Anordnung zur Regelung von Generatoren. Es ist bekannt, zur Regelung von Gene ratoren den Erregerstromkreis des Generators über einen Gleichrichter zu speisen, welcher die Summe zweier Ströme (Spannungen) gleichrichtet, von denen der eine von der Be lastung unabhängig und der andere propor tional der Belastung ist. Zu diesem Zweck hat man beispielsweise der Primärwicklung des Gleichrichtertransformators zwei Ströme zugeführt, von denen der eine proportional dem Strom einer an die Netzspannung ange schlossenen Drosselspule ist, während der an dere dem Generatorstrom proportional ist.
Die beiden Ströme überlagern sich in der Pri märwicklung des Gleichrichtertransforma- tors, und ihre Summe wird durch den Gleich richter gleichgerichtet und der Erregerwick lung zugeführt.
Um die noch erforderliche Änderung der Erregung des Generators herbeizuführen, beispielsweise um bei veränderlichem Lei- stungsfaktor der Belastung, wenn der Gene rator auf ein ungeregeltes Netz arbeitet, die Spannung oder eine andere Betriebsgrösse des Generators genau konstant zu halten, werden gemäss der Erfindung bei Anordnungen, bei denen die Erregung des Generators über einen Gleichrichter geliefert wird, der die Summe zweier Ströme (Spannungen) gleichrichtet, von denen der eine lastunabhängig und der andere lastabhängig ist,
veränderliche Wider stände parallel oder in Reihe zur Wechsel stromseite des Gleichrichters geschaltet und die Grösse dieser Widerstände in Abhängig keit von der zu regelnden Grösse, also z. B. der Generatorspannung geregelt. An Stelle der Generatorspannung kann in einem andern Falle die Leistung des Generators durch Än derung der Erregung konstant gehalten wer den. In diesem Falle wird in Abhängigkeit von der Leistung die Grösse der Widerstände geändert.
Zur Veränderung der Grösse der Widerstände kann man beispielsweise einen Wälzregler verwenden, der in an sich be- kannter Weise eine Kontaktbahn bestreieht, an welche die Anzapfungen des ohmsehen oder induktiven Widerstandes a. äowclrlwserr sind, und der je nach seiner Stellung mehr oder weniger Widerstand einschaltet.
Man könnte aber auch beispielsweise einen Kohle druckregler als veränderlichen Widerstand verwenden. Vorzugsweise -wird man als ver änderlichen Widerstand eine Drosselspule verwenden, deren Induktivität durch Gleich stromvormagnetisierung eingestellt wird.
Die Beeinflussung der CTleichstromvormagnetisie- rung kann beispielsweise durch einen Wälz regler erfolgen. Ma.n kann aber auch die An ordnung so treffen, dass ohne bewegliehe Kontakte eine Änderung der Grösse der Vor magnetisierung erfolgt.
Zu diesem Zweck kann man beispielsweise einen Kippkreis an wenden und den Strom des Kippkreises gleichrichten und der Vormagnetisierungs- 'wzeklung der I)ro@selspirle zuführen. ' In der Zeiehnumr sind verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 ist an das Wechselstromnetz 2 ein Synchrongenerator 1 angeschlossen, des sen Erregerwicklung mit 3 bezeichnet ist.
Die Erregerwieklung wird über eine G.leich- richteranordnung 4 gespeist, die im Ausfüh rungsbeispiel aus sechs Gleichrichtern in Drehstrom - Graetz - ,Schaltung besteht.
Als Gleichrichter können beispielsweise Trocken- gleichrichter,wie Kupfer-Kupferoxydgleieh- richter, verwendet werden. DerGleichrichter- anordnung wird die Summe zweier Spannun gen zugeführt, von denen die eine von der Belastung unabhängig und die andere pro portional der Belastung ist. Zur Bildung der ersten Komponente dient ein Transformator 5, der an die Netzspannung an.geschlo@ssen ist.
Zur Bildung der lastabhängigen Kompo nente dient ein Luftspalttransformator 6. dessen Primärwicklung in die Leitungen 2 eingeschaltet ist. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 5 und 6 sind in Reihe geschaltet und speisen die Gleichrichteran- crdnung 4.
Um die Spannung ,genau konstant zu hal ten, ist erfindungsgemäss in Reihe mit der Gleichrichteranordnung 4 die Wechse.lstrom- wicklung einer Drosselspule i geschaltet. Die Wechselstromwicklungen dieser Drosselspule sind mit 8 bezeichnet. Die Drosselspule 7 kann, wie im Ausführungsbeispiel schema- tisch dargestellt,
aus sechs Einphasendrosseln bestehen. Es könnte aber auch zum Beispiel eine Sechssehen klige Drebstromdros sel An wendung finden. Je zwei 'Wechselstromwick- lungen der Drosselspule liegen pa.ra.ll.el in einer Phasenleitung.
Die Drosselspule besitzt zwei Gleichstromwicklungen 9 und 10, die so geschaltet sind. da.ss in je zwei Einzeldros selspulen, die in einer Phase liegen bezw. in zwei zu einer Phase gehörigen Schenkeln der Dreiphasendrosselspule, die Gleichflüsse ent- gegengesetzte Richtung besitzen,
um in an sich bekannter Weise von dem Gleiehstrom- kreis den Strom der Grundwelle fernhalten. Die Wicklung 9 wird vorn gleichriehteten Strom der Gleichrichteranordnun.g 4 gespeist, während die Wicklung 10 den Gleichstrom- steuenstrom erhält, der über eine kippfähige Anordnung aus der Netzspannung so gewon nen -wird,
dass er bei geringen Änderungen der Netzspannung sich sehr stark ändert. Die vom gleichgerichteten Strom erregte Wick lung 9 hat den Vorteil, da.ss nur noch eine geringe Steuerleistung von dem Kippkreis zu liefern ist, damit die Spannung .genast kon stant gehalten werden kann. Man könnte die Wicklung 9 auch von der an der Erreger wicklung 3 auftretenden Klemmenspannung aus erregen.
Im Ausführungsbeispiel besteht der Idpp- fähige Kreis aus einer eisenhaltigen Drossel- spule 13, zu der in Reihe ein Kondensator 11 und ein ohmscher Widerstand 12 beschal- tet ist.
Dieser kippfähige Kreis ist über die Drosselspule 18 und den ohmschen Wider stand 14, deren Bedeutung später erläutert werden wird, an die Sekundärwicklung eines von der Primärspannung erregten Transfor mators 15 angeschlossen. Parallel zur eisen- baltigen Drosselspule 13 liegt ein Konden sator 16, der dazu dient,
den Strom der Dros- selspule im umgesättigten Gebiet zu kompen sieren. Der Clesamtstrom ;des kippfähigen Kreises wird über ,die Gleichrichteranorduung 1.7 gleichgerichtet und der Steuerwicklung 10 zugeführt.
Der Kondensator 11 und der ohmsche Widerstand 12 werden in ihrer Be messung der Drosselspule 13 so angepasst, dass im Arbeitsbereich bei einer geringen Änderung der Netzspannung eine grosse Än- derung des Ptromes erfolgt. In Fig. 2 ist die Charakteristik .des kippfähigen Kreises dar gestellt.
.Sie zeigt, dass in dem Arbeitsbereich zwischen den Punkten A-B bei einer .gerin- gen Zunahme der Netzspannung der der Wicklung 1-0 zugeführte Gleichstrom sehr stark ansteigt. Die Wicklung 9 und die Wicklung 1.0 sind. so geschaltet, dass sie ein ander entgegenwirken, und die Wicklung 9 ist so gewählt,
@dass Selbsterregung eintritt, d. h. dass bei alleinigem Vorhandensein der Wicklung 9 der Strom so lange zunehmen würde, bis er durch die ohmsehen Verluste usw. begrenzt würde.
Die Wicklung 10 wirkt nun :der Wicklung 9 entgegen und da die Wicklung .10 bei steigender Spannung einen stark zunehmenden !Gleiehstrom liefert, so wird die Gesamtvormagnetisierung der Dros selspule 7 mit zunehmender Spannung klei ner. Damit steigt der Widerstand der Dros- selspule und der Erregerstrom nimmt ab.
Die Folge davon ist, dass die iSpannung des Gene- rators sinkt. Statt den Gesamtstrom des kippfähigen Kreises ;
gleichzurichten, könnte man auch die Spannung am Kondensator 11 gleichrichten und von dieser Spannung die Wicklung 10 speisen. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass ein besonderer ohmscher Widerstand 12 vorgesehen wird, sondern in vielen Fällen genügt auch der Verlustwider- stand der Gleichrichter und der Wicklung 10, doch .ist :
die Verwendung eines regelbaren Widerstandes 12 zur richtigen Einstellung der Charakteristik im Arbeitsbereich zweck- mässig.
Ändert sich die Belastung des Generators, so ändert sich die vom Transformator -6 ge lieferte Spannung in der Weise, @dass bei Er- höhung der Belastung der Erregerstrom verr- stärkt und bei Verringerung der Müskng geschwächt wird.
Ändert sich die Spannung des Generators, so ändert sich der vom. kipp fähigen Kreis ,gelieferte Vormagnetisierungs- strom, wodurch @die Inlduktivität der Drossel spule 7 so geändert wird, ;
dass der Erreger- strom den Wert erhält, dass ;die Netzspan nung konstant bleibt.
Wie bereits erwähnt, ist der kippfähige Kreis über einen ohmschen Widerstand 14 und eine Induktivität 18 an die iSekundärr- wicklung des Transformatow 1,5 an,
gesohlos- sen. Die Reihentsehaltung aus dem ohmschen Widerstand 14 und der Induktivität 18 liegt an einem .Stromwandler 19, der an .die Phase angeschlossen ist, an welche der Transforma- tor 15 nicht angeschlossen:
ist. Bei cos <B><I>99</I></B> = 1 im Drehstromnetz 2 schliesst ,dann ,die ,Sekun- därspann,ung ,
des Transformators 15 mit dem Sekundärstrom des Stromwandlers 19 einen Phasenwinkel von 90 ein. Die von diesem Sekundärstrom an dem ohmsehen Widerstand 14 und an der Induktivität 18 erzeugten Spannungen ergeben eine Resultierende,
deren Phasenlage im Verhältnis zur Sekundärspan- nung des Transformators <B>A</B> von dem Grö ssenverhältnis von 15 und 1,8 abhängt. Diese Resultierende liefert die für das Parallel- arbeiten mit andern Generatoren übliche Kompoundierung, so :
dass bei konstanter Netz spannung ,die Generatorleistung auf konstan ten cos 99 geregelt wird.
,Statt die Drosselspule 7 in Reihe zur Gleich#richterauordnung 4 zu schalten, könnte man sie auch parallel .zu dieser legen. Man mussdann nur dafür Sorge tragen, dass bei steigender Netzspannung die Gesamtv'or- magnetisierung der Drosselspule vergrössert wird.
Statt des in der Figur dargestellten Kipp- kreises könnten auch andere Kippkreise An wendung finden..
So zeigt zum Beispiel Fig. 3 einen Kippkreis, der aus einer eisenhaltigen Drosselepule 1.3 und einem Kondensator 21 und einem ohmschen Vorschaltwiderstand 20 besteht.
Zum Unterschied von der Anord nung nach Fig. 1 wird der Kondensator 21 so bemessen, dass in einem gewissen Strom bereich sein Strom grösser als der Drossel strom ist, so dass der aufgenommene Strom in einem gewissen Spannungsbereich ka.pazi- tiv ist.
Der ohmsche Widerstand \?U wird Co bemessen, da.ss im Arbeitspunkt 11 eine hori zontale Wendetangente entsteht, wie es in Fig. I dargestellt ist. lla.n arbeitet hier in dem links von der Ordinatenachse liebenden Teil der Charakteristik. Bei einer kleinen Spannungserhöhung nimmt der Strom sehr schnell ab.
Würde man daher die Anordnuno- bei ,der in Fi:-. 1 dargestellten Scbaltung verwenden, so würde man die Wicklung 9 so schalten.
dass sie im gleichen Sinn wie die Wicklung 11) wirkt und keine Selbsterregung eintritt, oder die Wicklung 9 weglassen. Es würde sich dann ergeben, dass in gewünschter Weise bei steigender Netzspannung die Ge- samtvormagnetisierung abnimmt,
dagegen bei sinkender Netzspannung zunimmt. Statt eines ohmschen Vorsehaltwidersta.ades kann man auch einen kapazitiven Vorsehaltwider- stand verwenden,
und dann je nach Wahl des Vorschaltkondensators den Arbeitspunkt mit horizontaler Tangente rechts oder links von der Ordinatenachse leben. Es kann bei dieser Anordnung nur der links vom Maxi mum liegende Bereich ausgenutzt werden.
Stau eines ohmschen oder kapazitiven Zrorscha.ltividerst < lndes kann man auch die Parallel- oder Reihenschaltung aus einem ohmsehen und edlem ka.pazitiven Vorschalt- widerstand vorsehen.
Man kann dann eine horizontale -Wendetangente auch beim Strom Null erhalten. Man kann sowohl in .dem Be reich arbeiten, in dem bei zunehmender Span nun- der Strom abnimmt, als auch in dem Bereich, in dem bei zunehmender Spannung der Strom zunimmt.
In Fig. 5 ist ein solcher Resonanzkreis dargestellt, welcher aus der eisenhaltigen Drossel 13, dem Parallelkonden sator 21, dem ohmschen Widerstand 20 und dem kapazitiven Vorschaltwiderstand 22 be steht. Bei der Anordnung nach Fig. 5 liegt noch in Reihe mit dem Kondensator 21 eine kleine Drosselspule 23, die mit dem Konden sator auf die dritte Oberwelle abgestimmt ist.
Dadurch werden die dritten Oberwellen, die durch die Eisensättigung der Drosael- spule 13 erzeugt werden, kurzgeschlossen und so von den äussern Stromkreisen ferngehal ten. Man kann auch die Anordnung zum Bei spiel so treffen, dass der Kondensator ?? nur in Reihe zur Drosselspule 13 geschaltet ist.
In Fi,g. 6 ist ein anderes Ausführungs- beispiel der Erfindung dargestellt. 1 ist wie der der Generator, der auf das Netz ? arbei tet. Zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. 1 besitzt der Generator eine beson dere Erregermaschine 30. deren Erregeiwiek- lung 31 über die Gleichrichteranordnun ,g 32 gespeist wird.
Dem Cleichrichtertransforrna- tor 33 werden zwei Ströme primär zugeführt, einmal der Belastungsstrom des Generators und einmal der Strom der an das Netz an geschlossenen Drosselspule 31..
In Reihe zur G leichriehteranordnung 3 2 liegt eine Drosselspule 35. welche eine Gleich- stromwickIung besitzt, die von der Differenz zweier Ströme so erregt wird. dass bei stei gender Netzspannung die Vormagnetisierung abnimmt.
Zu diesem Zweck ist ein Resonanz kreis au.s dem Kondensator 36 und der eisen halti.gen Drossel 3 7 vorgesehen, dessen Strom über die Gleichrichteranordnung 3,8 bleich- gerichtet wird. Ferner ist ein Kondensator 39 vorgesehen, dessen Strom über die Gleich- richteranordnun- -10 gleichgeriebtet -wird. So wohl der Kippbreis, iil,
s auch der Konden sator 39 :sind über den Transformator 43 an den an das Netz anheschlaaenen Transfor mator 11 angesehlassen. Die. beiden Gleich richter 38 und<B>10</B> ) sind mit ihren Gleichstrom- seiten über den -\Vidershnd -t1 und über die Leitungen 50, 51 und 52 gleichsinnig in Reihe geschaltet bezw. kurzgesch.lo:
ssen. In- folgedessen wird bei Gleichheit der :Ströme des Kondensatons 39 und der Drossel 37 der Wie klun- _t 7 kein Strom zugeführt.
Sind je doch die' Ströme von 39 und 37 ungleich, dann fliesst durch die Wicklung .I7 der Dif ferenzstrom. dessen Richtung davon abhän gen würde, ob der Strom von 39 grösser als von 3 7 ist oder umgekehrt. Um in der Wick lung 47 nur einen Strom bestimmter Ricb- tung zuzulassen,
ist dann noch der Gleich- riehter 42 vorgesehen. Fig. 7 zeigt an -der Kurve a ,die Abhängigkeit des Stromes der Drosselspule .37 von der Netzspannung und an derGeraden b,die Abhängigkeit,des )Stro mes !des Kondensators 3'9 von der Netzspan nung.
Der Gleichrichter 42 ist nun in einem derartigen -Sinne eingeschaltet, dass durch die Wicklung 47 von den Differenzströmen zwi- r, l en Kurven a und b der Fig. 7 nur s 'hen c der vertikal schraffierte Differenzstrom flie ssen kann, wenn also -der ,
Strom des Gleieh- richters 40 grösser ist als der Strom es G.leiehrichters 3,8.
Man könnte der Drosselspule 35 noch eine weitere Gleichstromwicklung .geben, die vom gleichgerichteten Stromdes Gleichrichters 3'2 oder von der Erregerspannung erregt wird, und im gleichen Sinn wirkt wie die darge stellte Gleiehstromwieeklung. Die vom ,gleich gerichteten Strom bezw. der Spannung er regte Wicklung wird so bemessen,
dass keine Selbsterregung der Drossel eintritt.
Im Ausführungsbeispiel ist die Primär- wicklung des Transformators 43 nicht un- mittelbar an die Sekundärwicklung des Transformators 44 angeselzlossen, sondern über einen Spannungsleiter, bestehend aus der Drosselspule 48, dem Kondensator 45 und dem ohmschen Widerstand 46, um die Fre- quenza,bhä.ngi,gkeit auszugleichen.
Dieser Spannungsteiler wirkt in der Weise, dass die dem Kondensator 39 und ,clem Kippkreis zu geführte Spannung mit steigender Frequenz in gewünschter Weise zunimmt. Man könnte aber noch andereSchaltungen zur Frequenz kompensation anwenden.
Auch bei der S-chal- tung nach Fig. 1 .und auch bei Anwendung anderer kippfähiger Kreise zur Steuerung kann, eine Frequenzkompensation durchge- führt werden.