-
Anordnung zur Spannungsregelung von Drehstrom- und Wechselstromgeneratoren
mit Erregermaschinen mittels Tirrillreglers und magnetischen Verstärkers Bei Drehstromgeneratoren
größerer Leistung wird die Erregerleistung der Erregermaschine, namentlich wenn
es sich um langsam laufende Generatoren 'handelt, so groß, daß Schwierigkeiten bestehen,
die Feldströme mittels Tirrillreglers zu beeinflussen. Es wurde daher vorgeschlagen,
zwisehen dem T i r r i 1l regler und dem Feld der Erregermaschine einen magnetischen
Verstärker zu schalten, dessen Wechselstromwicklungen in Reihe mit einem Trockengleichrichter
und der Feldwicklung an der Generatorwechselsparnnung liegen und dessen Gleichstromwicklungen,
die ebenfalls über einen Trockengleichrichter und einen Arbeitswiderstand an der
Generatorwechselspannung liegen, von den Kontakten des Tirrillreglers durch tirrillartiges
Cberbrücken dieses Arbeitswiderstands derart beeinflußt werden, daß der von der
Wechselstromseite des magnetischen Verstärkers gelieferte zusätzliche Erregerstrom,
der im aufkompoundierenden Sinn wirkt, die erforderliche Zusatzerregung bei höherer
Belastung des Generators ergibt. Die Kontaktleistung des Tirrillreglers ist hierbei
um den Verstärkungsfaktor dies magnetischen Verstärkers kleiner als in dem Fall,
wo der von den Tirrilll-ontakten .gesteuerte Arbeitswiderstand unmittelbar im Errlqge,rkreis
der Erregermaschine
liegt. Da jedoch die Zusatzerregung von der
Generatorwechselspannung geliefert wird, neigt die Generatorspannung zum Zusammenbrechen-,
sobald Stoßbelastungen auftreten. Dieses Verhalten ist, namentlich im Parallelbetrieb,
äußerst unerwünscht, da man in diesem Augenblick sogar noch eine Steigerung der
Erregung wünscht, .um den Generator im Tritt zu halten.
-
Es wurde daher ferner vorgeschlagen, eine Relaisschaltung oder einen
zweiten Tirrillregler vorzusehen, wodurch bei Spannungsabsenkung des Generators
ein Widerstand im Erregerkreis der Erregermaschine kurzgeschlossen und dadurch eine
1-rregerreserve freigegeben wird. Im Fall :der Relaisschaltung muß also ein empfindliches
Spannungsrelais vorgesehen werden, das den: fraglichen Widerstand über ein Schütz
kurzschließt. Die Arbeitsweise dieser Zusatzeinrichtung ist ziemlich grob, d. h.
es werden sich hierbei starke Blindlastst<iße nicht vermeiden lassen. Auch macht
die Gewinnung der Betätigungsspannung für das Schütz Schwierigkeiten, da die Erregermaschinenspannu
tg im Falle der selbsterregten Erregeranasdhine stark schwankt. Verwendet man an
Stelle der Relaisschaltung einen stetig wirkenden Tirrillregler, so müssen die Kontakte
dieses Reglers, obwohl sie nicht dauernd arbeiten, doch für den vollen Feldstrom
bemessen werden, so das der Aufwand zu groß wird. Nachteilig bei diesen Maßnahmen
ist ferner, daß die Erregungsresen@e durch eine entsprechend größere in der Erregermaschine
unterzubringende Erregungs-AW-Zahl erkauft werden muß.
-
All diese Schwierigkeiten lassen sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden,
daß die Haupterregermaschine durch Selbst- oder Fremderregung ohne Eingriff des
selbsttätigen Spannungsreglers die volle Erregung erhält und @daß die vom Tirrillregler
gesteuerte, über den magnetischen Verstärker gelieferte Zusatzerregung nicht im
aufkompoundietenden Sinn, sondern im gegenkompoundierenden Sinn in den Erregerkreis
der Erregermaschine eingeführt wird, so daß beim Spannungszusammenbruch des Generators
die volle Erregung dier Erregermaschine ohne besondere Zusatzeinrichtungen zur Verfügung
steht.
-
In den Zeichnungen sind in Fig. i bis 3 drei Ausführungsbeispiele
der Erfindung für einen Drehstromgenerator dargestellt. Einander entsprechende Teile
sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In Fig. i stellt i den Drehstromgenerator, 2 die Haupterregermasdhine
mit zwei Feldwicklungen 30
und 3b und 4 die konstant erregte Hilfserregermaschine
dar.
-
j ist die Gleicbstromwicklwng und 6 die Wechselstromwicklung des Tirrillreglers
bzw. eines Vibrationsrelais. 7 ist ein Spannungswandler. Der magnetische Verstärker
besteht aus den beiden Wechselstromwicklungen 8a und 8b und darr zwei in üblicher
Weise gegemeinandergeschalteben Gleichstromwicklungen loa und lob, die über den
Arbeitswiderstand i i, den Gleichrichter 12 und den Vorwiderstand 13 von der Generatorwechselspannung
oder von :der konstanten, Hilfserregermaschinenspannung gespeist werden.
-
In Fig. i sind die Hauptkontakte des Tirrillreglers so angeordnet,
daß mit zunehmender Generatorwechselspannung ein größerer Erregerstrom im Gleichstromkreis
des magnetischen Verstärkers (Wicklungen joa und 10b) eingestellt wird. Die Grunderregung
der Haupterregermaschine (Wicklung 3b) erfolgt über die Hilfserregermaschine 4,
wobei diese so groß gewählt wird, daß die Spannung des Generators bei Nennlast gehalten
wird. Wird nun der Generator entlastet, so spricht der Tirrillregler im Sinn einer
Vergrößerung des Steuerstromes durch die Wicklungen joa und lob des magnetischen
Verstärkers an. Durch die zunehmende Aussteuerung des magnetischen Verstärkers steigt
der Strom in dien Wechselstromwicklungen 8a und 8b und damit der Erregerstrom in
der Gegenfeldwicklung 3a an, bis die dem Belastungszustand des Generators entsprechende
Erregung wirksam ist. Bricht jetzt die Generatorspannung zusammen, z. B. durch Spannungsabsenkung
des Netzes im Parallelbetrieb, so stellt der Tirrillregler sofort die kleinste Erregung
des magnetischen Verstärkers ein. Da außerdem die Steuerspannung für den Gleichstromkreis
des m.agnetisChen Verstärkers aus der Generatorw"echselspannung entnommen wird,
ist gewährleistet, daß die Aberregung des magnetischen Verstärkers sehr schnell
erfolgt und damit die Erregermaschinensp.annung ebenfalls sehr schnell auf den Nennwert
ansteigt. Die Begrenzung des Induktorstroms des Generators kann in üblicher «'eise
durch den Begrenzungsanschlag am Hebel des Wechselstromsystems vom Tirrillregler
erfolgen. Die Erregung der Wicklung 3b wird mittels des Einstellwiderstands im Feldkreis
der Hilfserregermaschine so eingestellt, daß die Haupterregermaschine die maximal
benötigte Erregermasrhinenspannung abgibt. unter Berücksichtigung des Umstands,
daß der Strom durch die Gegenwicklung 3" praktisch nicht ganz auf Null zurückgeht,
und unter Berücksicbtigung eineu zusätzlichen Stoßerregung.
-
Die Anordnung der beiden Feldwickluingen in der Haupterregermaschine
bedingt. daß fast die doppelte Erreger A@N'-Zaltl untergebracht werden muß.
-
In Fig. 2 ist eine Schaltung angegeben, die diese Schwierigkeit vermeidet.
Die Haupterregermaschine besitzt nur eine. normale Feldwicklung 3. Der vom magnetischen
Verstärker gelieferte und über den Gleichrichter 9 gleichgerichtete Strom erzeugt
am Widerstand 17 einen Spannungsabfall, der der Spannung der Hilfserregermaschine
entgegenwirkt. Ist dien Generator voll belastet und damit der vom magnetischen Verstärker
gelieferte Strom nahezu Null, so wird an dem «'iderstand 17 praktisch kein Spannungsabfall
erzeugt, und in der Feldwicklung 3 fließt der Nennerregerstrom. Wird jetzt-der Generator
entlastet, so geht der Strom in der Erregerwicklung 3 in dem Maße zurück, wie der
Spannungsabfall ain \-'\'iderstand 17,
Hervorgerufen durch den Gleichrichterstroni,
zunimmt.
-
Macht man den Widerstand 17 vorzugsweise etwa gleich <lern
Widerstand der Feldwicklung 3, so nitill die Hilfserregermaschine die doppelte Spannung
und damit die doppelte Leistung ahgeben. Dies 1>edetitet jedoch keine Schwierigkeit,
da man praktisch aus Gründen der mechanischen Sicherheit die Hilfserregermaschinen
bei großen Drehstromaggregaten nicht zu klein macht und der Preisunterschied bei
Maschinen mit einer Leistung von etwa i k\\' kaum ins Gewicht fällt.
-
In Fig.2 ist ferner die Steuerung des magnetischen Verstärkers mit
einem normalen Tirrillregler dargestellt, bei dem also der Strom im Steti,erkreis
der \Vicklungen roa und tob mit zu-»e.htüender l,eneratorhelastung ebenfalls zunimmt.
Uni den gewünschten Steuereffekt zu erzielen, d. h. zunehmende .\ussteuerung des
magnetischen Verstärkers lxci Generatorentlastung, sind noch zwei Hilfserregerwicklungen
14a und r4b mit konstanter l:rregtiii-<, v@7rgesehen. Ist der Generator jetzt
voll 1i,clastet, so soll die AW-Zahl in dorr Wicklungen toll und toi' gerade so
groß sein, wie die konstante \\1'-@alil in den Wicklungen r4 a und 14 b. Durch die
Gegenschaltung arbeitet also der magnetische Verstärker jetzt im Leerlauf, und durch
den Gleichrichter 9 geht praktisch kein Strom.
-
Mit altnehmender Generatorbelastung wird die Durc.hflutung der \\'icklunin
roa und rob kleiner, der magnetische Verstärker gibt Strom ab, und ani \Viderstair(1
17 tritt die gegenkompoundierende \\'irktiilg auf.
-
1)ie Hilfsspannung für die beiden Steuerkreise 10 u11<1
14 d 'es magnetischen Verstärkers sind in Fig. 2 der Hilfserregermaschinenspannung
entnommen. Sie kann auch. wie in Fig. i, über einten besonderen Gleichrichter von
der Generatorwechselsparinung geliefert werden, so daß die Entregung des magnetischen
Verstärkers bei Zusammenbrach der Spannung s-elhcr schnell erfolgt.
-
111 Fig. 3 ist eine Schaltung für selbsterregte Frregermaschinen
ohne Hilfserregermaschine angegeberi, die in diesem Fall zwei Feldwicklungen 3a
und 3b lialx°n muß. Mit der 1\'icklung 3b wird die volle I#.rregerinascliinenspaniiung
in Selbsterregung erzeugt, wobei der Widerstand r9 zur Begrenzung Gier Erregerniaschinettspannung
vorgesehen \t erden kann, falls kein Tirrillregler mit I?rregermaschinenspannungsbegrenzung
verwendet wird. Die, Gegencerregung über Wicklung 3a bei Generatorentlastung wird
in der geschilderten Weise erit,prechend 1, ih. i durchgeführt. Als Spanntingsrt"ler
ist in diesem Fall ein an sich bekanntes \-ihrationsrelais mit einer Spannungswicklung
0 und Gleichrichter 18 sowie einer Rückfü'h.rwicklung 3 vorgesehen. wobei aber die
Kontakts- so angeordnet sind, dcaß sie mit zunmehmender Generatorspannting zumachen
und damit der Steuerstrom größer wird, so daß der magnetische Verstärker dann in
zunehmendem Maße ausgesteuert wird.