CH370154A - Einrichtung zur Erfassung elektrischer Grössen des Erregerstromkreises von elektrischen Maschinen, insbesondere Synchronmaschinen, bei denen eine Gleichstromerregerwicklung über umlaufende Gleichrichter von dem umlaufenden Anker einer Wec hselstromerregermaschine erregt wird - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Erfassung elektrischer Grössen des     Erregerstromkreises     von elektrischen Maschinen, insbesondere     Synchronmaschinen,    bei denen     eine          Gleichstromerregerwicklung    über umlaufende Gleichrichter von dem umlaufenden     Anker     einer     Wechselstromerregermaschine    erregt     wird       Zur Vermeidung von Schleifringen sind Erreger  schaltungen für umlaufende Maschinen mit Gleich  stromerregung, wie z. B.

   Synchronmaschinen, mit  einem umlaufenden Magnetsystem bekanntgeworden,       bei    denen den Feldwicklungen der Erregerstrom von  der ebenfalls     umlaufenden        Ankerwicklung    einer       Wechselstromerregermaschine    zugeführt ist, deren  Anker mit dem umlaufenden Feldsystem der zu er  regenden Maschine verbunden oder gekuppelt ist.  Hierbei wird der von der Erregermaschine erzeugte  Wechselstrom unter Verwendung von ebenfalls rotie  renden Gleichrichtern umgeformt, welche in dem  Anker der Erregermaschine oder dem Läufersystem  der zu erregenden Maschine     angeordnet    sind. Das  Magnetsystem der     Erregermaschine    ist     hiebei    statio  när angeordnet.

   Bei einem derartigen     Erregersystem,     das vorzugsweise für Synchrongeneratoren mit um  laufendem Magnetsystem in Betracht kommt, ergibt  sich nun die Schwierigkeit, dass es nicht mehr in der  bei Maschinen. mit Erregung über Schleifringe üblicher  Weise möglich ist, die     Erregerspannung    und den  Erregerstrom stationär zu messen, zu kontrollieren  oder für Regelzwecke oder Zwecke des Generator  schutzes heranzuziehen.  



  Die     Erfindung    bezieht sich auf die Aufgabe, auch  bei Maschinen mit einem umlaufenden Magnetsystem,  das über rotierende Gleichrichter von dem eben  falls rotierenden Anker einer     Wechselstromerreger-          maschine    erregt wird, in verhältnismässig einfacher  Weise eine Erfassung von Erregerspannung und/oder  Erregerstrom sowie die Regelung und etwaige Schutz  schaltungen in Abhängigkeit von der an der Feld  wicklung liegenden Erregerspannung bzw. dem diese  durchfliessenden Strom möglich zu machen.

   Gemäss    der     Erfindung    wird :diese Aufgabe dadurch gelöst, dass  im umlaufenden Teil des Maschinensatzes ein in     Ab-          hängigkeit    vom     Erregerstrom        und'/oder    von der Er  regerspannung des Erregerstromkreises     erregtes    Feld  system     vorhanden    ist, das in feststehenden, zusätz  lichen     Ständerwicklungen    den     genannten    elektrischen  Grössen proportionale Spannungen erzeugt.

   Besondere       Vorteile    kann es bieten, gegenüber dem     erwähnten     umlaufenden Feldsystem eine verteilte Mehrphasen  wicklung     anzuordnen    und an diese Wicklung über  eine     Gleichrichtergruppe    die     Messinstrumente,        Regel-          einrichtungen    oder Schutzeinrichtungen     anzuschliessen.     



  Im folgenden soll .die     Erfindung    näher anhand von  zwei Ausführungsbeispielen derselben erläutert wer  den, für weiche in den     Fig.    1 und 2 der Zeichnung  das     Schaltschema    wiedergegeben ist.

   Dabei ist     in          Fig.    1 eine Schaltung wiedergegeben, bei der     einem          Messkreis    sowie einem Regelkreis eine der     Spannung     an der Erregerwicklung proportionale     Hilfsspannung          zugeführt    wird.     Fig.    2     zeigt    demgegenüber ein     etwas     abgeändertes     Ausführungsbeispiel    zur Messung des  Erregerstromes sowie Ermöglichung einer Regelung in  Abhängigkeit vom Erregerstrom.  



       Fig.    1 bezieht sich, wie     angedeutet,    auf ein Er  regersystem     für        Synchronmaschinen        ohne    Schleif  ringe. Die in der     Zeichnung    wiedergegebene Schaltung  umfasst zunächst eine     Wechselatromsynchronmaschine     1 mit einer     dreiphasigen,    in     Stern    geschalteten Wick  lung 2, die auf dem ortsfesten Ständer 3 angeordnet  ist. Die Feldwicklung 4 der     Maschine    liegt im Läufer  5 und ist für     Gleichstromerregung    ausgebildet.  



  Die Erregung für die     Synchronmaschine    1 wird  von einer     Wechselstromerregermaschine    6 geliefert.       Die    dreiphasige Ankerwicklung 7 dieser Erreger-           maschine    ist umlaufend, während die Erregerwicklung  8 stationär angeordnet ist. Die umlaufende Erreger  wicklung 7 ist einem besonderen Läuferteil 5 zu  geordnet, der mit dem die     Gleichstromerregerwick-          lung    4 tragenden Läufer der     Synchronmaschine    1 ver  bunden oder vereinigt ist.

   Der der Wicklung 4 zu  geführte Erregerstrom     fliesst    über eine in     Vollwellen-          schaltung    angeordnete Gruppe 10 von rotierenden       Gleichrichtern,    die elektrisch zwischen den Wicklun  gen 4 und 7 eingeschaltet sind und innerhalb des Läu  ferkörpers 5 für die umlaufende Ankerwicklung 7 der       Erregermaschine    liegen. Man     erkennt,    dass bei dieser  Schaltung der Erregerstrom für die Feldwicklung 4  der Synchronmaschine nur innerhalb der umlaufen  den Maschinenteile     verläuft,    und dass Schleifringe  sowie Bürsten vollständig vermieden sind.  



  Die bereits     erwähnte    Erregerwicklung 8 der Er  regermaschine, welche feststehend angeordnet ist, wird  bei der dargestellten Schaltung von den Gleichstrom  sammelschienen 11 erregt, die in beliebiger Weise an  eine     Gleichstromquelle    angeschlossen sein können.  Die Erregung der     Feldwicklung    8 wird von einem       Spannungsregler    12 beeinflusst, der wiederum in Ab  hängigkeit von der Sekundärspannung bzw. elektri  schen Grössen der     Wechselstromsynchronmaschine    1  arbeitet. Die Regelspannung wird     hierbei    über einen  Stromtransformator 13 oder einen Spannungstransfor  mator sowie die Gleichrichter 14 übertragen.

      Um bei einer     derartigen    Anordnung mit Erregung  des Läufers der Synchronmaschine über ebenfalls  umlaufende Gleichrichter Erregerspannung, Erreger  strom oder beide Grössen für     Mess-,    Steuer- oder  Regelzwecke erfassen zu können, ist ein umlaufendes       Hilfsfeldsystem    15 vorgesehen, das auf dem Umlauf  körper 5 für den     Erregermaschinenank.er    vorhanden  ist. Das     Feldsystem    15 umfasst im wesentlichen eine       Anzahl    von Magnetpolen, die von dem     umlaufenden     Läuferkörper getragen werden.

   Jeder Pol trägt eine  Feldspule und die einzelnen Feldspulen sind in geeig  neter Weise zusammengeschaltet, dass sie eine     Hilfs-          erregerwicklung    16 bilden. Diese ist zu den Klemmen  der umlaufenden Feldwicklung 4 der Synchron  maschine bzw. den     Sekundärklemmen    der     Gleichrich-          tergruppe    10 parallel geschaltet. Infolgedessen wird  das Magnetsystem 15 über die Feldwicklung 16 in  Abhängigkeit von der     Erregerspannung    der Wicklung  4 erregt.

   Zur Begrenzung des Stromes in der Hilfs  wicklung 16 oder zur Erzielung der erforderlichen  Zeitkonstante kann noch ein     Vorschaltwiderstand    17  in den Erregerstromkreis der     Hilfswicklung    16 ein  geschaltet sein. Gegenüber der umlaufenden     Hilfs-          wicklung    15 ist eine feststehende     Hilfsankerwicklung     18 vorhanden, die in dem Maschinengehäuse in ge  eigneter Weise angeordnet und magnetisch mit dem  Feld der rotierenden Hilfswicklung 16 verkettet ist.  Die stationäre Hilfsankerwicklung 18 ist als in Stern       geschaltete        Drehstromwicklung    angedeutet.

   Jedoch  kann auch eine andere Wicklungsausbildung     und          Schaltung    vorgesehen werden.    Durch das umlaufende Magnetfeld der rotierenden       Hilfsfeldwicklung    16 wird eine Wechselspannung in  der stationären Wicklung 18 induziert, welche der  Sekundärspannung E der     Gleichrichtergruppe    10 bzw.  der Erregerspannung der Feldwicklung 4 direkt pro  portional ist. Um dies zu erreichen, ist der magne  tische Kreis des Feldsystems 15 so ausgebildet, dass  er über den ganzen Arbeitsbereich ungesättigt ist. Die  Klemmen der Wicklung 18 sind an eine in     Vollwel-          lenschaltung    angeordnete dreiphasige Gleichrichter  gruppe 19 angeschlossen.

   Sekundärseitig sind an die  Klemmen dieser     Gleichrichtergruppe    ein Messgerät 20  sowie ein     Regelkreis    für den Generator 2 angeschal  tet. Zu diesem Zwecke isst der Hilfstransformator 21  vorgesehen, der primärseitig an die Ausgangsspan  nung der     Gleichrichtergruppe    19 angeschlossen ist  und     sekundärseitig    in den von der Spannung     undoder     dem Strom des Generators 1 abhängigen Regelkreis       eingeschaltet    ist. Durch diesen Hilfstransformator 21.  wird in den Regelkreis eine Spannung e übertragen,  welche zeitlichen Änderungen des Erregerstromes pro  portional ist.  



  Durch die Spannung e wird eine Rückkoppelungs  wirkung in dem Spannungsregler 12 hervorgerufen,  wodurch ein     Überregeln    weitgehend vermieden und  eine Stabilisierung der Belastung des     Wechselstrom-          generators    1 erreicht wird.  



       Fig.    2 der Zeichnung gibt ein anderes Ausfüh  rungsbeispiel wieder, bei dem die Erregung es Ma  gnetsystems 15 durch den Erregerstrom der Wicklung  4 selbst erfolgt, so dass bei dieser Schaltung praktisch  die Messung des Erregerstromes sowie eine strom  abhängige Beeinflussung der Regelung möglich ist.  Zu diesem Zweck sind Stromwicklungen 22 auf dem  Magnetsystem 15 mit der     Feldwicklung    4 in Reihe  geschaltet. Da im übrigen die Schaltung gemäss     Fig.    2  vollkommen mit der Schaltung gemäss     Fig.    1 überein  stimmt, wird von einer ausführlichen Erläuterung der       Fig.    2 abgesehen.  



  Einzelheiten der beschriebenen Einrichtungen  können selbstverständlich abgeändert werden. So ist  es möglich,     Messeinrichtungen    in der beschriebenen       Art    für die Erfassung des Erregerstromes und der  Erregerspannung nebeneinander anzuwenden. Unter  Umständen kann es auch Vorteile bieten, die ermit  telte Spannung zur Beeinflussung der Steuerwicklung  von Magnetverstärkern zu verwenden, um die auf  tretenden     Spannungs-    oder Stromabweichungen zu  verstärken und unter Umständen direkt, mittels davon  gespeister Hilfswicklungen eine Regelung zu erzielen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Erfassung elektrischer Grössen des Erregerstromkreises von elektrischen Maschinen, insbesondere Synchronmaschinen, bei denen eine Glei'chstromerregerwicklung über umlaufende Gleich richter von dem umlaufenden Anker einer Wechsel stromerregermaschine erregt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass in dem umlaufenden Teil des Maschi nensatzes ein in Abhängigkeit vom Erregerstrom und/ oder von der Erregerspannung des Erregerstromkrei ses erregtes Feldsystem vorhanden ist, das in festste henden, zusätzlichen Ständerwicklungen den genann ten elektrischen Grössen proportionale Spannungen erzeugt. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das abhängig von den elektrischen Grössen des Erregerstromkreises erregte Magnet system ungesättigt ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass dem in Abhängigkeit von den elek trischen Grössen des Erregerstromkreises erregten Magnetsystem eine stationäre Mehrphasenwicklung zugeordnet ist.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d'ass an die die Messspannung abgebende Wicklung Mess-, Steuer- oder Regelkreise über eine Gleichrichtergruppe an- geschlossen sind. 4. Einrichtung nach Patentanspruch.

   und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den elek trischen Grössen der Erregerwicklung proportionale Wechselspannung über Gleichrichter als Steuerspan nung einem Magnetverstärker zugeführt wird, der sekundärseitig eine Regelwicklung speist.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den elek trischen Grössen des Erregerstromkreises proportio nale, gleichgerichtete Spannung an die Primärwicklung eines Rückkoppelungstransformators angeschlossen ist, der eine den zeitabhängigen Änderungen des Erregerstromes proportionale Spannungskomponente zur Rückkoppelung auf einen Regelstromkreis über trägt.