DE972608C - Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine - Google Patents

Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine

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DE972608C
DE972608C DEST1146D DEST001146D DE972608C DE 972608 C DE972608 C DE 972608C DE ST1146 D DEST1146 D DE ST1146D DE ST001146 D DEST001146 D DE ST001146D DE 972608 C DE972608 C DE 972608C
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DE
Germany
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voltage
excitation
direct current
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Expired
Application number
DEST1146D
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English (en)
Inventor
Ulrik Hindenburg Krabbe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Norden Holding AB
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ASEA AB
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/32Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using magnetic devices with controllable degree of saturation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine, und zwar eine Anordnung, bei der die Erregermaschine über eine gleichstromvormagnetisierte Drossel und Gleichrichter aus der Spannung der elektrischen Maschine erregt wird. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß sie unabhängig von jeder äußeren Spannungsquelle arbeiten kann. Sie eignet sich daher für kleinere, selbständig arbeitende Anlagen, zumal sie mangels rotierender Maschinen einfach und billig in der Herstellung ist. Sie hat aber ziemlich mäßige Regeleigenschaften, wie z. B. daß sie nur langsam regelt oder nicht in der Lage ist, die Spannung bei starken Belastungsstößen aufrechtzuerhalten. Für derartige Anlagen ist es auch bekannt, auf die Erregerwicklung die Erregerspannung der Erregermaschine und eine zweite Spannungskomponente einwirken zu lassen, die von der Änderung der Maschinenspannung abhängig ist, beispielsweise in der Form, daß die Maschinenspannung über Gleichrichter und eine gleichstromvormagnetisierte Drossel zugeführt und diese von der Differenz zweier Größen beeinflußt wird, die einander sich schneidenden Funktionen der zu regelnden Spannung folgen. Auch für diese Anordnung gelten die zuvor genannten Eigenschaften.
  • Die Erfindung bezweckt, die statischen und dynamischen Eigenschaften derartiger Regelanordnungen zu verbessern, d. h. die bisher nachteilige Trägheit der gleichstromvormagnetisierten Drosseln auszuschalten und diesen Regelanordnungen die Eigenschaft zu geben, daß sie schnell regeln und auch bei starken Belastungsstößen die Spannung aufrechterhalten können.
  • Erfindungsgemäß ist die Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine mit Hilfe einer Erregermaschine, deren Erregerstromkreis durch eine gleichstromvormagnetisierte Drossel beeinflußt wird, so ausgebildet, daß der Erregerstromkreis sowohl von einem aus der Erregerspannung oder aus einer unabhängigen Spannung hergeleiteten, in Erregerstromrichtung wirkenden Anteil und einem diesem im Regelgleichgewicht stets entgegenwirkenden, aus der Spannung der Hauptmaschine hergeleiteten Anteil beeinflußt wird, letzterer aus wenigstens einer durch eine gleichstromvormagnetisierte Drossel gesteuerten Komponente gebildet wird, und auf die Gleichstromvormagnetisierung der Drossel in an sich bekannter Weise die Differenz zweier Größen einwirkt, von denen jede einer von zwei sich schneidenden Funktionen der zu regelnden Spannung folgt. _ Die Anordnung der Erfindung hat einmal die zuvor erwähnten Vorteile, die mit der Verwendung einer gleichstromvormagnetisierten Drossel verbunden sind. Durch die Einführung der Spannungsänderung der Spannung der Hauptmaschine als entgegenwirkende Erregerkomponente erreicht man den wesentlichen Vorteil, daß die unvermeidliche Trägheit der gleichstromvormagnetisierten Drossel bei einem Regelvorgang in günstiger Richtung wirkt. Die Wirkung der magnetischen Trägheit der Drossel kann nämlich beispielsweise derart aufgefaßt werden, daß der Spannungsabfall in ihr bei einer Umstellung der resultierenden Gleichstromamperewindungen nicht augenblicklich geändert werden kann, da zuvor eine gewisse magnetische Energie zu- oder abgeführt werden muß. Falls beispielsweise die Spannung der Hauptmaschine bei einem Belastungsstoß stark abfällt, wird dieDrossel im ersten Augenblick einen verhältnismäßig größeren Teil der Spannung als vorher, gegebenenfalls praktisch die ganze Spannung, verbrauchen, so daß die von ihr gesteuerte Gegenerregung kräftig, gegebenenfalls bis auf Null, vermindert wird. Die auf die Gesamterregung wirkende Spannung steigt deshalb augenblicklich an, obwohl die Drossel eine meßbare Zeit braucht, sich auf den neuen Stromwert einzustellen, der für die Aufrechterhaltung der Spannung im Dauerzustand erforderlich ist. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einer plötzlichen Entlastung mit daraus folgendem Spannungsanstieg, der im ersten Augenblick ungeteilt auf die Gegenerregung wirkt und die Spannungssenkung einleitet.
  • Bei einer in der beschriebenen Weise hergeleiteten Gegenerregung kann es zweckmäßig sein, auch eine aus der Spannung der Hauptmaschine hergeleitete, mitwirkende Erregung auf den Erreger zum Zweck der Stabilisierung einzuführen. Dies gilt besonders dann, wenn die Gegenerregung durch dieselbe Wicklung wie die Eigenerregung wirkt. Eine in dieser Weise ausgebildete Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. i schematisch dargestellt, während Abb. 2 ein Diagramm ihrer Wirkungsweise darstellt.
  • i bezeichnet zwei Saznmelschienen, die von der nicht dargestellten, von der Erregermaschine 2 gespeisten elektrischen Maschine, z. B. von einem Wechselstrom- oder Drehstromerzeuger, gespeist werden. Im allgemeinen handelt es sich um einen Drehstromerzeuger, obwohl nur die Sammelschienen für zwei Phasen dargestellt sind. Der Erreger :2 hat eine Erregerwicklung 3, die von seinen eigenen Bürsten in Reihe mit zwei Gleichrichtern d., 5 gespeist wird, zu denen vorzugsweise Widerstände 6, 7 parallelgeschaltet sind. Der Gleichrichter q. mit dem Parallelwiderstand 6 ist an den Sammelschienen i über einen Transformator 8 angeschlossen und derart geschaltet, daß er im Erregerkreis eine Spannung einführt, die sich zu der Spannung vom Anker des Erregers -9 addiert. Gegebenenfalls kann in die Verbindung zwischen dem Gleichrichter q. und den Sammelschienen i ein Gerät eingeschaltet werden, das eine Einstellung der vom Gleichrichter gelieferten Zusatzspannung zuläßt, z. B. eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule. Der Gleichrichter 5 mit dem Parallelwiderstand 7 ist derart geschaltet. daß er der Erregung entgegenwirkt. Er wird von den Sammelschienen i über eine Vergleichsdrossel 9 gespeist, d. h. eine gleichstromvormagnetisierte Drossel, deren Gleichstromvormagnetisierung vom Unterschied zwischen einer aus der zu regelnden Spannung, d. h. der Spannung an den Sammelschienen, hergeleiteten Größe und einer im wesentlichen konstanten Vergleichsgröße abhängt. Gegebenenfalls können die beiden miteinander zu vergleichenden Größen aus der zu regelnden Größe über Stromkreise verschiedenen Charakters hergeleitet werden, z. B. die eine unmittelbar und die andere über ein Konstantstromgerät. Jedenfalls soll die Art der Stromkreise derart sein, daß die beiden miteinander zu vergleichenden Größen sich nur bei einem gewissen Wert der Spannung im Gleichgewicht halten. Die Zeichnung zeigt zwei entgegenwirkende Gleichstromwicklungen io, ii der Drossel 9, deren eine, io, an den Sammelschienen i unmittelbar über einen Gleichrichter 12 und einen ohmschen Widerstand 13 angeschlossen ist, während die andere, i i, mit den Schienen i über einen Gleichrichter 14 und ein nur schematisch angedeutetes Konstantstromgerät 15 verbunden ist. Gegebenenfalls kann einekonstante Vergleichsamperewindungszahl der Drosselspule durch zwei einander entgegenwirkende Wicklungen hauptsächlich in der in dem Patent 755 023 beschriebenen Weise erzeugt werden. Die Drosselspule hat schließlich in an sich wohlbekannter Weise eine selbstgespeiste Wicklung 16, die ihre Wirkung verstärkt.
  • Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung geht in ihren Hauptzügen aus Abb. 2 hervor. In dieser Abbildung ist A die Sättigungskurve der Erregermaschine und B ihre Widerstandsgerade ohne Rücksicht auf die durch die Gleichrichter q., 5 erzeugten Zusatzspannungen im Erregerkreis. Die Wirkung der genannten Zusatzspannungen ist verschieden im Gleichgewichtszustand und während der dynamischen Übergangserscheinungen, da diese beiden Spannungen von der zu regelnden Spannung abhängig sind. Betrachtet man vorläufig die letzte als konstant, so wird die Summe der Eigenerregung und die Zusatzerregung durch den Gleichrichter von der Geraden C in Abb. 2 dargestellt. Der Höchstwert der durch den Gleichrichter 5 eingeführten Gegenerregung entspricht dem waagerechten Abstand zwischen den Geraden C und D, weshalb die Gesamterregung beim Höchstwert der Gegenerregung durch die Gerade D dargestellt werden kann. Der Mindestwert der Gegenerregung kann Null sein.
  • Während eines Regelvorganges kann die Erregung des Erregers also zwischen den durch die Linien C und D dargestellten Werten schwingen, und der Abstand zwischen diesen Linien und der Sättigungskurve A bestimmt die Regelgeschwindigkeit bei der Aufwärts- bzw. Abwärtsregelung. Es ist vorteilhaft, daß diese Linien so weit von der Sättigungskurve liegen, daß die Regelgeschwindigkeit in allen Punkten der letzten etwa dieselbe, unabhängig von der Krümmung der Kurve, wird. Zu dieser Gleichhaltung tragen die dynamischen Eigenschaften des Reglers gewissermaßen bei. Bei einer Spannungsabsenkung mit folgender Aufwärtsregelung sind nämlich im erstenAugenblick die mitwirkende Erregung durch den Gleichrichter 4, was einer Krümmung der Linie C in demselben Sinne wie die Kurve A entspricht. Bei einer Spannungserhöhung mit nachfolgender Abwärtsregelung wird dagegen die Gegenerregung durch den Gleichrichter 5 in höherem Maße als die mitwirkende Erregung durch den Gleichrichter 4. erhöht, was einer Krümmung der Linie D in demselben Sinne wie die der Kurve A entspricht.
  • Zwischen Vergleichsdrossel 9 und Gleichrichter 5 können selbstverständlich eine oder mehrere gleichstromvormagnetisierte Drosseln als Verstärker eingeschaltet werden. Der Regler kann selbstverständlich mit einer Rückführung versehen werden, beispielsweise in der Form einer Wicklung auf der Vergleichsdrossel oder auf dem Konstantstromgerät, welche Wicklung durch die Erregerspannung über einen Impulstransformator oder durch eine Wicklung einer zwischengeschalteten gleichstromvormagnetisierten Drossel beeinflußt werden kann.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine mit Hilfe einer Erregermaschine, deren Erregerstromkreis durch eine gleichstromvormagnetisierte Drossel beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstromkreis sowohl von einem aus der Erregerspannung oder aus einer unabhängigen Spannung hergeleiteten, in Erregerstromrich tung wirkenden Anteil und einem diesen im Regelgleichgewicht stets entgegenwirkenden, aus der Spannung der Hauptmaschine hergeleiteten Anteil beeinflußt wird, letzterer aus wenigstens einer durch eine gleichstromvormagnetisierte Drossel gesteuerten Komponente gebildet wird, und auf die Gleichstromvormagnetisierung der Drossel in an sich bekannter Weise die Differenz zweier Größen einwirkt, von denen jede einer von zwei sich schneidenden Funktionen der zu regelnden Spannung folgt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden genannten Größen aus der zu regelnden Spannung hergeleitet ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Erregung des Erregers neben der entgegenwirkenden Komponente eine hauptsächlich konstante mitwirkende Komponente eingeführt ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Spannung der Hauptmaschine hergeleitete Komponente oder Komponenten in den Stromkreis der selbstgespeisten Erregerwicklung der Erregermaschine über Gleichrichter mit Parallelwiderständen eingeführt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 712809, 724905; französische Patentschrift Nr. 864 929; USA.-Patentschriften Nr. 1529318, 2o66 9i9; Zeitschrift: »The Electric Journal«, April 1936, S. i83.
DEST1146D 1942-09-28 1943-09-15 Anordnung zur Regelung der Spannung einer elektrischen Maschine Expired DE972608C (de)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1529318A (en) * 1921-09-23 1925-03-10 Gen Electric Electric ship propulsion
US2066919A (en) * 1935-10-15 1937-01-05 Westinghouse Electric & Mfg Co Regulating system
FR864929A (fr) * 1939-06-24 1941-05-08 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux machines dynamo-électriques
DE712809C (de) * 1936-12-22 1941-10-25 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Schaltung zur Wirkleistungsregelung in Drehstromsystemen
DE724905C (de) * 1939-12-29 1942-09-09 Siemens Ag Anordnung zur Regelung der Spannung von Synchrongeneratoren

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