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Kompoundierende Erregermaschine für Synchrongeneratoren Seit der grundlegenden
Erfindung von D a n i e 1-son, die in der deutschen Patentschrift 95 133 beschrieben
ist, sind solche kompoundierenden Erregermaschinen für Synchrongeneratoren, bei
denen der rückwirkende Strom in die Erregermaschine eingeführt wird, in mannigfachen
Modifikationen bekanntgeworden, z. B. durch Gegenschaltung zweier Erregerwicklungen
zur Konstanthaltung der Spannung bei schwankender Frequenz in Verbindung mit Resonanzkreisen,
oder Gegenerregung in Verbindung mit einem Schnellregler, um die Spannung auf kleine
Werte herabregeln zu können oder um die Spannung auf den Sollwert einzustellen.
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Auf dem Anker dieser Erregermaschinen ist neben der Gleichstromwicklung
eine vom Generatorstrom direkt oder indirekt gespeiste Drehfelderregung vorgesehen.
Die eigene Drehfelderregung auf dem Erregeranker -kann wegfallen, wenn der Generatorenstrom
direkt oder indirekt an passenden Anzapfungen in die Gleichstromwicklung der Erregermaschine
eingeführt wird. Die Erregermaschine besitzt außerdem eine Gleichstrom- (Pol-) Erregung,
die fremderregt oder selbsterregt (mit Nebenschluß- oder Reihenschlußerregung) sein
kann. Häufig wird außerdem eine zusätzliche Gleichstromverbundwicklung zur Aufhebung
des Spannungsabfalles der Erregermaschine vorgesehen.
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Die fremderregte kompoundierende Erregermaschine mit Drehfelderregung
hat aus wirtschaftlichen
Gründen wenig Verbreitung gefunden. Bei
der selbsterregten kompoundierenden Erregermaschine mit Drehfelderregung ergeben
sich infolge des dynamoelektrischen Prinzips unangenehme Aufschaukelungserscheinungen.
Diese beeinträchtigen einerseits die Spannungskonstanz und machen andererseits einen
praktischen Parallelbetrieb nahezu unmöglich.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man bekanntlich die magnetischen
Kreise der Gleichstrompolerregung die hauptsächlich bei Leerlauf des Generators
wirksam sein soll, und der zusätzlichen Drehfelderregung, die den Erregungsmehrbedarf
der Synchronmaschine bei Belastung decken. soll, möglichst weitgehend getrennt.
Da die an den Erregerbürsten abgenommene Gleichspannung einerseits. mit dem Laststrom
des Generators wachsen muß, und da sie andererseits aber auch die Magnetwicklung
der Erregerpole speist, könnte nur bei absoluter Sättigung des magnetischen Kreises
der Polenregung eine Aufschaukelung der Erregermaschine verhindert werden, was wirtschaftlich
undurchführbar ist. Durch das Mittel einer teilweisen Trennung der magnetischem
Kreise läßt sich somit die Aufschaukelung nur herabsetzen, aber nicht beseitigen.
Da der relative Einfluß der Drehfelderregung nicht regelbar ist, läßt sich ein Parallelbetrieb
nur schwer durchführen.
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Bei kompoundierenden Erregernmaschinen nach dem Drehfeldumformerprinzip,
bei denen der Generatorlaststrom auf dem Erregeranker direkt oder indirekt eine
Drehfeldwicklung durchfließt, deren Erregerpolwicklung von den Ankerbürsten selbst
erregt wird, lassen sich die im vorstehenden geschilderten Nachteile dadurch beheben,
daß erfindungsgemäß zur Einschränkung bzw. Aufhebung der Aufschaukelung der Drehfelderregung
durch die Selbsterregerschaltung auf den Erregerpolen eine gegenwirkende Hilfserregerwicklung
aufgebracht ist, die direkt oder indirekt vom gleichgerichteten Generatorstrom durchflossen
wird. Eine Stabilisierung von selbsterregten kompoundierenden Erregermaschinen ist
dadurch ohne eine unwirtschaftliche Trennung der magnetischen Kreise und ohne eine
umständliche Aufteilung der bei Last erforderlichen Erregerspannung der Synchronmaschine
in eine Komponente für die Leerlauferregung und eine Komponente für, die Lasterregung
erreicht. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann vor die gegenwirkende Erregerwicklung
auf den Erregerpolen ein Regelwiderstand geschaltet werden, der zur Einstellung
der Kompoundierung der Generatorspannung und damit zur Beeinflussung der Spannungsregelkurve
sowie zur Verhütung von Blindstromaufschaukelung im Parallelbetrieb des von der
kompoundierenden Erregermaschine gespeisten Synchrongenerators dient.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung
an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Fig. I ist das Prinzip der Stabilisierung
mittels der magnetischen Charakteristik einer kompoundierenden Erregermaschine mit
Selbsterregung veranschaulicht. In der Fig. 2 ist schematisch in Schaltung für ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
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In der Fig. I stellt die Kurve O-P0-P unter Vernachlässigung des inneren
Spannungsabfalles (E = U) die Leerlauf- oder Belastungscharakteristik der Erregermaschine
dar. P0 ist der Leerlaufpunkt, P der Belastungspunkt der Erregermaschine, und O-P0-D
ist die Widerstandsgerade. OA ist die Leerlauferregung, und AB ist die zusätzliche
Lasterregung der Erregermaschine.
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Bei Fremderregung wird der Betrag OA fremderregt, während der Erregungsbedarf
AB von der Drehfelderregung geliefert wird. Es ergibt sich hier volle Stabilität,
und eine Aufschaukelung ist nicht möglich. Bei der Selbsterregung wird dagegen nur,
der Betrag DP von der Drehfolderregung geliefert, während der Betrag OA + CD durch
Selbsterregung der Erregermaschine (Aufschaukelung) gedeckt wird, so daß die hier
bekannten Stabilisierungsschwierigkeiten auftreten.
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Erfindungsgemäß wird nun der Betrag CD durch die vom gleichgerichteten
Generatorstrom gespeiste Gegenerregerwicklung aufgehoben, so daß wie bei Fremderregung
der volle Betrag AB = CP von der Drehfelderregung aufzubringen ist. Darüber hinaus
kann insbesondere im Parallelbetrieb die Gegenerregung durch den gleichgerichteten
Generatorstrom nach Bedarf verstärkt werden, um jede Aufschaukelung durch, Blindstrom
infolge von Erregungsschwierigkeiten zu vermeiden.
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Nach Fig. 2 sind auf dem Ständer der Erregermaschine, deren Anker
mit lern die Polradwicklung IK tragenden Rotor des Synchrongenerators auf gleicher
Welle angeordnet ist, die an den Widerstand R2 angeschlossene Haupterregungswicklung
CD und die gegenwirkende Hilfserregerwicklung EF untergebracht. Der Anker der Erregermaschine
trägt wie beim Danielson-Umformer in bekannter Weise eine Drehfelderregerwicklung
I, 2, 3 und eine Gleichstromwicklung 4 mit den Bürsten AB. Die Wirkungsweise des
Danielsen-Umformers als kompoundierende Erregermaschine mit Selbsterregung über
die Nebenschlußwicklung CD ist bekannt. Dieser Gleichstromselbsterregung (in Fig.
i der Betrag OA + CD) überlagert sich die lastabhängige Drehfelderregung. Ein Teil
des Generatorstromes wird über den Wandler W dem Kreis der gegenwirkenden Hilfserregerwicklung
EF zugeführt, in welchem die Gleichrichter und der Regelwiderstand R3 vorgesehen
sind. Bei passender Einstellung des Regelwiderstandes R3 kann nun eine Gegenerregung
(= dem Betrag CD nach Fig. I) hergestellt werden, so daß wie bei Fremderregung der
ganze Betrag CP =AB in Fig. I durch die Drehfelderregung geliefert und hiermit die.
Aufschaukelung wirksam vermieden wird. Durch stärkere oder schwächere Einstellung
dieser Gegenerregung kann zudem: der Grad der Kompoundierung verändert und insbesondere
für Parallelbetrieb so weit geschwächt werden, daß eine Blindstromaufschaukelung
unmöglich gemacht wird.
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Um bei allen Lastbereichen eine gleichmäßige Aufhebung der Blindstromaufschaukelung
durch
Selbsterregung zu erreichen, muß die Erregermaschine so ausgelegt
sein, daß der obere Ast der Kurve in Fig. I P0-P möglichst geradlinig verläuft.