DE677144C - Anordnung zur Regelung der Erregung und zur Stosserregung von Generatoren - Google Patents

Anordnung zur Regelung der Erregung und zur Stosserregung von Generatoren

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DE677144C
DE677144C DEA77848D DEA0077848D DE677144C DE 677144 C DE677144 C DE 677144C DE A77848 D DEA77848 D DE A77848D DE A0077848 D DEA0077848 D DE A0077848D DE 677144 C DE677144 C DE 677144C
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excitation
voltage
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normal
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DEA77848D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Karl Schmer
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AEG AG
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AEG AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/08Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zur Regelung der Erregung und zur Stoßerregung von Generatoren Es ist bekannt, Generatoren über Gleichrichter zu erregen u;nd die Gittersteuerüngder Gleichrichter zur Regelung der Erregung heranzuziehen. Vielfach wird zur Speisung dieser Erregergleichrichter eine Transformatoranordnung benutzt, welche ,an die Netzspannung bzw. Generatorspannung angeschlossen ist. Spannungsschwankungen des Netzes können dabei durch entsprechende Gitterregelung des Gleichrichters ausgeglichen werden. So einfach ;und übersichtlich einerseits diese Erregungsanordnung ist und so leicht sie sich steuern läßt, haften ihr doch andererseits Mängel an, welche sie für einen Netzbetrieb in manchen Fällen weniger geeignet machen. Der Hauptnachteil liegt darin, daß bei Kurzschlüssen im Netz, also bei Spannungszusammenbruch ,an den Sammelschienen, die Erregung verschwindet und gerade in dem Augenblick, wo eine zusätzliche Stoßerregung mit Rücksicht .auf die Netzstabilität benötigt wird, der Generator sein Feld verliert. Selbst eine plötzliche volle Aussteuerung der Gitter kann keine genügende Erregung bewirken. Auch eine reichliche Bemessung der Gleichrichteranordnung, welche bei Vollast z. B. erst zu 3o oder 40% ,ausgesteuert wäre, bringt keine Abhilfe, ganz ,abgesehen von dein ungünstigen Betrieb im* Leerlauf, bei welchem die Anordnung nur zu etwa 5 % ausgesteuert wäre.
  • Es ist auch bereits bekannt, zur Erregung und Stoßerregung von Generatoren eine Gleichr ichteranordnuüg mit zwei - getrennten Gruppen von Entladungsstrecken zu verwenden, von denen die eine Gruppe die Stoßerregung und die andere die Grunderregung übernimmt. Die bekanntgewordene Anordnung besitzt jedoch den Nachteil, d.aß die Grunderregung über gesteuerte Entladungsstrecken einem zusätzlichen Hilfsnetz -und die Stoßerregung über angesteuerte Entladungsstrecken und einen Transformator in Stromwandlers.chaltung dem Netz entnommen wird. Diese Stromwandleranordnung des Traaisformators ist deswegen für den praktischen Betrieb nicht verwendbar, weil sich bereits im normalen Betrieb bei kleinerer Streuung des Transformators eine zur Zündung ,ausreichende hohe Spannung ,an den Entladungsstrecken einstellt und andererseits bei größerer Streuung im Kurzschlußfall die Entladruzgsstrecken keine nennenswerte Erregerleistung abgeben können. Weiterhin läßt sich die selbsttätige Stoßerregung bei der bekanntgewordenen Anordnung nicht abschalten. Davon -unterscheidet sich die Erfindung insofern wesentlich, als alle diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß bei Verwendung von zwei Gruppen gittergesteuerter Entladungsstrecken, von denen die eine zur Normalerregung, die andere zur Stoßerregung dient, erfindungsgemäß die Sekundärwicklung des Gleichrichtertransformators je Phase mindestens zwei Anzapfungen erhält, von denen jede an eine gesonderte Gruppe von Entladungsstrecken geführt ist, und zwar die dem Sternplunkt benachbarte Anzapfung an die für die Normalerregung bestimmte Gruppe von Entladungsstrecken und die Anzapfung höherer Spannung an die für die Stoßerregun bestimmte Gruppe von Entladungsstrecke. Dabei beträgt bei normaler Netzspannung die gesamte Spannung der Transformatorsekundärwicklung etwa den 5- bis i ofachen Wert der für die Normalerregung dienenden Spannung. Die Erfindung sei .an Hand der in Abb. i dargestellten Anordnung erläutert. io bedeutet das Drehstromnetz, welches der Generator?, mit den Erregerschleifringen 24 über den Haupttransformator i speist. Der Haupttransformator erhält außer der Sekundärwicklung i i noch zur Lieferung der Erregerleistung eine Tertiärwicklung 13, welche möglichst gut mit der Primärwicklung 12 verkettet ist. Selbstverständlich kann an sich auch ein gesonderter Erregertransformator vorgesehen sein, welcher unmittelbar an die Generatorklemmen angeschlossen wird. Abgesehen von den erhöhten Kosten, welche eine derartige Maßnahme bedingt, vermeidet man aber aus betrieblichen Gründen gern, irgendein Gerät zwischen Generator und Haupttransformator zuschalten. An die Tertiärwicklung 13 ist der Gleichrichtertransformator 3 mit der Primärwicklung 31 Lund der Sekundärwickltmg 32 angeschlossen. Diese Sekundärwicklung ist nun je Phase in bekannter Weise mit zwei oder mehreren Anzapfungen versehen. In der Abb. i sind nur zwei Anzapfungen eingezeichnet. Das Wicklungsende 32o- entspricht dem Sternpunkt; dann folgen die Innenanzapfungen 321 und die Außenanzapfungen 322. Alle Anzapfungen sind dabei ,an gesonderte Anoden 41 und 42 des Gleichrichters 4 angeschlossen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ohne allzu große Erhöhung in der Typenleistung des Gleichrichtertransformators eine wirksame Stoßerregung bei Netzkurzschlüssen zu erzielen. Für die normale Erregung zwischen Leerlauf und der 1,2- bis i,5fachen Nennlast dienen die Innen.anzapfungen 321. Die Sekundärwicklung 32 des Gleichrichtertransformators ist nun so bemessen, daß bei Normalspannung im Netz die Spannung zwischen den Außenklemmen 322 und dem Sternpunkt 32o rund 5oo bis ioooo/o der Spannung zwischen den Innenklemmen 321 und dem Sternpunkt 320 beträgt, wobei der Wicklungsteil zwischen Innen- und Außenanzapfung nur für kurzzeitige Strombeanspruchung zu bemessen ist.
  • Tritt nun ein Kurzschluß -im Netz auf, so bricht die Netzspannung je nach der Lage der K.urzschlußstelle mehr oder weniger zusammen. Damit verringert sich aber auch die Spannung an der Tertiärwicklung 13 für die Erregung. Jedoch liegt sie, bedingt durch die Streuinduktivität des Haupttransformators, höher als die Netzspannung und kann sogar Falle eines satten Kurzschlusses auf den Sammelschienen nicht ganz verschwinden. Liegt ein solcher unmittelbarer Sammelschienenkurzschluß vor, so müssen überdies die betroffenen Generatoren so schnell als möglich außer Betrieb genommen werden. In den in Betracht kommenden ungünstigsten Netzkurzschlußfällen kann jedoch mit einer Restspannung ran der Tertiärwicklung 13 von mindestens 15 bis 20% der Normalspannung gerechnet werden.
  • Werden nun zur Stoßerregung bei Kurzschluß flie an die Außenklemmen 322 angeschlossenen Anoden 42 plötzlich zugeschaltet bzw. freigegeben, so steht für die Stoßerregung eine Erregerspannung von etwa dem il,/j- bis 2fachen Betrag der normalen Erregerspannung zur Verfügung. Die Gitter 44 dieser Anoden werden dabei zweckmäßig vollständig, d. h. von Beginn der Anodenspannungshalb-,velle ,an, freigegeben.
  • Auch bei Auftreten von überlast, z. B. bei 1,5- bis 2,5facher Nennlast des Generators ist vielfach eine übererregung erwünscht. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die den Außenklemmen zugeordneten Anoden 42 nicht plötzlich voll auszusteuern, sondern die Erregung stetig anwachsen zu lassen, und ausgehend von voller Aussteuerung der den Anzapfungen niedriger Spannung zugeordneten Anoden 41 die an die höhere Spannung angeschlossenen Anoden 42 allmählich ,auf den für die Überlasterregung notwendigen Betrag auszusteuern.
  • Außerdem besitzt der Gleichrichter 4 (vgl. Abb. i) neben den Anoden41 der Innenanzapfungen und den Anoden 42 der Außenanzapfungen noch eine Leerlaufanode 40 (es können auch mehrere solche Anoden parallel geschaltet sein), die unmittelbar oder über einen entsprechend einstellbaren Widerstand 33 an den Sternpunkt 32o der Transformatorsekundärwicklung angeschlossen ist. Die Leerlaufanoden dienen u. a. in bekannter Weise zur Vermeidung- umzulässiger Überspannungen im Erregerkreis bei plötzlicher Abschaltung der Erregung.
  • In Abb. i ist außerdem noch die Gittersteuerungseinrichtung 7 angedeutet, welche die Gitter 44 des Gleichrichters 4 entsprechend freigibt bzw. sperrt, ferner eine Drehregieranordnung 71, mit welcher die Gitter stetig gesteuert werden können - es kann auch irgendeine andere der bekannten Pha.senverstellvorrichtungenbenutzt werden - und das Verstellorgan 8 zur Betätigung der Gittersteuerung. Die Spannung für die Gitterkreise wird dabei mit Rücksicht auf ihre richtige Phasenlage vorteilhaft auf der Primärseite des Gleichrichtertransformators entnommen.
  • Ein Ausführungsbeispiel für die grundsätzliche Durchführung der Regelung zeigt Abb. 2. Die Meß- und Regeleinrichtung i dient zurr Vergleich des Ist- und Sollwertes, die Einrichtung 2 liefert die Sollwertgröße, die Einrichtung 4 vermittelt die Stoßerregung.
  • Im einzelnen wird in der Einrichtung i der Istwert und der Sollwert in je eine unmittelbar vergleichbare, gleichwertige Meßgröße umgebildet. Eine dem Sollwert größengleiche Meß.spannung wird den Klemmen I(° zugeführt und beispielsweise über das Meßgerät 12 und die von diesem betätigte übertragungsvorrichtungi24 in einen dem Sollwert proportionalen Ausschlag des Zeigers 14 umgewandelt. Ein Gleiches geschieht mit dem Istwert, welcher in Form einer Meßspannung den Klemmen I(3 zugeführt wird und über Meßgerät 13 -und Übertragung -135 in einen dem Istwert proportionalen Ausschlag des Zeigers 15 umgewandelt wird. Der Winkel zwischen den beiden Zeigern 14 und 15 ist proportional der Abweichung zwischen Ist-und Sollwert. Beide Zeiger bestreichen einen Regehviderstand 16 bzw. 161, welcher aus den Gleichspannungsquellen 17 bzw. 171 gespeist wird. An denn Schleifbürsten 141 und 151 kann eine der Abweichung proportionale Gleichspannung entnommen werden, welche der Gittersteuerungseinrichtung 7 bzw. dem Relais 8 (Abb. i.) ,als Regelgröße zugeführt wird. Die Regelung ist beendet, wenn die Zeiger 15 und 14 zur Deckung kommen, d. h. wenn die an den Kontakten 141 'und i 5 i bzw. an den Leitungen a und b entnommene Regelgröße Null wird.
  • Die Sollwertgröße, z. B. konstante Spannung, konstante Blindleistung, nach Fahrplan oder nach sonst irgendeiner Beziehung geregelte Spannung oder Blindleistung, wird in der Einrichtung 2 in Form einer entsprechenden Gleichstromgröße dargestellt und an den Klemmen I(2 ,abgegeben. Der auf dein von der Batterie 23 gespeisten Widerstand 22 schleifende Zeiger 21 wird dabei durch ein von Hand verstellbares oder selbsttätig wirkendes Relais 3 entsprechend je nach dem gewünschten Blindleisttmgs- bzw. Spannungssollwertverlauf eingestellt. Als Istwert kann bei I(3 entweder eine der Generatorspannung oder eine der Blindleistung bzw. einer Kombination beider Größen entsprechende Meßspannu:ng eingeführt werden. ' In der Einrichtung i ist die Anordnung nun so getroffen, daß, wenn der Istwert gegenüber dem Sollwert zu klein ist, der Zeiger i 5 links vom Zeiger 14 steht und umgekehrt. Der von den Zeigern 14 und 15 bestrichene Regelwiderstand ist in zwei Abschnitte aufgeteilt: der Abschnitt 16 dient für die normale Regelung, der Abschnitt 161 für die Übererregung. Sinkt die Spannung .am Generator infolge Überlast so stark, oder ist die. geforderte Erregung so groß, daß der Zeiger 15 in den Regelbereich 16 i kommt, so gelangt das am Zeiger 15 befestigte und leitend mit ihm verbundene Kontaktstück 152 auf die Kontaktbahn 153 und stellt die Verbindung zur Anschlußregelleitung c her. Sobald . diese Leitung c Spannung bekommt, werden am Stromrichter die Anoden der Außenklemmen freigegeben entsprechend der Zeigerstellung 15 auf dem Regelwiders°tandsbereich 161. Dies kann u üter Umständen derart geschehen, daß die Steuergitter je nach der Stellung des Zeigers 15,d. h. je nach dem Winkely, den Entladungseinsatz mehr oder weniger früh freigeben, und/oder auch derart, d;aß die Schiene 153 in mehrere aufeinanderfolgende Teilsegmente ,aufgeteilt sind, und daß bei Kontakts.chluß jedes neuen Teilsegments mit dem Kontaktstück 152 eine an eine höhere Spannung .angeschlossene Anode jeder Gruppe freigegeben wird.
  • Bei Stoßerregung wird die Regelleitung c unmittelbar an die Klemmen 162 des Kegelwiderstandes 161 ,angeschlossen, d. h. der ganze Regelbereich des Widerstandes 161 plötzlich überbrückt und somit die Gitter der an die höchste Transformatorspannung angeschlossenen Anode plötzlich voll ausgesteuert.
  • Bemerkt sei noch, daß die Einrichtung .auch als Photozellenrelais o. dgl. ausgebildet sein kann.
  • Die Stoßerregung kann durch ganz verschiedene Relais eingeleitet werden, welche z. B. auf die Größe der Spann!ungsabsenküng oder die Größe des Kurzschlußstromes hin ansprechen. Vorteilhaft wird es sein, die Stoßerregung abhängig von der zeitlichen Änderung der Spannung oder des Stromes zu machen. Diese Impulsgabe hat den Vorteil, daß eindeutig unterschieden werden kann zwischen überlasterregung und Stoßerregung, und daß sie so schnell zum Ansprechen kommt, daß noch während des Einsetzens des Kurzschlußanstiegs die Stoßerregung wirksam wird.
  • Um bei der Stoßerregung mit möglichst kleiner Verzögerung der Impulsgabe zu arbeiten, wird man am besten ein trägheitslos arbeitendes Röhrenrelais verwenden, wobei die Ansprechgrenze beliebig eingestellt werden kann. Die Einrichtung 4 in Abb. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung dar. 41 ist ein Transformator. An diesen sind zwei in Gleichrichterschaltung arbeitende Entladungsstrecken 42 und 42' .angeschlossen, welche über einen Widerstand einen Transformator 43 speisen; die auf der Sekundärseite dieses Transformators bei Strom- bzw. Spannungsänderungen auftretenden Spannungen werden z. B. in einer Verstärkeranordnung 44 beliebiger Art verstärkt -und betätigen das Zuschaltrelais 5. , Dabei kann es erwünscht sein, bei einsetzender Stoßerregung den Regelstromkreis für die Normalerregung (Leitung b) zu ;sperren, was z. B. selbsttätig durch ein Relais 6 erfolgt, welches anspricht, sobald der Stromkreis. @a-c geschlossen wird bzw. einen bestimmten Mindeststrom bzw. eine bestimmte Mindestspannung führt. Selbstverständlich können die Relais 5 und 6 als trägheitslos arbeitende Röhrenrelais ,ausgebildet sein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung der Erregung -und zur Stoßerregung von Generatoren, die über einen Spannungstransformator oder über eine Hilfswicklung des Haupttransformators und mindestens zwei Gruppen ,gittergesteuerter Entladun:gsstrekken ,aus dem Netz erregt werden, von denen die eine zur normalen Erregung, die andere zur Stoßerregung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Gleichrichtertransformators je Phase mindestens zwei Anzapfungen besitzt, von denen jede an eine gesonderte Gruppe von Entladungsstrecken geführt ist, und zwar die dem Sternpunkt benachbarte ,an die für die Normalerregung bestimmte Gruppe von Entladungsstrecken und die an der höheren Spannung liegende an die für die Stoßerregung bestimmte Gruppe von Entladungsstrecken, und daß # bei normaler Netzspannung die gesamte Spannung der TYansformatorSekiin.däTEVicklung etwa den 5- bis iofachen Wert der für die Normalerregung dienenden, Spannung besitzt. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung für die Gittersteuerung sauf der Primärseite des Gleichrichtertransformators abgenommen wird. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die dass Einsetzen der Stoßerregung abhängig machen von der Größe der zeitlichen Änderung der Spannung bzw. des Stromes. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein trägheitslos ,arbeitendes Relais vorgesehen ist, welches die zeitliche Änderung der Spannurig mißt und beim Ansprechen die den Anzapfungen des Gleichrichtertransformators für die Stoßerregung zugeordneten Anoden voll aussteuert. 5. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei langsamem Absinken der Spannung oder Anwachsen des Stromes die Anoden der Entladungsstrekken für die Stoßerregung durch die Gittersteuerung stetig freigeben. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Gittersteuerung beider Gruppen von Entladungs°strecken Relais vorgesehen sind, die bei der betriebsmäßigen Regelung an die Steuerungseinrichtung der Entladungsstrecken für die normale Erregung, bei starker Überlast auch noch an die Steuerungseinrichtung der Entladungsstrecken für die Stoßerregung eine der Abweichung des Istwertes der zur regelnden Größe vom Sollwert proportionale Regelgröße abgeben, bei einem im Netz auftretenden hurzschluß dagegen der Steuerungseinrichtung der Entladungsstrecken für die Stoßerregung sofort den Höchstwert der Regelgröße unter Überbrückung des gesamten Regelbereiches zuführen.
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