DE839226C

DE839226C - Slow running hydropower generator

Info

Publication number: DE839226C
Application number: DEB2288A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr Muellner
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1950-02-28
Filing date: 1950-02-28
Publication date: 1952-05-19

Description

Langsam laufender Wasserkraft-Generator Die Frtiiidung bezieht sich auf einen langsam laufenden Wasserkraft-Generator großer Leistung. Uin bei Wasserkraftanlagen, die mit derartigen Generatoren ausgerüstet sind, mit einer niedrigen Bauhöhe des Maschinenhauses und der darin befindlichen Krananlagen auszukommen, wurde vielfach an Stelle einer über dem Generator angeordneten, direkt angetriebenen Erregermaschine (des Erregers) ein Antrieb über Stirnkegelzahnradgetriebe verwendet. 1)a dabei zweckmäßigerweise auch eine (rlrersetzung auf eine höhere Drehzahl gewählt \\ erde, so erreichte man zugleich damit kleinere <11>-inessungen der Erregermaschine. .Hierzu kam noch der Vorteil eines schnelleren Feldaufbaus, was sich auf die Regulierfähigkeit -des ganzen Maschinenaggregates günstig auswirkte.Slow running hydropower generator The fueling refers to on a slow running hydropower generator with high output. Uin for hydropower plants, which are equipped with such generators, with a low overall height of the The machine house and the crane systems in it got by many times instead of a directly driven exciter located above the generator (of the exciter) a drive via spur bevel gears is used. 1) a is expedient If a replacement to a higher speed was selected, then one achieved at the same time smaller <11> measurements of the exciter machine. . There was also the advantage of a faster field construction, which affects the regulating ability -des whole machine unit had a favorable effect.

()lese bekannte Anordnung läßt sich jedoch nur bis zu einer bestimmten Grenze der Erregerleistung anwenden, für welche sich das Zahnradgetriebe noch einwandfrei bauen läßt. Diese Grenze liegt für die Getriebe von langsam laufenden vertikalen Wasserkraft-Generatoren z. Z. bei etwa 300 PS: Bei der Ermittlung der dadurch ermöglichten maximalen Erregerleistung ist hierbei nicht nur der Wirkungsgrad der Erregermaschine zu berücksichtigen, sondern es muß auch noch eine gewisse Reserve für die sogenannte Stoßerregung geschaffen werden. Die Stoßerregung, welche bei niedriger Generxtorspannung einsetzen soll, erhöht kurzzeitig die Erregerleistung um etwa 70 bis ioo°/o. Die Nennerregerleistung darf also bei einer maximal zur Verfügung stehenden Getriebeleistung von 30o PS nicht mehr als 95 bis iio kW betragen.() Read known arrangement can only be used up to a certain limit of the excitation power for which the gear drive can still be built properly. This limit is for the gears of slow running vertical hydropower generators z. At about 300 HP: When determining the maximum excitation power made possible by this, not only must the efficiency of the exciter machine be taken into account, but a certain reserve must also be created for the so-called shock excitation. The shock excitation, which is supposed to set in at a low generator voltage, briefly increases the excitation power by about 70 to 100%. The nominal excitation power must not be more than 95 to 100 kW with a maximum available transmission power of 30o HP.

In Erkenntnis dieser Zusammenhänge hat man deshalb bei Wasserkraft-Generatoren großer Leistung mit die obengenannte Grenze übersteigenden l?rregerleistungen zu anderen Vorkehrungen gegriiteii. Es wurden z. B. getrennt angetriebene Erregerumformer aufgestellt, deren Antriebsmotor vi>ni 1)relistronnietz aus gespeist wurde. Um die Stabilität derartiger Umformer bei kurzzeitig zurückgehender Netzspannung zu sichern, mußten hierbei noch zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, indem z. B. Stütztransformatoren oder große Schwungräder vorgesehen wurden. Bei einer anderen Bauart wurde auf den Hauptgenerator ein möglichst niedrig gebauter Hilfsgenerator aufgesetzt und von diesem aus der Antriebsmotor des 1?rregerumformers gespeist.In the case of hydropower generators, one therefore has knowledge of these interrelationships great performance with exceeding the above limit annoying services other precautions were taken. There were z. B. separately driven exciter converters set up, whose drive motor vi> ni 1) was fed from relistronnietz. To the To ensure the stability of such converters in the event of a short-term drop in mains voltage, additional measures had to be taken here by z. B. backup transformers or large flywheels were provided. Another design was based on the Main generator an auxiliary generator built as low as possible put on and from fed from the drive motor of the exciter converter.

Uni derartige Komplikationen zu vermeiden, beschreitet die Erfindung einen anderen Weg. Sie geht hierbei von folgenden Überlegungen aus Nach der allgemein üblichen Art der Auslegung \-on Wechselstrom-Generatoren sinkt zwar der Prozentsatz der Erregerverluste mit zunehmender \laschinenleistung, dagegen ,steigt aber ihr Al>-solutwert. Diese Verli:il@tnis@se sind in der Zeichnung beispielsweise für eine Generatorenreihe mit 72 Polen (83,3 U/min) veranschaulicht. Die z. 7.. zulässige Grenze der Nennerregung von i io kW wird gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel bei etwa 1300okVA überschritten. Anstatt nun bei den diese Grenze übersteigenden Genevon den oben:genannten. bisher liekaiiiiten 1litteln Gebrauch zu machen, ist der Generator gemäß der Erfindung derart anomal ausgelegt, daß auch bei sehr großer Maschinenleistung die l?rregerverluste unterhalb derjenigen Grenze liegen, welche noch die Anwendung eines Vorgeleges zum Antrieb der Erregermaschine ermöglicht. Die Erfindung erlaubt somit, die Erregermaschine auch bei großer Generatorenleistung über Zahnräder anzutreiben. Hierbei ist es im Sinne iler I#.rfindung besonders vorteilhaft, für dien ( ;ci>erator eine Erregerwicklung mit abnorm niedrigen Verlusten zu verwenden, zumal hierbei keine Änderung der Hauptabmessungen des Generators erforderlich ist.The invention proceeds to avoid such complications another way. It is based on the following considerations in general usual type of design \ -on alternating current generators although the percentage drops the excitation losses with increasing machine power, on the other hand, increases Al> -solute value. These links: il @ tnis @ se are in the drawing, for example, for a Generator series with 72 poles (83.3 rpm) illustrated. The z. 7 .. permissible Limit of nominal excitation of i io kW is shown according to the one shown in the drawing Example exceeded at around 1300okVA. Instead of those who exceed this limit Genes of the above: mentioned. to make use of the means previously permitted the generator according to the invention designed so abnormally that even with very large Machine performance the noise losses are below the limit which still allows the use of a back gear to drive the exciter. The invention thus allows the exciter machine even with a high generator power to be driven via gears. Here it is particularly advantageous in terms of the invention to for dien (; ci> erator to use an excitation winding with abnormally low losses, especially since no change in the main dimensions of the generator is required.

Nach den bisherigen Gepflogenheiten wurden die @Vickltui;;;en von elektrischen Maschinen im a11-. gemeinen so ausgelegt, daß ihre Temperaturen im lletriel> noch innerhalb der nach den VDI-Rege:ln zulässigen Grenze lagen. Daraus ergab sieh der in der "Zeichnung dargestellte Zusammenhang zwischen den Erregerverlusten und der Maschinenlc-istung.According to the previous practice, the @Vickltui ;;; en of electrical machines in the a11-. common designed so that their temperatures in lletriel> were still within the permissible limit according to the VDI rules: ln. From it result see the relationship between the excitation losses shown in the "drawing and machine engineering.

N ac h dein E#rfi ndungsvorschlag ist eine Maschine von z.13. 3ooookVA so auszulegen. daß ihre 1?rregerleistting statt 200 kW maximal nur i 1o lAV lwtr:igt. Die dabei aiiztiw,eiidetiuleii Mittel lcünii(@n verschiedener Art sein. Diese Mittel sind zwar an und für sich bekannt, sie führen jedoch in dem geschilderten Zusammenhang zu einer neuen, bisher noch nicht ausgefithrten Lösung. Im allgemeinen wird es am zweckmäßigsten sein, die Hauptabmessungen des Generators unverändert zu lassen und die niedrigem lrregerverlustedurch einen abirorin hohen Aufwand von l#-,rregerleul)fer zu erzielen. Fine andere, wenn auch nicht so vorteilhafte Möglichkeit der radikalen .E-Ienabsob jung der I?rregerverluste besteht beispielsweise in der Vergrößerung des aktiven Eisenvolumens.After your invention proposal is a machine from z.13. 3ooookVA so to be interpreted. that your 1? excitement power instead of 200 kW maximum only i 1o lAV lwtr: igt. The thereby aiiztiw, eiidetiuleii means lcünii (@n be of various kinds. These means are known in and of themselves, but they lead in the context described to a new, not yet implemented solution. Generally it will be on be most expedient to leave the main dimensions of the generator unchanged and the low loss of exciters due to an abirorin high expenditure of l # -, exciter lu) fer to achieve. Fine another, if not so beneficial option of radical .E-Ienabsob young of the pathogen losses consists, for example, in the enlargement the active iron volume.

Da bei derartigen Generatoren finit Rücksicht auf das Zusammenarbeiten mit der Antriebsturbine stets die Einhaltung eines lyestirninten Schwurnginomentes vorgeschrieben ist, enthält das Läuferjoch fast immer einen größeren Querschnitt, als es im Hirnblick auf die magnetischen Verhältnisse oder aus Festigkeitsgründen allein erfondierlich; wäre. Man kann deshalb entsprechend dem höheren Kupferaufwand der Erregerwicklung gewichtsmäßig ein geringeres Eisenquantum im Läufer unterbringen, aLs es bis jetzt im I-Iinl7lick auf das gewünschte Schwungmoment üblich bzw. erstrebenswert war, und dadurch die durch den höheren Aufwand für die Erregerwicklung bedingben Mehirkosten wenigstens zuem Teil ausgleichen. Da bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Maschine außerdem die zusätzlichen Mittel, wie der Antriebsmotor für den Erregerumformer, Stütztransformator bzw. Schwungrad oder Hilfsgenerator, wegfallen, so wird, im ganzen gesehen, ein erheblicher kostenmäßiger Vorteil erzielt, der noch durch die dauernde Herabsetzung der Erregerverluste erhöht wird. Dies ergibt sich daraus, d aß im Gegensatz zu den vorgenannten zusätzlichen Mitteln, die die. Energieverluste erhöhen, durch die extrem niedrig geh alte-ne ?rregerlei.stung nach der Erfindung ein wirtschaftlicher Vorteil erzielt wird, der sich in den Betriebskosten günstig auswirkt.Since with such generators finite consideration of the cooperation with the drive turbine there is always compliance with an internal pulsation torque is prescribed, the rotor yoke almost always contains a larger cross-section, than it is in the brain's eye on the magnetic conditions or for reasons of stability only in-depth; were. You can therefore according to the higher copper expenditure the excitation winding accommodates a smaller amount of iron in terms of weight in the rotor, As has been customary or desirable up to now in terms of the desired moment of inertia and thus caused by the higher effort for the excitation development At least partially offset additional costs. As in the design according to the invention the machine also has additional resources, such as the drive motor for the exciter converter, Support transformer or flywheel or auxiliary generator are omitted, so will, as a whole seen, a considerable cost advantage achieved, which is still through the permanent Reduction of the pathogen losses is increased. This follows from the fact that in contrast to the aforementioned additional funds that the. Increase energy losses by the extremely low level of excitation performance according to the invention is an economical one Advantage is achieved, which has a favorable effect on operating costs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Slowly running water power generator, characterized by such an abnormal design that even with high machine power, the excitation losses are below the limit which still enables the use of a back gear to drive the excitation machine.

2. Hydropower generator according to claim i, characterized by the use of a Excitation winding with abnormally low losses.