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Einrichtung zur Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren über steuerbare
Gleichrichter Bei der Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren mit Hilfe von Gleichrichtern
im Erregerkreis können sich, sofern der Generator nicht auf ein bereits von anderer
Seite her unter Spannung gehaltenes Netz arbeitet, Schwierigkeiten hinsichtlich
der stabilen. Einstellung der Spannung ergeben. Diese Schwierigkeiten treten insbesondere
bei schwacher Belastung oder bei Leerlauf auf. Wenn der Widerstand des Erregerkreises
konstant bleibt und auch der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters, sofern dieser
überhaupt steuerbar ist, nicht verändert wird, so ändert sich der von dem Gleichrichter
gelieferte Erregerstrom des Generators linear mit der von dem Generator gelieferten
Wechselspannung. Genau genommen verläuft der Generato@rstrom vergrößert um den Quotienten
aus dem Spannungsabfall im Gleichrichter und dem Wider, stand des Erregerkreises
proportional der dem Gleichrichter zugeführten Wechselspannung. Der Zusammenhang
zwischen der Generatorspannung Uu, und dem Erregerstrom Je stellt graphisch aufgetragen
also eine gerade Linie
dar. die für l,. = o die Ordinatenachse U"
oberhalb des Nullpunktes schneidet. Ist der Gleichrichter beispielsweise mit Hilfe
von Gittern steuerbar, so ergeben sich für verschiedene Aussteuerutigsgrade des
Gleichrichters verschieden stark geneigte Kennlinien. Diese Verhältnisse sind in
Fig. i dargestellt. Die drei Kennlinien cal. a., und aa entsprechen drei verschieden
hohen Ausst°uerungsgraden des Gleichrichters. Die sich so ergebende Geradenschar
geht in erster Annäherung durch einen gemeinsamen Punkt A auf den negativen Teil
der Ahszissenachse. Die Schnittpunkt: mit der Ordinatenachse sind bestimmt durch
den auf die Wecliselstromseite umgerechneten S S panmingsabfall am Lichtbog e n,
dem die Strecken hl, h, bzw. h. entsprechen.
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In das Schaubild der Fig. i ist außerdem noch die für Leerlauf gültige
Spannungskennlinie des Generator, eingetragen und mit c bezeichnet. Sie gibt in
bekannter Weise den Zusammenhang zwischen der Leerlaufspannung des Generators und
dem Erregerstrom J,. an. Da der Erregerkreis an der von dem Srnchrongenerator gelieferten
Wechselspannung C'u. liegt, so können sich nur solche Arbeitspunkte einstellen,
die zugleich auf der Leerlaufkennlinie c und je nach dem Atissteuerungsgrad des
Err°gergleichrichters auf einer der Keimlinien a1, a., a. liegen. tun -neigt aber
das Diagramm. daß die Kennlinien für den Erregerkreis die Leerlaufkennlinie c, wein
überhaupt. so nicht nur in einem, sondern in zwei Punkten schneiden. Es gibt also.
hei jedem Aussteuerungsgrad, bei dem sich der Generator überhaupt selbst erregen
kann. zwei Werte: auf die sich die Spannung theoretisch einstellen könnte. Dabei
ist jedoch der untere Spannungswert labil uni eine stabil; Einstellung der Spannung
nur auf den oberen Wert möglich. Für die Erreg erkreiskennlinie al er füllt beispielsweise
der Punkt Li zwar die Bedingung, daß er gleichzeitig auch einen Punkt der Leerlaufkennlinie
c des Generators darstellt; die Spannung kann sich jedoch auf ilin nicht stabil
einstellen. sondern muß «-eiter steigen his zu dein zweiten Schnittpunkt . der beiden
Kennlinien.
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Nun liegen bei den meisten 'Wechselstromgeneratoren die niagtietischen
Verhältnisse so. ,Iaß wenigstens im Leerlauf oder hei kleinen Belastungen der der
-Nennspannung entsprechende Arbeitspunkt in dem unteren Ber2ich der Krümmung d°r
'Magnetisierungskennlinie. jedenfalls nicht oberhalb ihres gekrümmten Teiles liegt.
In Fig. i ist die N erinspannung in bezug auf die Leerlaufkennlinie c dementsprechend
eingetragen. Damit liegt aber die Nennspannung in einem solchen Bereich der Leerlalifkeniilitiie.
daß es in ihrer j`mgel@un,@ nur labil.c =@rlieitspunlcte gibt tin,l eine stabile
Einstellung auf die -Nennspannun- bei Leerlauf bz«-. schwacher Belastung somit gar
nicht möglich ist. In Fig. i würde sich die Spannung anstatt auf den labilen Punkt
L., sofort atzt den stabilen Punkt einstellen.
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Um diese Schwierigkeiten zu beheben. hat man bereits -Maßnahmen ergriffen.
um die Spannungsstromkennlinie des Erregerkreises des Generators schneller als linear
mit der Generatorspannung ansteigen zu lassen. Das ist in Fig. .2 kurvenmäßig dargestellt.
Die Kennlinie des Erregerkreises besitzt die durch die Kurve d dargestellte Gestalt.
Dadurch gelingt es. trotz des verhältnismäßig grol.ieii Spannungswertes h.. den
diese Kennlinie auf der Ordinatenachse abschneidet. den stabilen Schnittpunkt S_,
mit der Leerlaufkennlinie so zu legen, daß er init der -Nennspannung zusammenfällt.
Selbstverständlich kann nunmehr durch mehr oder weniger starkes Neigen der Kennlinie
d die -Nennspannung beliebig eingestellt «-erden.
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Die bekannten Einrichtungen, die diesem Zweck di:ri:n. "Irenutz°ii
nichtliireare Widerstände im Erregerkreis, z. B. tliermonegati\-e Widerstände. die
der .Erreger«-icklung parallelgeschaltet sind. Dadurch «-erd:n jedoch die Verluste
des Erregerkreises in unerwünschter Weise erhöht. Die Erfindung bezieht sich auf
den Fall. dalß ein Wechs-eIstromgenerator über einen steuerbaren Gleichrichter eigen
erregt wird. Gemäß der Erfindung wird hierbei zur Erzielung der in an sich bekannter
:-eise schneller als linear mit der Generatorspannung ansteigenden Spannungsstronikennlinie
des Erregerkreises der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters mit «-achsender Geiteratorspannung
vermindert. Dadurch «erden zusätzliche Verluste in dem Erregerkreis vermieden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall, dali der Erregerstrom
über einen steuerbaren Ouecksilberdampfgleichrichter geführt wird, ist in hig. 3
dargestellt. i sei der Ständer eines S-,=nchrongenerators. der auf das von keiner
weiteren Spannungsduelle gespeiste Drehstromnetz 2 arbeiten möge. Der zur Erregung
des Generators erforderliche Strom wird über einen Transformator 3 dein sechsplia,sigen
Quecl,:silb.erdainpfgIeiclirichter d zugeführt. der die Erregerwicklung l> des Generators
speist. Der Gleichrichter 4 ist mit nicht näher dargestellten Steuergittern ausgerüstet.
die an die mit ä bezeichneten Punkt: angeschlossen sein mögen. Die Steuereinrichtung
für die Gitter ist der Einiachlieit hall,°r 11o13 für zwei Gitter Vm einzelnen dargestellt.
Sie Besteht im wesentlichen aus einem hochgesätti--ten Transformator (. welcher
den iittei-11 l.-ui-zzeitigepannun`simpulse einste:
lllbarer Phasenlage
zufuhrt. Diese positiven Spannungsimpulse überlagern sich der von der Gleichspannungsduelle
7 gelieferten Sperrspannung. Der Gittertransformator 9, besitzt zunächst eine Wechselstromerregerwicklu!ug
io, .der über dien Transformator 8 und eine nicht näher bezeichnete Kondensatordrosselanordnung
ein zeitlich nach einer an-.genähert dreieckförmigen Kurve verlaufender Erregerstrom
aufgezwungen wird. Die Sättigungsgrenze des Transformators 9 ist so gewählt, daß
nur jeweils in dem Augenblick, in dem seine Erregung durch Null hindurchgeht, in
den Gitterwicklungen 13 eine Spannung induziert wird.
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Der Transformator 9 ist mit zwei weiteren Erregerwicklungen i i und
12 ausgerüstet, die in einander entgegengesetztem Sinn mit Gleichstrom erregt werden.
Die Wicklung 12 ist zu diesem Zweck über einen Hilfsgleichrichter 16, vorzugsweise
einen Trockengleichrichter, an die Ausgangsklemmen eines von der Wechselspannung
gespeisten Spannungsgl!eicb:hafers 15 anigescb!los!s@en. Die Höbe des in der Wicklung
12 fließenden Erregerstromes kann mittels des Regelwiderstandes 17 beliebig eingestellt
werden. Der anderen Gleichstromerregerwicklung i i wird dagegen über den Gleichrichter
14 und eine zweite Sekundärwicklung des Transformators 8 ein Gleichstrom zugeführt,
der der Wechselspannung des Generators proportional ist. Da, wie oben erwähnt, die
zeitliche Lage der in der Wicklung 13 induzierten Zündspannungsimpulse mit den Nulldurchgängen
der resultierenden Erregung des Transformators 9 zusammenfällt, so läßt sich durch
Änderung der Erregergleichströme in den Wicklungen i i und 12 der Aussteuerungsgrad
des Quecksilberdampfgleichrichters q. verändern. Bleibt der Widerstand 17 fest eingestellt,
so hängt der Aussteuerungsgrad nur noch von dem Gleichstrom der Wicklung i i und
damit von der Höhe der Generatorspannung ab. Durch geeignete Vorzeichenwahl der
Erregerwicklungen läßt es sich ohne weiteres erreichen, daß mit wachsender Generatorspannung,
d. h. mit wachsendem Erregerstrom, in der Wicklung i i die Zündzeitpunkte des Gleichrichters
im Sinn der Verspätung verschoben werden. Es ergibt sich dann für die Abhängigkeit
des Generatorerregerstromes in der Wicklung 6 von der Spannung an den Sammelschienen
2 der in Fig. 2 durch die Kurve d dargestellte Verlauf.