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Einrichtung zum Erstregen und Gegenerregers von stromrichtergespeisten Feldwicklungen einer Maschine, insbesondere eines Generators FürdietFeldleistungvon Generatoren grössererLei stung führt sich in zunehmendem Masse der gesteuerte Stromrichter als robustes und praktisch trägheitslos arbeitendes Stellglied ein.
Seine Verwendung eröffnet zudem noch die Möglichkeit, beim Erstregen der Feldwicklungen die in diesen gespeicherte magnetische Energie an das Versorgungsnetz zurückzuliefern, indem der Stromrichter vom Gleichrichter- in den Wechselrichterbetrieb umgesteuert wird.
In vielen Fällen tritt die Forderung auf, die Feldwicklung auch mit negativem Erregerstrom, sogenanntem Gegenstrom, zu beaufschlagen, um die Ströme in den Dämpferkreisen zu kompensieren und vor allem auch, um die Beseitigung der Remanenz zu gewährleisten. Da ein Stromrichter wohl seine Spannung, nicht aber seinen Strom umkehren kann, ist es für diesen Betriebsfall üblich und bekannt, zum Zeitpunkt des Nulldurchganges des Erregerstromes, den Stromfluss im Polradkreis mittels eines Polwendeschalters umzukehren und den Stromrichter sodann zur Lieferung des Gegenstromes im Gleichrichterbetrieb auszusteuern.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass während einer Umschaltung des Polwendeschalters der Polradkreis kurzzeitig geöffnet ist, und dass damit die Gefahr besteht, dass z. B. bei zu früher Umschaltung infolge fehlerhafter Erfassung des Nulldurchganges des Erregerstromes überspannungen wegen der grossen Induktivität der Erregerwicklung entstehen, die zu Überschlägen bzw. Durchschlägen führen können. Der gleiche Effekt würde sich ergeben können, wenn bei fliessendem Erregerstrom der Polwendeschalter betätigt wird und der Stromrichter dabei noch im Wechselrichterbetrieb ausgesteuert ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine einfache und ständig betriebssichere Anordnung zum Erstregen und Gegenerregers von stromrichtergespeisten Feldwicklungen einer Maschine, insbesondere eines Gene- rators. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feldwicklung im Mittelzweig einer aus vier jeweils paarweise betätigbaren Schaltern gebildeteten, von der Stromrichterspannung gespeisten Brückenschaltung liegt, und dass mindestens einem der beiden zum Erregen zu schliessenden Schalter, welche in gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordnet sind, ein Ent- regungswiderstand parallel geschaltet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht darin, dass weitgehend unabhängig von dem Nulldurchgang des Erregerstromes von dem zum Erstregen erforderlichen Wechselrichterbetrieb der die Feldwicklung beaufschlagenden Stromrichter auf den zum Gegenerregers erforderlichen Gleichrichterbe- trieb umgeschaltet werden kann. Zu keinem Zeitpunkt wird der Polradkreis auch nur kurzzeitig geöffnet bzw. gesperrt, unabhängig davon, ob die Steuereinrichtung für die Stromrichter fehlerfrei arbeitet oder nicht. Auch bei Ausfall derselben lässt sich eine Generatorfeldwicklung mit der erfindungsgemässen Anordnung betriebssicher erstregen.
Die Erfindnung lässt sich auch dort anwenden, wo nur mit ungesteuerten Ventilen gearbeitet wird. Vorteilhaft wird hier in Reihe mit der aus unge- steuerten Ventilen bestehenden Speisespannungsquelle ein von einem Schalter überbrückbarer Schutzwiderstand angeordnet. Es ist zweckmässig, diesem Schutzwiderstand den dreifachen Wert des Ohmschen Widerstandes der Feldwicklung zu geben.
Ein Öffnen des dem Schutzwiderstand parallel liegenden Schalter während der Umschaltzeit der in der Brückenanordnung liegenden Schalter verhindert einen Kurzschluss der Speisespannungsquelle.
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Im folgenden sei die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Figur ist eine bekannte halbgesteuerte Brückenschaltung dargestellt, bestehend aus den unge- steuerten Ventilen 1 und den gesteuerten Ventilen 2, welche vom sekundärseitig angezapften Stromrichtertransformator 3 gespeist sind. Mit 4 ist ein Steuersatz und mit 5 ein Spannungsregler bezeichnet. Diesem wird ein Sollwert U und ein von den Ausgangsklemmen S und T eines Synchrongenerators 6 abgeleiteter Spannungsistwert U zugeführt.
Am Steuersatz 4 kann eine Eingriffsmöglichkeit in Form eines Befehlgebers 13 vorgesehen werden, um eine Umsteuerung in den Wech.selrichterbetrieb und .anschliessend darauf wieder in den Gleichrichterbetrieb auszulösen.
Zwischen den Ausgangsklemmen 7 und 8 der steuerbaren Gleichspannungsquelle fliesst der Strom is über die erfindungsgemässe Anordnung, wobei im Gleichrichterbetrieb die Spannung Us die in der Figur angegebene Richtung aufweist. Im Mittelzweig der von den Schalterpaaren S1 und S2 gebildeten Brückenschaltung liegt die Feldwicklung 9 des Dreh- stromgenerators 6. Sowohl die Schaltkontakte S1 als auch die Schaltkontakte S2 werden miteinander betätigt, so dass sich je nach der Stellung derselben ein Feldstrom in der einen oder der anderen Richtung durch die Erregerwicklung ergibt.
Die in der Figur dargestellte Stellung der Schaltkontakte gilt für das Erregen der Feldwicklung. Ein Entregungsvorgang mit anschliessender Gegenerregung läuft ausgehend von dem dargestellten Zustand folgendermassen ab:
Die Stromrichtergefässe 1 und 2 werden durch Betätigung des auf den Steuersatz 4 wirkenden Befehlsgeber 13 in den Wechselrichterbetrieb gesteuert. An den Klemmen 7 und 8 kehrt sich daher die Spannung bei beibehaltener Richtung des Stromes ie um und wirkt als stromvermindemde Gegenspannung. In der Nähe des Nulldurchganges des Erregerstromes i" erfolgt zweckmässigerweise ein Schliessen der Schalter S1 und ein sich daran anschliessendes Öffnen der Schalter S2.
Hervorzuheben ist hier, dass die Herbeiführung dieses Schaltzustandes unkritisch gegenüber dem Nulldurchgang des Erregerstromes i, ist, da für ihn, unabhängig von den Stellungen der Schalter S1 und S2 stets ein geschlossener Stromkreis vorhanden ist. In diesem Schaltzustand tritt eine Widerstandsent- regung über die jetzt nicht mehr überbrückten Ent- regungswiderstände 10 auf, welche jetzt über die geschlossenen Schalter S1 der Induktorwicklung 9 parallel angeordnet sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Widerstandswert des der Induktorwicklung 9 parallel liegenden Gesamtwiderstandes so bemessen wird, dass er nicht mehr als den dreifachen Wert ihres Ohmschen Widerstandes ausmacht. Nach dem Öffnen des Schalters S2 werden die Stromrichter wieder in den Gleichrichterbetrieb ausgesteuert, was ohne Rücksicht auf die Vorgänge im Kreis des Erregerstromes erfolgen kann,- wie ja überhaupt eine sichere Entre- gang auch bei Ausfall der Stromrichter durch die Entregungswiderstände gewährleistet ist.
An den Klemmen 7 und 8 erscheint daher wieder eine Spannung in der eingezeichneten Richtung, welche den Gegenstrom ig. durch die Erregerwicklung 9 zu treiben versucht und einen etwa noch vorhandenen Erregerstrom i. beschleunigt abbaut.
In Abwandlung der bisher erläuterten Anordnung lassen sich die Massnahmen der Erfindnug auch mit Vorteil bei einer Schaltung mit ungesteuerten Stromrichtern verwenden. Wenn die Klemmen 7 und 8 die Ausgangsklemmen einer Gleichrichterschaltung aus durchweg ungesteuerten Ventilen sind, beispielsweise in Mittelpunkt oder Brückenschaltung, so besteht die Abwandlung darin, dass die zwischen den Klemmen 8 und 11 liegende Brücke entfernt und stattdessen dazwischen der von einem Schalter S3 überbrückte Widerstand 12 geschaltet wird.
Dieser so zwischen die Speisespannungsquelle und der aus den Schaltern S1 und S2 bestehenden Brückenschaltung angeordnete Reihenwiderstand 12 hat die Aufgabe, einen Kurzschluss der Speisespannungsquelle während des gleichzeitigen Schliessens der Schalter S1 und S2 zu verhindern.
Die Entregung erfolgt nun, ausgehend vom Zustand voller Erregung in der Weise, dass zunächst der Schalter S3 geöffnet und dann der Schalter S1 geschlossen wird. Im Anschluss daran wird der Schalter S2 geöffnet und bewirkt ein Umpolen des Erregerstromes, so dass sich in kurzer Zeit ein negativer Erregerstrom i,. einstellt. Nach dem Öffnen des Schalters S2 kann der Schalter S3 geschlossen werden, so dass sich das Anwachsen des Gegenerregerstromes noch beschleunigt.
Die Erfindung bringt eine sehr einfache und betriebssichere Anordnung für das Erregen von Feldwicklungen in Vorschlag, welche komplizierte Steuer- und Überwachungseinrichtungen entbehrlich macht und unabhängig von einem Defekt der Stromrichter eine Entregung sicherstellt. Sie ist selbstverständlicherweise in ihrer Anwendung nicht auf Generatorfeld- wicklungen beschränkt, sondern kann auch z. B. bei Gleichstrommotorenantrieben mit Feldumkehr Bedeutung haben.