Anordnung zur Schnellregelung von parallel arbeitenden Wechselstrommaschinen
Zusatz zum Zusatzpatent 688 996 Gegenstand ides Patents 68q.653 Est eine Anordnung
zur Schnellregelung vonWechselstrommaschinen, die sich selbst oder ihre Erregermaschine
ganz oder teilweise über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken erregen.
Das- wesentliche Merkmal dieser Anordnung besteht darin, daß im Gitterkreis der
die Zusatzerregerströme liefernden- Entladungsstrekken ,außer einer eine Sperrspannung
liefernden Spannungsquelle :ein Kondensator vorgesehen ist, der aus dem Wechselstromnetz
über eine Hilfsgleichrichtereinrichtung mit einer die Freigahe des Erregergleichrichters
bewirkenden Polarität aufgeladen wird, und daß parallel zu diesem Kondensator eine
gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecke vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit
von der vom Generator gelieferten Wechselspannung bei Unterschreitung einer vorbestimmten,
durch eine Glimmröhre gegebenen Vergleichspannung den Kondensator kurzschließt,
so daß die Sperrspannung zur Wirkung kommt und die Erregerentladungsstrecken gesp:errl
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 veränderbaxsn 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 auf, wenn die Erregerspannumg sich
mit Frequenzen zwischen 6 und i o Hz ändert.Arrangement for rapid regulation of AC machines working in parallel
Addition to the additional patent 688 996 Subject of the patent 68q.653 Est an arrangement
for rapid control of AC machines that control themselves or their exciter
excite completely or partially via grid-controlled vapor or gas discharge paths.
The essential feature of this arrangement is that in the grid circle the
Discharge paths delivering the additional excitation currents, except for one a reverse voltage
Supplying voltage source: a capacitor is provided, which is drawn from the alternating current network
Via an auxiliary rectifier device with the release of the exciter rectifier
causing polarity is charged, and that parallel to this capacitor a
Grid-controlled vapor or gas discharge path is provided, which as a function
of the alternating voltage supplied by the generator when falling below a predetermined,
short-circuits the capacitor through a reference voltage given by a glow tube,
so that the reverse voltage comes into effect and the exciter discharge paths sp: errl
will. The discharge paths either carry full current or they are
completely blocked, so that there is a relatively large irregularity in the regulation
and the demand for a rule or regulation that changes within relatively wide limits
Shock frequency results, which under certain circumstances with incandescent lamps connected to the mains
can lead to unpleasant flicker phenomena. Even with machines of over
100 kW such flicker phenomena occur when the excitation voltage decreases
changes with frequencies between 6 and i o Hz.
Gegenstand ,des Hauptpatentes 688 996 sind daher Maßnahmen zur Vermeidung
dieser Flimmererscheinungen durch Erhöhung der Regel- bzw. Stoßfrequenz. Dies wird
dadurch erreicht, daß außer der Steuerspannung gemäß Patent 684653 eine Steuerwech.selspannungskomponente
mit 9o° gegenüber der Anodenwechselspannung nacheilender Phasenlage und eine vom
Belastungsstrom des Generators abhängige gleichgerichtete Spannungskomponente derart
eingefügt wird, daß bei wachsender Belastung die resultierende Gitterspannung nach
positiven Werten ansteigt. Infolge der Stenerwechselspannungskomponente werden die
Entladungsstrecken normalerweise in jeder positiven Halbwelle leitend. Das bedeutet,
daß die Stoßfrequenz bei Einweggleichrichtung
gleich
50 Hz, bei Mehrphasengleichrichtern entsprechend mehr beträgt. Die tirrillartigen
Regelimpulse gemäß Patent 684653 ändern die Höhe der Stromführung der Entladungsstrecken
in geringerem Ma1:ie, indem die Zündung lediglich um bestimmte Winkel vor- oder
zurückverlegt wird. Durch die in gleicher Richtung wirkende stromabhängige Zusatzspannung
wird die Ungleichförmigkeit der Regelung ebenfalls beträchtlich verringert. Die
Flimmergefahr wird hierdurch völlig beseitigt und außerdem die Genauigkeit und Empfindlichkeit
der Regelung erhöht.The subject of the main patent 688 996 are therefore measures to avoid these flicker phenomena by increasing the control or shock frequency. This is achieved by inserting, in addition to the control voltage according to patent 684653, an alternating control voltage component with a phase position lagging 90 ° compared to the alternating anode voltage and a rectified voltage component dependent on the load current of the generator in such a way that the resulting grid voltage increases with positive values as the load increases. As a result of the Stener alternating voltage component, the discharge paths normally become conductive in every positive half-wave. This means that the surge frequency with half-wave rectification is 50 Hz, with polyphase rectifiers correspondingly higher. The turbulent control pulses according to patent 684653 change the amount of current in the discharge paths to a lesser extent: that is, by simply moving the ignition forwards or backwards by certain angles. The non-uniformity of the regulation is also considerably reduced by the current-dependent additional voltage acting in the same direction. This completely eliminates the risk of flicker and also increases the accuracy and sensitivity of the control.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der Regelanordnung
des Hauptpatents 688 996 in der Hinsicht, daß beim Parallelbetrieb von mehreren
Drehstromgeneratoren bestimmte Belastungskennlinien eingestellt werden können. Unter
der Voraus-@-etzung, daß nämlich nur eine Maschine in ihrer Spannung geregelt wird,
würde bei den Anordnungen nach dem Hauptpatent 688 996 diese .eine Maschine die
gesamte anfallende Last allein übernehmen. Das ergibt jedoch eirR n den praktischen
Forderungen nicht gerecht werdenden Betrieb. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird
daher beim Parallelbetrieb mehrerer Maschinen in den Gitterkreis der nach dem Hauptpatent
688 996 gesteuerten Hilfsentladungsstrecken eine dem Irreger- und/oder dem Belastungsstromkreis
.entnommene, gegebenenfalls gleichgerichtete Hilfssteuerspannung zusätzlich eingefügt.
Diese ist derart bemessen, daß vorbestimmte, vorzugsweise beliebig einstellbare
Belas,tungskennlinien der einzelnen Maschinen find damit leine vorbestimmte Lastaufteilung
erreicht werden.The present invention relates to an improvement of the control arrangement of the main patent 688 996 in the respect that certain load characteristics can be set when several three-phase generators are operated in parallel. Assuming that only one machine is regulated in terms of its voltage, in the arrangements according to the main patent 688 996 this one machine would take over the entire load. However, this results in an operation that does not meet the practical requirements. According to the present invention, when several machines are operated in parallel, an auxiliary control voltage taken from the excitation and / or load circuit, possibly rectified, is additionally inserted into the grid circuit of the auxiliary discharge paths controlled according to main patent 688 996. This is dimensioned in such a way that predetermined, preferably arbitrarily adjustable load characteristics of the individual machines are thus achieved without a predetermined load distribution.
Der Erfindungsgegenstand ist an Hand eines der Anordnung des Hauptpatents
entsprechenden Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei wird das Netz i von der Maschine
2 gespeist, deren Erregerwicklung 4. über den Transformator .1o und die Entladungsstrecken
6, 7 erregt wird. Zur Steuerung dieser Entladungsstrecken ist eine konstante negative
Gleichspannungsquelle 9, ein Transformator ¢i zur Lieferung einer konstanten, um
9o' gegen die Anodenspannung verschohenen Steuerwechselspannung, ferner ein Widerstand
4.3 und ein Widerstand 7 7 in Reihenschaltung im Gitterkreis vorgesehen. Am Widerstand
77 liegt die Spannung des Kondensators io, der über Widerstände 36, 37, Gleichrichterelem.ente
32 und den Transformator 17" mit der Sekundärwicklung 31 aus den PhasenS, T des
Netzes i aufgeladen wird und durch die Hilfsentladungsstrecke 30 kurzgeschlossen
werden kann. Am Widerstand ¢3 tritt eine zusätzliche stromabhängige Regelspannurig
auf, die ,aus dem Stromtransform.atOr47 mit dem Widerstand 46 gewonnen, mit einer
spannungsabhängigen Hiliswechselspannung des Transformators ; 3 ü'-erlagert und
im Hilfsgleichrichter'45 gleichgerichtet @t-ird. Die Steuerung der Hilfsentladungsstrecke
3o erfolgt wie beim Patent 68.1 653 und beim Hauptpatent 688 996 mittels
eines besonderen kochempfindlichen Relaisrohres 2o, in dessen Gitterkreis außer
der konstanten. sperrenden V ergl,eichspannung eines Glimmteilers die am M eßtransformator
6o mittels eines Spannungsteilers 73 bzw. .12 abgegriffene und über Elemente 63,
64. gleichgerichtete l#Z,egelspannung liegt. Während nun aber beim Hauptpatent die
Beeinflussung der Entladungsstrecke 30 mittels eines Widerstandes erfolgt,
der gleichzeitig in deren Gitterkreis und im Anodenstromkreis der Entladungsstrecke
2o liegt, wird hier eine galvanische Trennung der Stromkreise beider Hilfsentladungsstrecken
vorgesehen. Bei der dem Hauptpatent entsprechenden Schaltung wird weiterhin bei
Überschreiten einer bestimmten Spannung der Maschine der Kondensator 23, der aus
dem Wechselstromnetz über den Transformator 17' und den Einweggleichrichter
22 aufgeladen wird, durch Leitendwerden des Rohres 2o entladen. Abweichend davon
kann auch eine Schaltung ohne Kondensator, aber mit einem V ollweggleichrichter
angewendet werden, wie sie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es sind also
die Primärwicklung des zur galvanischen Trennung der beiden Kreise vorgesehenen
Transformator; 7o, die Hilfsgleichrichtervollweganordnung 2i, 22 und die Entladungsstrecke
2o dabei derart in Reihe geschaltet, daß beim Leitendwerdender Entladungsstrecke
2o der Schaltstoß durch den Transformator 7o in den Gitterkreis der Entladungsstrecke
3o übertragen wird. Ein Kondensator 23 ist jedoch hier parallel zur L'bertragerprimärwicklung
vorzusehenunddc.rart zu bemessen; daß der durch die Entladungsstrecke 2o fließende
Strom möglichst keine Blindkomponente besitzt. Zur Verbesserung dieser Wirkung kann
in Reihe zum ib,ertrager7o noch ein Ohmscher Widerstand 72 angeordnet sein. Dadurch
wird erreicht, daß die Entladungsstrecke 2o beim Spannungsnulldurchgang der Anodenspannung
wieder erlischt und von neuem steuerfähig wird. U m ungeachtet dieses zeitigen Löschens
der Entladungsstrecke 20 die Zündung der Entladungsstrecke 30 sicherzustellen,
werden die beiden Transformatoren 17', 17" mit um 120° phasenverschobenen Spannungen
derart gespeist, daß die Anodenspannung der Entladungsstrecke 3o positiv wird, solange
in der @Entl.adungsstrecke 20 und damit im Transformator 7o noch .ein Strom fließt.
.
Es sind ferner noch im Stromkreis der Erregerwicklung 4 zusätzliche. Entladungsstrecken
i o6, 107 vorgesehen. Diese werden aus dem gleichen Transformator 4o wie die Entladungsstrecken
6, 7 gespeist, jedoch mit höheren Anodenspannungen. Normalerweis sind die Entladungsstrecken
io6, 107 gesperrt durch ,eine relativ hohe negative Gleichspannung, die der Maschinenspannung
proportional ist. Diese Spannung wird über eine dritte Wicklung 65 des Meßtransformators
6o, Gleichrichterelemente 66, 67 und einen Glättungts,lzondeansator 68 gewonnen
und einem Widerstand 69 aufgedrückt, .der in Reihe zu der 'Glimm,strecke 25 oder
-einem. Teil derselben geschaltet ist. Bei hohen Stoßbelastungen bricht die Maschinenspannung
und damit die Gleichspannung am Widerstand 69 zusammen, so daß die positive Spannung
des Glimmteilers die Zündung der Entladungsstrecken io6, 107 freigeben kann,
deren Gitter über Widerstände 75, 76 an die Steuerspannungsquellen und über einen
weiteren Widerstand 74 gegebenenfalls .auch mit der gemeinsam-en Kathodenleitung
verbunden sind. Durch das Ansprechen der Entladungsstrecken i o6, 107 wird
eine außerordentlich starke Stoßerregung für die Dauer des Belastungsstoßes geliefert.
Die Entladungsstrecken 6, 7 werden für diese Zeit wirkungslos, übernehmen :aber
die Regelung sofort wieder in dem Augenblick, in dem die Belastung unter einen bestimmten
Wert sinkt.The subject matter of the invention is shown on the basis of an exemplary embodiment corresponding to the arrangement of the main patent. The network i is fed by the machine 2, the field winding 4. Via the transformer .1o and the discharge paths 6, 7 is excited. To control these discharge paths, a constant negative DC voltage source 9, a transformer ¢ i for supplying a constant control AC voltage offset by 90 'against the anode voltage, a resistor 4.3 and a resistor 7 7 connected in series in the grid circuit are provided. At the resistor 77 is the voltage of the capacitor io, which is charged via resistors 36, 37, rectifier elements 32 and the transformer 17 ″ with the secondary winding 31 from the phases S, T of the network i and can be short-circuited through the auxiliary discharge path 30. Am Resistance ¢ 3 there is an additional current-dependent control voltage, which, obtained from the Stromtransform.atOr47 with the resistor 46, is superimposed with a voltage-dependent alternating voltage of the transformer; 3 and rectified in the auxiliary rectifier 45. The control of the auxiliary discharge path 3o takes place as in patent 68.1 653 and the main patent 6 88 996 by means of a special cooking-sensitive relay tube 2o, in the grid circle of which, in addition to the constant Elements 63, 64. There is a rectified control voltage uptpatent the influencing of the discharge path 30 takes place by means of a resistor which is located at the same time in its grid circuit and in the anode circuit of the discharge path 2o, a galvanic separation of the circuits of the two auxiliary discharge paths is provided here. In the circuit corresponding to the main patent, when a certain voltage of the machine is exceeded, the capacitor 23, which is charged from the alternating current network via the transformer 17 ' and the half-wave rectifier 22, is discharged by the tube 2o becoming conductive. In a departure from this, a circuit without a capacitor but with a full-wave rectifier can also be used, as shown in the exemplary embodiment. They are therefore the primary winding of the transformer provided for galvanic separation of the two circuits; 7o, the auxiliary rectifier full-wave arrangement 2i, 22 and the discharge path 2o are connected in series in such a way that when the discharge path 2o becomes conductive, the switching surge is transmitted through the transformer 7o into the grid circuit of the discharge path 3o. However, a capacitor 23 is to be provided here parallel to the primary transformer winding and dimensioned accordingly; that the current flowing through the discharge path 2o has as little reactive component as possible. To improve this effect, an ohmic resistor 72 can also be arranged in series with the ib, ertrager7o. It is thereby achieved that the discharge path 2o is extinguished again when the anode voltage crosses zero and can be controlled again. In order to ensure the ignition of the discharge path 30 notwithstanding this early extinction of the discharge path 20, the two transformers 17 ', 17 "are fed with voltages which are phase-shifted by 120 ° in such a way that the anode voltage of the discharge path is 3o positive as long as in the @ discharge path 20 and thus a current still flows in the transformer 7o. Furthermore, additional discharge paths 106, 107 are provided in the circuit of the excitation winding 4. These are fed from the same transformer 4o as the discharge paths 6, 7, but with higher anode voltages Normally the discharge paths 106, 107 are blocked by a relatively high negative direct voltage which is proportional to the machine voltage pressed, .der in series with the 'glow, stretch 25 or -e inem. Part of the same is switched. In the event of high shock loads, the machine voltage and thus the DC voltage at resistor 69 collapse, so that the positive voltage of the glow divider can release the ignition of the discharge paths io6, 107 , whose grid is connected to the control voltage sources via resistors 75, 76 and, if necessary, via a further resistor 74. are also connected to the common-en cathode line. As a result of the response of the discharge paths 106, 107 , an extremely strong shock excitation is delivered for the duration of the load shock. The discharge paths 6, 7 are ineffective for this time, but take over the control immediately at the moment when the load falls below a certain value.
Gemäß der Erfindung wird vom Erregerstrom an einem Widerstand 8o eine
Spannung abgegriffen, die am Widerstand 8 i im Spannungskreis des Reglers in Reihe
mit dem Stabilisator 25 liegt. Die über den Transformator 6o gelieferte Steuerspamiung
wird mithin in Abhängigkeit von der Größe des Erregerstromesgeändert. An Stelledes;
Erregerstromes kann auch die Erregerspannung als Hilfssteuerspannung verwendet werden.
In and,ep'Fällen ist es vorteilhaft,- den Laststrom =oder eine kombinierte Größe
für eine derartige Regelung auszunutzen, z. B. durch Entnahme einer Teilspannung
am Widerstand 43 öder 46 des Ausführungsbeispiels. Durch die dem Widerstand 8i zugeführte
zusätzliche, gegebenenfalls gleichgerichtete, wird die Kennlinie der betreffenden
Wechselstrommaschine geändert, und zwar je nach Größe und Polarität dieser
Steuerspamiung. Man kann also eine fallende, oder steigende Kennlinie herstellen
und damit eine Anpassung an alle Betriebsarten erreichen. Sind mehrere Maschinen
mit Spannungsregelung ausgerüstet, so ist es beispielsweise möglich, den Belastungsanteil
jeder einzelnen Maschine mittels des Abgriffes am Widerstand 8 i willkürlich einzustellen.According to the invention, a voltage is tapped from the excitation current at a resistor 8o, which voltage is in series with the stabilizer 25 at the resistor 8i in the voltage circuit of the regulator. The control voltage supplied via the transformer 6o is therefore changed as a function of the magnitude of the excitation current. Instead of; Excitation current, the excitation voltage can also be used as an auxiliary control voltage. In and, ep 'cases, it is advantageous to use the load current = or a combined variable for such a control, e.g. B. by taking a partial voltage at the resistor 43 or 46 of the embodiment. Due to the additional, possibly rectified, supplied to the resistor 8i, the characteristic of the AC machine in question is changed, depending on the size and polarity of this control voltage. So you can create a falling or rising characteristic curve and thus achieve an adaptation to all operating modes. If several machines are equipped with voltage regulation, it is possible, for example, to arbitrarily set the load share of each individual machine by means of the tap on the resistor 8 i.