verbunden ist« Ein n-p-n-Treibertransistor 24 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Steuerelektrode des Transistors 22 verbunden, und mit seinem Kollektor ist er mit dem Kollektor des Transistors 22 verbunden. Zwei Widerstände 25, 26 sind in Reihe zwischen die Steuerelektrode und die Emissions elektrode des ©Transistors 24 geschaltet, und mit ihrer Verbindung sind sie mit der Anode einer Diode 27 verbunden, deren Kathode mit dem -Yg-Anschluß 16c verbunden ist. Die Steuerelektrate des Transistors 24 ist außerdem über einen Widerstand 28 mit dem Kollektor eines p-n-ptransistors 29 verbunden, dessen Emissionselektrode mit dem +V^- Anschluß 16b und dessen Steuerelektrode mit dem Impulsgeber 15 verbunden sind.

Ein Widerstand 30 mit geringer Ohmzahl verbindet die Leitung

809829/0976

mit dem geerdeaten Anschluß 16a der Schaltung 16. Eine Diode 31 ist mit ihrer Kathode mit dem Kollektor des Trandistors 29 und mit ihrer Anode mit der Anode einer Zenerdiode 32 verbunden, deren Kathode mit dem geerdeten Anschluß 16a verbunden ist.

Im normalen Einsatz ist das Relais 17a stromführend und hält den Kontakt 18 in der dargestellten Position. Ein Entregen des Relais 17a bewirkt eine Bewegung des Kontakts 18 in eine Position, in der er die Verbindung zur Leitung 20 unterbricht und die Feldwicklung kurζschließt. Beim normalen Lauf wird der Transistor 22 ein- und abgeschaltet, um den Sollausgang des Hauptgenerators aufrechtzuerhalten, und eine Rücklaufdiode 33, die zur Feldwicklung 12 parallelgeschaltet ist, nimmt den Feldstrom auf, während der Transistor 22 abgeschaltet ist.

Bei einem Erdungsfehler in der Verbindung· zwischen dem Kontänt 18 und der Feldwicklung 10 fließt ein Fehlerstrom zur Erdung von der Leitung 20 durch den Kontakt 18, er muß aber durch den Widerstand 30 bei seinem Rückweg zum Gleichrichter 19 über die Leitung 21 fließen. Der sofortige Effekt davon ist der, daß der Erdungsfehlerstrom auf eine solche Stärke be grenzt wird, daß der Pilotwecnselstromgenerator 13 nicht überlastet wird, um damit ein ungewolltes Ausschalten des Relais 17a. zu verhindern, das durch ein solches Ausschalten nicht verriegelt würde und deshalb wieder erregt würde, sobald durch Öffnen des Kontakts 18 der Fehlerstrom ausreichend abgeschwächt worden ist, um eine Erholung des Pilotwechselstromgenerators zu ermöglichen. Ersichtlich würde das Fließen und Unterbrechen eines Erdungsfehlerstroms in Wiederholung zu schweren Schaden des Kontakts 18 führen. Die Fehlerstrombegrenzung, die vom Widerstand 30 erbracht wird, verhindert damit das Auftreten dieses schädlichen Schwingzustands.

Darüber hinaus benutzt die dargestellte Schaltung den Widerstand 30 auch als© einen Teil einer Erdungsfehler-Detektorschaltung,

809829/0976 _ ₈ _

un den Jenerator ordnun js/^enäß außer Betrieb zu nehmen. Diese Erdun-sfehler-Dexektorfunkuion ergibt sich durch Verwendung der Diode 51 und der Zenerdiode 52. Der Fehlerstrom durch die widerstäinde 50 bewirkt ein Abfallen der Spannung an der Leitunj 20 auf iiiehrere ToIt unter der lirdirngsspannung, so daß Steuei'elektrodensti'oiij für den i'ransistor 24 über die Zenerdiode 52 lind die luioae 51 vor.: Anschluß 16a ,genommen v/erden kann, um übersteuernd die i'ransi stören 24 und 22 einzuschalten. Der kontinuierliche i'eldstron, der in dieser ¥eise geliefert wird, bewirkt ein Ansteigen des Ausgangs des Haupt generators, um schließlich die Schaltung 17 umschalten zu lassen, um den Kontakt 18 zu öffnen und zu blockieren, so daß ein vollständiges Stillsetzen des Haupt~enerators bewirkt wird, während der Ausgang des Pilotwechselstrorri^enerauors unbeeinflußt bleibt.

Der Widerstand 50 liefert auch eine Fehlerstrfflombegrenzung für den l'cill eines ^rdun-jsfehlers am Anschluß 16b, obgleich ein Stillsetzen nicht not'v/endir:erv,^reise dann erfolßt.

""O

Die Diode 27 verhindert das Zusammenbrechen der Stromversorgung

-V., während eines Eraun~sfehlers v/egen des exzessiven Steuerte ~~"

elektroclenstroüibedari'G des Transistors 24 über die Widerstände 25 und 26. Unter dieseri Bedingungen leitet der Transistor 24 seinen Steuerelelctrodenstrom über die Zenerdiode 52, die Diode 51 und den V/iderntand 28 ab, wie das vorstehend beschrieben worden ist.

8 O 9 R ? "' ■' ° ^{Q 7 p}'

BAD

Claims (1)

1. COHAUSZ & FLORACK

   PATENTANWALTSBÜRO 2 8 O 1 8 A 4

   SCHUMANNSTR. 87 . D-4OOO DÜSSELDORF

   Telefon: (02 11) 683346 Telex: 08586513 cop d

   PATENTANWÄLTE:
   Dipl.-Ing.W. COHAUSZ · Dipl.-lng.R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

   as Industries Linited
   üreat King Street
   G-B-Birmingham 16. Januar

   Ansprüche

   ( 1. G-eneratoraggregat, gekennzeichnet durch einen Haupt generator mit einer Feldwicklung, einen i-ermanentmagnet-Pilotwechselstroingenerator, eine ü-leiäichrichtereinrichtung, die den Ausgang des Pilotwechselstromgenerators mit einer ersten und einer aweiten Stromleitung verbindet, ein Relais rait einem Kontakt, einen Regler für den Hauptgenerator nit ein era Halbleiterausgangselement, wobei die Feldwicklung, der Kontakt und das Ausgangseiement in Reihe zwischen die erste und die zweite Stromleitung geschaltet sind, das Ausgangselement entsprechend dem Hauptgeneratorausgang zum Modulieren des Stroms in der Feldwicklung geregelt ist, eine Leistungsstromschaltung für das Relais und den Regler, die mit dem Ausgang des Pilotwechselstromgenerators wechselstromgekoppelt ist und eine Stromquelle mit einem geerdeten Anschluß bildet, und einen Widerstand, der zwischen den geerdeten Anschltiß iind die zweite Stromleitung geschaltet ist, derart, daß der Fehlerstrom begrenzt wird, der fließt, wenn ein Erdungsfehler in der Verbindung zwischen dem Relaiskontakt und der Feldwicklung vorhanden ist,

   2. G-eneratoraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Relais mit einer Spannungs-

   52 011

   809829/0975 - ² -

   BAD

   ijie/jGciiai^un ; verbunden ist, die einen i'eil des iie;;lers bildet, und zur.i Uinscnaxten. ein ,erichtot ist, wenn der Aus ;an : des Haupt- ;eneraDors eine tiollspannun; überschreitet, wobei der Regler l-iittel aufweist, die auf das imtstellen von jj'ehlerstrom im V/iderstand ansprechen, derart, daß das Halbleiter-Auslasselement kontinuierlich stromführend v/ird und dadurch ein Umschalten des iie^lais erxol;t.

   ij. './eneratora.^rjre.-at nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Aus"an;;selement ein transistor ist, dessen ^inissionselelctroae mit der zweiten Stromlei- enn : verbunden ist, und dai der iie;;ler auch einen I'reibertransistor enthält;, der i.iit den Ausyan .stransistor als i)arlin.;;tonraar ;eschaltet ist, v/ob ei die auf den pehlerstrom ansprechenden Hittal eine Diode und eine Zenerctiode in Reihe zv/ischen dein xiJi'dun.-saiaschluß und der Steuerelektrode des Sreiberetransistors a^^fv/eisen und die Diode und die Zenerdiode dann leiten, v/enn die cjpannun ; an den ./iderscaiid einen Sollwert überschreitet.

   0 9 B 'J

   BAD