DE580223C

DE580223C - Device for the automatic voltage regulation of power generators

Info

Publication number: DE580223C
Application number: DE1930580223D
Authority: DE
Inventors: Max Herklotz
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-07-19
Filing date: 1930-07-19
Publication date: 1933-07-07

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Stromerzeugern Beim Anlassen großer Asynchronmotoren . mit Kurzschlußläufern treten bekanntlich erhebliche Spannungsschwankungen auf, die je nach dem Verhältnis von Generatorleistung zur Anlaufrichtung des Motors verschiedene Werte annehmen und oft so groß sind, däß sie zu erheblichen Betriebsstörungen Veranlassung geben können. Zur Behebung dieser Spannungsschwankungen, die über das zulässige Maß hinausgehen, hat man bereits vorgeschlagen, das Verhältnis von Generatorleistung zur Leistung des anzuschaltenden Motors recht groß zu wählen. Dieser Vorschlag ergibt nun aber schon deshalb keine vollständig brauchbare Lösung, da der plötzlich auftretende große Spannungsabfall beim Einschalten des Motors bestehen bleibt, wodurch die auf eine gewisse Spannung eingestellte Maschine erst nach dem Abklingen des Einschaltstromstoßes allmählich auf die normale Spannung zurückkehren kann. Durch die Wahl eines-großen Verhältnisses von Generatorleistung zur Motorleistung wird aber außerdem die Anlage erheblich verteuert.Device for automatic voltage regulation of power generators When starting large asynchronous motors. It is well known that squirrel cage occurs significant voltage fluctuations, depending on the ratio of generator power assume different values for the starting direction of the motor and are often so large that that they can give rise to significant operational disruptions. To fix it You already have these voltage fluctuations, which go beyond the permissible level suggested the ratio of generator power to the power of the to be switched on Motor to choose quite large. For that reason alone, however, this proposal does not result in any completely usable solution because of the sudden large voltage drop remains when the motor is switched on, causing the to a certain voltage set machine only after the inrush current has subsided gradually can return to normal tension. By choosing a-large ratio However, the system also becomes considerable from generator power to engine power expensive.

Es ist nun bereits bekannt, gleichzeitig mit der Einschaltung eines Motors oder etwas früher einen im Erregerkreis des Stromerzeugers oder im Erregerkreis der Erregermaschine liegenden Widerstand kurzzuschließen. Durch diese Maßnahme wird eine stoßartige Erregungssteigerung erzielt und so dem selbsttätigen Regler die Einstellung der höheren Erregung erleichtert. Der Regler sucht jedoch dauernd den normalen Spannungswert aufrechtzuerhalten, so daß unter Umständen, falls zwischen der Stoßerregung und dem Einschalten des Motors eine zu lange Zeit verstreicht, der Regler die durch das Kurzschließen des Widerstandes erzielte Erregungssteigerung bereits wieder ausgeglichen hat, wenn der Motor eingeschaltet wird. Ferner müssen, wenn beispielsweise drei Motoren vorhanden sind, welche häufig ein- und ausgeschaltet werden, im Erregerkreis des Generators drei Widerstände vorgesehen werden. Diese Widerstände verzehren natürlich erhebliche Energiemengen, so daß die Anlage, wenn alle drei Motoren abgeschaltet sind, mit einem schlechten Wirkungsgrad arbeitet. Außerdem 'ist es überaus- schwierig, die Ständerschalter der Motoren und die Schalter zum- Kurzschließen der Widerstände so genau zeitlich nacheinander zu betätigen, daß der gewünschte Erfolg eintritt.It is now known simultaneously with the activation of a Motor or a little earlier one in the excitation circuit of the power generator or in the excitation circuit short-circuit the resistance lying in the exciter. This measure will achieved a sudden increase in excitation and so the automatic controller the Adjustment of the higher arousal facilitated. However, the controller is constantly looking for the to maintain normal voltage value, so that under certain circumstances, if between the shock excitation and the switching on of the motor take too long, the regulator shows the increase in excitation achieved by short-circuiting the resistor has already balanced again when the engine is switched on. Furthermore, if, for example, there are three motors, which are switched on and off frequently three resistors are provided in the exciter circuit of the generator. These Of course, resistors consume considerable amounts of energy, so that the system, if all three motors are switched off, working with poor efficiency. In addition, the motor stator switches and the switches are extremely difficult to short-circuit the resistors so precisely one after the other, that the desired success occurs.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile der bekannten Einrichtungen durch eine Vorrichtung vermieden, die vor dem Einschalten des den Einschaltstrom verursachenden Verbrauchers die Einstellung des Schnellreglers des Stromerzeugers verändert. Zur Einstellungsänderung wird zweckmäßig ein der Spannungsspule =des Reglers vorgeschalteter Widerstand benutzt, welcher nach der Einschaltung des Motors allmählich wieder kurzgeschlossen wird. Bei der Einrichtung nach der Erfindung sind also die erheblichen Verluste in den Widerständen vermieden bzw. auf einen vernachlässigbar kleinen Wert herabgesetzt. Außerdem ist die Schwierigkeit der zeitlichen Schaltfolge vermieden, da die eingestellte Erregungssteigerung nicht sofort selbsttätig wieder rückgängig gemacht wird, sondern bestehen bleibt, bis der zuzuschaltende Motor eingeschaltet worden ist.The present invention eliminates the disadvantages of the known Facilities avoided by a device that before turning on the Inrush current-causing consumer the setting of the high-speed regulator of the Power generator changed. To change the setting is appropriate a resistor connected upstream of the voltage coil = of the regulator is used, which is gradually short-circuited again after the motor has been switched on. In the Device according to the invention are therefore the considerable losses in the resistors avoided or reduced to a negligibly small value. Also is the difficulty of the chronological switching sequence avoided because the set increase in excitation is not automatically reversed immediately, but remains in place, until the motor to be switched on has been switched on.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Es ist i ein Generator, der auf das Netz 2 arbeitet, an welches der Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer 3 angeschaltet werden soll. q. ist ein Tirrillschnellregler, der in bekannter Weise die Spannung des Drehstromgenerators i konstant hält. Der Generator i wird hierbei von einer Erregermaschine 5 erregt, dessen Nebenschlußwiderstand 6 durch die Kontakte 7 des Tirrillsystems periodisch kurzgeschlossen wird. Die Spule 8 des Reglers ist an die Spannung des Netzes 2 angeschlossen. Der Spannungsregler 4 veranlaßt während des Regelvorganges die Einstellung der Netzspannung auf den durch die Vorwiderstände 9 und io gegebenen Wert. Diese Widerstände ergeben beispielsweise bei HintereinanderschaItung eine verkettete Spannung von P1 und bei Ausschalten oder Kurzschließen des Widerstandes io eine Spannung P2. Da der von der Netzspannung beeinfiußte Hebel i i des Tirrillreglers 4 immer einen durch die Größe der Vorschaltwiderstände 9 und io bestimmten Spannungswert am Hauptkontaktsystem 7 einstellt, so regelt der Spannungsregler bei kurzgeschlossenem Widerstand io eine niedrige Spannung und bei hintereinandergeschalteten Widerständen 9 und io eine hohe Spannung ein.It is i a generator that works on the network 2 to which the Asynchronous motor with squirrel cage 3 is to be switched on. q. is a Tirrill speed regulator, which keeps the voltage of the alternator i constant in a known manner. Of the Generator i is excited by an exciter 5, its shunt resistance 6 is periodically short-circuited by the contacts 7 of the Tirrill system. The sink 8 of the controller is connected to the voltage of network 2. The voltage regulator 4 causes the mains voltage to be set to during the control process value given by the series resistors 9 and io. These resistances result for example when connected in series, a linked voltage of P1 and when switched off or short-circuiting the resistor io a voltage P2. Because of the mains voltage Lever i i of the turntable regulator 4 always influenced by the size of the series resistors 9 and io sets a certain voltage value on the main contact system 7, the regulates Voltage regulator with a shorted resistor io a low voltage and with series-connected resistors 9 and io a high voltage.

Gemäß der Erfindung ist ein Relais 12 vorgesehen, das durch seinen Ruhekontakt 25 (12) bei seinem Ansprechen den Widerstand io einschaltet und ihn bei seinem Abfallen wieder kurzschließt. Das Relais 12 wird stets dann erregt, wenn der Motor 3 eingeschaltet werden soll, und zwar wird das Kommando zum Einschalten des Motors durch Drücken des Knopfes 13 gegeben, wodurch aber zunächst nicht der Motor 3, sondern das Relais 12 eingeschaltet wird. Hierbei ist die Einrichtung so getroffen, daß der Motor 3 erst eine kurze Zeit, nachdem das Relais 12 den Widerstand io in Reihe mit dem Widerstand 9 an das Netz geschaltet hat, durch Einlegen des Schalters i9 an das Netz gelegt wird. Der Druckknopfschalter 13 wird gegen den Druck einer Feder .eingeschaltet und kehrt demzufolge nach Betätigung sofort in seine Ruhestellung zurück. Im übrigen ist dabei die Anordnung .so getroffen, daß durch eine kurze Tastung des Schalters 13 der gesamte Schaltvorgang ausgelöst wird. Durch Schließen des Schalters 13 wird das Relais 12 zum Ansprechen gebracht gemäß folgendem Stromlauf: Von Minus über Kontakt 13, Ruhekontakt 14 (z5) eines Relais 15, Wicklung des Relais 12 nach Plus. Das Relais 12 spricht an und hält sich über den Ruhekontakt 2i (2o) eines Relais 2o, seinen eigenen Kontakt 23 (12), nachdem es auch seinen Kontakt 16 (12) geschlossen und seinen Ruhekontakt 25 (12) geöffnet hat. Durch Öffnung des Ruhekontaktes 25 (i2) wird der Widerstand io eingeschaltet. Dieses hat zur Folge, daß der Spannungsregler 4 dem Regler eine abgesunkene Spannung vortäuschen wird, und der Regler 4 wird auf eine Spannungserhöhung hinarbeiten. Durch Schließen des Kontaktes 16 (12) des Relais 12 werden zwei Zeitrelais 15 und 2o zum Anlaufen gebracht. Das Zeitrelais ist so eingestellt, daß es zuerst hochläuft. Es schließt nach seinem Ansprechen seinen Arbeitskontakt 17 (15). Durch den Kontakt 17 (1s) wird ein Stromkreis für die Einschaltspule 18 des Schalters i9 geschlossen, wodurch der Schalter i9 des Motors 3 eingelegt wird. Mittlerweile ist das zweite Zeitrelais 2o hochgelaufen, das - gleichzeitig mit dem Zeitrelais 1s durch Schließen des Kontaktes 16 (12) zum Anlaufen gebracht wurde. Dieses zweite Zeitrelais 2o, dessen zeitliche Verzögerung so eingestellt ist, daß es entweder gleichzeitig mit dem eigentlichen Einschalten des Schalters i9 oder wenig später zum Ansprechen kommt, öffnet bei seinem Ansprechen seinen Ruhekontakt 21 (2o) . Hierdurch wird der Haltestromkreis des Relais i2 unterbrochen und das Relais i2 wieder zum Abfallen gebracht. Dieses hat einerseits zur Folge; daß der Widerstand 1o wieder kurzgeschlossen wird, und andererseits, daß die Stromläufe für die Wicklungen der Zeitrelais 1s und 2o an dem Kontakt 16 (12) wieder geöffnet werden. Die Zeitrelais 15 und 2o werden demzufolge abfallen und Steuereinrichtung und Regler wieder in ihre Normal-bzw. Ruhestellung zurückgeführt. Zur Speisung der Relais ist eine Hilfsstromquelle 24 vorgesehen. Die Dauer der Ansprechverzögerung des Zeitrelais 15 ist so einzustellen, daß die Erregung des Generators schon eine gewisse Spannungserhöhung herbeigeführt hat, bevor durch Schließen des Kontaktes 17 (15) des Zeitrelais 1s der Schalter i9 eingelegt wird. Die Ansprechzeit des Relais 2o ist so zu bemessen, daß das Kurzschließen des Widerstandes io durch den Ruhekontakt 25 (I2) des Relais 12, dessen Haltestromkreis durch das Ansprechen des Relais 20 geöffnet wird, erst dann erfolgt, wenn die ersten Einschaltschwingungen abgeklungen sind.According to the invention, a relay 12 is provided which, through its normally closed contact 25 (12), switches on the resistance io when it responds and short-circuits it again when it drops out. The relay 12 is always energized when the motor 3 is to be switched on, namely the command to switch on the motor is given by pressing the button 13, which, however, initially not the motor 3, but the relay 12 is switched on. Here, the device is such that the motor 3 is connected to the network only a short time after the relay 12 has connected the resistor io in series with the resistor 9 to the network by inserting the switch i9. The push button switch 13 is switched on against the pressure of a spring and therefore immediately returns to its rest position after actuation. In addition, the arrangement is made in such a way that the entire switching process is triggered by briefly pressing the switch 13. By closing the switch 13, the relay 12 is made to respond according to the following current flow: From minus via contact 13, break contact 14 (z5) of a relay 1 5, winding of relay 12 to plus. The relay 12 responds and maintains its own contact 23 (12) via the normally closed contact 2i (2o) of a relay 2o after it has also closed its contact 16 (12) and opened its normally closed contact 25 (12). The resistor io is switched on by opening the normally closed contact 25 (i2). This has the consequence that the voltage regulator 4 will simulate a reduced voltage for the regulator, and the regulator 4 will work towards an increase in voltage. By closing the contact 16 (12) of the relay 12, two timing relays 15 and 2o are started. The timing relay is set so that it starts up first. After responding, it closes its working contact 17 (15). A circuit for the switch-on coil 18 of the switch i9 is closed by the contact 17 (1s), whereby the switch i9 of the motor 3 is engaged. In the meantime, the second timing relay 2o has run up, which - at the same time as the timing relay 1s, was started by closing contact 16 (12). This second timing relay 2o, the time delay of which is set so that it either responds at the same time as the switch i9 is actually switched on or a little later, opens its break contact 21 (2o) when it responds. This interrupts the holding circuit of relay i2 and causes relay i2 to drop out again. On the one hand, this has the consequence; that the resistor 1o is short-circuited again, and on the other hand that the current flows for the windings of the timing relays 1s and 2o at the contact 16 (12) are opened again. The timing relays 15 and 2o will consequently drop out and the control device and regulator return to their normal or normal mode. Rest position returned. An auxiliary power source 24 is provided to feed the relays. The duration of the response delay of the timing relay 15 is to be set so that the excitation of the generator has already brought about a certain increase in voltage before the switch i9 is engaged by closing the contact 17 (15) of the timing relay 1s. The response time of the relay 2o is such that the short-circuiting of the resistor io by the normally closed contact 25 (I2) of the relay 12, whose holding circuit is opened by the response of the relay 20, only takes place when the first switch-on oscillations have subsided.

Claims

PATENT ANSL'RÜC11E: i. Device for automatic voltage regulation of power generators, in which the excitation of the power generator field is increased before switching on a consumer with a large inrush current, characterized by a device which changes the setting of the high-speed regulator of the power generator before switching on the consumer causing the inrush current.

2. Device according to claim i, characterized by such an arrangement that by a command to switch on of the power consumer with a high inrush current, initially an increase in excitation of the power generator is brought about and only after a certain increase in Excitation by means of an adjustable time element, the activation of the power consumer is effected.

3. Device according to claim i and 2, characterized by another arbitrarily adjustable time element, which the return of the excitation to the Nor-. value after the power consumer has been switched on. q ..

Facility according to claims i to 3, characterized in that both time elements, for example two time relays set to different response times, as well as the excitation changing organ can be controlled by a common relay.

5. Set up after Claim i to q:, characterized in that the change in the excitation of the Power generator by opening or closing one in the circuit of the mains voltage relay a Tirril regulator lying resistance takes place.

6. Device according to claim i to 5, characterized in that they operate on several power generators at the same time acts.