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Anordnung zur Schnellentregung von elektrischen Generatoren Das Patent
qzr 396 hat eine Anordnung zur schnellen Entregung von Generatoren zum Gegenstand,
bei welcher bei Entregung des Generators ein Schwingungswiderstand in den Feldkreis
des Generators eingeschaltet wird.
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Die Größe dieses Widerstandes kann aus praktischen Gründen gewisse
Grenzen nicht überschreiten, weil der Erregerstrom durch einen eintretenden Kurzschluß
auf ein Mehrfaches. seines Normalwertes erhöht wird und an den Klemmen des Schwingungs-
bzw. Entregungswiderstandes ein Spannungsgefälle hervorrufen kann, welches zu Isolationsschäden
im Gleichstromkreis des Generators führen kann. Die Größe des zulässigen Schwingungswiderstandes
ist also durch die Stärke des Erregerstromes der Maschine bestimmt. Bei weniger
heftigen Kurzschlüssen oder bei wenig belasteter Maschine erfolgt die Entregung
bei einer kaum über den Normalwert angewachsenen Erregerstromstärke. Der Entregungsvorgang
verläuft dann entsprechend langsamer als bei starker Maschinenbelastung. Andererseits
kann aber auch die Notwendigkeit einer schnellen Entregung des Generators vorliegen,
wenn keine kurzschlußartigen Ströme auftreten, z. B. bei schwachen W indungsschlüssen
oder bei Erdschlüssen.
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Gegenstand der Zusatzerfindung ist eine weitere Ausbildung der Anordnung
zur Schnellentregung nach dem Hauptpatent mit dem besonderen Kennzeichen, daß das
Maß der Einwirkung der Feldenergie des zu entregenden Magnetfeldes auf das Feld
der Erregermaschine vom Verlauf der Erregerstromstärke während des Entregungsvorganges
derart abhängig ist, daß die Einwirkung auf das Feld der Erregermaschine um so stärker
ist, je kleiner der Erregerstrom des zu entregenden Magnetfeldes ist. Durch die
Erfindung wird zweierlei erreicht. Einmal wird bei schweren Kurzschlüssen der Entregungsvorgang
der Schwingungsentregung nochmals belebt, sobald der Strom in der Wicklung des zu
entregenden Feldes unter einen gewissen Grenzwert abgesunken- ist, wodurch eine
weitere Beschleunigung des Gesamtentregungsvorganges erzielt wird. Außerdem wird
der Entregungsvorgarig auch bei geringeren Anfangsstromstärken in der Wicklung des
zu entregenden Feldes auf das äußerste Maß der Zeitverkürzung gebracht, welches
mittels der Schwingungsentregung zu erreichen ist, indem die Einwirkung auf das
Feld der Erregermaschine der Stärke des im Magnetfeldkreis fließenden Stromes angepaßt
wird.
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Es ist zwar bekannt, die Abschaltung des Feldes eines zu entregenden
Generators stufenweise durchzuführen, beispielsweise indem bei der ersten Stufe
die Einschaltung eines Entregungswiderstandes von gleichbleibender Größe und bei
der zweiten Stufe ein Widerstand mit zeitlich ansteigender Charakteristik eingeschaltet
wird, während bei der dritten Stufe eine Unterbrechung des Stromkreises der Magnetwicklung
stattfindet. Bei dieser bekannten Anordnung aber wird die Unterbrechung
der
Magnetwicklung unter allen Umständen in diesen drei Schritten durchgeführt, ohne
Rücksicht darauf, wie groß der Strom in der Magnetwicklung beim Umschalten ist.
Es wird also der Abschaltvorgang im Gegensatz zur Erfindung nicht der herrschenden
Erregerstromstärke angepaßt.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Generator
mit i, seine Feldwicklung mit 2, die Erregermaschine mit 3 und deren Feldwicklung
mit q. bezeichnet sind. Die Erregermaschine 3, q. ist eine selbsterregte Maschine;
in der Verbindung zwischen dem Anker der Erregermaschine 3 und demjenigen Punkt
des Erregerstromkreises, an welchem der Strom für die Erregerwicklung q. abgezweigt
ist, liegt der aus dem Hauptpatent bekannte Schwingungswiderstand 6, der normalerweise
durch einen Schalter 7 überbrückt ist. Außerdem ist noch ein Widerstand 9 in Reihenschaltung
mit dem Schwingungswiderstand 6 vorgesehen. Auch der Widerstand 9 ist normalerweise
überbrückt. Zu diesem Zweck ist ein Schalter io vorgesehen, der, wie in Fig. i angedeutet
ist, mechanisch oder elektrisch von dem Schalter 7 abhängig gemacht ist. Wenn der
Schalter fi geschlossen ist, ist auch der Schalter io geschlossen. Bei der Öffnung
des Schalters 7 dagegen wird der Schalter io zur Öffnung freigegeben, aber selbst
noch nicht geöffnet, solange die Magnetspule 8 ihn geschlossen hält.
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Bei starker Belastung des Generators vor Beginn des Entregungsvorgangs
spielt sich der letztere folgendermaßen ab: Der normalerweise geschlossene Schalter
7 wird geöffnet; dadurch kommt der Entregungswiderstand 6 zur Wirkung, wodurch gemäß
Hauptpatent eine Umpolung der Erregermaschine 3, q. herbeigeführt wird. Der über
denEntregungswiderstandfließendeStrom ist zunächst sehr stark und ruft an dem Widerstand
6 eine entsprechende Klemmenspannung hervor, die aber durch passende Bemessung des
Widerstandes 6 so klein gehalten wird, daß sie die Anlage nicht gefährdet. Mit der
Verkleinerung der Stromstärke im Widerstand 6 verliert dieser an Wirkung. Andererseits
sinkt die Spannung an seinen Klemmen weit unter den, zulässigen Höchsbetrag. Sobald
die Stromstärke eine gewisse Grenze unterschreitet, ist der Magnet 8 nicht mehr
in der Lage, den Schalter io, welcher den Widerstand 9 überbrückt, geschlossen zu
halten. Der Schalter öffnet sich und bringt dadurch den Widerstand 9 zur Wirkung.
Dadurch wird der Entregungswiderstand auf ein Vielfaches des bisherigen Betrages
gesteigert, was zu einer weiteren Beschleunigung der Entregung führt. Der Widerstand
9 ist so bemessen, daß bei der Stromstärke, welche nach Öffnen des Schalters io
noch vorhanden ist, keine gefährliche Spannung an ihm auftreten kann. Man hat es
in der Hand, durch Einstellung der Grenzstromstärke, bei welcher der Magnet 8 den.
Schalter io fallen läßt, den Augenblick zu bestimmen, in welchem der Widerstand
9 eingeschaltet wird.
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Während bei schwachem Strom in der Erregerwicklung 2 des Generators
i die Schalter 7 und io praktisch gleichzeitig fallen, liegt bei starkem Strom in
der Erregerwicklung 2 eine größere Zeit zwischen dem Fallen des Schalters 7 und
dem des Schalters io, weil der letztere erst nach Abklingen des Erregerstromes auf
die eingestellte Stromstärke geöffnet wird.
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In Fig. i liegt die Spule des Magneten 8 in Reihe mit den Entregungswiderständen
9 und 6. Statt dessen kann die Spule auch von der Spannung der Erregermaschine oder
von der Spannung am Widerstand 6 erregt werden. Die Vergrößerung des Entregungswiderstandes
läßt sich bei einer Anordnung, bei welcher der Widerstand 6 aus mehreren parallel
geschalteten Teilwiderständen besteht, auch durch eine Umschaltung der Widerstände
aus der Parallelschaltung in die Reihenschaltung erzielen.
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Ein anderes Mittel zur Beschleunigung des Entregungsvorgangs besteht
darin, daß bei der Erregermaschine die normalerweise in Reihe geschalteten Feldspulen
durch eine Umschaltung alle oder gruppenweise parallel geschaltet werden, wobei
der Augenblick der Umschaltung wiederum von einem Relais überwacht wird, welches
von der Größe des Erregerstromes oder einer entsprechenden Meßgröße beeinflußt wird.
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Durch die Parallelschaltung der normalerweise in Reihe geschalteten
Erregerwicklungen verringert sich der gesamte Widerstand der Feldwicklung, so d_aß
ihre Stromaufnahme wieder auf einen hohen Wert steigt. Die Pole der Maschine werden
bis zur Sättigung magnetisiert, und dadurch wächst die elektromotorische Kraft der
Erregermaschine wiederum auf den erreichbaren Höchstwert an. Die Parallelschaltung
der Erregerwicklung bringt gleichzeitig eine Verminderung der magnetischen Trägheit.
des Feldkreises der Erregermaschine mit sich, weil die Selbstinduktivität dieser
Wicklung verkleinert wird. Hierdurch wird die Gefahr eines zu starken Durchschwingen
s, d. h. eines unerwünschten Erregerstromes umgekehrter Richtung und eine damit
verbundene Wiedererregung der Maschine in falschem Sinne vermindert. Im Falle der
Entregung ohne kurzschlußartige Fehler erfolgt die Umschaltung der Erregerwicklung
der Erregermaschine
fast augenblicklich, wodurch die Entregungszeit
bei Leerlauf bzw, bei kleinen Anfangsstromstärken erheblich verkleinert wird. Die
Stromstärke in den Polwicklungen der Maschine kann ohne Gefahr ihren Normalwert
überschreiten, da es sich um kurzzeitige Ströme handelt.
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In Fig.2 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Darin bedeuten i und 2 wiederum den Generator, 3 den Anker der Erregermaschine,
6 und 7 den aus dem Hauptpatent bekannten. Schwingungswiderstand mit seinem Überbrückungsschalter.
Die Feldwicklung der Erregermaschine 3 besteht aus zwei parallel und in Reihe schaltbaren
Teilen 14 und 15. Der Umschalter ist durch die Kontakte 17, 18, 19, 2o angedeutet,
während 16 einen Widerstand zur Unterdrückung des Schaltfeuers darstellt. Normalerweise
sind die Feldwicklungen 14 und 15 in Reihe geschaltet. Es ist dann die Verbindung
17 bis i9 geschlossen. Wenn nach Beginn des Entregungsvorganges der Strom auf einen
vorgeschriebenen Betrag gesunken ist, bewirkt ein Relais 13 die Umschaltung der
Feldwicklungen 14 und 15. Dabei wird die Verbindung 17, i9 gelöst und dafür die
Verbindungen 17, 18 und i9,, 2o hergestellt.