DE850198C

DE850198C - Excitation device for synchronous generators

Info

Publication number: DE850198C
Application number: DEB12049A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr-Ing Muellner; Jean Dipl-Ing Schmutz
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1950-10-20
Filing date: 1950-10-20
Publication date: 1952-09-22

Description

Erregungseinrichtung für Synchrongeneratoren Bei vertikalen Generatoren, deren Antrieb insbesondere mittels Wasserkraft erfolgt, werden wegen der erwünschten geringen Bauhöhe häufig Erregerumformer angeordnet. Zum Antrieb des Erregerumformers dient dabei ein als Drebstromasynchronmotor ausgebildeter, vom Netz über einen Transformator gespeister Induktionsmotor. Die Nachteile einer derartigen Anordnung bestehen bebekanntlich darin,daß beimlngangsetzen desGenerators, solange das Netz noch ohne Spannung ist, der Generator zunächst mit Hilfe einer Batterie erregt werden muß und daß im Falle eines Kurzschlusses im Netz derInduktionsmotor infolge desSpannungsrückganges unter Umständen stehenbleiben kann.Excitation device for synchronous generators For vertical generators, whose drive takes place in particular by means of water power, are desired because of the low overall height often arranged exciter converters. For driving the exciter converter A three-phase asynchronous motor is used, connected to the mains via a transformer powered induction motor. The disadvantages of such an arrangement are known to exist in that when starting the generator, as long as the network is still without voltage, the generator must first be energized with the help of a battery and that in the event a short circuit in the network of the induction motor as a result of the voltage drop below Circumstances can stand still.

Es ist deshalb vorgeschlagen worden, sog. Hilfsgeneratoren vorzusehen, welche auf der Welle des Hauptgenerators angeordnet werden. Sie speisen den asynchronen Antriebsmotor des Erregerumformers, der damit gegen Netzkurzschlüsse unempfindlich wird und im Falle eines Spannungsrückganges eine erhöhte Erregung liefern kann. Der Hilfsgenerator muß jedoch seinerseits wieder erregt werden und kann beim Hochfahren nur durch die Einschaltung einer Batterie auf Spannung gebracht werden. Erst dann kann das Erregeraggregat angefahren werden.It has therefore been proposed to provide so-called auxiliary generators, which are placed on the shaft of the main generator. They feed the asynchronous Drive motor of the exciter converter, which is thus insensitive to mains short circuits and can provide increased excitation in the event of a voltage drop. However, the auxiliary generator for its part must be energized again and can be used when starting up can only be energized by switching on a battery. Only the exciter unit can be started up.

Deshalb ist es auch schon erwogen worden, den Hilfsgenerator mit Permanentmagnetspulen auszurüsten. Bei größerer Generatorleistung führt dies aber zu besonders großen Abmessungen und einem hohen Materialaufwand des Hilfsgenerators. Außerdem ist die Spannung sehr stark von der Belastung durch den Erregerumformer abhängig, weshalb auch der asynchrone Antriebsmotor überdimensioniert werden muß.That is why it has already been considered to use the auxiliary generator with permanent magnet coils equip. With a larger generator output, however, this leads to particularly large ones Dimensions and a high material cost of the auxiliary generator. Besides, the Tension very strong from the load through the exciter converter dependent, which is why the asynchronous drive motor must be oversized.

Die Erregungseinrichtung nach der Erfindung, bei der ein auf der Generatorwelle vorgesehener Hilfsgenerator mit Permanentmagnetpolen Verwendung findet, begegnet diesen Nachteilen. Zu diesem Zweck erfolgt der Antrieb des Erregergenerators nicht, wie üblich, durch einen asynchronen Antriebsmotor, sondern erfindungsgemäß mittels eines Synchronmotors. In der Zeichnung ist eine Schaltung für eine derartige Anordnung nach der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.The excitation device according to the invention, in which a on the generator shaft provided auxiliary generator with permanent magnet poles use is encountered these disadvantages. The exciter generator is not driven for this purpose, as usual, by an asynchronous drive motor, but according to the invention by means of a synchronous motor. In the drawing is a circuit for such an arrangement shown according to the invention in an exemplary embodiment.

RS'T bedeutet die drei Netzphasen, G den Hauptgenerator (Synchrongenerator), HG den mit Permanentmagnetpolen ausgerüsteten, insbesondere mehrphasigenHilfsgenerator, welcher denSynchronantriebsmotor SM des Erregeraggregates speist. Hierbei kann der Synchronantriebsmotor SM nach einem weiteren Vorschlag gemäß der Erfindung mit einer starken Dämpferwicklung ausgerüstet sein. Der Synchronmotor SM ist mit der Haupterregermaschine E und einer Hilfserregermaschine HE direkt gekuppelt; außerdem treibt er noch einen Pumpensatz P an. Die Hilfserregermaschine HE dient zur Erregung der Haupterregermaschine E und des Synchronantriebsmotors SM; die Spannung der Hilfserregermaschine HE ist konstant. Die Erregung des Hauptgenerators wird mittels eines Hauptreglers R und die Spannung imHilfsgenerator HG wird indirekt über den Synchronmotor SM mit Hilfe eines insbesondere als Schnellregler ausgebildeten Hilfsreglers HR konstant gehalten.RS'T means the three mains phases, G the main generator (synchronous generator), HG the auxiliary generator, in particular multi-phase, which is equipped with permanent magnet poles and which feeds the synchronous drive motor SM of the exciter unit. According to a further proposal according to the invention, the synchronous drive motor SM can be equipped with a strong damper winding. The synchronous motor SM is directly coupled to the main exciter E and an auxiliary exciter HE; it also drives a set of pumps P. The auxiliary exciter HE is used to excite the main exciter E and the synchronous drive motor SM; the voltage of the auxiliary exciter HE is constant. The excitation of the main generator is kept constant by means of a main regulator R and the voltage in the auxiliary generator HG is kept constant indirectly via the synchronous motor SM with the aid of an auxiliary regulator HR, in particular designed as a high-speed regulator.

Die durch den Hilfsgenerator HG hervorgerufene Permanenterregung dient infolge der Anwendung einer starken Dämpferwicklung des Synchronmotors SM nunmehr ausschließlich dazu, diesen Motor auf eine Tourenzahl zu bringen, bei der sich die Hilfserregermaschine HE zu erregen beginnt. Es ist daher bei dieser Schaltung möglich, den Hilfsgenerator HG wesentlich kleiner als bei den bisherigen Anordnungen mit asynchronem Antriebsmotor zu bauen. Nach der begonnenen Erregung der Hilfserregermaschine HE setzt dann nämlich die Gleichstromerregung im Polrad des Synchronmotors SM ein, die gemäß einem weiteren Vorschlag nach der Erfindung so stark übererregt wird, daß er den größten Teil der Magnetisierungsleistung für den Permanentgenerator liefert.The permanent excitation caused by the auxiliary generator HG is now only used as a result of the use of a strong damper winding of the synchronous motor SM to bring this motor up to a number of revolutions at which the auxiliary exciter HE begins to excite. It is therefore possible with this circuit to build the auxiliary generator HG much smaller than in the previous arrangements with an asynchronous drive motor. After the excitation of the auxiliary excitation machine HE has started, the direct current excitation in the rotor of the synchronous motor SM sets in, which according to a further proposal according to the invention is overexcited to such an extent that it supplies most of the magnetizing power for the permanent generator.

Zwecks rascheren Eingreifens der Erregung beim Hochfahren kann erfindungsgemäß die Hilfserregermaschine HE ebenfalls mit Permanentmagnetpolen ausgeführt werden. Die Gleichstromerregung des Synchronmotors SM tritt dann bereits bei einer wesentlich kleineren Drehzahl in Erscheinung, so daß der Synchronmotor SM auch entsprechend früher in den Synchronismus gezogen wird und der weitere Anlauf sich als synchroner Frequenzhochlauf vollzieht. According to the invention, the auxiliary excitation machine HE can also be designed with permanent magnet poles for the purpose of more rapid engagement of the excitation when starting up. The DC excitation of the synchronous motor SM then already appears at a much lower speed, so that the synchronous motor SM is also drawn into synchronism correspondingly earlier and the further start-up takes place as a synchronous frequency ramp-up.

Im normalen Betrieb wird die Spannung des Hilfsgenerators HG durch den Regler HR auf gleicher Höhe gehalten und damit ein Hilfsnetz HR-HS-HT für das Kraftwerk geschaffen, das von der Netzspannung völlig unabhängig bleibt.During normal operation, the voltage of the auxiliary generator HG is kept at the same level by the controller HR, thus creating an auxiliary network HR-HS-HT for the power plant that remains completely independent of the network voltage.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, daß der Hilfsgenerator mit Permanentpolen in bekannter Weise keine Schleifringe besitzt. Er kann oberhalb des Hauptgenerators aufgebaut werden und bedarf keinerlei Wartung. Infolge seiner vielpoligen flachen Bauart ist hierbei seine Höhe äußerst gering.Another advantage of the arrangement is that the auxiliary generator with permanent poles in a known manner has no slip rings. He can above of the main generator and does not require any maintenance. As a result of his multi-pole, flat design, its height is extremely low.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Excitation device for synchronous generators, containing an auxiliary generator with permanent magnet poles provided on the generator shaft, which feeds a separate excitation unit, characterized in that the excitation unit (E, HE) is driven by a synchronous motor (SM) .

2. Excitation device according to claim i, characterized in that the synchronous motor (SM) is overexcited and thereby provides additional magnetization for the auxiliary generator (HG).

3. Excitation device according to claim i and 2, characterized in that the excitation of the synchronous motor (SM) is influenced by an auxiliary regulator (HR) designed in particular as a fast regulator as a function of the clamping voltage of the auxiliary generator (HG) and the latter is thereby kept practically constant.

Excitation device according to Claims 1 to 3, characterized in that the permanent poles of the auxiliary generator (HG) are only dimensioned so that the auxiliary generator emits enough voltage to pull up the synchronous motor (SAl) when it starts up.

5. excitation device according to claim i to 4, characterized in that the synchronous motor (SM) is equipped for the run-up with a damper winding: g.

6. excitation device according to claim i to 4, characterized in that the auxiliary excitation machine (HE) has permanent magnet poles.