DE958941C

DE958941C - Armature compounded exciter for alternators

Info

Publication number: DE958941C
Application number: DEK18602A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Ott
Original assignee: KAICK AVK GENERATOREN
Current assignee: KAICK AVK GENERATOREN
Priority date: 1953-06-28
Filing date: 1953-06-28
Publication date: 1957-02-28

Description

Ankerkompoundierte Erregermaschine für Wechselstromgeneratoren Bei den ankerkompoundierten Erregermaschinen nach dem Drehfeldumformerprinzip (z. B. deutsche Patenschrift 95 133, Danielson) bestehen bei der Selbsterregung dieser Maschinen in. Nebenschlußschaltung erhebliche Schwierigkeiten, über die un, ter anderem schon. Arnold in dem Buche »Die Wechselstromtechnik«, Band IV, Berlin, Verlag Springer, 1913, insbesondere S. 167, 168, berichtet hat. Man glaubte deshalb, den Schwierigkeiten durch Fremderregung begegnen. zu können.Armature compounded exciter for alternators Bei the armature compounded excitation machines based on the rotary field converter principle (e.g. German patent document 95 133, Danielson) exist with self-excitation of this Machines in. Shunted considerable difficulties, about the un, ter other already. Arnold in the book "The Alternating Current Technology", Volume IV, Berlin, Verlag Springer, 1913, especially pp. 167, 168 reported. It was therefore believed that Facing difficulties through external excitation. to be able to.

T a r d e l (ETZ, 1944, S. 139 ff.) erkannte, daß zur Erreichung einer vollständigen Kompoundierung von Wechselstromsynchronmaschinen über eine ankerkompoundierte Erregermaschine zwei sich widersprechende Forderungen zu erfüllen seien, nämlich den geradlinigen Teil der Erregercharakteristik zu vermeiden und außerdem das von der Drehfelderregung erzeugte Feld proportional dem Laststrom zu halten. Als Lösung dieses Problems schlägt Tardel zwei getrennte magnetische Kreise vor.T a r d e l (ETZ, 1944, pp. 139 ff.) Recognized that to achieve a complete compounding of AC synchronous machines via an armature compounded Exciter machine two contradicting requirements are to be met, namely to avoid the straight part of the excitation characteristic and also that of the field generated by the rotating field excitation proportional to the load current. As a solution this problem, Tardel suggests two separate magnetic circuits.

Das Problem der sehr unangenehmen Aufschaukelung ist aber bisher nicht bekannt, geschweige denn behandelt worden. Bei jeder Nebenschlußselbsterregung tritt nach dem dynamoelektrischen Prinzip eine Aufschaukelung der Selbsterregung auf, die sich sowohl im Einzel- als auch im Parallelbetrieb sehr störend auswirkt.The problem of the very uncomfortable build-up is not so far known, let alone treated. With every shunt self-excitation occurs according to the dynamo-electric principle, a swing of the Self-excitement which has a very disruptive effect both in individual and in parallel operation.

Auch die nach T a r d e 1 und ähnlichen konstruktiven Gedanken mit zwei getrennten magnetischen Kreisen gebauten Erregermaschinen sind nicht dafür geeignet, daß die Aufschaukelungserscheinungen der Selbsterregermaschine vermieden werden, die bisher nur durch Fremderregung des Erregerpols oder durch vollkommene Trennung der konstanten Grunderregung von der lastabhängigen, Zusatzerregung in zwei getrennten Erregermaschinen oder Erregerkreisen verhütet werden konnten.Also the constructive thoughts according to T a r d e 1 and similar Exciter machines built with two separate magnetic circuits are not for this suitable for avoiding the build-up phenomena of the self-exciting machine that so far only by external excitation of the exciter pole or by perfect Separation of the constant basic excitation from the load-dependent, additional excitation in two separate excitation machines or excitation circuits could be prevented.

Obzwar sich die Nebenschlußerregung durch. ihre aufschaukelnde Selbsterregung für die Dimensionierung der Drehfelderregung der ankerkompoundierten. Erregermaschine günstig auswirkt, ist eine gute Spannungskonstanz kaum zu erreichen und ein Parallelbetrieb derart ankerkompoundierter Generatoren durch die Blindlastaufschaukelung nicht möglich. Es wurde nun gefunden, daß sich für ankerkompoundierte Erregermaschinen nach dem Drehfeldumformerprinzip mit einer Nebenschluß-Erregerwicklung auf den Erregerpolen die Aufschaukelung in, einfacher Weise dadurch vermeiden läßt, daß Mittel zur Begrenzung des Erregerstromes der Erregermaschine auf einen ein Aufschaukeln verhindernden, vorzugsweise zugleich annähernd konstanten Wertvorgesehen sind.Although the shunt excitation works through. her swaying self-excitement for dimensioning the rotating field excitation of the armature compounded. Exciter has a favorable effect, good voltage constancy can hardly be achieved and parallel operation Generators compounded in this way are not possible due to the increased reactive load. It has now been found that for armature compounded exciter machines after Rotary field converter principle with a shunt exciter winding on the exciter poles can avoid the buildup in a simple manner by having means of limitation the excitation current of the excitation machine on a rocking preventing, are preferably provided at the same time approximately constant value.

Vorzugsweise wird bei dieser Erregermaschine eine dritte; zweckmäßigerweise verschiebbar angeordnete Bürste zwischen den i8o elektrische Grade voneinander entfernt angeordneten, Hauptbürsten vorgesehen, die mit der in Drehrichtung nachlaufenden Hauptbürste über die Erregerwicklung der Erregermaschine verbunden ist, während die Hauptbürsten die Erregerwicklung der Wechselstromsynchronmaschine speisen.In this exciter machine, a third; expedient Slidably arranged brush between the i8o electrical degrees apart arranged, main brushes provided with the trailing in the direction of rotation Main brush is connected to the exciter machine via the excitation winding while the main brushes feed the field winding of the AC synchronous machine.

An Stelle oder neben der Begrenzung des Stromes durch diese dritte Bürste ist es auch mög= lieh, vor die Erregerwicklung einen strombegrenzenden Widerstand, vorzugsweise einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten; z. B. einen Eisen-Wasserstoff-Widerstand, zu schalten. Ein solcher Eisen-Wasserstoff-Widerstand läßt bekanntlich nach kurzer Arnheizzeit und bei Schwankungen seiner Klemmenspannung zwischen 50 und 150% seiner Nennspannung einen, nahezu konstanten Strom durch. Der besondere Vorteil dieser Widerstände ist ihre bauliche und betriebliche Einfachheit.Instead of or next to the limitation of the current through this third one Brush it is also possible to put a current-limiting resistor in front of the excitation winding, preferably a resistor with a positive temperature coefficient; z. B. a Iron-hydrogen resistance, to switch. Such an iron-hydrogen resistor As is well known, it leaves after a short heating time and when there are fluctuations in its terminal voltage an almost constant current between 50 and 150% of its nominal voltage. Of the The particular advantage of these resistors is their structural and operational simplicity.

Mit der Erfindung läßt sich das unangenehme Aufschaukeln der Nebenschlußerregung zumindest stark erschweren und infolgedessen eine besonders gute Spannungskonstanz des Generators erreichen. Zwar ist bereits bekannt, einen Begrenzungswiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten für die Zwecke der Strombegrenzung in der Erregung eines selbsterregten Wechselstromerzeugers vorzusehen, doch handelt es sich aber darum, dem im Erregerkreis liegenden Trockengleichrichter eine gewisse Mindestspannung, den sogenannten Schwellenwert, zum Ansprechen zu geben; demgemäß wird der Begrenzungswiderstand nur während des Anlasseis zur Wirkung gebracht.With the invention, the unpleasant build-up of the shunt excitation can be avoided at least make it very difficult and consequently a particularly good voltage constancy of the generator. A limiting resistor is already known with positive temperature coefficient for the purpose of limiting current in the Provide excitation of a self-excited alternator, but it does however, the dry rectifier located in the excitation circuit has a certain To give minimum voltage, the so-called threshold value, to respond; accordingly the limiting resistor is only activated during the start-up ice.

Bekannt war es auch, für Erregeranordnungen von Synchronmaschinen mit besonderen Erregermaschinen bei diesen eine dritte Bürste vorzusehen, jedoch handelt es sich dabei um als Spaltpalmaschinen ausgeführte Erregermaschinen, deren Hauptspannung von Null auf volle Spannung geregelt werden soll unter Verwendung gleich großer Teilpole; ferner sind außer dieser Erregermaschine noch eine Hilfserregermaschine sowie ein Schnellregler vorgesehen und die Funktionen der Bürsten sind verschieden. Bei der bekannten Anordnung arbeitet die dritte Bürste mit einem fremderregten Spaltpol, so daß also eine Hilfserregermaschine nötig ist, während. nach der vorliegenden-Erfindung die Ankerwicklung der Erregermaschine selbst zum Zweck der Konstanthaltung der Spannung zwischen Hauptbürste und Hilfsbürste ausgenutzt wird.It was also known for excitation arrangements for synchronous machines to provide a third brush for these with special excitation machines, however These are exciter machines designed as Spaltpalmaschinen, their Main voltage should be regulated from zero to full voltage using equally large partial poles; in addition to this exciter there is also an auxiliary exciter as well as a quick regulator and the functions of the brushes are different. In the known arrangement, the third brush works with a separately excited shaded pole, so that an auxiliary exciter is necessary while. according to the present invention the armature winding of the exciter itself for the purpose of keeping the voltage constant between the main brush and auxiliary brush is used.

Weitere. Merkmale der Erfindung sind aus der Zeichnung und der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 eine Schaltung für die Anwendung eines Eisen-Wasserstoff-Widerstandes, Fig. 2 eine Schaltung für die Anwendung eines dritten Bürste, ergänzt durch den Wechselstromsynchrongenerator, und Fig.3 ein schematisches Felderregerdiagramm für die Anwendung der dritten Bürste.Further. Features of the invention are apparent from the drawing and the following To be found in the description. 1 shows a circuit for the application of a Iron-hydrogen resistor, Fig. 2 shows a circuit for the application of a third Brush, supplemented by the alternating current synchronous generator, and Fig. 3 a schematic Field excitation diagram for the application of the third brush.

An den Bürsten 1, 2 der ankerkompoundierten Erregermaschine 3 liegt über dem Eisen-Wasserstoff-Widerstand 4 die Erregerwicklung 5. Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Bürsten 1, 2 der ankerkompoundierten Erregermaschine 3 die dritte Bürste 6, die über die Erregerwicklung 5 mit der im Sinne der durch den. Pfeil.7 gekennzeichneten Drehrichtung nachlaufenden Bürste i verbunden ist, angeordnet. Die Bürsten 1 und 2 speisen die Erregerwicklung 8 des Wechselstromsynchrongenerators 9, dessen Ankerwicklung 10 z. B. am Netz 11 liegt.On the brushes 1, 2 of the armature compounded exciter 3 lies via the iron-hydrogen resistor 4, the excitation winding 5. In the case of the one shown in FIG illustrated embodiment is between the brushes 1, 2 of the anchor compounded Exciter 3, the third brush 6, which via the excitation winding 5 with the im Meaning of the. Direction of rotation marked by arrow 7 trailing brush i is connected, arranged. The brushes 1 and 2 feed the excitation winding 8 of the AC synchronous generator 9, whose armature winding 10 z. B. on the network 11 is.

Das .Trapez 12, 13, 14, 15 der Fig. 3 stellt schematisiert und vereinfacht die Felderregerkurve der nebenschlußerregten Pole der ankerkompoundierten Erregermaschine dar. Die sinusförmige Drehfelderregerkurve 16, 17, 18 liegt über den Hauptbürsten 1, 2, die auf dem Kollektor 19 schleifen; zwischen ihnen befindet sich die dritte Bürste 6.The. Trapezoid 12, 13, 14, 15 of Fig. 3 is a schematic and simplified the field excitation curve of the shunt-excited poles of the armature compounded excitation machine The sinusoidal rotating field exciter curve 16, 17, 18 lies above the main brushes 1, 2 dragging on the collector 19; between them is the third Brush 6.

Zu der dritten. Bürste gehören die geradlinigen Ankererregerkurven 20, 21 'und 22, 21, und zwar die Linie 20; 21 für Leerlauf, die Linie 22, 21 für belasteten Generator mit cos @ = 0.To the third. Brush include the straight armature excitation curves 20, 21 'and 22, 21, namely the line 20; 21 for idle, the line 22, 21 for loaded generator with cos @ = 0.

Die zwischen den Bürsten i und 6 erzeugte Spannung wird den Erregerpolen der kompoundierten Erregermaschine zugeführt; die Spannung entspricht dem gestrichelt veranschaulichten Flächeninhalt der jeweiligen Felderregerkurve zwischen den Bürsten i und 6.The voltage generated between the brushes i and 6 becomes the exciter poles fed to the compounded exciter; the voltage corresponds to the dashed line illustrated area of the respective field exciter curve between the brushes i and 6.

Es zeigt sich, daß die Lage der dritten Bürste 6 so gewählt werden kann, daß bei beliebigem Anwachsen der Drehfdlderregung 16, 17, 21 die Ankerrückwirkung 20, 22, 21 dem Zuwachs der Drehfelderregung nahezu oder etwa das Gleichgewicht hält, so daß eine Aufschaukelung der Erregerpole auch bei Blindlast (cos = 0) praktisch unmöglich.ist.It can be seen that the position of the third brush 6 can be chosen can that with any increase in the rotary excitation 16, 17, 21 the armature reaction 20, 22, 21 the growth of the Rotary field excitation almost or something like that Keeps equilibrium so that the exciter poles swing up even with a reactive load (cos = 0) is practically impossible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Armature compounded excitation machine based on the rotary field converter principle for alternating current synchronous generators with a shunt excitation winding on the excitation poles, characterized by means for limiting the excitation current of the excitation machine to a value that prevents it from rocking, preventing it, preferably approximately constant.

2. Anchor compounded excitation machine according to claim 1, characterized marked; that between electrically 180 ° diametrically located main brushes Exciter machine a preferably displaceable third brush is arranged, the via the excitation winding of the excitation machine with the trailing in the sense of the direction of rotation Main brush is connected, while the main brushes are connected to the excitation winding of the alternating current synchronous generator are connected.

3. Armature compounded excitation machine according to claims 1 and 2, characterized in that a current-limiting resistor, in particular a resistor with a positive temperature coefficient, preferably an iron-hydrogen resistor, is connected in front of the shunt exciter winding. Considered publications: German Patent Specifications No. 692 969, 5-5 1 878.