Anordnung zur Stoßerregung von Synchronmaschinen Es sind neuerdings
verschiedene Anordnungen zur Erregung von Synchronmaschinen mittels Gleichrichter
bekanntgeworden, die z. T. eine Schnell- und Stoßerregung ermöglichen. Bei einer
dieser Anordnungen wird die Maschinenspannung auf einfache Weise durch einen von
der gleichen Spannung gespeisten gittergesteuerten Gleichrichter geregelt. Der Nachteil
dieser Anordnung liegt darin, daß die Erregung bei großen Spannungsabsenkungen versagt,
weil sie von der Klemmenspannung abhängig ist. Eine andere Anordnung speist den
Gleichrichter in Stromschaltung mit einem der Klemmenspannung und dem Laststrom
verhältnisgleichen Summenstrom. Diese Anordnung sichert auch bei Spannungszusammenbrüchen
durch Laststöße Schnellerregung mit großem Erregerstrom und angenähert genaue Ausregelung
der Spannung, dagegen läßt sich eine genaue Ausregelung der Spannung nicht so einfach
durchführen wie bei der erstgenannten Anordnung.Arrangement for shock excitation of synchronous machines There are recently
different arrangements for the excitation of synchronous machines by means of rectifiers
became known that z. T. enable rapid and shock excitation. At a
of these arrangements, the machine voltage is easily controlled by one of
grid-controlled rectifier fed by the same voltage. The disadvantage
This arrangement is due to the fact that the excitation fails at large voltage drops,
because it depends on the terminal voltage. Another arrangement feeds that
Rectifier in current circuit with one of the terminal voltage and the load current
proportionate total current. This arrangement secures even in the event of a voltage breakdown
due to load surges, rapid excitation with a large excitation current and approximately precise regulation
the voltage, on the other hand, an exact regulation of the voltage is not so easy
Carry out the same procedure as for the first-mentioned arrangement.
Die Erfindung vereinigt nun die Vorteile beider Anordnungen bei Vermeidung
ihrer Nachteile und ermöglicht eine leichte Regelung durch Gittersteuerung in der
Nähe der Nennspannung und große Überschußerregung bei Spannungszusammenbrüchen infolge
von Stoßlasten und Kurzschlüssen.The invention now combines the advantages of both arrangements while avoiding them
its disadvantages and allows easy regulation by grid control in the
Proximity to the nominal voltage and large excess excitation in the event of voltage breakdowns as a result
of shock loads and short circuits.
Die Erfindung bezieht sich auf die Stoßerregung von Synchronmaschinen
beim Eintreten von überlast
mittels- gittergesteuerter Gleichrichter
und in Abhängigkeit vom Belastungsstrom der Synchronmaschine mittels eines vom Belastungsstrom
erregten Stromtransformators, wobei unterhalb der Überlast die Erregung in eine
spannungsabhängige Schaltung mit genauer Ausregelung der Spannung durch die Gittersteuerung
übergeführt ist. Der Erfindungsgedanke besteht nun darin, daß für die Erregung der
Synchronmaschine der Strom des vom Belastungsstrom der Synchronmaschine erregten
Stromtransformators in Stromüberlagerung mit dem Strom eines an die Netzspannung
angeschlossenen Scheinwiderstandes (zweckmäßig eine Drosselspule) einen Transformator
zugeführt ist, der über den gittergesteuerten Gleichrichter die Erregung der Synchronmaschine
speist und an dem der dem Belastungsstrom der Synchronmaschine proportionale Teil
des Erregerflusses ein- und ausschaltbar ist. Dabei sind also zwei Schaltungen für
die Erregung der Synchronmaschine vorgesehen, nämlich eine spannungsabhängige Schaltung
mit genauer Ausregelung der Spannung durch Gittersteuerung und eine stromabhängige
Erregungsschaltung. In der Nähe der Nennspannung bei ruhigem Betrieb wird die Spannung
in der ersten Schaltung durch die Gittersteuerung geregelt. Durch einfaches Betätigen
eines Schalters wird auf die zweite Schaltung, die Stromschaltung, übergegangen,
die infolge ihrer spannungs- und stromabhängigen Erregung den Sollwert der, -Spannung
schnellstens wieder herstellt. Nach Erreichen der Sollspannung entsteht durch entgegengesetztes
Betätigen des Schalters wieder die Spannungsschaltung mit Gittersteuerung. Der Übergang
von der Spannungsschaltung zur -Stromschaltung kann auf zweierlei Weise erfolgen.
Die Stromschaltung kann in ihrer Wirkung dadurch aufgehoben werden, daß der Gleichrichterumspanner,
dessen Spannung bei Stromschaltung völlig- frei ist, an eine bestimmte Spannung,
z. B. die Klemmenspannung, angeschlossen wird. Dadurch wird der Strom zur freien
Größe; beim Abschalten dieser Spannung wird alsdann die Stromschaltung sofort -wieder
wirksam, die den Strom zur vorgeschriebenen Größe. macht. Der Übergang kann auch
in der Weise erfolgen, daß -die Stromschaltung in Reihe zur Spannung liegt. Die
Eigenschaften einer Stromschaltung bleiben dadurch gewahrt, es wird lediglich diese
von Spannung entlastet. Durch Kurzschließen der Stromschaltung wird dagegen eine
reine Spannungsschaltung hergestellt, die nach Aufheben des Kurzschlusses wieder
in die Stromschaltung übergeht. Durch die von der Stromschaltung zur Verfügung gestellten
Überschußspannungen wird der Erregerstrom . schnellstens seinem Sollwert zugeführt.
Durch geeignete Wähl. der Übersetzüngsverhältnisse der Stromschaltung, die bei deren
Weiterbestehen eine viel zu große Endspannung bewirken würden, kann die Erregungsgeschwindigkeit
weiter gesteigert werden. Das Aufheben und Herstellen des Kurzschlusses bei der
zweiten Möglichkeit kann auch durch. einen zweiten Gleichrichter erfolgen,- der
mit dem ersten. zu einem Gefäß vereinigt sein kann.' Da bei der Stromschaltung der
Strom erzwungen wird, vermag ihn die einfache Gittersteuerung nicht ohne weiteres
zu regeln. Sie wird daher mit dem Schaltvorgang, der die Spannungsschaltung in die
Stromschaltung überführt, abgeschaltet bzw. im umgekehrten Fall zugeschaltet.The invention relates to the shock excitation of synchronous machines
when overload occurs
grid controlled rectifier
and depending on the load current of the synchronous machine by means of one of the load current
energized current transformer, below the overload the excitation in a
Voltage-dependent switching with precise regulation of the voltage by the grid control
is convicted. The idea of the invention is that for the excitation of
Synchronous machine the current of the excited by the load current of the synchronous machine
Current transformer in current superposition with the current one to the mains voltage
connected impedance (expediently a choke coil) a transformer
is fed, which via the grid-controlled rectifier the excitation of the synchronous machine
feeds and on which the part proportional to the load current of the synchronous machine
the excitation flow can be switched on and off. So there are two circuits for
the excitation of the synchronous machine provided, namely a voltage-dependent circuit
with precise regulation of the voltage by grid control and a current-dependent one
Excitation circuit. In the vicinity of the rated voltage during quiet operation, the voltage
regulated in the first circuit by the grid control. With a simple push
one switch is switched to the second circuit, the current circuit,
which, as a result of their voltage- and current-dependent excitation, the setpoint of the, -voltage
restores as quickly as possible. After the target voltage is reached, the opposite occurs
Press the switch again to switch the voltage with grid control. The transition
from the voltage circuit to the current circuit can be done in two ways.
The current circuit can be canceled in its effect that the rectifier converter,
whose voltage is completely free when switched to a certain voltage,
z. B. the terminal voltage is connected. This makes the electricity free
Size; when this voltage is switched off, the current circuit is then switched on again immediately
effective bringing the current to the prescribed size. power. The transition can too
take place in such a way that the current circuit is in series with the voltage. the
The properties of a current circuit are preserved, only these become
relieved of tension. By short-circuiting the power circuit, however, a
pure voltage switching is established, which is restored after the short circuit has been removed
passes into the power circuit. By the ones provided by the power circuit
Excess voltage becomes the excitation current. quickly supplied to its setpoint.
By appropriate choice. the transmission ratios of the current circuit, which in their
If the end voltage would continue to be far too high, the rate of excitation can be reduced
can be further increased. The removal and creation of the short circuit in the
second possibility can also through. a second rectifier take place, - the
with the first. can be united in one vessel. ' Since the power circuit of the
Electricity is forced, the simple grid control can not do it easily
to regulate. It is therefore with the switching process that the voltage switching into the
Current switching transferred, switched off or, in the opposite case, switched on.
Die neue Schaltung ermöglicht die Verwendung normalen Gleichrichter,
deren sämtliche Anoden sowohl bei der Spannungsschaltung als auch bei der Stromschaltung
voll ausgenutzt sind. Sie vereinigt die leichte Regelbarkeit der Spannungsschaltung
mit der Sicherheit und Schnelligkeit der Erregung durch Stromschaltung.The new circuit allows the use of normal rectifiers,
all of which anodes in both the voltage circuit and the current circuit
are fully utilized. It combines the easy controllability of the voltage switching
with the safety and speed of excitation by power switching.
Einige Ausführungsbeispiele sollen den Erfindungsgedanken besser erkennen
lassen. In Fig.i bedeutet i eine Synchronmaschine, die durch den Gleichrichter 2
und den Gleichrichterumspanner 3 über den Stromtransformator 4 und die Drosselspule
5 mit einem lastunabhängigen und über den Stromtransformator 6 mit einem lastabhängigen
Strom in Stromschaltung in bekannter Weise gespeist wird.- Ferner ist erfindungsgemäß
der Schalter 7 vorgesehen, der den Gleichrichterumspanner -3 wahlweise an die Netzspannung
legen und wieder abschalten kann. Bei geöffnetem Schalter 7 unterscheidet sich die
Schaltung in nichts von der bekannten Stromschaltung mit ihrem raschen Erregerstromänstieg
bei Belastung. Ist der Schalter 7.. dagegen eingelegt, so ist auch die Spannung
am Gleichrichterumspanner 3 durch die Netzspannung vorgeschrieben, und die Erregerspannung
kann nunmehr durch die Gittersteuerung 8 geregelt werden. Über den Schalter 7 fließen
dabei nur kleine Differenzströme, weil - der Hauptteil des Stromes bereits durch
die Umspanner 4 und 6 geliefert wird, die nach wie vor im Erregerkreis verbleiben.
Beginnt nun die Spannung unter dem Einfluß einer Stoßbelastung abzusinken, so wird
der Schalter 7 geöffnet und. die Gittersteuerung aufgehoben.Some exemplary embodiments are intended to better recognize the idea of the invention
permit. In Fig.i i means a synchronous machine, which is controlled by the rectifier 2
and the rectifier converter 3 via the current transformer 4 and the reactor
5 with a load-independent and via the current transformer 6 with a load-dependent
Current is fed in a current circuit in a known manner.- Furthermore, according to the invention
the switch 7 is provided, which optionally connects the rectifier converter -3 to the mains voltage
and switch off again. When the switch 7 is open, the
Switching in nothing of the known current switching with its rapid increase in excitation current
under pressure. On the other hand, if the switch 7 .. is inserted, the voltage is also present
Prescribed on the rectifier converter 3 by the mains voltage and the excitation voltage
can now be regulated by the grid control 8. Flow through switch 7
only small differential currents because - the main part of the current is already through
the transformer 4 and 6 is supplied, which remain in the excitation circuit as before.
If the voltage begins to decrease under the influence of an impact load, then becomes
the switch 7 is open and. the grid control is canceled.
Die Stromschaltung wird nun wieder wirksam und hebt die Spannung,
bis beim Sollwert wieder die Spannungsschaltung hergestellt wird. Wenn man mit der
Spannungsschaltung auch bei stark verminderter Netzspannung große Überschußspannungen
erzielen will, wäre dies nur mit einer schlechten Teilaussteuerung des Gleichrichters
bei normalem Betrieb erreichbar. Das verursacht schlechte Ausnutzung des Gleichrichterumspanners
und des Gleichrichters. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist dagegen sowohl
bei der Spannungschaltung als auch bei der Stromschaltung eine gute Ausnutzung von
Gleichrichter und Umspanner gewährleistet. Auch die nur kurzzeitig benötigten Überschußspannungen
können-vdn der Stromschaltung -infolge ihrer natürlichen Spannungsreserve viel leichter
zur Verfügung gestellt werden als von der Spannungsschaltung, die diese Spannungen
um so weniger liefern kann, j e niedriger die Netzspannung wird. Das Betätigen des
Schalters 7 kann durch die Netzspannung selbst geschehen, die beim. Unterschreiten
eines bestimmten Wertes den Schalter
öffnet und beim Überschreiten
wieder schließt. Fig. i stellt ein Beispiel für die erste Art des Überganges von
der Spannungsschaltung auf die Stromschaltung dar, bei der beide parallel geschaltet
sind und die Spannungsschaltung abwechselnd zu- und abgeschaltet wird.The current circuit is now effective again and increases the voltage,
until the voltage switch is restored at the setpoint. If you are with the
Voltage switching large excess voltages even with greatly reduced mains voltage
want to achieve, this would only be with a poor partial control of the rectifier
achievable during normal operation. This causes poor utilization of the rectifier converter
and the rectifier. In the arrangement according to the invention, however, is both
a good utilization of both voltage switching and current switching
Rectifier and transformer guaranteed. Also the excess voltages only required for a short time
can -vdn the power circuit -much easier due to their natural voltage reserve
are made available as from the voltage circuit that these voltages
the less it can deliver, the lower the line voltage becomes. Pressing the
Switch 7 can be done by the mains voltage itself, which when. Falling below
a certain value the switch
opens and when crossing
closes again. Fig. I shows an example of the first type of transition from
the voltage circuit represents the current circuit in which both are connected in parallel
and the voltage circuit is switched on and off alternately.
Im Gegensatz dazu stellt Fig. 2 ein Beispiel für die zweite Art des
Überganges von der Spannungsschaltung auf die Stromschaltung dar, bei der beide
in Reihe liegen und die Stromschaltung abwechselnd kurzgeschlossen wird. Da es sich
um die gleichen Geräte wie, in Fig. i, nur in anderer Schaltung, handelt, sind auch
die gleichen Bezugszeichen gewählt. Die Zweitwicklungen der Umspanner 4 und 6 sind
jedoch, beide in Parallelschaltung, mit der Erstwicklung des Gleichrichterumspanners
3 in Reihe ans Netz geschaltet. Mit dem Schalter 7 kann für die drei Wicklungen
ein Sternpunkt gebildet werden. Dadurch wird die Stromschaltung kurzgeschlossen
und die Spannungsschaltung allein wirksam. Bei geöffnetem Schalter 7 bestimmt dagegen
der Summenstrom von 4 und 6 die Stromaufnahme des Umspanners 3. Die noch in Reihe
liegende Netzspannung entlastet bei richtiger Schaltung nur die Stromtransformatoren
4 und 6 von Spannung. Auf die Größe des Stromes hat diese Spannung keinen Einfluß.
Er wird wie bei jeder Stromwandlerschaltung nur durch die Stromtransformatoren 4
und 6, d. h. durch deren große Scheinwiderstände 5 und i bestimmt. Auch hier wird
bei ruhigem Betrieb im Bereich - der Nennspannung mit geschlossenem Schalter 7 in
Spannungsschaltung mit Gittersteuerung gefahren. Bei Stoßlasten und Spannungsabsenkung
wird dagegen durch Öffnen des Schalters 7 auf die Stromschaltung ohne Gittersteuerung
übergegangen.In contrast, Fig. 2 shows an example of the second type of
Transition from the voltage circuit to the current circuit, in which both
are in series and the power circuit is alternately short-circuited. Since it is
the same devices as in Fig. i, only in a different circuit, are also
the same reference numerals are chosen. The second windings of the transformer 4 and 6 are
however, both in parallel, with the first winding of the rectifier converter
3 connected in series to the mains. The switch 7 can be used for the three windings
a star point can be formed. This shorts the power circuit
and the voltage circuit alone is effective. When switch 7 is open, however, it is determined
the total current of 4 and 6 the current consumption of the transformer 3. The still in series
If the circuit is correctly switched, lying mains voltage only relieves the load on the current transformers
4 and 6 of tension. This voltage has no influence on the magnitude of the current.
As with any current transformer circuit, it is only generated by the current transformers 4
and 6, d. H. determined by their large apparent resistances 5 and i. Here too will
with quiet operation in the range - the nominal voltage with closed switch 7 in
Voltage switching with grid control driven. With shock loads and voltage drop
on the other hand, by opening the switch 7, the current circuit without grid control
passed over.
Fig. 3 zeigt eine Abart dieser Schaltung, bei der der Schalter 7 durch
einen zweiten Gleichrichter bzw. durch einen zweiten Anodensatz im Gleichrichter
2 ersetzt ist, der natürlich durch Gitter gesteuert werden muß. Der Sternpunkt eines
der Transformatoren der Stromschaltung ist an die Kathode des Gleichrichters 2 mit
angeschlossen. Bei Freigabe der Gittersteuerung des zweiten Anodensatzes wird die
Stromschaltung kurzgeschlossen, ebenso wie in Fig. 2 durch den Schalter 7, und die
Spannungsschaltung mit Gittersteuerung durch den ersten Anodensatz wird wirksam.
Man kann auf diese Weise den Übergang von der Spannungsschaltung auf die Stromschaltung
in kürzester Zeit bewirken.Fig. 3 shows a variant of this circuit, in which the switch 7 through
a second rectifier or a second set of anodes in the rectifier
2 is replaced, which of course has to be controlled by grids. The star point of a
the transformers of the power circuit is connected to the cathode of the rectifier 2
connected. When the grid control of the second set of anodes is released, the
Current circuit short-circuited, as well as in Fig. 2 by the switch 7, and the
Voltage switching with grid control by the first set of anodes becomes effective.
In this way one can make the transition from the voltage circuit to the current circuit
effect in no time.
Die gebrachten Beispiele enthalten in der Stromschaltung jeweils den
lastunabhängigen und den lastabhängigen Erregerstromanteil. Man kann auch auf den
lastungsunabhängigenAnteil und damit auf Drosselspule 5 und Umspanner 4 verzichten
und die Stromschaltung nur mit dem lastabhängigen Anteil über den Umspanner 6 betreiben,
der entsprechend größer zu wählen ist. Dies ist ohne weiteres möglich, weil ja die
Stromschaltung nur die Aufgabe hat, die Spannung möglichst rasch wieder auf Nennwert
zu bringen, wo alsdann die Spannungsschaltung die genaue Ausregelung übernimmt.
Die Stromschaltung braucht daher nicht auf große Spannungsgenauigkeit eingestellt
zu werden, es genügt angenäherte Anpassung. Die Schaltung wird dadurch vereinfacht.
Auch die beiden Umspanner 4 und 6 können in der vollständigen Stromschaltung zu
einem vereinigt werden. Beim Abschalten von Last und eintretender Spannungserhöhung
kann mit Hilfe der Gittersteuerung in Spannungsschaltung die Entregung beschleunigt
werden, indem die Gittersteuerung soweit zurückgenommen wird, daß sich die Gleichspannung
umkehrt. Die Anoden sind dann in den Zeiten gesperrt, in denen sie vorher Strom
geführt haben und stromführend in den Zeiten, in denen sie vorher stromlos waren.
Die Feldenergie wird auf diese Weise dem Läufer entzogen und ins Netz zurückgeliefert.
Dies ist so lange möglich, bis der Strom zu Null geworden ist, so daß nur noch das
Restfeld bestehen bleibt. Dies ist in den meisten Fällen für die Auferregung aus
dem spannungslosen Zustand erwünscht, die durch einen auf Resonanz mit der Drosselspule
abgestimmten kleinen Kondensator noch erleichtert wird. Durch Vertauschen der Schleifringanschlüsse
beim Nullwerden des Erregerstromes kann. die verbleibende Restspannung, wenn diese
noch zu hoch ist, nach Freigabe der Gittersteuerung dazu verwendet werden, um einen
Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Erregerwicklung zu schicken, der mit
Abklingen der Restspannung zu Null wird. Durch rechtzeitige Unterbrechung des Gegenerregerstromes
kann die Restspannung leicht auf einen für die Auferregung noch ausreichenden Wert
begrenzt werden.The examples given contain the in each case in the current circuit
load-independent and the load-dependent excitation current component. You can also access the
The load-independent component and thus the choke coil 5 and transformer 4 are dispensed with
and operate the power circuit only with the load-dependent portion via the transformer 6,
which is to be selected correspondingly larger. This is easily possible because the
Current switching only has the task of bringing the voltage back to nominal value as quickly as possible
to bring, where then the voltage circuit takes over the exact regulation.
The current circuit therefore does not need to be set for great voltage accuracy
approximate adaptation is sufficient. This simplifies the circuit.
The two transformers 4 and 6 can also be used in the full power circuit
to be united to one. When the load is switched off and the voltage increases
the de-excitation can be accelerated with the help of the grid control in voltage switching
by reducing the grid control to such an extent that the DC voltage
reverses. The anodes are then blocked during the times when they were previously powered
led and energized in the times when they were previously de-energized.
In this way, the field energy is withdrawn from the runner and returned to the network.
This is possible until the current has become zero, so that only that
Remaining field remains. This is in most cases for the excitement
the de-energized state desired by a resonance with the choke coil
tuned small capacitor is made even easier. By swapping the slip ring connections
when the excitation current becomes zero. the remaining voltage if this
is still too high, after releasing the grid control it can be used to set a
To send current in the opposite direction through the excitation winding, the one with
The residual voltage decays to zero. By timely interruption of the counter-excitation current
the residual voltage can easily be reduced to a level sufficient for the excitement
be limited.