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Anordnung zur Spannungsregelung von Drehstrom- und Wechselstrom-Generatoren
In dem Patent 845 545 sind Schaltungen von magnetischen Verstärkern in Verbindung
mit Tirrillreglern angegeben, die zur Erhöhung der Regelleistung des Tirrillreglers
zwischen die Kontakte des Tirrillreglers und die Erregermaschine geschaltet sind
und die von der Generatorwechselspannung gespeist werden,, wobei durch besondere
Maßnahmen verhindert wird, daß gerade im kritischen Augenblick der Stoßbelastung
des im Verbundbetrieb arbeitenden Generators durch Zusammenbrechen der Generatorspannun@g
die Erregung ebenfalls zusammenbricht, und zwar wird dies dadurch erreicht, daß
die Haupterregermaschine durch Selbst-oder Fremderregung ohne Eingriff des selbsttätigen
Spannungsreglers die volle Erregung erhält, und daß die vom Tirrillregler über den
magnetischen Verstärker gelieferte Zusatzerregung im gegenkompoundierenden Sinne
in den Erregerkreis der Erregermaschine eingeführt wird.
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In den in dem Patent 845 545 beschriebenen. Schaltungsbeispielen sind
magnetische Verstärker vorgesehen, bei denen es sich durchweg um einfache gleichstromvormagnetisierte
Drosseln ohne Rückkopplung handelt. Derartige Drosseln haben einen Leistungsverstärkungsfaktor
von etwa 1o bis 20. Benutzt man als Spannungsregler einen Vibrationsregler ohne
Zwischenrelais, so lassen sieh in Verbindung mit dem geschilderten magnetischen
Verstärker Erregerleistungen von etwa 200 bis 300 W maximal steuern. Nun
besteht aber häufig die Aufgabe, auch Erregermaschinen mit wesentlich höherer Erregerleistung
zu regeln. Die Erregerleistung kann
insbesondere auch dann -wesentlich
größer werden, wenn mit einer derartigen Anordnung z. B. ein Einphasengenerator
ohne besondere Erregermaschine geregelt werden soll. Es wurde für diese Fälle vorgeschlagen,
den Vibrationsregler mit Zwischenrelais zu betreiben, wie es z. B. beim Tirrillregler
üblich -ist, so daß die zur Steuerung der vormagnetisierten Drosseln zur Verfügung
stehende Leistung wesentlich höher ist. Es zeigt sich jedoch, daß die innere Arbeitsweise
des Vib,rationsregl-ers dadurch in unzulässiger Weise gestört wird, wenn zu der
Zeitverzögerung der Zwischenrelais noch die Zeitverzögerung im magnetischen Verstärker
kommt, weil dann die Vibrationsfrequenz des Reglers auf unzulässige Werte absinkt,
so daß die Regelgröße pendelt.
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Erfindungsgemäß kann nun der Vibrationsregler ohne Zwischenrelais
bis zu den.größten Maschinenleistungen verwendet werden, wenn der magnetische Verstärker
als rückgekoppelter oder selbstsättigender magnetischer Verstärker ausgebildet wird,
mit dem ohne Schwierigkeiten Leistungsverstärkungen bis zu i04 erzielt werden können.-In
Fig. i ist die Erfindung am Beispiel der Spannungsregelung eines Einphasengenerators
mit Hilfswicklung für Selbsterregung dargestellt.
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Fig. 2 zeigt die Kennlinie des dabei verwendeten selbstsättigenden
magnetischen Verstärkers.
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In Fig. i stellt i den. Einphasengenerator, 2 einen Nebenschlußregler
und' 3 einen Widerstand im Selbsterregungskreis dar. Der magnetische Verstärker
besteht aus zwei Drosseln mit den Wicklungen 4a und 4b, den Steuerwicklungen1 5a
und- 5b und,den Trockengleichrichterelementen 6. 7, 8a und 8b sind Vorwiderstände.
9 ist ein. Anschlußtransformator. Das Vibrationsrelais io ist mit seiner Span nungswicklung
14 über Gleichrichter i i, Vorwiderstand i2 und- Sollwerteinsteller 13 an die Generatorwechselspannung
angeschlossen. 15 ist eine Rückführwicklung, die über Kondensator 17 gespeist
wird. Parallel zu den Reglerkontakten 16 liegt eine aus einer Reihenschaltung von
Widerstand und Kondensator bestehende Funkenlösche:inrichtung 18.
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Der Generator i wird in Se'lbsterregungsschaltung über den Nebensehlußregler
2 und den Widerstand 3 auf Vollasterregung gebracht. Der Aus- _ gangsstrom %e des
magnetischen Verstärkers erzeugt am Widerstand 3 einen Spannungsabfall, welcher
der Selbsterregung entgegenwirkt, und zwar ist dieser Spannungsabfall um so größer,
je kleiner die Belastung des Generators ist. Die Steuerung des magnetischen Verstärkers
erfolgt über das Vib-rationsrelais io durch periodisches Kurzschließen des Arbeitswiderstandes
8b. Bei vollständiger Überbrückung dieses Widerstandes infolge abfallender Geheratorspannung
erhält die Gleichstromgegenwicklung 5b, die in bekannter Weise beide selbstsättigende
Drosseln 4a und 4b umschließt, die höchste Erregung, wodurch der Ausgangsstrom des
magnetischen Verstärkers ein Minimum wird, so daß am Widerstand 3 die schwächste
Gegenerregung auftritt und damit fast die volle Selbsterregung am Generator i wirksam
werden kann (s. Fig. 2).
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Bei Spannungsanstieg des Generators öffnet das Vibrationsrelais io,
die Gegenerregung in, der Wicklung 5b nimmt ab und es überwiegt der Strom in der
Wicklung 511, wodurch der magnetische Verstärker voll ausgesteuert wird und am Widerstand
3 volle Gegenerregung auftritt. Durch die übliche Arbeitsweise des astatischen Vibrationsrelais
wird nun die zu der jeweiligen Gerneratorbelastung passende Gegenerregung am Widerstand
3 durch selbsttätige Anpassung der Öffnungs- zur Schließungszeit der Reglerkontakte
eingestellt, so daß die Generatorspannung unabhängig von der Generatorlast gehalten
wird. Zur Erhöhung der Taktzahl ist die Rückführwicklung 15 über den Kondensator
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an die Ausgangsspannung des magnetischen Verstärkers angeschlossen. Das
Vibrationsrelaiskann auch als normaler Tirrillregler mit getrenntem Meß- und Rückführsystem
ausgebildet werden, wobei der Rückführmagnet direkt von der Ausgangsspannung des
magnetischen Verstärkers gespeist wird.
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Aus Fig. 2 ist die Kennlinie (Ausgangsstrom i,, in Abhängigkeit vom
Steuerstrom i") des magnetischen Verstärkers mit den Arbeitspunkten bei vollständig
geschlossenem und geöffnetem Reglerkontakt ersichtlich.
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Die Verwendung des selbstsättigenden magnetischen Verstärkers in Verbindung
mit einem Vibrationsregler ist nicht auf die dargestellte Anwendung für die Regelung
eines Einphasengenerators beschränkt, sie kann- auch insbesondere für die Regelung
großer Drehstrom-Generatoren mit Haupt-und Hilfserregermaschine gemäß Fig. i und
2 des Hauptpatentes verwendet werden.