Einrichtung an selbsterregten Gleicbstrom-Erregermaschinen. Es ist bekannt, dass häufig eine Umpolung des Erregerfeldes einer selbsterregten Erreger maschine eintritt, wenn die mit induktiver oder ohmseher Last laufende Hauptmaschine plötzlich entlastet wird, oder wenn beispiels weise ein grösserer mit einer selbsterregten Erregermaschine ausgerüsteter Syncbrongene- rator in irgendeinem Betriebszustande schnell auf eine kapazitive Last, zum Beispiel eine Freileitung oder ein Kabel, geschaltet wird.
Die Ursache dieser Erscheinung geht aus den Abb. 1 und 2 hervor, in denen a die Erregerwicklung der Hauptmaschine, b den Anker der Erregermaschine, c die Erreger wicklung der Erregermaschine und d einen Regler darstellt. Bei regelrechtem ungestörten Betriebe entspricht die Stromverteilung in dem ganzen System der Darstellung in der Abb. 1.
Tritt dagegen eine plötzliche Last änderung der oben beschriebenen Art ein, so wird an den Klemmen der Wicklung a eine EMK ausgelöst, die ein Vielfaches der Erregerspannung sein kann und die dann generatorisch einen Strom im Sinne der in der Abb. 2 angegebenen Pfeilrichtung treibt.
Infolge seiner höheren EAIK gewinnt dieser in der Wicklung a erzeugte Strom auch in der Nebenschlusswiclilung c die Oberhand, so dass schliesslich die in der Abb. 2 dargestellte Stromverteilung in dem ganzen System be steht. Es ist also eine Umpolung des Er regerfeldes der selbsterregten Erregermaschine eingetreten. Eine Wiedererregung auf seine ursprüngliche Polarität ist nur mit Hilfe einer Fremdstromquelle möglich.
Dazu aber muss die ganze Anlage ausser Betrieb genommen werden, eine Massnahme, die insbesondere in Netzen mit stark veränderlicher Belastiirig oder mit verhältnismässig häufigen Schaltvor gängen als ganz besonders störender Mangel empfunden wird.
Nach der Erfindung werden Betriebsstö rungen dieser Art durch Einrichtungen ver mieden, die das Umpolen des Erregerfeldes überhaupt verhindern. Zii diesem Zwecke werden mit Vorteil in dem Nebenschlusskreise der Erregermaschine Vorrichtungen angeord net, die jeden Richtungswechsel des Neben- schlussstromes, der ja immer erst die un mittelbare Veranlassung einer Umpolung des Erregerfeldes ist, unmöglich machen.
So kann eine Ventilzelle e geeigneter Art, die den Strom nur in der einmal fest gelegten Richtung durch die Nebenschluss- wicklung lässt, in den Nebenschlusskreis ein gebaut werden. Die Abb. 3 zeigt die grund sätzliche Schaltung einer solchen Anordnung. Die Ventilzelle e lässt die an den Klemmen der Wicklung a auftretende EMK, die auch an den Klemmen 1 und 2 des Nebenschluss- kreises herrscht, nur so .weit zur Geltung kommen, dass der Strom des Nebenschluss- kreises auf Null abgedrosselt wird.
Damit geht das Feld der Nebenschlusswicklung c auf den Remanenzbetrag zurück, so - dass der mit Beginn der Laständerung arbeitende Schnellregler der Hauptmaschine von der ur sprünglichen Polarität aus die Erregung auf den neuen Betriebszustand einregem kann. Eine Umpolung kann also nicht eintreten, und die grössten Laständerungen können in folgedessen anstandslos aufgenommen werden.
Mit grossem Vorteil kann man auch die an sich bekannte Graetzsche Gleichrichte schaltung von 4 Ventilzellen e verwenden, um den Erregerstrom immer in derselben Richtung zu halten. Die prinzipielle Anord nung einer solchen Schaltung ist in der Abb. 9. dargestellt. Welche Richtung die Spannung an den Klemmen 1 und 2 auch immer haben möge, durch die Nebenschluss- wicklung c fliesst stets ein Strom gleicher Richtung. Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, dass der Regler beim Wiederan steigen des Nebenschlussstromes sofort in Tätigkeit treten und die Erregung in beson ders wirkungsvoller Weise dem neuen Be triebszustand anpassen kann.
Eine weitere Möglichkeit, das Umpolen des Erregerfeldes zu verhindern, besteht in der Vergrösserung seiner Zeitkonstanten. Die Verschiedenheit der Zeitkonstanten des Ge- neratorfeldes und des Erregerfeldes, die sich häufig wie r0:1 verhalten, spielt bei der Umpolung eine wesentliche Rolle. Daher kann wie in Abb. 5 grundsätzlich dargestellt ist, eine genügend starke Drosselspule f, zweck mässig also eine Eisendrosselspule, in den Nebenschlusskreis der Erregermaschine ein geschaltet werden. Diese Drosselspule f wird betriebsmässig dauernd vom Strom des Feld stromkreises der Erregermaschine durchflossen.
Da es sich dabei um Gleichstrom handelt, wirkt sie während des regelrechten Betriebes lediglich wie ein verhältnismässig schwacher ohmscher Widerstand. Bei Schaltvorgängen dagegen wirkt sie als induktiver Widerstand und ist infolgedessen in der Lage, bei geeig neter Bemessung die Zeitkonstante des Er regerfeldes derjenigen des Geueratorfeldes anzupassen, so dass selbst bei grossen Last änderungen eine Umpolung unmöglich ist.
Set up on self-excited DC excitation machines. It is known that polarity reversal of the excitation field of a self-excited exciter machine often occurs when the main machine running with inductive or ohmic load is suddenly relieved, or when, for example, a larger syncbrongenerator equipped with a self-excited exciter machine quickly switches to a capacitive one in any operating state Load, for example an overhead line or a cable, is switched.
The cause of this phenomenon can be seen in Figs. 1 and 2, in which a the exciter winding of the main machine, b the armature of the exciter machine, c the exciter winding of the exciter machine and d represents a controller. In normal, undisturbed operations, the power distribution in the entire system corresponds to the illustration in Fig. 1.
If, on the other hand, a sudden load change of the type described above occurs, an EMF is triggered at the terminals of winding a, which can be a multiple of the excitation voltage and which then generates a current in the sense of the arrow direction indicated in Fig. 2.
As a result of its higher EAIK, this current generated in winding a also gains the upper hand in shunt winding c, so that ultimately the current distribution shown in Fig. 2 exists in the entire system. The polarity of the excitation field of the self-excited excitation machine has thus been reversed. A re-excitation to its original polarity is only possible with the help of an external power source.
To do this, however, the entire system must be taken out of operation, a measure that is perceived as a particularly annoying defect, especially in networks with highly variable loads or with relatively frequent switching processes.
According to the invention, operating disturbances of this type are avoided by devices that prevent the polarity reversal of the exciter field at all. For this purpose, devices are advantageously arranged in the shunt circuit of the exciter machine which make any change in direction of the shunt current, which is always the direct cause of a polarity reversal of the exciter field, impossible.
A suitable type of valve cell that only allows the current to flow through the shunt winding in the direction that has been determined can be built into the shunt circuit. Fig. 3 shows the basic circuit of such an arrangement. The valve cell e allows the EMF occurring at the terminals of the winding a, which also prevails at the terminals 1 and 2 of the shunt circuit, to come into its own to such an extent that the current in the shunt circuit is throttled to zero.
This means that the field of the shunt winding c goes back to the remanence amount, so that the high-speed regulator of the main machine, which works at the start of the load change, can adjust the excitation to the new operating state from the original polarity. A polarity reversal cannot occur and the greatest load changes can consequently be absorbed without any problem.
The Graetz rectifier circuit, known per se, of 4 valve cells e can also be used to great advantage in order to always keep the excitation current in the same direction. The basic arrangement of such a circuit is shown in Fig. 9. Whichever direction the voltage at terminals 1 and 2 may have, a current in the same direction always flows through the shunt winding c. This arrangement has the particular advantage that when the shunt current rises again, the controller immediately comes into action and can adapt the excitation to the new operating state in a particularly effective manner.
Another possibility to prevent the polarity reversal of the excitation field is to increase its time constants. The difference in the time constants of the generator field and the exciter field, which often behave like r0: 1, plays an important role in polarity reversal. Therefore, as shown in Fig. 5, a sufficiently strong choke coil f, expediently an iron choke coil, can be switched into the shunt circuit of the exciter. During operation, the current of the field circuit of the exciter flows through this choke coil f.
Since it is a direct current, it only acts like a relatively weak ohmic resistance during normal operation. When switching operations, however, it acts as an inductive resistor and is consequently able to adapt the time constant of the exciter field to that of the geuerator field with suitable measurement, so that polarity reversal is impossible even with large load changes.