DE703848C

DE703848C - Arrangement for rapid regulation of alternating current machines

Info

Publication number: DE703848C
Application number: DE1935A0078020
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Claus Froehmer; Walter Goetz
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-12-21
Filing date: 1935-12-21
Publication date: 1941-03-18

Description

Anordnung zur Schnellregelung von Wechselstrommaschinen Gegenstand des Patents 684 653 ist eine Anordnung zur Schnellregelung von Wechselstrommaschinen, die sich selbst oder ihre Erregermaschine ganz oder teilweise über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken erregen. Ihr Kennzeichen besteht darin, daß im Gitterkreis der die Zusatzerregerströme liefernden Entladungsstrecken außer einer eine Sperrspannung liefernden Spannungsquelle ein Kondensator vorgesehen ist, der aus dem Wechselstromnetz über eine Hilfsgleichrichtereinrichtung mit einer die Freigabe des Erregergleichrichters bewirkenden Polarität aufgeladen wird. 'Parallel zu diesem Kondensator ist eine gittergesteuerte Dampf- oder Gasentl.adungsstrecke vorgesehen, welche in Abhängigkeit von der vom Generator gelieferten Wechselspannung bei Unterschreitung einer vorbestimmten, durch eine Glimmröhre gegebenen Vergleichsspannung den Kondensator kurzschließt, so daß die Sperrspannung zur Wirkung kommt und die Erregerentladungsstrecken gesperrt werden. Dabei führen die Entladungsstrecken entweder den vollen Strom, oder sie sind völlig gesperrt, so, daß sich eine relativ große Ungleichförmigkeit der Regelung und die Forderung einer in verhältnismäßig weiten Grenzen veränderbaren Regel- bzw. Stoßfrequenz ergibt, die bei an das Netz angeschlossenen Glühlampen unter Umständen zu unangenehmen Flimmererscheinungen führen kann. Selbst bei Maschinen von über ioo kW treten derartige Flimmererscheinungen noch auf, wenn-die Erregerspannung sich mit Frequenzen zwischen 6 und io Hz ändert.Arrangement for the rapid regulation of alternating current machines Subject of the patent 684 653 is an arrangement for the rapid regulation of alternating current machines, which itself or its exciter is fully or partially grid-controlled Excite vapor or gas discharge paths. Their distinguishing feature is that im Lattice circle of the discharge paths delivering the additional excitation currents except for one a reverse voltage supplying voltage source is provided, the capacitor from the AC network via an auxiliary rectifier device with a release of the field rectifier causing polarity is charged. 'In parallel with this Condenser, a grid-controlled steam or gas discharge section is provided, which depends on the alternating voltage supplied by the generator when the voltage falls below the limit a predetermined comparison voltage given by a glow tube, the capacitor short-circuits, so that the reverse voltage comes into effect and the exciter discharge paths be blocked. The discharge paths either carry the full current, or they are completely blocked so that there is a relatively large irregularity the regulation and the requirement of a changeable within relatively wide limits Control or surge frequency results in the incandescent lamps connected to the network may lead to unpleasant flicker phenomena. Even with machines Such flicker phenomena still occur when the excitation voltage is over 100 kW changes with frequencies between 6 and 10 Hz.

Die Erfindung hat .das Ziel, die kritische Flimmerfrequenz von etwa 8 Hz, für die das menschliche Auge besonders empfindlich ist, bei Anordnungen nach dem Hauptpatent zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist der .die Gitterkreise der Erregerentladungsstrecken steuernde Spannungskreis derart ausgebildet, daß .der Regeleingriff in jeder Halbwelle mindestens einer Phase oder in den positiven oderlund negativen Halbwellen mehrerer bz«-. aller Phasen der zu regelnden Maschine erfolgen @ kann. Beispielsweise kann also der Kreis derart ausgebildet sein, daß eine Prüfung der von der Maschine erzeugten Spannung in jeder Halbwelle einer Phase, in den positiven Halbwellen mehrerer oder aller (1-ei einer @rehstrommaschine alsn @lreler i T'liasen oler in bei#_len Halbwellen mehrerer oder aller Phasen vorgenommen «-erden kann. Je nach der gewählten 1löglichkeit gibt dann der Spannungsnießkreis bei einer Drehstronimaschine für ;o-Per?o._len-Wechselstroin malimal 7o, ioo, i @o o er 300 Steuerimpulse pro Sekunde ab.The invention has .das aim to avoid the critical flicker frequency of about 8 Hz, for which the human eye is particularly sensitive, in arrangements according to the main patent. According to the invention, the voltage circuit controlling the grid circles of the exciter discharge paths is designed in such a way that the control intervention in each half-cycle of at least one phase or in the positive or negative half-waves of several or more. all phases of the machine to be controlled @ can take place. For example, the circuit can be designed in such a way that the voltage generated by the machine can be checked in every half-wave of a phase, in the positive half-waves of several or all (1-ei of a three-phase machine asn @lreler i T'liasen oler in # _len Half-waves of several or all phases can be made. Depending on the option chosen, the voltage beneficiary circuit in a rotary current machine for; o-per? O._len-alternating current times 7o, ioo, i @oo er 300 control impulses per second.

Als Ausführungsbeispiel soll ein Fall betrachtet werden, bei dein :ich infolge der verwendeten Zweipliasenschaltung eine Anzahl von ioo Innpulsen pro Sekunde ergibt. Das Schaltbill zeigt Abb. i, die in der Bezifferung gleicher Schaltelemente mit der Abbildung eles Hauptpatents übereinstimmt. Die Erregung in der Wicklung .T des Drehstronigenerators 2 wird durch die in GleichrichterschaltUng angeordneten Stromrichtgefäße 6, 7, 8 stoßartig geändert. Die Gitter werden in Abhängigkeit von der Spannung am Kondensator io wie beim Hauptpatent reö ifnet oder geschlossen.A case should be regarded as an exemplary embodiment, at thy: I results in a number of ioo Innpulsen p ro second due to the used Zweipliasenschaltung. The switching bill shows Fig. I, which corresponds in the numbering of the same switching elements with the illustration of the main patent. The excitation in the winding .T of the rotary current generator 2 is changed abruptly by the converter vessels 6, 7, 8 arranged in the rectifier circuit. The grids are reö ifnet or closed depending on the voltage across the capacitor, as in the main patent.

Das Spannungsmeßglied besteht aus einer eisengeschlossenen Drossel 1d.' mit Mu-Metall, deren llagnetisiertingsstroni sich in Ab- hängigkeit von der Nennspannung des Netzes i stark ändert und am Widerstand i6' einen Spannungsabfall hervorruft, der über den Gittertransformator 6o dein Gitter der Hilfsentladungsstrecke 2o zugeleitet wird. Deren gesamte hitterspannung setzt sich aus diesem Wechselspannungsanteil und einer konstanten negativen Vorspannung, die von einem Stabilisator : ; abgegriffen wird, ztisaininen. Um beide Halbwellen der Gitterwechselspannung ausnutzen zu können, ist die Sekundärwicklung des Transformators 6o in der Mitte angezapft und finit dem Stabilisator verbunden. Die beiden Wicklungsenden sind über Widerstände 61, 62 und Trockengleichrichter 63, 6q., die zur Vermeidung eines Kurzschlusses eingefügt werden müssen, an (las Gitter angeschlossen. Dadurch wird die Spannung des Netzes i in jeder Halbwelle finit der Stabilisatorspannung e,2>5 verglichen. Der Kondensator 23 wird ebenfalls in jeder Halbwelle statt wie beim Hauptpatent in jeder positiven Halbwelle über die Trockengleichrichter z 2', ?2" aus den Sekundärwicklungen ;1 ". 21" des Transformators 17 geladen. Ist die Netzspannung zu groß, so wird das Gitter des Rohres 20 freigegeben, und der Kondensator 23 entlädt sich über den Widerstand z6. Die- Phasenlage der Gitterspannung am Transformator 6o wird dabei zweckmäßig so eingestellt, daß die Freigabe des Steuergitter: bei einem Winkel von i .2o' der Spannung des Steuertransformators 17 erfolgt. Die Entladung des Kondensators 23 muß dann in den restlichen 6o= völlig durchgeführt werden, damit eine Neula-l;ing in der nächsten Halbwelle erfolgen kann. Dies gelingt durch eine entsprechende Bemessung von Kondensator 23 und Widerstand 26. In Abb. 2 ist der Spannungsverlauf im einzelnen dargestellt. Zur Zeit t1 sei die Netzspannung zu klein; ,Zur reicht die resultierende Gitterspannung e,2, nicht zur Zündung der Entladungsstrecke 2o aus. Der Kondensator 23 bleibt geladen (Spannung e23). Zur Zeit t, ist die Netzspannung zu hoch; das Rohr 2o zündet, und der Kondensator 23 entlädt sich über Rohr 20 Und Widerstand 26 vollständig bis zur Zeit t3. Zur Zeit t., wird der Kondensator 23 von neuem durch einen der beiden Trockengl;°ichrichter 22' 1)zw. 22" aufgeladen.The voltage measuring element consists of an iron-closed choke 1d. with Mu-metal whose llagnetisiertingsstroni in dependence on the nominal voltage of the network i changes greatly and 'causes a voltage drop across resistor i6, which is supplied through the grid transformer 6o your grid of the auxiliary discharge gap 2o. Their total hitter voltage is made up of this AC voltage component and a constant negative bias voltage, which is generated by a stabilizer:; is tapped, ztisaininen. In order to be able to use both half-waves of the alternating grid voltage, the secondary winding of the transformer 6o is tapped in the middle and finitely connected to the stabilizer. The two winding ends are connected to the grid via resistors 61, 62 and dry rectifiers 63, 6q The capacitor 23 is also charged in every half cycle instead of in every positive half cycle via the dry rectifier z 2 ',? 2 "from the secondary windings; 1". 21 "of the transformer 17, as in the main patent The grid of the tube 20 is released and the capacitor 23 discharges through the resistor z6 The discharge of the capacitor 23 must then be carried out completely in the remaining 60 = so that a neula-ling can take place in the next half-wave can. This is achieved by appropriately dimensioning capacitor 23 and resistor 26. In Fig. 2, the voltage curve is shown in detail. At time t1 the line voltage is too low; The resulting grid voltage e, 2, is insufficient to ignite the discharge gap 2o. The capacitor 23 remains charged (voltage e23). At time t, the mains voltage is too high; the tube 2o ignites, and the capacitor 23 discharges completely through tube 20 and resistor 26 until time t3. At time t., The capacitor 23 is again by one of the two dry gl; ° ichrichter 22 '1) between. 22 "charged.

Der am Widerstand 26 durch den Entladestrom hervorgerufene Spannungsabfall dient wie beim Hauptpatent zur Steuerung der weiteren Hilfsentladungsstrecke 3o, die zur Entladung des Kondensators io über den Strombegrenzungswicierstand 37 und zum Kurzschluß der Ladespannung des Steuertransformators 17 dient. Ist die Entladungsstrecke 30 gesperrt, so wird der Kondensator to über die Trockengleichrichter 32' und 32" und den Begrenzungswiderstand 36 aufgeladen, und zwar finit soldrein Vorzeichen, daß die Gitter der Hauptentladungsgefäße 6, 7, 8 freigegeben werden. Wird die Netzspannung zu hoch, so zündet wie beim Hauptpatent auch die Hilfsentladungsstrecke 3o, der Kondensator i o entlädt sich, und die Hauptentladungsstrecken 6, 7, 8 werden durch die negative Vorspannungsquelle 9 gesperrt. Mit Hilfe dieser Schaltung gelingt es, eine überwachung der einen Phasenspannung des Netzes in jeder der beiden Halbwellen durchzuführen.The voltage drop caused at the resistor 26 by the discharge current is used, as in the main patent, to control the further auxiliary discharge path 3o, which is used to discharge the capacitor io via the current limiting resistor 37 and to short-circuit the charging voltage of the control transformer 17. If the discharge path 30 is blocked, the capacitor to is charged via the dry rectifier 32 'and 32 "and the limiting resistor 36, specifically with a finite sign that the grids of the main discharge vessels 6, 7, 8 are released. As in the main patent, the auxiliary discharge path 3o also ignites, the capacitor io discharges, and the main discharge paths 6, 7, 8 are blocked by the negative bias voltage source 9. With the help of this circuit it is possible to monitor one phase voltage of the network in each of the two Perform half waves.

Bildet man den Spannungsnießkreis dreiphasig aus, so erreicht man bei Einwegschaltung im Spannungsmeßkreis eine Anzahl voll 15, Steuerimpulsen je Sekunde und bei Zweiwegsclialtung eine Anzahl von 300 Impulsen je Sekunde, die auf das Gitter der Relaisentladungsstrecke 20 gegeben werden. Dazu ist jedoch der Steuertransformator 17 finit einer Spannung dreifacher Netzfrequenz zu speisen und eine entsprechende Schaltung (Einweg- oder Zweiwegschaltung) der Ladekreise der Steuerkondensatoren vorzusehen. Anstatt der letzteren :Möglichkeit, dreifache Netzfrequenz und Zweiwegschaltung, besteht auch die Möglichkeit, sechsfache Netzfrequenz und Einwegschaltung zu verwenden. Die Gewinnung einer dreifachen bzw. sechsfachen Frequenz - bedeutet bei einem vorhandenen Drehstromnetz keine Schwierigkeit, so daß die Ausbildung einer derartigen Regelanordnung ohne besondere Hilfseinrichtungen nach dem gleichen grundsätzlichen Aufbau möglich ist. Der Vorteil der Anordnungen gemäß der Erfindung liegt u. a. auch darin, daß nur eine einzige Relaisentladungsstrecke notwendig ist, so daß die Gitterspannungen des mehrphasigenTransformators 6o nur einmal eingeregelt zu werden brauchen und dann bei eventuellem Auswechseln der Entladungsstrecke 2o gemeinsam auf die u. U. etwas verschiedene Zündkennlinie abgestimmt werden können.If the voltage enjoying circuit is three-phase, then with one-way switching in the voltage measuring circuit a number of full 15 control pulses per second and with two-way circuit a number of 300 pulses per second are achieved, which are given to the grid of the relay discharge path 20. For this purpose, however, the control transformer 17 is to be fed finitely with a voltage of three times the mains frequency and a corresponding circuit (one-way or two-way circuit) for the charging circuits of the control capacitors is to be provided. Instead of the latter: possibility of three times the mains frequency and two-way switching, there is also the possibility of using six times the mains frequency and one-way switching. Obtaining a three-fold or six-fold frequency - in an existing three-phase network does not mean any difficulty, so that the design of such a control arrangement is possible without special auxiliary equipment according to the same basic structure. The advantage of the arrangements according to the invention is, among other things, that only a single relay discharge path is necessary, so that the grid voltages of the polyphase transformer 6o only need to be adjusted once and then, if the discharge path 2o is exchanged, together to the possibly somewhat different ones Ignition characteristic can be matched.

Der oben geschilderte Röhrenleger gestattet oberhalb der kritischen Flimmergrenze zu arbeiten, so daß unmittelbar auf den Erregerkreis des Drehstromgenerators gearbeitet werden kann.The pipelayer described above allows above the critical Flicker limit to work, so that directly on the excitation circuit of the three-phase generator can be worked.

Claims

PATENT APPLICATION: i. Arrangement for rapid regulation of alternating current machines according to patent 684653, characterized by such a design of the grid circles the excitation discharge path controlling the voltage measuring circuit that the control intervention in the positive and / or negative half-waves of one, several or all phases the machine to be controlled can take place. -

2. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that the via the auxiliary discharge path (20, 3o) can be short-circuited Control capacitors (1o, 23) with a frequency that corresponds to Lden from the voltage measuring circuit (6o) second control pulses emitted matches, be charged.

3. Arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that the control capacitors and auxiliaries: control transformer (I7) supplying discharge paths with an alternating voltage higher frequency than the mains frequency is excited, which with the voltage measuring circuit delivered secondary control pulses matches.

4. arrangement. According to claim 3, characterized in that with half-wave rectifier circuit for charging the control capacitors the control transformer (i7) with a line frequency times the number of the voltage measuring circuit The frequency calculated per period of pulses emitted is excited.

5. Arrangement according to Claim 3, characterized in that in two-way rectifier circuit for charging the control capacitors of the control transformer (I7) with a mains frequency times half the number of pulses emitted by the voltage measuring circuit per period Frequency is excited.

6. Arrangement according to claim 2, characterized in that the control capacitors in full-wave rectifier circuit to the secondary windings of the single-phase control transformer are connected and that the control, alternating voltage the auxiliary discharge path (2o) supplying transformer (6o) with a center-tapped Secondary winding is provided, the center of which is the constant reference voltage supplying stabilizer (25) and their ends via rectifying elements, e.g. B. Dry rectifier (63, 64) connected to the control grid of the auxiliary discharge path are.