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Anordnung an Synchrongeneratoren, insbesondere an Wasserkraftgeneratoren
in Schirmbauart Bekanntlich wird bei manchen Synchrongeneratoren die Gleichstromerregermaschine
nicht mit dem Generator unmittelbar gekuppelt. Es ist vielmehr ein gesondertes,
räumlich unabhängiges Erregeraggregat dazu vorgesehen. Eine derartige Anordnung
wird insbesondere dann gewählt, wenn es sich um vertikale Wasserkraftgeneratoren
handelt, die von Kaplanturbinen angetrieben werden, so daß eine oben aufgesetzte
Erregermaschine die Steuerung des Laufrades der Kaplanturbine durch die hohle Welle
hindurch stark behindern würde. Um beim Anfahren des Generators von einer fremden
Stromquelle unabhängig zu sein, hat man dabei für die Speisung des Antriebsmotors
des Erregeraggregates einen mit dem Hauptgenerator gekuppelten Hilfsgenerator, den
sogenannten Wellengenerator, vorgesehen, der seinerseits mit Selbsterregung in Gleichrichterstromschaltung
arbeitet. In manchen Fällen läßt sich jedoch dieser Wechselstromhilfsgenerator,
obwohl er wesentlich weniger Platz und Bauhöhe als eine normale Gleichstromerregermaschine
beansprucht, auch noch schlecht unterbringen. Dies gilt insbesondere bei Wasserkraftgeneratoren
in chirmbauart.
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Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden, werden daher der Haupt-
und der Wellengenerator dadurch zu einer einzigen Maschine vereinigt, daß erfindungsgemäß
auf .dem aktiven Eisen des Hauptgenerators zusätzlich noch eine Drehstromhilfswicklung
und eine Erregerhilfswicklung angeordnet sind, wobei aber die Haupt- und Hilfswicklungen
infolge Ausführung mit verschiedener
Polzahl elektrisch voneinander
unabhängig sind. Die Haupt- und die Hilfswicklungen, benutzen also zwar den gleichen
magnetischen Kreis, sie sind aber nicht miteinander gekoppelt. Dies geschieht z.
B. dadurch, daß die Hilfswicklungen nur mit der halben oder der doppelten- Polzahl
des Generators ausgeführt werden. Besonders wenn sie mit hälber Polzahl ausgeführt
werden, können sie leicht untergebracht werden; weil sie dann über je zwei Pole
des Generators gewickelt sind.
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An sich ist es zum stufenweisen Regeln der Geschwindigkeit von Drehfeldmotoren
bekannt, den speisenden Wechselstromgenerator mit mehreren, verschiedene Polzahl
aufweisenden Wechselstromwicklungen auszurüsten, wobei durch Umschaltung des Generators
in seinem Erregerkreis die von dem Generator gelieferte Frequenz und damit die Drehzahl
des gespeisten Motors geändert wird. Es ist ferner bekannt, zur Vermeidung von Schleifringen
bei Synchronmaschinen im Ständer neben der Hauptwicklung eine von einer Hilfsspannung
gespeiste Hilfswicklung mit anderer Polteilung und im Läufer außer der gleichmäßig
verteilten Haupterregerwicklung eine mehrphasige Hilfswicklung mit gleicher Polteilung
wie die Hilfswicklung im Ständer vorzusehen, welche über Gleichrichter die Haupterregerwicklung
im Läufer speist. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um die Speisung
des Erregerumformers eines Synchrongenerators mit konstanter Frequenz. Die auf Ständer
und Läufer des Generators angeordneten Hilfswicklungen sind vorgesehen, um die Unterspannungsetzung
des Generators unabhängig von einer fremden Stromquelle zu gewährleisten.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand des Ausführungsbeispiels der
Zeichnung noch näher erläutert. I ist ein Wasserkraftgenerator, der von einer Kaplanturbine
2 angetrieben wird. Entgegen der Darstellung handelt es sich um einen vertikalen
Maschinensatz, und der Wasserkraftgenerator besitzt Schirmbauart. 3 ist die Ständerhauptwicklung,
4 sind die Schleifringe für die Erreger-Wicklung des Generators. Die Erregerenergie
dazu wird von einem Umformersatz geliefert, bestehend aus einem Drehstromasynchronmotor
I4 als Antriebsmotor, einer Gleichstromhaupterregermaschine I2 und einer Hilfserregermaschine
13 für die Erregung der Haupterregermaschine, deren Strom mit Hilfe eines z. B.
von der Spannung des Generators beeinflußten Wälzreglers 15 geregelt wird. Für die
Speisung des Antriebsmotors I4 des Erregeraggregates sind nun auf dem aktiven Eisen
des Generators noch Hilfswicklungen untergebracht, und zwar die Drehstromhilfswicklung
5 auf dem Ständereisen und die an Schleifringe 6 angeschlossene Gleichstromerregerhilfswicklung
auf dem Läufereisen. Die beiden Hilfswicklungen besitzen zur Herstellung der elektrischen
Unabhängigkeit gegenüber den Hauptwicklungen des Generators nur die halbe Polzahl.
Die Drehstrom hilfswicklung 5 ist über den Stromtransformator 8 und über die Trockengleichrichter
7 mit der an die Schleifringe 6 angeschlossenen Gleichstromerregerhilfswicklung
in Reihe geschaltet. Die Erregerhilfswicklung wird also stromabhängig erregt. Zur
Herstellung eines vom Belastungsstrom unabhängigen Erregerstromanteils ist noch
eine von der Spannung der Drehstromhilfswicklung 5 gespeiste Dreiphasendrosselspule
9 vorgesehen, deren Strom dem Stromtransformator 8 als zusätzlicher Erregerstrom
aufgedrückt ist. Um eine Beeinflussung dieses von der Spannung abhängigen Erregerstromanteils
durch den stromabhängigen Anteil am Transformator 8 zu unterdrücken, ist die Leistung
der Drosselspule 9 entsprechend groß gewählt, so daß ihr Strom durch den wechselnden
Belastungsstrom der Wicklung 5 nicht beeinflußt wird. Der Kondensator Io dient in
bekannter Weise zur Einleitung der Selbsterregung.
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Bei der beschriebenen Anordnung liegt das Feld für die Drehstromhilfswicklung
5, das ja den gemeinsamen magnetischen Kreis benutzen muß, schon mit Rücksicht auf
die geringe Größe der Erregerleistung nur im unteren geradlinigen Teil der Spannungs-Erregerstromkennlinie.
Da aberandererseits die Hilfswicklungen über .den. Gleichrichter 7 in Selbsterregerschaltung
arbeiten, so besteht die Gefahr, daß es zu keinem stabilen Schnittpunkt deir Kennlinien
der Drehstromhilfswicklung 5 und der Erregerhilfswicklung kommt, so daß sich die
Hilfswicklungen entweder überhaupt nicht erregen oder aber an der Drehstromhilfswicklung
5 Überspannungen auftreten. Um dies zu vermeiden, ist noch eine zweite Drosselspule
I I, die ebenfalls von der Spannung der Drehstromhiffswicklung 5 gespeist wird,
vorgesehen, deren Strom in Differenzschaltung mit dem Strom der Drosselspule 9 dem
Transformator 8 zugeführt ist, wobei im normalen Betrieb, also bei normaler Wechselspannung
der Drehstromhilfswicklung 5, der Erregerstrom der Drosselspule 9 größer ist als
der der Drosselspule II und die Differenz über den Stromtransformator 8 und über
den Gleichrichter 7 die vom Belastungsstrom unabhängige Erregerstromkömponente erzeugt.
Wollen sich nun die Hilfswicklungen bis zu einer Überspannung erregen, so tritt
an der Drosselspule II im Gegensatz zur Drosselspule 9 Eisensättigung auf, und der
Erregerstrom der Drosselspule II steigt derart an, daß dadurch die gesamte von den
beiden Drosselspulen herrührende Erregung der an die Schleifringe 6 angeschlossenen
Erregerhnlfswicklung stark geschwächt wird. Dadurch wird ein Ansteigen. der Spannung
der Drehstromhilfswicklung 5 über ein bestimmtes Maß verhindert. Die Anordnung wirkt
also ähnlich wie eine Anordnung zur Stabilisierung der Spannung einer nebenschlußerregten
Gleichstrommaschine infolge eintretender Eisensättigung im magnetischen Kreis der
Maschine. Die Leistung der Drosselspule i i ist ebenfalls groß, so daß ihr Strom
dem Stromtransformator 8 aufgedrückt wird.
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Der Transformator 8 besitzt zwei Dreiphasenwicklunigssysteme, an .denen
die einzelnen Phasenwicklungen etwa in der Mitte zu je einem Sternpunkt
vereinigt
sind, wobei an dem linken Wicklungssystem der Zeichnung die untere Dreiphasenwicklung
mit der Drehstromhilfswicklung 5 in Reihe geschaltet ist, während die obere als
Zweitwicklung den Gleichrichter 7 speist. An dem rechten Wicklungssystem ist die
obere Dreiphasenwicklung an die Drosselspule g angeschlossen, die untere, wie geschildert,
in Differenzschaltung an die Drosselspule II.