DE542436C

DE542436C - Control device for asynchronous generators with torque developing three-phase exciter, which are driven by piston engines

Info

Publication number: DE542436C
Application number: DES78568D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Moritz Schenkel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1927-02-27
Filing date: 1927-02-27
Publication date: 1932-01-23

Description

Regeleinrichtung für Asynchrongeneratoren mit Drehmoment entwickelnden Drehstromerregermaschinen, die von Kolbenkraftmaschinen angetrieben werden Für verschiedene Anwendungszwecke hat sich die Verwendung einer Dieselmaschine zur Stromerzeugung als vorteilhaft herausgestellt. Da die Drehzahlen der Dieselmaschinen ungefähr in das Gebiet hineinfallen, in dem die Eigenschwingungszahlen synchroner Maschinen (Turbos, Polgeneratoren, Einankerumformer usw.) liegen, so ist man dazu übergegangen, um den Parallelbetrieb-und Schwingungsschwierigkeiten aus dem M'ege zu gehen, Dieselmaschinen mit Asynchrongeneratoren als Stromerzeuger zu verwenden. Das gleiche gilt für Betriebe, in denen an Stelle von Dieselmaschinen Gasmaschinen oder irgendwelche andere Kolbenmaschinen verwendet werden. Die Asynchronmaschine bietet die Möglichkeit, durch Verbindung mit Drehmoment entwickelnden Drehstromerregermaschinen die elektrische Leistung derartig zu beeinflussen, daß diese unabhängig von Drehzahlschwankungen, wie sie durch den Unförmigkeitsgrad der Antriebsmaschine bedingt sein könnten, konstant bleibt. Die von der Kolbenmaschine in das ganze System hineingebrachten Schwingungen oder Pendelungen gehen alsdann nur in die mechanische Masse hinein; die elektrisch abgegebene Leistung wird davon nicht berührt.Control device for asynchronous generators with torque developing Three-phase exciter driven by piston engines For various Applications has the use of a diesel engine to generate electricity turned out to be advantageous. Since the speeds of the diesel engines are approximately in fall into the area in which the natural frequencies of synchronous machines (Turbos, pole generators, single armature converters, etc.) to get the parallel operation and vibration difficulties out of the M'ege, diesel engines to be used as a power generator with asynchronous generators. The same applies to companies in which, instead of diesel engines, gas engines or any other piston engines be used. The asynchronous machine offers the possibility of connection with three-phase exciter generating torque, the electrical power to influence such that this independent of speed fluctuations, as they could be caused by the degree of irregularity of the prime mover, constant remain. The vibrations brought into the whole system by the piston machine or pendulums then only go into the mechanical mass; the electric The service provided is not affected.

Bei diesen Maschinensätzen können nun die für die Asynchrongeneratoren erforderlichen Kommutatorhintermaschinen recht groß ausfallen, da die Dieselmaschine die Eigenschaft besitzt, daß sie von ihrer Vollastdrehzahl bei Abnahme der Belastung bis auf Leerlauf um ungefähr 5 % in der Drehzahl zunimmt. Dieses Maß kann zwar u. U. durch besondere Bauart des Dieselmaschinenreglers auf 3 % herabgesetzt werden; ein niedrigerer Wert läßt sich jedoch nicht erreichen. Da die Kommutatorhintermaschine eines derartigen Asynchrongeneratorsatzes für den gleichen Schlupfbetrag bemessen werden muß, ergeben sich ganz erhebliche Größen für die Kommutatormaschinen. Angenommen, es sei ein Generator für etwa 2o ooo KVA zu betreiben, dann müßte bei 5"/, Schlupf die Kommutatorhintermaschine mindestens z ooo KVA groß werden. Obwohl es möglich ist, derartige Kommutatormaschinen zu bauen, so besteht doch gerade bei der Kommutatormaschine das dringende Bedürfnis, sie so klein wie möglich zu halten und damit ihren Anteil an der Baugröße und dem Preis des ganzen Maschinensatzes zu ermäßigen. Auch sind kleinere Maschinen dieser Art technisch leichter und sicherer beherrschbar als große. Endlich ist es nicht erwünscht, daß die Kommutatorerregermaschine eines Asynchrongenerators wesentlich größere Dimensionen einnimmt als z. B. die Gleichstromerregermaschine eines Gleichstromsynchrongenerators.With these machine sets, the asynchronous generators required commutator rear machines turn out to be quite large, since the diesel machine has the property that it is of its full load speed when the load decreases increases in speed by about 5% until idling. This measure can u. U. can be reduced to 3% due to the special design of the diesel engine controller; however, a lower value cannot be achieved. Because the commutator back machine dimensioned such an asynchronous generator set for the same amount of slip must be, result in very considerable sizes for the commutator machines. Accepted, a generator for about 20,000 KVA is to be operated, then there would have to be a slip at 5 " the commutator rear machine can be at least z ooo KVA. Although it is possible is to build commutator machines of this type, it is precisely with the commutator machine the urgent need to keep them as small as possible and thus their share to reduce the size and the price of the entire machine set. Also are smaller machines of this type are technically easier and safer to control than large ones. Finally, it is not desirable that the commutator exciter machine of an asynchronous generator essential occupies larger dimensions than z. B. the DC exciter of a DC synchronous generator.

Dem genannten Übelstande wird nun erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß der Regler der Kolbenkraftmaschine in Verbindung mit elektrischen Größen des Asynchrongenerators verstellt wird, indem der Asychrongeneratoranordnung eine dem Schlupf des Generators angenähert proportionale Spannung entnommen wird, die auf den Regler der Antriebsmaschine in dem Sinne einwirkt, daß deren Drehzahl je nach Wahl mehr oder weniger auf einem konstanten Werte gehalten wird. Die Drehzahl einer derartigen Kolbenmaschine durch Beeinflussung des Reglers ungefähr konstant zu halten, ist an sich bekannt und wird bei jedem Synchronmaschinenantrieb mit solchen Maschinen seit Jahren praktisch angewendet. Jedoch wird das Regelorgan dieser Maschine nicht von der elektrischen Seite des Generators her beeinflußt.According to the invention, the above-mentioned deficiency is now remedied by that the controller of the piston engine in connection with electrical quantities of the Asynchronous generator is adjusted by the asynchronous generator arrangement one of the Slip of the generator is taken from approximately proportional voltage that is on the controller of the prime mover acts in the sense that its speed depending on Choice is kept more or less at constant values. The speed of a to keep such a piston machine approximately constant by influencing the controller, is known per se and is used in every synchronous machine drive with such machines used in practice for years. However, the regulating organ of this machine does not become influenced by the electrical side of the generator.

Wie die Erfindung verwirklicht werden kann, ist an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung veranschaulicht. Es soll i ein Asynchrongenerator mit irgendwie geschalteter, Drehmoment entwickelnder Kommutatorhintermaschine sein. Die nähere Schaltung dieser Kommutatorhintermaschine ist hier unerheblich und deshalb nicht angegeben. z soll eine Dieselantriebsmaschine, 3 deren Regulator darstellen. Aus einer besonders hierzu in dem Asynchrongenerator untergebrachten Hilfswicklung wird nun von den Schleifringen 5 eine Spannung entnommen, die dem Schlupf proportional ist. Man könnte eine solche Spannung auch von den Schleifringen 4 der Sekundärwicklung oder auch von irgendeiner andern passenden Wicklung in der Schaltung abnehmen. Diese Spannung liefert einen entsprechenden Steuerstrom, der auf einen Elektromagneten 6 im Regelapparat 3 der Dieselmaschine einwirkt, mit zunehmendem Schlupf, also zunehmender Spannung, gleichmäßig anwächst. Durch diesen anwachsenden Strom werden die Reglerfedern derartig verstellt, daß die Drehzahl des Maschinensatzes auch bei Entlastung entweder konstant bleibt oder doch nur in einem solchen Maße sich ändert, daß eine kleine Kommutatorhintermaschine verwendet werden kann. Entweder nimmt also die Drehzahl der Maschine von Vollast bis Leerlauf gar nicht zu, oder sie nimmt z. B. statt um 5 °/o nur um i % zu, so daß für das oben gewählte Beispiel die Koinmutatörhintermaschine nicht für iooo, sondern. für zoo KVA zu bemessen wäre. Wenn die Drehzahl überhaupt nicht zunimmt, dann ist die Kommutatormaschine nur so groß zu bemessen, als zur Deckung der Ohmschen Verluste der ganzen Einrichtung erforderlich ist. Sie wird alsdann für den oben angegebenen Fall etwa eine Größe von 5o bis ioo KVA erhalten; das ist ein ganz erheblich kleinerer Wert als der von i ooo KVA, der sich ohne Anwendung der besonderen Regeleinrichtung ergab.How the invention can be implemented is illustrated in an exemplary embodiment in the drawing. It is supposed to be an asynchronous generator with somehow switched, torque developing commutator rear machine. The more detailed circuit of this commutator rear machine is irrelevant here and is therefore not specified. z should represent a diesel engine, 3 represent its regulator. A voltage that is proportional to the slip is now taken from slip rings 5 from an auxiliary winding which is accommodated especially for this purpose in the asynchronous generator. Such a voltage could also be taken from the slip rings 4 of the secondary winding or from any other suitable winding in the circuit. This voltage supplies a corresponding control current which acts on an electromagnet 6 in the control apparatus 3 of the diesel engine and increases evenly with increasing slip, that is to say with increasing voltage. Due to this increasing current, the regulator springs are adjusted in such a way that the speed of the machine set either remains constant even when the load is removed or only changes to such an extent that a small rear commutator machine can be used. So either the speed of the machine does not increase from full load to idle, or it increases z. B. instead of 5 ° / o only by i % , so that for the example chosen above the Koinmutatörbackmaschine not for 100, but. for zoo KVA would be measured. If the speed does not increase at all, then the commutator machine should only be dimensioned as large as is necessary to cover the ohmic losses of the entire device. In the case given above, it will then have a size of about 50 to 100 KVA; this is a considerably smaller value than that of 10000 KVA, which resulted without the use of the special control device.

Die Beeinflussung des Reglers braucht nicht durchaus kontinuierlich zu sein, obwohl dies wünschenswert ist, sondern kann auch absatzweise erfolgen. Da der Strom, der den Schleifringen der Hauptwicklung oder der Hilfswicklung entnommen wird, mit seiner Frequenz zunimmt, so wird dadurch, daß man in dem Magnetkreise des Regulators den Olimschen Widerstand 7 gegenüber dem induktiven Widerstand überwiegen läßt, dafür gesorgt, daß der Strom und die Zugkraft des Magneten proportional der Spannung bleiben.The controller does not need to be influenced continuously although this is desirable, it can also be done in paragraphs. Because the current drawn from the slip rings of the main winding or the auxiliary winding becomes, increases with its frequency, so becomes by being in the magnetic circuit of the regulator, the Olim's resistance 7 outweighs the inductive resistance lets, made sure that the current and the pulling force of the magnet is proportional to the Tension remains.

Durch die genannte Einrichtung ist es möglich, die ganze Regelung der Leistung der Maschine lediglich von der elektrischen Seite her zu bewirken, indem von dieser Seite her durch entsprechende Erregung der Kommutatormaschine nur die Leistung an und für sich eingestellt wird, worauf sich die Reglerstellung der Antriebsmaschine der Generatorleistung entsprechend von selbst ändert. Man braucht also nur noch einen einzigen Angriffspunkt für die Leistungsregelung, nämlich den am Regelorgan für die Kommutatorhintermaschine.With the aforementioned facility, it is possible to implement the entire scheme to effect the performance of the machine only from the electrical side, by only from this side by appropriate excitation of the commutator machine the power in and of itself is set, whereupon the controller position of the Drive machine of the generator power changes accordingly by itself. You need so only one point of attack for the power control, namely the on the control element for the commutator rear machine.

Claims

PATENT CLAIMS i. Control device for asynchronous generators with torque developing three-phase exciter, driven by piston engines are, characterized in that one of the asynchronous generator arrangement, the slip of the generator is approximately proportional to the voltage on the regulator of the Engine acts in the sense that the speed of the engine over the remains constant throughout the work area within selectable limits.

2. Set up according to Claim i, characterized in that the control voltage is a special auxiliary winding of the asynchronous generator is taken.

3. Device according to claim i, characterized in that that the control voltage is taken from a suitable existing winding of the circuit is.

4. Device according to claim i to 3, characterized in that in the influencing circuit of the controller the ohmic resistance strongly outweighs the inductive one.