DE622972C

DE622972C - Device for keeping the voltage of AC machines constant

Info

Publication number: DE622972C
Application number: DES73641D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1925-03-18
Filing date: 1926-03-11
Publication date: 1935-12-10

Description

Einrichtung zur Konstanthaltung der Spannung von Wechselstrommaschinen Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung von Wechselstrommaschinen mit Erregermaschine, insbesondere von Drehfeldinduktionsgeneratoren mit Erregung durch eine Mehrphasenreihenschlußkommutatormaschine. .Es ist bereits bekannt, bei einer Asynchronmaschine mit Komrnutatorhintermaschine in dem Erregerkreis der Hintermaschine einen regelbaren Widerstand anzuordnen. Außerdem ist die Anwendung von Widerständen, die zur Erregerwicklung-parallel geschaltet sind, zur Unterdrückung der Selbsterregung der Maschinen mit unerwünschten Frequenzen sowie auch die Anwendung eines hierzu in Reihe geschalteten Widerstandes zur Erreichung einer eindeutig bestimmten Phasenlage zwischen Erreger-und Ankerfeld bekannt.Device for keeping the voltage of AC machines constant The invention relates to the regulation of alternating current machines with excitation machines, in particular of rotating field induction generators with excitation by a multi-phase series commutator machine. It is already known in an asynchronous machine with a Komrnutator rear machine to arrange an adjustable resistor in the excitation circuit of the rear machine. aside from that is the application of resistors connected in parallel to the excitation winding are to suppress the self-excitation of the machines with undesired frequencies as well as the use of a resistor connected in series to achieve this a clearly defined phase position between the exciter field and the anchor field is known.

Nach der Erfindung kann die Spannung von Wechselstrommaschinen, wie Drehfeldinduktionsgeneratoren mit Erregermaschinen, dadurch in einfacher Weise konstant gehalten werden, daß der Erregerwicklung der Erregermaschine je ein induktiver Widerstand parallel und den derart aus Erregerwicklung und Parallelwiderstand gebildeten Gruppen, je ein weiterer Ohmscher Widerstand parallel oder in Reihe geschaltet wird; von denen Teile bei der Regelung dazu- oder abgeschaltet werden.According to the invention, the voltage of AC machines, such as Rotary field induction generators with excitation machines, thus constant in a simple way be kept that the excitation winding of the excitation machine each have an inductive resistor parallel and the groups formed in this way from the excitation winding and parallel resistance, a further ohmic resistor is connected in parallel or in series; from which parts are switched on or off during the regulation.

In den Abbildungen ist die Regelung gemäß der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. In Abb. z ist z ein Drehfeldinduktionsgenerator mit einer dreiphasigen Feldwicklung 2 und einer ebenfalls dreiphasigen Ankerwicklung 3, die auf das Netz q:, 5, 6 arbeitet. Als Erreger dient die Drehstromreihenschlußkommutatormaschine 7, deren Ankerwicklung 8 über drei Bürstensätze und die drei Feldwicklungen 9 der Kommutatormaschine an die dreiphasige Feldwicklung :2 des Induktionsgenerators angeschlossen ist. Zu jeder der Feldwicklungen 9 des Erregers ist eine aus einer Drosselspule z z und einem Ohmschen Widerstand z2 gebildete Widerstandsgruppe parallel geschaltet. Ein Spannungsregler 13, z. B. ein Tirrilregler, mit Haupt- und Dämpfungsmagneten 1q. und r 5 ist über einen Spannungswandler 16 an das Netz q., 5, 6 angeschlossen. Dieser Regler steuert in bekannter Weise die für gewöhnlich geschlossenen Relais 17, 18 und r9 und beeinflußt dadurch den Wert der verschiedenen, zu den Feldphasenwicklungen der Erregermaschine parallel geschalteten Ohmscheu Widerstände 12.In the figures, the regulation according to the invention is illustrated in two exemplary embodiments. In FIG. The three-phase series commutator machine 7 serves as the exciter, the armature winding 8 of which is connected to the three-phase field winding 2 of the induction generator via three sets of brushes and the three field windings 9 of the commutator machine. A resistor group formed from a choke coil zz and an ohmic resistor z2 is connected in parallel to each of the field windings 9 of the exciter. A voltage regulator 13, e.g. B. a Tirril regulator, with main and damping magnets 1q. and R 5 is q to the mains via a voltage converter 1. 6, 5 connected. 6 This regulator controls the normally closed relays 17, 18 and r9 in a known manner and thereby influences the value of the various ohmic resistors 12 connected in parallel to the field phase windings of the exciter.

Bei einer Änderung der Belastung in dem Netz ändert sich der Strom in der Ankerwicklung 3 und damit der mit Feldwicklung ?- verkettete Magnetfluß und somit deren Impedanz. Bei gleichbleibender Erregerspannung würde also der Erregerstrom sich ändern. Bei einem ReihMschlußerreger ändert sich bei einer Änderung des Stromes im Feld des Induktionsgenerators auch die Stärke des die Feldwicklung 9 des Erregers 7 durchfließenden Stromes. Diese Änderung des Stromes in der Feldwicklung 9 verursacht eine Änderung der von dem Erreger 7 gelieferten Spannung. Diese geänderte Spannung wirkt auf die Feldwicklung :z des Induktionsgenerators und erzeugt eine Änderung des Erregerstromes in dieser Wicklung; die proportional der ursprünglichen durch die Laständerung verursachten Änderung des Stromes ist. Der Regler 13 wirkt nun in solcher Weise auf die Ohmschen Widerstände 12 ein, -daß die Spannung des Induktionsgenerators konstant gehalten wird.When the load in the network changes, the current in the armature winding 3 changes and with it the magnetic flux linked to the field winding? - and thus its impedance. If the excitation voltage remained the same, the excitation current would change. In the case of a series exciter, when the current in the field of the induction generator changes, the strength of the current flowing through the field winding 9 of the exciter 7 also changes. This change in the current in the field winding 9 causes a change in the voltage supplied by the exciter 7. This changed voltage acts on the field winding: z of the induction generator and generates a change in the excitation current in this winding; which is proportional to the original change in current caused by the change in load. The regulator 13 now acts on the ohmic resistors 12 in such a way that the voltage of the induction generator is kept constant.

Bei einem I@eihenschlußgenerator kann man ' es so einrichten, daß in weiten Grenzen die erzeugte EMK im wesentlichen proportional deiri abgegebenen Strom ist. Die Feldwicklung 2 des Induktionsgenerators hat eine veränderliche Impedanz, die unter anderem durch die von der Ankerrückwirkung herrührenden Änderungen des Feldstromes bestimmt ist. Wenn die Belastung des Induktionsgenerators wächst, so wird hierdurch, wie oben gezeigt, eine der Belastungszunahme im wesentlichen proportionale Änderung des Feldstromes hervorgerufen und damit eine Änderung der Impedanz der Feldwicklung in gleichem Maße.With a short-circuit generator you can set it up so that within wide limits the emf generated is essentially proportional to the emf output Electricity is. The field winding 2 of the induction generator has a variable impedance, the changes in the Field current is determined. If the load on the induction generator increases, so becomes, as shown above, one which is essentially proportional to the increase in load Change in the field current caused and thus a change in the impedance of the Field winding to the same extent.

Eine Stromzunahme in der Feldwicklung des Induktionsgenerators erhöht die Feldstärke des Reihenschlußerregers, so daß dieser eine entsprechend lhöhere EMK erzeugt. Der Reihenschlußerreger verhält sich demnach wie eine negative Impedanz und erzeugt eine Spannung, die direkt proportional dem Belastungsstrom ist und die eine bestimmte zeitliche Verschiebung gegenüber den Stromschwankungen in dem Kreise besitzt, in dem sie sich befindet.A current increase in the field winding of the induction generator increases the field strength of the series exciter, so that this is a correspondingly higher EMF generated. The series excitation therefore behaves like a negative impedance and generates a voltage which is directly proportional to the load current and which a certain time shift compared to the current fluctuations in the circuit owns in which it is located.

Da die Erregerwicklung des Induktionsgenerators aus mehreren räumlich gegeneinander verschobenen Phasenwicklungen besteht, die mit den verschiedenen Phasen des Mehrphasenerregers in Reihe geschaltet sind, ist die räumliche Lage des Feldflusses veränderl;ich und abhängig von dem Magnetfiuß des Ankers. Die in den verschiedenen Phasen fließenden Ströme werden nicht notwendiger-` weise untereinander gleich sein, und da die Richtung oder der Winkel des Feldflusses sich. ändert, wird das Verhältnis der Stromstärke in den verschiedenen Phasen sich ändern. Die räumliche Lage des Feldstromes ist bestimmt durch die Verhältnisse der Stromstärke in den verschiedenen Phasen, und diese Stromstärken hängen ab von der Richtung des Magnetflusses im Anker des Induktionsgenerators. Bei geänderter Belastung des Generators ändert sich auch der Winkel der Ankerrückwirkung infolge der entmagnetisierenden Wirkung des Ankerflusses auf das Generatorfeld, wobei sich der Winkel des Arbeitsfeldes ändert. Es werden also der Anker und der Feldfluß .im wesentlichen in Phase miteinander gehalten, so daß die Gefahr des Außertrittfallens sehr verringert wird.Because the field winding of the induction generator consists of several spatial phase windings that are shifted against each other and with the different phases of the multiphase exciter are connected in series, is the spatial position of the field flux changeable and dependent on the magnetic foot of the armature. Those in the different Phases of flowing currents will not necessarily be equal to one another, and since the direction or the angle of the field flux changes. changes, the ratio becomes the current strength in the different phases change. The spatial location of the The field current is determined by the ratios of the current strength in the various Phases, and these currents depend on the direction of the magnetic flux in the armature of the induction generator. When the load on the generator changes, it also changes the angle of the armature reaction due to the demagnetizing effect of the armature flux on the generator field, whereby the angle of the working field changes. It will So the anchor and the field flux are essentially kept in phase with each other, so that the risk of falling out of step is greatly reduced.

Wenn die Erregerspannung die Neigung hat zu steigen oder zu fallen, so nimmt die Drosselspule z z einen Energiebetrag auf, der proportional dem durch die Feldwicklung g aufgenommenen Betrage ist, und sie wirkt daher einer zu großen Änderung des Stromes im Erregerkreise entgegen. Aus diesem Grunde wird man zweckmäßig die Wirk- und die Blindkomponente der aus der Drosselspule zz und dem Widerstande 12 gebildeten Widerstandsgruppe proportional den entsprechenden Komponenten der Feldwicklung 9 machen, der sie zugeordnet ist. Dann wird das Verhältnis des Stromes in der Widerstandsgruppe zu dem des Stromes in der Feldwicklung in jedem Augenblick das gleiche sein.If the excitation voltage tends to rise or fall, so the inductor z z takes up an amount of energy that is proportional to the the field winding g is the recorded amount, and it therefore acts too large Change of the current in the excitation circuit counteracts. It is for this reason that one becomes expedient the active and reactive components from the choke coil zz and the resistors 12 formed resistor group proportional to the corresponding components of the Make field winding 9 to which it is assigned. Then the ratio of the current in the resistance group to that of the current in the field winding at any moment be the same.

Wenn die Umdrehungszahl des Induktionsgenerators. der Frequenz oder der Netzfrequenz entspricht, so muß der von dem Er- 1 reger gelieferte Strom ein Gleichstrom sein. Die von dem Induktionsgenerator gelieferte Frequenz verändert sich aber nicht, wenn seine Drehzahl infolge der Belastungszunahme sinkt, da das Feld des Induktionsgenerators nicht räumlich feststeht, sondern sich mit dem Ankerfluß verschiebt. Eine Abweichung von dem synchronen Lauf des Induktionsgenerators wird also dazu führen, daß in dem Erregerkreis ein Strom von der Schlupffrequenz fließt.When the number of revolutions of the induction generator. the frequency or corresponds to the mains frequency, the current supplied by the exciter 1 must be on Be direct current. The frequency supplied by the induction generator changes but not if its speed drops as a result of the increase in load, because that Field of the induction generator is not spatially fixed, but is related to the anchor flux shifts. A deviation from the synchronous running of the induction generator is thus lead to a current flowing at the slip frequency in the excitation circuit.

In Abb. 2 ist der Erregerkreis eines Induktionsgenerators mit sechsphasiger Feldwicklung, die aus einem sechsphasigen Reihenschlußerreger gespeist wird, dargestellt. Die Anzahl der Phasen der Erregerwicklung ist beliebig; es muß jedoch eine mehrphasige Wicklung sein, damit der Feldfluß selbsttätig seine Richtung ändern kann.In Fig. 2 is the excitation circuit of an induction generator with six-phase Field winding that is fed from a six-phase series exciter is shown. The number of phases of the excitation winding is arbitrary; however, it must be a multiphase Be winding so that the field flux can automatically change its direction.

Die Ohmschen' Widerstände 12 können such, wie in Abb. 2 dargestellt, in Reihe .mit 3er Feldwicklung 9 des Erregers liegen, zu der die entsprechenden Drosselspulen i i parallel geschaltet sind. In diesem Fall wird man zweckmäßig die Zeitkonstante jeder Drosselspule i i so groß machen wie die der zugehörigen Feldwicklung g. Der Wert der Ohmschen Widerstände i?, wird durch einen Spannungsregler wie in dem ersten Ausführungsbeispiel geregelt.The ohmic resistances 12 can, as shown in Fig. 2, in series .mit 3 field winding 9 of the exciter, too the the corresponding inductors i i are connected in parallel. In this case one will expediently make the time constant of each inductor i i as large as that of the associated one Field winding g. The value of the ohmic resistances i ?, is determined by a voltage regulator regulated as in the first embodiment.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for keeping the voltage of AC machines constant by influencing the flow through the excitation winding of AC excitation machines, in particular for electrical rotating field induction generators, characterized in that the excitation winding of the excitation machines has an inductive resistor in parallel and the groups formed in this way from the excitation winding and parallel resistor a further ohmic resistance in parallel or is connected in series, parts of which are switched on or off during the control. z .. Device according to claim i, characterized in that the regulation takes place by changing the ohmic resistance part in the sense that the excitation voltage increases as the load on the main machine increases. 3. Device according to claim i, used for voltage control of rotating field induction generators which are excited by a polyphase series commutator machine, characterized in that the time constant of the stator phase winding of the exciter machine is equal to the time constant of the inductive resistor connected in parallel with it.