DE904208C - Selbsttaetig auf konstante Spannung sich regelnder Wechselstromgenerator - Google Patents

Selbsttaetig auf konstante Spannung sich regelnder Wechselstromgenerator

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DE904208C
DE904208C DEK5590A DEK0005590A DE904208C DE 904208 C DE904208 C DE 904208C DE K5590 A DEK5590 A DE K5590A DE K0005590 A DEK0005590 A DE K0005590A DE 904208 C DE904208 C DE 904208C
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Germany
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excitation
additional
exciter
generator
alternator
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Expired
Application number
DEK5590A
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English (en)
Inventor
Arthur Van Kaick
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A VAN KAICK IAAVKIA GENERATORE
Original Assignee
A VAN KAICK IAAVKIA GENERATORE
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/26Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
    • H02K19/30Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for compounding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Selbsttätig auf konstante Spannung sich regelnder Wechselstromgenerator Die zur Kompoundierung von Wechsel- oder Drehstromgeneratoren bekannten Anordnungen mit Stromtransformatoren und Gleichrichtern zur Umformung des zusätzlichen Erregerstromes für die Spannungskompoundierung haben insbesondere den Nachteil sehr erheblicher Unzuverlässigkeit; außerdem ist es praktisch ausgeschlossen, eine selbsttätige Regulierung zu schaffen; welche den Leistungsfaktor hinreichend berücksichtigt.
  • Die zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten vorgeschlagenen Kompoundierungen durch Einführung des rückwirkenden Generatorstromes in die Erregermaschine haben andererseits den Nachteil, daß die Zusatzerregung infolge der notwendigen magnetischen Sättigung für die Grunderregung dem Generatorstrom nicht mehr proportional sein kann, so daß unerwünscht starke Ausbuchtungen der Spannungsregulierungskurven entstehen. Es ist daher auch schon der Vorschlag gemacht worden, für die Grunderregung und die Zusatzerregung jeweils einen eigenen magnetischen Kreis oder. besondere Erregermaschinen vorzusehen und die Zusatzerregermaschine als synchron mitlaufenden Drehfeld-Erreger-Umformer auszugestalten. Bei den bekannten Ausführungen weist der Erregerumformer einen Gleichstromanker mit einer vom Generatorlaststrom durchflossenen Wicklung auf, die z. B. durch Phasenvertauschung so an den Generator angeschlossen wird; daß das gegenläufige Drehfeld infolge des synchronen Antriebs im Raum stillsteht; das Drehfeld wird durch' einen Statoreisenring ohne ausgeprägte Pole und Erregerwicklung rückgeschlössen.
  • Bei diesen Generatoren treten jedoch erhebliche Kommutierungsstörungen auf, zu deren Beseitigung vorgeschlagen wurde; im Statoreisenring zahnförmige Wendepole vorzusehen. Aber auch diese Generatoren haben in der Praxis nicht befriedigt.
  • Es wurde nun gefunden, daß es bei selbsttätig auf konstante Spannung sich regelnden Wechselstromgeneratoren mit besonderer Grunderregung .und synchron mitlaufender, vom Generatorstrom abhängiger, drehfelderregter Erregermaschine für die Zusatzerregung des Generators möglich ist, sowohl die erheblichen Kommutierungsstörungen der bekannten Generatoren als auch unerwünscht starke Ausbuchtungen der Spannungsregulierungskurven zu vermeiden, und außerdem noch eine genaue Abhängigkeit vom Leistungsfaktor zu gewährleisten, wenn die Zusatzerregermaschine ausgeprägte, über ein' Joch rückgeschlossene bewickelbare Pole mit außergewöhnlich niedriger Sättigung und mit einer genauen Einstellung der magnetischen Achse entsprechend dem Leistungsfaktor aufweist. Der Strom I des Generators erzeugt dabei in der Erregermaschine ein durch Phasenvertauschung im Raum stillstehendes Drehfeld, das seinerseits die Zusatzerregerspannung hervorruft.
  • Wie weiter gefunden wurde, ist es für viele Zwecke nützlich, den Strom des Generators nicht unmittelbar, sondern elektrisch getrennt über einen Stromtransformator den Anschlüssen der Zusatzerregermaschine zuzuführen.
  • Die erfindungsgemäß außergewöhnlich niedrige Sättigung soll etwa 2o bis 4o% der gewöhnlichen Vollsättigung betragen. Unter voller Sättigung werden im vorliegenden Fall etwa 8ooo bis Ioooo Gauß verstanden, so daß sich für die Pole eine Kraftliniendichte von etwa I5oo bis 4ooo ergibt. Bei derart niedrigen Dichten ist es praktisch ohne weiteres möglich, völlig im geradlinigen Teil der Erregerkurve zu bleiben.
  • Zur Regulierung in Abhängigkeit vom Phasen verschiebungswinkel, insbesondere zwischen der elektromotorischen Kraft und dem Generatorstrom, empfiehlt es sich, das Joch in Umfangsrichtung verdrehbar anzuordnen und für die Betätigung z. B. einen Zahn- oder Schneckentrieb vorzusehen. Die Verdrehbarkeit des Joches ermöglicht durch die Gewährleistung der vorbestimmten Phasenlage, daß die Zusatzerregung stets proportional zum Phasenverschiebungswinkel bleibt.
  • Zur Einregulierung der Kompoundierung ist es zweckmäßig, die Bürstenbrille verdrehbar zu lagern, wie dies an sich bereits bekannt ist.
  • Eine besonders hohe Stabilität bei sehr guter Kommutierung läßt sieh, wie des weiteren gefunden wurde, sehr einfach noch durch Ausstattung der ausgeprägten Pole mit einer zweckmäßig schwach bemessenen Hilfserregerwicklung erreichen, die ohne weiteres auch regulierbar ausgeführt sein kann, z. B. durch Anzapfungen neben oder an Stelle von Vor- oder Nebenwiderständen.
  • Wird der Generator mit Außenpolen versehen, so erhält der Anker vorteilhaft eine Gleichstromwicklung zur Erzeugung der Grunderregerspannung.
  • Vorzugsweise wird der Generator mit zwei getrennten Erregerwicklungen ausgestattet, deren eine der Grunderregung, z. B. aus dem Generatoranker, und deren andere der Zusatzerregung aus der Zusatzerregermaschine (Drehfeldumformer) dient. Die Erregerwicklung des Generators kann auch von den hintereinandergeschalteten Spannungen der Grunderregung und der Zusatzerregung gespeist werden.
  • Wird der Wechselstromgenerator für Einphasenwechselstrom verwendet, so erhält er zur Unterdrückung des schädlichen gegenläufigen Ankerdrehfeldes einen Kurzschlußring, der vorteilhaft an den Hauptpolen angebracht und als Spulenkörper ausgebildet wird.
  • Ebenfalls ist es bei Wechselstromgeneratoren für Einphasenwechselstrom, wie gefunden wurde, sehr einfach, auch bei der Zusatzerregermaschine das gegenläufige Drehfeld praktisch völlig zu unterdrücken, indem die ausgeprägten Pole dieser Maschine in an sich bekannter Weise mit Dämpfungsmitteln, z. B. Dämpferkäfigen in den Polschuhen ausgerüstet werden.
  • Die Unterdrückungen der gegenläufigen Drehfelder im Generator sowie in der Zusatzerregermaschine haben vor allem den Vorteil, daß die gefürchteten dritten Oberwellen und die von ihnen in der Magnetwicklung erzeugten sehr hohen und gefährlichen Überspannungen gänzlich vermieden werden. Die Nutzfelder bilden sich einwandfrei aus.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Aufbaues und der Schaltung zu ersehen, die in der Zeichnung schematisch veranschaulicht sind.
  • Fig. i zeigt einen Querschnitt durch die Zusatzerregermaschine mit ausgeprägten Polen und einem verstellbaren Joch; Fig.2 gibt eine grundsätzliche Schaltung des Generators mit der Zusatzerregermaschine wieder; Fig. 3 zeigt die Ausführung und Anordnung des als Spulenkörper ausgebildeten Kurzschlußringes für die Hauptpole eines Einphasenwechselstromgenerators, während schließlich Fig.4 den Aufbau und die Anordnung eines Dämpferkäfigs in den Polschuhen der Zusatzerregermaschine ersichtlich macht.
  • Wie sich im einzelnen aus der Fig. i entnehmen läßt, trägt der Anker i der Zusatzerregermaschine eine Gleichstromerregerwicklung 2, von der mittels Bürsten 3 und 4 der Erregerstrom für die Zusatzerregung des Generators abgenommen wird. Die Bürsten sind auf einer nicht veranschaulichten verstellbaren Brücke angeordnet. Der Anker i trägt ferner die Drehfeld-Umformer-Wicklung 5, die in Stern geschaltet ist und am Generatoranker liegt (vgl. auch Fig. 2).
  • Die ausgeprägten Pole 6 werden mittels des in Umfangsrichtung verstellbaren Joches 8 rückgeschlossen. Die Polschuhe sind mit 7, die auf dem Polhals angebrachte Hilfserregerwicklung mit 9 bezeichnet. In nicht näher dargestellter Weise kann diese Hilfserregerwicklung mit Anzapfungen oder mit Vor- oder Nebenwiderständen ausgestattet sein, um insbesondere auch die Schwankungen des Luft- j spaltes auszugleichen. Durch Verstellung der Bürstenbrille läßt sich eine praktisch völlig funkenfreie Kommutierung ermöglichen, während sich durch Verstellung des Joches eine genaue Anpassung an den Leistungsfaktor erreichen läßt.
  • Bei der Schaltung nach Fig. 2 bezeichnet Io den Generator, II seine Welle und I2 die Hilfserregermaschine. Die Arbeitswicklung 13, 14, 15 des Generators führt mit ihren einen Enden zu den Klemmen UVW, mit ihren anderen Enden zu der in Stern geschalteten Wicklung der Hilfserregermaschine.
  • Der Anker des Generators ist weiter mit der Gleichstromwicklung I6 versehen, die über die Bürsten I7 und I die Grunderregerwicklung I9 speist.
  • Die Zusatzerregerwicklung 2o liegt an den Bürsten 2I und 22 der Gleichstromwicklung 23 der Hilfserregermaschine 12, deren Anker die bereits erwähnte, in Stern geschaltete Drehstromumformerwicklung 24 trägt.
  • Bei der Darstellung nach Fig. 3, die sich auf die Anordnung eines Kurzschlußringes für die Hauptpole eines Einphasenwechselstromgenerators bezieht, sind mit 25 der Polhals, mit 26 der Polschuh, mit 27 das Joch und mit 28 die Erregerwicklung bezeichnet. Zwischen dieser Wicklung und dem Polhals ist der als Spulenkörper ausgebildete Kurzschlußring 29 angeordnet.
  • Bei der durch Fig.4 veranschaulichten Anordnung eines Dämpferkäfigs für den Drehfeldumformer sind mit 30 der Hals des ausgeprägten Pols, mit 3I sein Polschuh und mit 32 das Joch bezeichnet. Die Kurzschlußstäbe des Dämpferkäfigs haben die Bezifferung 33, der sie verbindende Ring die Bezifferung 34.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Selbsttätig auf konstante Spannung sich regelnder Wechselstromgenerator mit besonderer Grunderregung und synchron mitlaufender, vom Generatorstrom abhängiger, drehfelderregter Erregermaschine für die Zusatzerregung des Generators, dessen Strom in der Erregermaschine ein durch Phasenvertauschung im Raum stillstehendes Drehfeld zur Erzeugung der Zusatzerregerspannung hervorruft (Drehfeldumformer), dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzerregermaschine ausgeprägte, über ein Joch rückgeschlossene bewickelbare Pole mit außergewöhnlich niedriger Sättigung und mit einer genauen Einstellung der magnetischen Achse abhängig vom Leistungsfaktor aufweist.
  2. 2. Wechselstromgenerator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung 2o bis 400/o der gewöhnlichen Vollsättigung beträgt.
  3. 3. Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenbrille der Zusatzerregermaschine einstellbar ist.
  4. 4. Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der Zusatzerregermaschine mit einer vorzugsweise schwach bemessenen Hilfserregerwicklung ausgerüstet sind.
  5. 5. Wechselstromgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfserregerwicklung regulierbar ist, z. B. mittels Anzapfungen, Vor- oder Nebenwiderständen.
  6. 6. Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet; daß der Generator zwei getrennte Erregerwicklungen besitzt, deren eine der Grunderregung und deren andere der Zusatzerregung dient.
  7. 7. Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche I bis 6, für Einphasenwechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des gegenläufigen Ankerdrehfeldes die Hauptpole mit einem zweckmäßig als Spulenkörper ausgebildeten Kurzschlußring ausgestattet sind. B. Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche I bis 7, für Einphasenwechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des gegenläufigen Drehfeldes bei der Zusatzerregermaschine deren ausgeprägte Pole in an sich bekannter Weise mit Dämpfungsmitteln, z. B. Dämpferkäfigen, in den Polschuhen ausgerüstet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr: 220 554 316 36o; Arnold, Wechselstromtechnik, Bd. IV, 1913, S. 162 bis 171; Bd. IV, 1904, S. 403 ff.
DEK5590A 1950-07-19 1950-07-19 Selbsttaetig auf konstante Spannung sich regelnder Wechselstromgenerator Expired DE904208C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE316360C (de) *
DE220551C (de) *

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE316360C (de) *
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