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Anordnung zur Spannungsregelung von Synchron-Generatoren Gegenstand
der Erfindung ist eine Anordnung zur Regelung von Synchron-Generatoren oder Syndhronphasenschiebern.
Gemäß der Erfindung winkt auf die Erregerwicklung derErregermaschine des Generators
eine zusätzliche über Gleichrichter gelieferte Erregung ein, welche von einem von
der Netzspannung abhängigen kippfähigen Kreis gesteuert wird. Die Anordnung nach
der Erfindung bietet unter anderem den Vorteil, daß die Spannung sehr genau konstant
gelbalten werden kann.
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In der Zeichnung sind verschiedene Awsfüh.rungsbeiispiele der Erfindung
dargestellt.
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In Fig. i ist der Synchrondrehstromgenerator i an das Netz :2 angeschlossen.
Der Dreh-strom-generator besitzt eine Erregerwicklung 3, an welche di-e Erregermaschine
q, mit ihrer Erregerwicklung 5 angeschlossen ist. Die Bemessung der Erregermaschine
und der Erregerwicklung wird so getroffen, daß sich die Erregermaschine selbsterregt.
Die Erreeggermaschhine besitzt noch eine zweite Wicklung 6, ,die über eine Gleicllirichteranordnung
7 erregt wird. Die Gleidhrichteranordnung 7 wird über die Drosselspule ä von der
Netzspannung über einen Transformator 9 gespeist. Die Drosselspule ä besetzt zwei
Gleichstromwicklungen io und ii, von denen die erste von dem vom Gleichrichter 7
gelneferten Strom durchflossen wird, während die Widk`lung ii, ,die im gleichen
Sinn wie die Wicklung io wirkt, an die Gleich.richteranordnu:ng 12 angeschl:oseen
ist. Im Wechselstromkreis der Gleichrfchteranordhung 12 liegt ein kippfähiger Kreis,
bestehlend aus dem Kondensator 13, der eisenhaltigen Drosselspule 1q. und
dem ahmschen Widerstand: 15. Diese Anordniung wi.rid. von der Selcundärwidklung
des Transformators 16 gespei's't. Der kippfähige Kreis wird so abgestimmt, daß
bereits
bei einer geringen Erhöhung der Netzspannung der Strom durch den Gleichzichter 12
sich sehr stark erlhöht. Wirken nun di'e beiden Wicklungen io und i i im gleichen
Sinn, so wird bei zunehmender Netzspannung die Gesamtvormagnetisierung der Drosselspule
8 vergrößert. Die Folge davon ist, daß der Strom in der Wicklung 6 vergrößert wird.
Da nun die Wicklung 6 der Wicklung 5 entgegenwirkt, so wird die Erregung der Wicklung
3 bei Zunahme der Netzspannung geschwächt, so daß die Spannung wieder auf ihren
ursprünglichen Wert gebracht wird. Würdlen'-die Wi@ckllungen io und ii so geschaltet
sein, @däß sie :einander entgegenwirken, so müßte man die Anordnung so treffen,
daß bei steigender Netzspannung der Strom der Wicklung i i abnimmt. Dies könnte
man dhrah Verwendung eines anderen kippfähigen Kreises erreichen, beispielsweise
eines Kreises, bestehend aus einer eisenhaltigen Drosselspule mit Parallelkondensator,
zu: dem ein Wid 'erstand, beispielsweise ein weiterer Kondensator, in Reihe geschaltet
ist. Hier kann man erreichen, daß der Gesamtstrom der Anordnung in einem gewissen
Bereich bei zunehmender Spannung abnimmt.
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Während bei der Anordnung nach Figg. i die Erregermaschine ala Nebenschllußmasch.ine
ausgebildet ist, zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei edlem die Erregermaschine
als Hauptschlußmaschine ausgebildet ist. An die Klemmen a und b der nicht dargestellten
Gl'eichrichteranordnung wind die zusätzliche Erregerwicklung 6 angeschlossen. Man
kann auch den Strom der Erregerwicklung 5 und den Strom der Gleidhrichteranordnung
unmittelbar einander entgegenwirken 'lassen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Es ist hier noch ein Widerstand 20 erforderlich, der an die Klemmen cs und b angeschlossen
ist.
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Die Wirkungsweise des kippfähigen Kreises ist noch von der Frequenz
des Netzes abhängig, d'. h. wenn sich die Frequenz ändert, ändert sich auch der
vom kippfähigen Kreis belieferte Strom. Um den Frequenzeinfluß zu beseitigen, 'kann
man besondere Mittel anwenden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. i ist zu diesem Zweck
ein Resonanzkreis, bestehend aus .der Drosse'lspu'le 17, dem Kondensator 18 und
dem ohmschen Widerstand i9 vorgesehen. Die Drosselspule 17 ist angezapft. An der
Anzapfung liegt die Sckundärwicklungdes Transformators 16, während das, Ende der
Drosselspule 17 mit dem kippfähigen Kreis verbunden ist. Durch diese Anordnung wird
erreicht, daß in den Stromkreis des kippfähigen Kreises eine Zusatzspannung eingefügt
wird, welche den Frequenzeinfluß kompensiert.
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Statt des in der Fig. i darges.telilten einphasigen Gleichrichters
kann man auch einen Drehstromgleichrichter verwenden oder bei Verwendung von Trockengleichrichtern
eine Drebstrom-Graetz-Schaltung anwenden, die von den drei Phasen des Netzes erregt
wird.
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Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. i bis 3 wurde die Erregung
der Erregermaschine durch die zusätzliche Erregung .des Gleichrichters geschwächt.
Man !kann aber auch die Anordnung so wählen, daß die Erregung der Erregermaschine
durch- die zusätzliche vom ClleichTichter gelieferte Erriegung verstärkt wird. Ausführungsbei@spielt
dafür zeigen die fal@gend@an Figuren. In Fig.4 ist wieder i .der Drehstromgenerator
mit seiner Erregerwicklung 3 und seiner Erregetmaschine 4. 5 isst die Erregerwicklung,
die in Reihe mit der Gleichrichteranordnung 7, die aus sechs Gleichridhtern in Drehstrom-Graetz-Schaltung
besteht, in der Weise geschaltet ist, daß die vom Gleichrichter gelieferte Erregung
den Erregerstrom der Maschine verstärkt. Während bei den Ausführungsbeispieilen
dler- Fig. i bis 3 die Eigenerregung der Erregermaschine so eingestellt ist, daß
sie sich selbst erregt, ist das, bei .den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 9
nicht der Fall, sondern hier wird die Bemessung so .getroffen, daß@ die von der
Erregerwicklung 5 gelieferte Eigenerregung nicht zur Selbsterregung ausreicht. Die
Gleichrichteranordnung 7 wird von einem Stromtransformator 2i gespeist. Der Stromtransformator
ist dreiphasig ausgeführt und bes-iitzt je Phase drei Wicklungen. Die lirdken
Phasenwicklungen speisen die Gleichrichteranordnung 7. Die mittleren liegen im Stromkreis
B. Die rechten sind an diie Netzspannung angeschlossen und speisen die Drosselspule
22. Der Strom des Gleichrichters 7 setzt sich daher aus zwei Komponenten zusammen,
einer, die dem Befastungsstrom proportional ist, und einer, die dem Strom der Drosselspüle
22 proportiona'1 ist, :die vorzugsweise in ihrer Leistung groß gegenüber der dem
Gleichrichter 7 zugeführten Leistung gewählt wird. Parallel zur Gleichrichteranordnung
7 liegt eine Drosselspule 23, die mit Gleichstrom vormagnetisiert wird. Die Gleichstromvo.rmagnetisierungswidk'lungen
werden wiederum von: einer Gleichrichteranordnung 12 gespeist, die über einen kippfähigen
Kreis, bestehend aus dem Kondensator 13, der eisenhaltigen Drossel 14 und dem ohmschen
Wirderstand 15 von dem Transformator 16 erregt werden. Die Freque@nzkompensation
ist im AusführungsbeiGpiel nicht eingezeichnet. Steigt die Netzspannung, so wird
die Vormagnetieierung der Drosselspule 23 vergrößert. Infolgedessen wird der Strom
der Glei@dhridhteranordnung 7 und damit die Gesamterregung der Erregermaschine 4
geschwächt, so daß der Generator wieder die_ ursprüngliche Spannung abgibt. Die
mit Gleidhs.trom vormagnetisierte Drosselspule wird zweckmäßig so gebaut, daß im
Gleichstromkreis kein Strom der Grundwelle auftreten kann. Zu diesem Zweck könnte
man beispielsweise die Drosselspule aus sechs Einphasendrosselspulen herstellen,
wobei, für jede Phase zwei Drosselspulen verwendet werden, die mit Gleichstrom im
entgegengesetzten Sinn vormagnetisiert werden. Auch bei der Anordnnzng nach F;ig.
i wird man die Drosselspule 8 aus zwei im entgegengesetzten Sinn vormagnetisierten
Einphasendrosselspulen oder z. B. aus einer Dreisdhen#ke'ldrossel= spule herstellen,
deren Mittelschenkel die Gleichstromwicklungen tragen, während auf den Außenschenikeln
die Weehselstromwidelungaufgebradht ist.
Fig.5 zeigt eine Abänderung
der Anordnung nach Fi;g. q. mit dem Unterschied, daß die Erregermaschine als Nebenschlußerregermasckiine
ausgebildet ist und eine zusätzliche Wicklung 6erhält, die an die Klemmen a und
b der nicht dargestellten Gleichrichteranordnung7 angeschlossenwird. Fig.6 zeigt
eine Anordnung, in welcher die ETregerm:aschine als Hauptschlußmaschi.ne ausgebildet
ist. An die Klemmen a und b der Glei:ohrichteranordnung ist die zusätzliche-Wicklung
6, die ebenso wie die Wicklung 6 in Fig. 5 in gleichem Sinne wie die Erregerwicklung
5 wirkt, angeschlossen.
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Fig.7 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Soweit Teile
mit denen -der Fig. q. übereinstimmen,, ,sind die gleichen Bezugszeichen gewählt.
Bei. der Anordnung nach Fig. 7 liegt gleichfalls in Reihe mit der Erregerwicklung
5 die Gleichrichterariordnung 7, welche die Erregung verstärkt. Die Gleichrichteranordnung
7 wird im Ausführungsbeispiel von dzr Summe zweier Spannungen erregt, nämlich der
Spannung der Transformatoren 25 und des LuftspaltwandlIers 26, deren Primärwicklung
in Reihe in die vom Generator ausgehenden Leitungen eingeschaltet ist. Es wirkt
infolgedessen auf den Gleichrichter eine Spannung ein, die sich aus einer lastabhängigen
Komponente (Luftspalttransformator 26) und einer lastunabhängigen Komponente (TransfoTmator
25) zusammensetzt. In Reihe mit der Wechselstromseite der Gl-eichrichteranordnung
7 liegt eine Drosselspule, die zwei Gleichstromwicklungen 27 und 28 besitzt. Die
Wicklung 27 wird vom Strom der Gleich@richtenanordnung 7 erregt. Die Wicklung 28
wieder von einer Glelchrichteranordnung 12, die über -einen kippfähigen: Kreis 13,
1q., 15 vom Tranlsformator 16 gespeist wird. Die beiden Wicklungen 27 und 28 wirken
einander entgegen. Steigt die Netzspannung, so steigt der Strom in .der Wicklung
28. Infolgedessen wird die Gesamtvormagnetisierung der Drosselspule vermindert.
Dadurch sinkt die Spannung am Gleichrichter 7, und der Erregerstrom der Erregermaschine
q. wied kleiner.
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Die Fig.8 und 9 zeigen Abänderungen der Schaltung nach Fig. 7, und
zwar einmal unter Verwendung einer Nebenschluß- und einmal unter Verwendung einer
Hauptschlußerregerma,schine. Diese besitzen zusätzliche Wicklungen, die an die Klemmen
d und b der Gleichrichteranordnung 7 angeschlossen wird.