DE622971C

DE622971C - Device for regulating the operating parameters of an alternating current machine

Info

Publication number: DE622971C
Application number: DEA49086D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1926-10-29
Filing date: 1926-10-29
Publication date: 1935-12-10

Description

Einrichtung zur Regelung von Betriebsgrößen einer Wechselstrommaschine Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung von Betriebsgrößen, beispielsweise Spannung, Strom, Leistungsfaktor und Frequenz, einer Wechselstrommaschine und hat vorzugsweise Bedeutung für die Konstanthaltung ihrer Spannung, wobei der Erregerkreis der Wechselstrommaschine oder die Erregermaschine der Wechselstrommaschine beeinflußt wird. Es ist nun einerseits bekannt, elektrische Maschinen durch Entladungsgefäße, vorzugsweise solche in Gieichrichterschaltung, zu steuern, andererseits die Beeinflussung des Stromdurchganges durch solche Entladungsgefäße mittels Gitter. Von den bekannt gewordenen Gittersteuerungen hat sich die Steuerung mittels einer Gitterwechselspannung, deren Phase gegenüber der Phase der Anodenspannung veränderlich ist, als besonders vorteilhaft erwiesen und soll daher den nachfolgenden Betrachtungen zu Grunde gelegt werden. Zur besseren und genaueren Beherrschung des Regelbereiches kann man, was auch bereits bekannt ist, eine zusätzliche, und zwar konstante Gleichspannung in die Gitterkreise einfügen.Device for regulating the operating parameters of an alternating current machine The invention relates to a device for regulating operating parameters, for example Voltage, current, power factor and frequency, an AC machine and has preferably importance for keeping their voltage constant, with the excitation circuit the alternator or the exciter of the alternator will. On the one hand, it is now known to use discharge vessels, preferably those in rectifier circuit to control, on the other hand the influencing the passage of current through such discharge vessels by means of a grid. Known by the grid controls have become the control by means of an alternating grid voltage, whose phase is variable with respect to the phase of the anode voltage, as special proved to be advantageous and should therefore be used as a basis for the following considerations will. For better and more precise control of the control range you can, what is also already known, an additional, namely constant DC voltage in insert the grid circles.

Erfindungsgemäß erhalten die Gitterkreise außer einer in bekannter Weise in der Phase verschiebbaren Steuerwechselspannung und gegebenenfalls einer konstanten Steuergleich-Spannung eine weitere Steuerspannung entweder von einem im Verbraucherkreis eingeschalteten, vom gesteuerten Strom durchflossenen Widerstand oder von einem nicht vomVerbraucherstrom durchflossenen Steuervorspannungswiderstand, dem eine von der geregelten Größe abhängige Spannung aufgedrückt wird. Durch die vorliegende Erfindung wird, wie nachstehend erläutert ist, eine noch bessereBeherrschung des Regelvorganges .ermöglicht als bei - den bekannten Regeleinrichtungen. Durch die Einfügung einer Steuerspannung im Sinne vorliegender Erfindung ist es möglich, dem bei Änderungen der Betriebsgröße einsetzenden Regelvorgang entgegenzuwirken. Diese Rückführung ist besonders zweckmäßig, wenn es darauf ankommt, die von der zu regelnden Wechselstrommaschine gelieferte Spannung selbsttätig konstant zu halten.According to the invention, the lattice circles are given apart from one known Way in the phase shiftable control AC voltage and possibly one constant DC control voltage a further control voltage either from one Resistance that is switched on in the consumer circuit and through which the controlled current flows or from a control bias resistor through which the consumer current does not flow, to which a voltage dependent on the controlled variable is applied. Through the As will be explained below, the present invention becomes even better mastered of the control process than with the known control devices. By the insertion of a control voltage within the meaning of the present invention, it is possible to counteract the control process that occurs when the size of the company changes. This return is particularly useful when it comes down to the to be controlled alternating current machine to keep the voltage supplied constant automatically.

Bei dem in Abb. i der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnet i einen Wechselstromerzeuger, der das Netz a speist. Aus diesem wird die Feldwicklung 3 des Stromerzeugers über einen TransformatOr q, und ein elektrisches Ventil 5 gespeist. Als letzteres dient ein Quecksilberdampfgleichrichter mit den Anoden 9 und io, den Steuerelektroden 6 und 7, der Kathode 8, der Zündbatterie 12 und dem Zündschalter i i. Bekanntlich kann in. einem solchen Entladungsgefäß der Entladungsstrom nach einer Anode nicht einsetzen, wenn die zugehörige Steuerelektrode ein negatives Potential gegenüber der Kathode besitzt. Wenn aber der Strom einmal eingesetzt hat, dann wird er erst am Ende der betreffenden Halbperiode, wenn die Anodenspannung durch Null geht, unterbrochen.In the embodiment shown in Fig. I of the drawing i denotes an alternator that feeds the network a. This becomes the field winding 3 of the power generator via a transformer q, and an electrical one Valve 5 fed. The latter is a mercury vapor rectifier with the Anodes 9 and io, the control electrodes 6 and 7, the cathode 8, the Ignition battery 12 and the ignition switch i i. As is known, in such a discharge vessel the discharge current to an anode does not start when the associated control electrode has a negative potential with respect to the cathode. But once the electricity has started, then it will only become effective at the end of the relevant half-period when the Anode voltage goes through zero, interrupted.

Die Steuerelektroden 6 und 7 sind mit der Kathode 8 über Widerstände 13 bzw. 14 und die beiden Hälften der Sekundärwicklung 16 eines Transformators i7 und einen Steuervorspannungswiderstand i9 verbunden. Zu letzterem liegt zum Ausgleich von Strompulsationen ein Kondensator 2o parallel. Die Primärwicklung 21 des Transformators 17 ist mit dem Wechselstromnetz 2 über einen Phasenschieber 22 verbunden. Dieser besteht aus einem Drehtransformator mit 'an das Netz angeschlossener mehrphasiger Ständerwicklung und einer einphasigen Läuferwicklung. Das auf den Läufer ausgeübte Drehmoment ist proportional dem Quadrat der -Netzspannung-und wird durch ein Gegengewicht 23 aufgehoben. Zur Regelung der Phasenbeziehung zwischen den Spannungen der Hauptanoden und der Steuerelektroden des Entladungsgefäßes ist das Gewicht so abgeglichen, daß unter seinem Einfluß der Läufer inAbhängigkeitvon Veränderungen der Netzspannung verstellt wird.The control electrodes 6 and 7 are connected to the cathode 8 via resistors 13 and 14 and the two halves of the secondary winding 16 of a transformer i7 and a control bias resistor i9. A capacitor 2o is parallel to the latter to compensate for current pulsations. The primary winding 21 of the transformer 17 is connected to the alternating current network 2 via a phase shifter 22. This consists of a rotary transformer with a polyphase stator winding connected to the mains and a single-phase rotor winding. The torque exerted on the rotor is proportional to the square of the mains voltage and is canceled by a counterweight 23. To regulate the phase relationship between the voltages of the main anodes and the control electrodes of the discharge vessel, the weight is balanced in such a way that, under its influence, the rotor is adjusted as a function of changes in the mains voltage.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung sei an Händ der Abb. 2 erläutert. In dieser Abbildung sind die Anodenspannungen durch die Schaulinie 26 dargestellt und. die Steuerspannungen, abgesehen von dem Spannungsabfall im Steuervorspannungswiderstand i9, durch die Schaulinie 27. Infolge des Spannungsabfalles in dem Widerstand i9 erhalten die Steuerelektroden ein gegenüber der Kathode um das Maß dieses Spannungsabfalls. negatives Potential. niese negative Spannung ist in der Abb.2 mit umgekehrtem, also positivem Vorzeichen als horizontale Gerade 28 eingetragen.- ' Die dargestellte Phäsenbeziehurig zwischen Anoden- und Steuerspannung möge für den Betrieb bei Nennspannung gelten. Unter diesen Umständen'heben die beiden auf den Phasenschieber 22 ausgeübten Drehmomente einander auf, das Ventil 5. öffnet sich irri 'Zeitpunkt t, in welchem die Steuerspannung (Differenz der Schaulinien 27 und 28) positiv wird, und schließt sich im Zeitpunkt ti, wenn die tlnodenspannung durch Null hindurchgeht. In der Zwischenzeit, zwischen den Zeitpunkten t und t1; fließt durch das Ventils genügend Ström um-die'Feldvicklung 3 in der betriebsmäßigenHöhe zu erregen. Wenn nun die Netzspannung steigt, dann wächst das durch die Wicklungen des Phasenschiebers-:2:2 ausgeübte Drehmoment, sein Läufer wird verdreht, der Phasenunterschied zwischen den Anoden- und Steuerspannungen nimmt zu, das Ventil 5 öffnet sich erst in einem späteren Zeitpunkt als t, die Feldwicklung, 3 des Stromerzeugers erhält weniger Strom und die Stromerzeuger- bzw. Netzspannung sucht ihren Betriebsnennwert anzunehmen. Bei sinkender Netzspannung spielen sich die umgekehrten Vorgänge ab. Jede geringfügige Abweichung der Netzspannung von ihrem Nennwert ruft auf diese Weise eine Kraft hervor, die die Spannungsabweichung rückgängig zu machen sucht.The mode of operation of this device is explained using Fig. 2. In this figure, the anode voltages are shown by the viewing line 26 and. the control voltages, apart from the voltage drop in the control bias resistor i9, through the viewing line 27. As a result of the voltage drop in resistor i9 the control electrodes receive a relative to the cathode by the amount of this voltage drop. negative potential. This negative voltage is in Fig. 2 with the opposite, that is positive sign entered as horizontal straight line 28.- 'The shown Phase relation between anode and control voltage may for operation at nominal voltage are valid. Under these circumstances, the two exerted on the phase shifter 22 lift Torques on each other, the valve 5. opens irri 'time t, in which the control voltage (difference between the viewing lines 27 and 28) becomes positive and closes at time ti, when the terminal voltage passes through zero. In the meantime, between times t and t1; Sufficient flow flows through the valve around the field winding 3 to be excited at the operational level. If the line voltage increases, then the torque exerted by the windings of the phase shifter: 2: 2 increases The rotor is twisted, the phase difference between the anode and control voltages increases, valve 5 only opens at a later point in time than t, the field winding, 3 of the generator receives less electricity and the generator or grid voltage seeks to take on their nominal business value. When the mains voltage drops, play each other do the reverse. Any slight deviation in the mains voltage from yours In this way, nominal value creates a force that reverses the voltage deviation to make addiction.

Die dämpfende Eigenschaft des Steuervorspannungswiderstandes zurUnterbindung des Pendelns ist ebenfalls leicht aus Abb. z zu erkennen. Wenn z. B. durch eine Netzspannungserhöhung das-Drehmoment in der Vorriahtung 22 steigt, steigt auch der Phasenunterschied der Anodenspannürig-26 (Abb. 2) gegen die Steu.erelektrodenspannung 27, d. h. in der Abb. 2 -rückt die:punktierte Sinuslinie weiter nach rechts; dadurch öffnet das Ventil später und der Erregerstrom wird kleiner. Mit dem- kleiner werdenden Erregerstrom fällt aber der Spannungsabfall am Widerstand i9 (Abb. i). Das bedeutet, daß in der Abb. 2 die horizontale punktierte Linie näher an die Abzissenachse rückt. Dieses wieder hat zur Fdlge, daß` die Steuerelektrodenspannung 27 in einer -früheren Phasenlage die Steuervorspannung am Widerstalde i9 überwindet und: damit das Ventil früher leitend ,wird. Dieses Gegeneinanderwirken zweier Spannungen innerhalb der Regelvorrichtung bringt die `dämpfende Wirkung im Regelvorgang zustande und verhütet dadurch das Pendeln. ' Im Feldstromkreis kann eineHilfsmaschine 24 zur Erregung der Feldwicklung 3 vorgesehen sein, damit die Maschine i ihre Spannung aufbauen kann. - Die Hilfsmaschine wird bei genügender Remanenz der Hauptmaschine i überflüssig.The dampening property of the control bias resistor to prevent pendulum is also easy to see from Fig. z. If z. B. by a If the line voltage increases, the torque in the device 22 increases, too Phase difference between the anode voltage-26 (Fig. 2) and the control electrode voltage 27, d. H. In Fig. 2 the: dotted sinus line moves further to the right; through this the valve opens later and the excitation current becomes smaller. With the shrinking Excitation current drops, however, the voltage drop across resistor i9 (Fig. I). That means, that in Fig. 2 the horizontal dotted line moves closer to the abscissa axis. This again has the consequence that the control electrode voltage 27 in an earlier Phase position overcomes the control bias at the resistor i9 and: thus the valve formerly managing will. This interaction between two tensions within the Control device brings about the damping effect in the control process and prevents thereby the commuting. An auxiliary machine 24 can be used in the field circuit for excitation the field winding 3 can be provided so that the machine i build up its voltage can. - The auxiliary machine becomes superfluous if the main machine i has sufficient remanence.

Bei dem.- Ausführungsbeispiel der Abb: 3 wird die Feldwicklung 3 von einer Erregermaschine 3o gespeist, deren Feldwicklung 31 vom Ventil s über die Primärwicklung des Transformators 41 gespeist wird: Eine Dämpfung des Regelvorganges zur Verhütung des Pendelns -der Maschine i tritt in der Weise ein, daß jede Änderung des in der Feldwicklung3i fließenden Stromes mittels desStromtransformators 4i dem Steuerspannungswiderstand 38 eine entsprechende Spannung zuführt, die sich zu der von der Hilfsmaschine 37 gelieferten Steuervorspannung addiert. Hierdurch wird dem durch den Regelvorgang ausgelösten Spannungsanstieg entgegengewirkt und so ein Überregeln verhütet. Zur Einstellung der Phase der Gitterspannung dient der Kondensator 39 in Verbindung mit dem Parallelwiderstand 40.In the embodiment of Fig. 3, the field winding 3 is fed by an exciter 3o, the field winding 31 of which is fed from the valve s via the primary winding of the transformer 41: Damping of the control process to prevent oscillation of the machine i occurs in this way that every change in the current flowing in the field winding 3i by means of the current transformer 4i supplies the control voltage resistor 38 with a corresponding voltage which is added to the control bias voltage supplied by the auxiliary machine 37. This counteracts the increase in voltage triggered by the control process and prevents overregulation. The capacitor 39 in conjunction with the parallel resistor 40 serves to set the phase of the grid voltage.

Wie Abb. ¢ zeigt, können auch mehrere parallel geschaltete Generatoren z durch eine einzige Regeleinrichtung gesteuert werden. Eine Dämpfung des Regelvorganges tritt hier ebenfalls, ähnlich wie in der Abb. 3 ein, jedoch wird die zusätzliche Spannungskomponente unmittelbar -eon der Netzspannung über eineDreielektrodenröhreqq. mit einerAnodenbatterie 43 und einem Gitterkreis, der einen Kondensator 45 und einen Widerstand 46 enthält, dem im Steuerkreis liegenden Widerstand 38 zugeführt.As Fig. ¢ shows, several generators connected in parallel can also be used z can be controlled by a single control device. A dampening of the control process also occurs here, similar to Fig. 3, but the additional Direct voltage component -eon the mains voltage via a three-electrode tube qq. with an anode battery 43 and a grid circle comprising a capacitor 45 and a Resistor 46 contains, the resistor 38 located in the control circuit is supplied.

Die dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispiele beziehen sich sämtlich auf die Konstanthaltung der Maschinenspannung. Es ist aber klar, daß in ähnlicher Weise auch Strom, Leistungsfaktor und Frequenz der Maschine konstant gehalten bzw. geregelt werden können.The illustrated and explained exemplary embodiments relate all on keeping the machine voltage constant. But it is clear that in Similarly, the current, power factor and frequency of the machine are also kept constant or can be regulated.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Device for the regulation of operating parameters of a AC machine, especially its voltage, where the excitation circuit or the exciter of the alternator from an alternating current network via a rectifying discharge vessel is fed with control electrodes, characterized in that that the control electrodes apart from those derived from the network in a known manner, in the phase-shiftable control AC voltage either a further control voltage from a switched on in the consumer circuit, through which the controlled current flows Resistance or a control bias resistor through which a consumer current does not flow obtained, to which a voltage dependent on the controlled variable is imposed.

2. Device according to claim z, characterized in that the lying in the control circuit, resistance through a transformer through which the controlled current does not flow or a discharge vessel one of the change in the controlled size or the to voltage dependent on the regulating size of the alternator to prevent oscillation is pressed during the control process.