Anordnung zur Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren Die
Spannung eines Wechselstromgenerators hängt bekanntlich bei konstant angenommener
Erregung in erster Linie von der abzugebenden= Blindleistung ab. Die Abgabe von
Wirkleistung beeinflußt die Spannung nur verhältnismäßig geringfügig. Es zeigt sich
nun, daß der -Einfluß der Entnahme von Blindleistung auf die Generatorspannung dadurch
ausgeschaltet werden kann, daß man proportional dem Blindstrom die- Erregung des
Generators verstärkt bzw. zur Lieferung einer kapazitiven Blindleistung verringert.
Man kann daher die Spannung eines Wechselstromgenerators bereits weitgehend konstant
halten, wenn man annähernd proportional den Änderungen der Blindleistung den Erregerstrom
des Generators ändert.Arrangement for regulating the voltage of alternators The
As is well known, the voltage of an alternator depends on the assumed constant
Excitation primarily from the = reactive power to be delivered. The delivery of
Active power affects the voltage only relatively slightly. It appears
now that the influence of the extraction of reactive power on the generator voltage thereby
can be switched off that one is proportional to the reactive current the excitation of the
Generator reinforced or reduced to deliver a capacitive reactive power.
The voltage of an alternator can therefore already be largely constant
hold if the excitation current is approximately proportional to the changes in reactive power
of the generator changes.
Es ist bereits eine Einrichtung zur Regelung von elektrischen Zentralen
oder Strom--erzeugern, deren Stromlieferung nach einer zweiten Zentrale unter einem
beliebig einzustellenden Leistungsfaktor vor sich gehen soll, bekannt, bei der eine
vom Leistungsfaktor abhängige Regeleinrichtung und ein gesonderter- Spannungsregler
derart miteinander verbunden sind, daß .innerhalb bestimmter Grenzen des Leistungsfaktors
der Spannungsregler die Spannung konstant hält. Ein Unter- öder Überschreiten der-gesetzten
Leistungsfaktorgrenzen wird dadurch verhindert, daß der Leistungsfaktorregler unter
Ausschaltung des Spannungsreglers . den Leistungsfaktor konstant hält. Demgegenüber
ist es für die Erfindung wesentlich, daß der von der Spannung und der von der Blindleistung
gesteuerte -Regler gleichzeitig und unabhängig voneinander auf den Erregerstrom
einwirken.It is already a device for controlling electrical centers
or electricity producers whose electricity supply to a second control center is under one
Any power factor to be set should go on, known in the one
Control device dependent on the power factor and a separate voltage regulator
are interconnected in such a way that .within certain limits of the power factor
the voltage regulator keeps the voltage constant. A falling below or exceeding the set
Power factor limits are prevented by the power factor controller falling below
Switching off the voltage regulator. keeps the power factor constant. In contrast
it is essential for the invention that that of the voltage and that of the reactive power
Controlled controllers simultaneously and independently of one another on the excitation current
act.
Weiterhin sind Anordnungen zur Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren
bekanntgeworden, bei denen außer einem von der Spannung des Wechselstromgenerators
gesteuerten und auf- seine Erregung .einwirkenden Regler noch ein weiterer; von
der Blindleistung des Generators gesteuerter Regler vorgesehen ist. Die Erfindung
betrifft nun eine Weiterbildung einer derartigen Anordnung, wobei der von der Blindleistung
des Generators gesteuerte Regler in an sich bekannter Weise als Dynamometer (Drehtransformator)
ausgebildet- ist dessen zwei gegeneinander verdrehbare Teile einerseits von der
Spannung, andererseits vom Strom des Generators gespeist werden. Erfindungsgemäß
wirken der von der Spannung und der von der Blindleistung gesteuerte Regler gleichzeitig
und unabhängig voneinander auf den -Erregerstrom des. Wechselstromgenerators
als
Fein- bzw. Grobregler ein. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß der Grobregler
bereits die stärkste Ursache der Spannungsänderungen des Generators, nämlich die
veränderliche Blindleistung in ihrem: Einfluß auf die Spannung durch- entsprechende
Erregerstromänderungen kompensiert. Der Feinregler hat dann nur noch einen geringen
Regelbereich zu bewältigen. Er kann dementsprechend für seine Aufgabe, nämlich für
die genaue Spannungsregelung, besonders günstig ausgebildet werden. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Regelart stellt sich bei stoßweisen Belastungsänderungen
ein. Der übliche Spannungsregler ist infolge seiner Aufgabe zur Feinregelung der
Spannung nicht geeignet, eine stoßweise geänderte Spannung rasch wieder auf den
ursprünglichen Wert zurückzuführen. Die Zeitkonstante des Reglers ist dazu zu groß,
Bei der Anordnung nach der Erfindung kann sich dieser Nachteil nicht einstellen,
da - im ersten Moment der stoßartigen Spannungsänderung infolge -der damit verbundenen
Blindleistungsänderung der Grobregler zur Geltung kommt und die Spannung sehr rasch
auf den annähernd richtigen Wert bringt. Dieser Grobregler kann ohne weiteres für
rasche Wirkungsweise gebaut werden, und zwar insbesondere auch deshalb, weil er
als Dynamometer ausgebildet ist, das bekanntlich eine große Richtkraft aufweist.There are also arrangements for regulating the voltage of alternating current generators
became known in which except one of the voltage of the alternator
controlled and on- its excitation .activating regulator yet another; from
the reactive power of the generator controlled regulator is provided. The invention
now relates to a further development of such an arrangement, with that of the reactive power
the generator controlled regulator in a known manner as a dynamometer (rotary transformer)
formed is the two mutually rotatable parts on the one hand by the
Voltage, on the other hand, are fed by the current of the generator. According to the invention
the regulator controlled by the voltage and the reactive power act simultaneously
and independently of each other on the excitation current of the alternator
as
Fine or coarse regulator on. Such an arrangement has the advantage that the coarse regulator
already the strongest cause of the voltage changes of the generator, namely the
variable reactive power in their: influence on the voltage by appropriate
Excitation current changes compensated. The fine regulator then only has a small one
Control range to cope with. He can accordingly for his task, namely for
the precise voltage regulation, can be designed particularly favorably. Another
The advantage of the type of control according to the invention arises in the case of intermittent changes in load
a. The usual voltage regulator is due to its task of fine control of the
Tension not suitable, a sudden change in tension quickly reappears
attributed to its original value. The controller's time constant is too large
In the arrangement according to the invention, this disadvantage can not arise,
because - in the first moment of the sudden change in voltage as a result of the associated
Reactive power change of the coarse regulator comes into play and the voltage very quickly
brings it to almost the right value. This coarse regulator can easily be used for
rapid operation, especially because he
is designed as a dynamometer, which is known to have a large straightening force.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. i ist ein Drehstromgenerator, der über die Sammelschienen 2 die
Netzleitung 3 speist. Die Erregerwicklung 4 des Drehstromgenerators wird von der
Erregermaschine 5 gespeist, die ihrerseits in an sich bekannter Weise mit zwei Erregerwicklungen
6 und 7 versehen ist. Der Strom in der Erregerwicklung 7 wird nun von der zum Netz
fließenden Blindleistung des Generators in Abhängigkeit von dem Dynamometer 8 gesteuert.
Das Dynamometer wird von der in der Leitung 3 fließenden Blindleistung über den
Spannungswandler g und die beiden Stromwandler io und I I gespeist. Das Dynamometer
besitzt in diesem Falle eine ähnliche Bauart wie dynamometrische Meßinstrumente
für die Messung von Wechselstromleistungen. - Man könnte es aber auch in bekannter
Weise als Drehtransformator ausführen. Mit der Welle 12 des Dynamometers ist ein
Hebelarm 13
gekuppelt, der einen auf den Regelwiderstand 14 gleitenden Kontakt
verschiebt. Außerdem greift an der Welle,des Dynamometers über einen Hebelarm eine
Feder 15 an. Die von der Blindleistung auf das Dynamometer ausgeübten Kräfte müssen
daher die Welle 12 entgegen der Kraft- der Feder 15 verdrehen. Die Stärke dieser
Federkraft ist mit Hilfe einer Stellschraube 16 einstellbar; Der Widerstand 14 bildet
einen Teil einer Brückenschaltung. Zu diesem Zwecke ist zu den Endpunkten des Widerstandes
14 noch ein weiterer Widerstand 17 parallel geschaltet. Die Endpunkte beider Widerstände
sind an die Gleichspannung i 8 gelegt. Über- den Widerstand 17 gleitet ein Gleitkontakt
ig. Dieser Gleitkontakt ig und der auf dem Widerstand 14 schleifende Gleitkontakt
speisen die Erregerwicklung eines' Relais 2o. Ändert sich nun in der Leitung 3 die
Blindleistung,. dann wird das Dynamometer entgegen der Kraft der Feder 15
den Hebel 13
und den Gleitkontakt auf dem Widerstand 14 verstellen. Es entsteht
dann eine Spannungsdifferenz zwischen den Gleitkontakten auf den Widerständen 14
und 17, die der Relaisspule 30 zugeführt wird. Diese Spannungsdifferenz bzw.
der durch sie hervorgerufene Strom kann verschiedene Richtungen haben, je nachdem'nach
welcher Richtung der Hebel 13 den Gleitkontakt verschoben hat. Das Relais 2o ist
derart ausgebildet, daß es -je
nach der Richtung des in der Relaisspule fließenden
Stromes entweder die Kontakte 21 oder die Kontakte 22 schließt. Diese Kontakte sind
in die Stromkreise der Ständerwicklungen 23 und 24 eines Hilfsmotors 25, eingeschaltet,
der' z. B. als Reihenschlußkommutator ausgebildet ist. Der Hilfsmotor wird ebenfalls
über die Kontakte 2i und 22 an die Stromquelle 18 angeschlossen. Je nachdem der
Gleichstrom der Ständerwicklung -23 oder der Ständerwicklung 24 zugeführt wird,
läuft der Hilfsmotor-in der einen oder anderen Richtung. Er verstellt dabei einen
Regelwiderstand 26, der im Stromkreis der Erregerwicklung ,7 liegt.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. i is a three-phase generator that feeds the power line 3 via the busbars 2. The excitation winding 4 of the three-phase generator is fed by the excitation machine 5, which in turn is provided with two excitation windings 6 and 7 in a manner known per se. The current in the field winding 7 is now controlled by the reactive power of the generator flowing to the network as a function of the dynamometer 8. The dynamometer is fed by the reactive power flowing in the line 3 via the voltage converter g and the two current converters io and II. In this case, the dynamometer has a similar design to dynamometric measuring instruments for measuring alternating current powers. - But it could also be implemented as a rotary transformer in a known manner. A lever arm 13 is coupled to the shaft 12 of the dynamometer and displaces a contact sliding on the control resistor 14. In addition, a spring 15 acts on the shaft of the dynamometer via a lever arm. The forces exerted by the reactive power on the dynamometer must therefore rotate the shaft 12 against the force of the spring 15. The strength of this spring force can be adjusted with the aid of an adjusting screw 16; The resistor 14 forms part of a bridge circuit. For this purpose, a further resistor 17 is connected in parallel to the end points of the resistor 14. The end points of both resistors are connected to the DC voltage i 8. A sliding contact ig slides over the resistor 17. This sliding contact ig and the sliding contact sliding on the resistor 14 feed the excitation winding of a relay 2o. If the reactive power now changes in line 3. then the dynamometer will move the lever 1 3 and the sliding contact on the resistor 14 against the force of the spring 1. 5 A voltage difference then arises between the sliding contacts on the resistors 14 and 17, which is fed to the relay coil 30. This voltage difference or the current caused by it can have different directions, depending on the direction in which the lever 13 has moved the sliding contact. 2o The relay is formed such that-depending on the direction of the current flowing in the relay coil current, either the contacts 21 or the contacts 22 closes. These contacts are connected to the circuits of the stator windings 23 and 24 of an auxiliary motor 25, the 'z. B. is designed as a series commutator. The auxiliary motor is also connected to the power source 18 via the contacts 2i and 22. Depending on whether the direct current is fed to the stator winding 23 or the stator winding 24, the auxiliary motor runs in one direction or the other. It adjusts a control resistor 26, which is in the circuit of the excitation winding 7.
Eine Vergrößerung der Blindleistung bewirkt also eine Verstellung
des Dynamometers 8 und damit des Gleitkontaktes am Widerstande 14. Dies hat wieder
eine Erregung der Relaisspule 2o zur Folge, die über die Kontakte 2 i oder 22 bzw.
@ über eine der Wicklungen 23 und 24 den Motor 25 in einem derartigen Sinne zum
Anlauf bringt, daß der Widerstand 26 in seiner Größe vermindert wird, so daß also
die Erregerwicklung 7 und damit auch die Erregerwicklung 4 mehr Erregerstrom bekommt.
Dadurch wird der Einfluß der verstärkten Blindleistung auf die Generatorspannung
wieder ausgeglichen. Die bisher beschriebene Anordnung ist aber noch nicht stabil,
da der Motor 25 dauernd laufen kann und schließlich den Widerstand 26 mehr als notwendig
ausschalten würde. Der Motor 25 verschiebt daher außerdem über ein Getriebe 27 den
Gleitkontakt ig auf dem Regelwiderstand 17, und zwar in einem. derartigen
Sinne,
daß die durch die Verschiebung des Gleitkontaktes auf dem Widerstand 14
hervörgeru£ene Spaünungsdiff@erenz zwischen den beiden Gleitkontakten wiederaufgehoben
wird. Damit verschwindet dann auch der Erregerstrom in der Relaiserregerspule 2o
vollständig, und der von der Spule 2o gesteuerte Anker nimmt eine Stellung ein,
in der beide Kontakte 2r und 22 geöffnet sind. Der Motor 25 kommt dann zum Stillstand.
Der Gleitkontakt auf dem Widerstand 1q. steuert also den Gleitkontakt i9 -auf- dem.
Widerstand 17 über das Relais 2o und damit den Motor 25 derart, .daß er einer Verschiebung
des Gleitkontaktes auf dem Widerstand 1-L4. in derselben Richtung -stets nachkommt.An increase in the reactive power causes an adjustment of the dynamometer 8 and thus the sliding contact on the resistor 14. This again excites the relay coil 2o, which via the contacts 2 i or 22 or @ via one of the windings 23 and 24 the motor 25 starts up in such a way that the resistor 26 is reduced in size, so that the excitation winding 7 and thus also the excitation winding 4 receive more excitation current. This compensates for the influence of the increased reactive power on the generator voltage. The arrangement described so far is not yet stable, however, since the motor 25 can run continuously and would eventually switch off the resistor 26 more than necessary. The motor 25 therefore also displaces the sliding contact ig on the variable resistor 17 via a gear 27, in fact in one. such a sense that is again canceled by the displacement of the sliding contact on the resistor 1 4 hervörgeru £ ene Spaünungsdiff @ erence between the two sliding contacts. The excitation current in the relay excitation coil 2o then also disappears completely, and the armature controlled by the coil 2o assumes a position in which both contacts 2r and 22 are open. The motor 25 then comes to a standstill. The sliding contact on the resistor 1q. So controls the sliding contact i9 -on-. Resistor 17 via the relay 2o and thus the motor 25 in such a way. That it is a displacement of the sliding contact on the resistor 1-L4. always follows in the same direction.
Außer der vom Dynamometer gesteuerten Regelvorrichtung ist noch eine
von einem Spannungsregler gesteuerte Regelvorrichtung vorhanden, die den Erregerstrom
in der Wicklung 6,der Erregermaschine 5 steuert. Zu diesem Zweck ist ein von der
Spannung des Generators i gespeister Transformator 28 vorgesehen, der über einen
Einstellwiderstand 29 die Relaisspule 30 speist. Diese Relaisspule schließt
wieder je nach der Höhe ihrer Erregung die Kontakte 31 oder 32. Durch diese Kontakte
wird in derselben Weise, wie bereits für das Dynamometer geschildert wurde, ein
Motor 33 in der einen oder der anderen Richtung zum Anlaufen gebracht, der einen
Widerstand 34 verstellt. Dieser Widerstand liegt mit der Erregerwicklung 6 der Erregermaschine
5 in Reihe. Selbstverständlich ist diese Ausbildung des Spannungsreglers für die
Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Man kann vielmehr den Spannungsregler auch
in irgendeiner anderen bekannten Weise auf den Erregerstrom der Erregermaschine
einwirken lassen.In addition to the regulating device controlled by the dynamometer, there is also a regulating device controlled by a voltage regulator, which controls the excitation current in the winding 6 of the excitation machine 5. For this purpose a transformer 28 is provided which is fed by the voltage of the generator i and which feeds the relay coil 30 via a setting resistor 29. This relay coil closes the contacts 31 or 32 again depending on the level of its excitation. By means of these contacts, a motor 33 is started in one or the other direction, the one resistor 34, in the same way as was already described for the dynamometer adjusted. This resistance is in series with the excitation winding 6 of the excitation machine 5. Of course, this design of the voltage regulator is not absolutely necessary for the invention. Rather, the voltage regulator can also act on the excitation current of the excitation machine in some other known manner.
Arbeiten mehrere Generatoren parallel auf ein Wechselstromnetz, so
kann man ein von der gemeinsamen Blindleistung der Generatoren gespeistes Dynamometer
vorsehen, das etwa in der in der Abbildung angegebenen Weise Regelwiderstände steuert,
die in den Erregerstromkreisen der den einzelnen Generatoren zugeordneten Erregermaschinen
liegen. Wird einer der Generatoren abgeschaltet, dann kann rfan- mit Hilfe einer
Verstellung der mit dem Dynamometer gekuppelten Feder 15 das Dynamometer den neuen
Blindleistungsverhältnissen anpassen. Dadurch wird erreicht, daß das Dynamometer
bereits bei einer geringeren Blindleistung, -die der verminderten Leistungsfähigkeit
der Generatoren infolge Abschaltung eines Generators entspricht, dieselbe Stellung
an -den einzelnen Regelwiderständen herbeiführt, als dies vor der Abschaltung eines
Generators der Fall war.If several generators work in parallel on an alternating current network, see this
one can use a dynamometer fed by the common reactive power of the generators
provide that controls rheostats in the manner shown in the figure,
those in the excitation circuits of the excitation machines assigned to the individual generators
lie. If one of the generators is switched off, rfan can use a
Adjustment of the spring 15 coupled to the dynamometer, the dynamometer the new
Adapt reactive power ratios. This ensures that the dynamometer
even with a lower reactive power, -that of the reduced performance
of the generators as a result of the shutdown of a generator corresponds to the same position
on the individual control resistors than before the shutdown of a
Generator was the case.