DE1171073B - Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Spannung eines Synchrongenerators - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 k

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21 d2 - 6/01

H 325.44 VIIIb/21 d2

28. Februar 1958
27. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Spannung eines Synchrongenerators mit einer selbstregelnden Erregereinrichtung, in der eine von der Generatorspannung abhängige Stromkomponente und eine durch Stromtransformatoren erzeugte lastabhängige Stromkomponente überlagert und über eine Erregerstromgleichrichterbrücke der Erregerwicklung des Generators zugeführt werden, und mit im Stern geschalteten vormagnetisierten Drosseln, die mit den wechselstromseitigen Anschlußklemmen der Erregerstromgleichrichterbrücke verbunden sind und deren Sternpunkt an eine in Abhängigkeit von der Generatorspannung gespeiste Vormagnetisierungsstromgleichrichterbrücke angeschlossen ist.

Bei einer bekannten Schaltung dieser Art wird eine Gleichstromerregung dadurch erzielt, daß die Sekundärwicklungen von zwei Stromwandlergruppen zu symmetrischen Dreiphasenschaltungen vereinigt werden. Zwischen den Nullpunkten dieser Schaltungen ist eine Gleichstromquelle angeschlossen, z. B. können die Nullpunkte bei der bekannten Schaltung an die Gleichstromseite eines Gleichrichters angeschlossen sein, der von einer Wechselstromquelle in Reihe mit einem Transduktor gespeist wird. Der Transduktor soll selbsterregt sein und hat eine erste Steuerwicklung, die von einem konstanten Strom einer Gleichstromquelle durchflossen ist, und eine zweite Steuerwicklung, die über einen Gleichrichter an die Belastungsklemmen des Generators angeschlossen ist. Die beiden Steuerwicklungen sind so angeordnet, daß die konstante Erregung der ersten Wicklung der Selbsterregung des Transduktors entgegenwirkt, während die der Generatorspannung proportionale Erregung in der zweiten Steuerwicklung die Selbsterregung übersteigt. Der Aufbau dieser bekannten Anordnung für die Vormagnetisierung eines Kompoundierungssystems ist verhältnismäßig aufwendig. Es ist ein zusätzlicher Gleichrichter vorgesehen. Ferner werden noch eine Gleichstromquelle und eine Wechselstromquelle benötigt. Soll bei dieser bekannten Anordnung weiterer apparativer Aufwand vermieden werden, so wird man als Stromquellen fremde Netze verwenden müssen.

Die vorliegende Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, diese bekannte Anordnung durch eine Schaltung zu ersetzen, die mit einfacheren Mitteln das Gleiche leistet, insbesondere ohne zusätzliche Stromquellen auskommt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art vorgesehen, daß die Vormagnetisierungsstromgleichrichterbrücke in Abhängigkeit von Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der
Spannung eines Synchrongenerators

Anmelder:

Hansa-Motorenfabrik Gustav Altmann,

Hamburg-Bahrenfeld, Holstenkamp 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Karl-Henry Mattsson, Stockholm

der Generatorspannung über einen Frequenzwandler gespeist wird. Vorzugsweise besteht der Frequenzwandler aus einem an die Generatorausgangsleitung angeschlossenen Transformator, dessen Primärwicklungen im Stern und dessen Sekundärwicklungen in Reihe mit je einem Kondensator geschaltet sind, wobei diese Reihenschaltungen parallel geschaltet und mit der Magnetisierungsstromgleichrichterbrücke verbunden sind.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Anordnung sieht vor, daß der Frequenzwandler aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklungen in den Verbindungsleitungen zwischen den Generatorausgangsleitungen und dem Erregerstromgleichrichter liegen und dessen Sekundärwicklungen in Reihe mit je einem Kondensator liegen, wobei diese Reihenschaltungen parallel geschaltet mit der Magnetisierungsstromgleichrichterbrücke verbunden sind.

Vorzugsweise wird bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung in der Leitung für den Vormagnetisierungsstrom ein verstellbarer Widerstand angeordnet.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die Abgänge der im Stern geschalteten Sekundärwicklungen des Spannungstransformators an Kondensatoren angeschlossen, die ihrerseits wieder im Stern geschaltet sind. Zwischen diesen beiden Sternpunkten liegt bei rein sinusförmigen Sekundärspannungen die Spannung Null. Bei einer Sekundärspannung mit Oberwellen, deren Ordnung durch drei teilbar ist, treten an den Kondensatoren Spannungen auf, die phasengleich sind und somit ein Spannungspotential zwischen den beiden Sternpunkten und damit auch an den Eingängen der Gleichrichterbrücke zur Folge haben. Derartige Oberwellen werden in einem Transformator durch Sättigungserscheinungen im Kern erzeugt. Bei geeigneter Sättigung des Transformators erzeugt daher eine zu hohe Gernerator-

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spannung Oberwellen in den Sekundärwicklungen des Spannungstransformators, wodurch wiederum eine Spannung an der Gleichrichterbrücke für den Vormagnetisierungsstrom verursacht wird. Bei zu kleiner Generatorspannung hingegen ist diese Spannung praktisch Null.

Der mit »Frequenzwandler« bezeichnete Bauteil entspricht in seinem Aufbau an sich einem Frequenzwandler, wird aber im wesentlichen in der erfindungsgemäßen Anordnung nicht in dieser Eigenschaft verwendet. Im vorliegenden Fall wird vielmehr die Tatsache ausgenutzt, daß die am Frequenzwandler erzeugten Oberwellen in ihrer Stärke von der Sättigung des Transformatorkernes und somit auch von der Generatorspannung abhängig sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Anordnung entsprechend den Fig. 1 _ao und 2 mit Zuführung des Vormagnetisierungsstromes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1.

Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung beruhen auf einer gemeinsamen Grundanordnung, deren Elemente daher in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Der Generatori wird über Schleifringe2, 3, Leitungen 4, 5 und eine Erregerstromgleichrichterbrükkenschaltung 6 erregt. Der Gleichrichterbrückenschaltung wird ein Dreiphasenstrom zugeführt, der aus zwei Komponenten besteht. Eine Komponente ist spannungsabhängig und wird über die Leitungen 7, 8, 9 zugeführt. Diese Leitungen sind mit den Generatorhauptleitungen 10, 11, 12 verbunden. In diesen Leitungen 7, 8, 9 liegt ein Blindwiderstand. Die andere Komponente des Erregerstromes hängt von der Belastung des Generators 1 ab und wird über Stromtransformatoren 13 erzeugt, deren Sekundärwicklungen ebenfalls mit der Erregerstromgleichrichterbrücke 6 über Leitungen 14, 15, 16 verbunden sind. Die Leitungen 7, 8, 9 und 14, 15, 16 sind bei 17, 18, 19 miteinander verbunden. An dieser Verbindungsstelle ist zugleich eine dreiphasige Drossel 20 abgezweigt, die im Stern geschaltet ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind in den Leitungen 7, 8, 9 Drosseln 21, 22, 23 angeordnet. Diese Drosseln sind zweckmäßigerweise zur Anpassung mit Anzapfungen versehen. Zur Kompensation der Drosseln besteht die Möglichkeit, an die Hauptleitungen 10, 11, 12 Kondensatoren 24 anzuschließen.

Die abgezweigten Drosseln 20 sind gegenüber den Drosseln 21, 22, 23 kleiner, so daß die durch die Zuschaltung dieser Drosseln entstehende Phasenverschiebung nicht ins Gewicht fällt. In der dargestellten Schaltung werden die Drosseln 20 vormagnetisiert. Der Vormagnetisierungsstrom wird in der F i g. 1 von den Hauptleitungen 10, 11, 12 abgenommen, und er geht über Vormagnetisierungsgleichrichterbrücke 27, deren Gleichstromseite über die Leitungen 28, 29 mit den Sternpunkten der Drosseln 20 bzw. der Sekundärwicklungen der Stromkondensatoren 13 verbunden ist.

Die Gleichrichterbrücke 27 ist an die Hauptleitungen 10, 11, 12 über einen Transformator angeschlossen, dessen Primärwicklungen 37 in Stern geschaltet und an je eine der Hauptleitungen 10, 11, 12 angeschlossen sind. Die Sekundärwicklungen 38 sind mit je einem Kondensator 39, 40, 41 in Reihe geschaltet, und diese Reihenschaltungen sind unter sich parallel geschaltet und an die Magnetisierungsstromgleichrichterbrücke 27 angeschlossen. Die Kondensatoren 39, 40, 41 dienen zur Aussiebung einer Oberwelle, damit in der dargestellten Schaltung eine Spannung an dem Vormagnetisierungs-Stromgleichrichter liegt. Es handelt sich daher bei der Anordnung 38-41 praktisch um einen Frequenzwandler.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 erzeugt einen frequenzabhängigen Magnetisierungsstrom. Bei dieser Anordnung sind in die Leitungen 7, 8, 9 Primärwicklungen eines oder mehrerer gesättigter Frequenzwandler 55, 56, 57 geschaltet. Die Sekundärwicklungen der Frequenzwandler 55, 56, 57 sind jeweils mit einem Kondensator 58, 59, 60 in Reihe geschaltet, wobei die Kondensatoren mit den Sekundärwicklungen auf eine Frequenz abgestimmt sind, die durch die Frequenzwandler 55, 56, 57 erzeugt wird. Zweckmäßig handelt es sich hierbei um eine Oberwelle der Generatorenfrequenz.

Die aus den Sekundärwicklungen der Frequenzwandler und den Kondensatoren 58, 59, 60 bestehenden Reihenschaltungen sind untereinander parallel geschaltet und an die Wechselstromseite der Vormagnetisierungstromgleichrichterbrücke 27 angeschlossen.

Bei Sättigung der Frequenzwandler 55, 56, 57 wird in dem Sekundärkreis der Frequenzwandler eine Spannung höherer Frequenz erzeugt, so daß in dem Falle einer Zunahme der Generatorspannung ein Vormagnetisierungsstrom erzeugt wird, der in der beschriebenen Weise an die Sternpunkte der Drosseln 20 und der Stromtransformatoren 13 angelegt wird. Wenn die Frequenzwandler ungesättigt sind, wird kein Magnetisierungsstrom erzeugt.

Zur Anpassung ist auch bei dieser Ausführungsform im Magnetisierungsstromkreis beispielsweise in der Leitung 28 ein einstellbarer Widerstand 61 angeordnet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Spannung eines Synchrongenerators mit einer selbstregelnden Erregereinrichtung, in der eine von der Generatorspannung abhängige Stromkomponente und eine durch Stromtransformatoren erzeugte lastabhängige Stromkomponente überlagert und über eine Erregerstromgleichrichterbrücke der Erregerwicklung des Generators zugeführt werden und mit den wechselstromseitigen Anschlußklemmen der Erregerstromgleichrichterbrücke verbundenen, im Stern geschalteten vormagnetisierten Drosseln, deren Sternpunkt an eine in Abhängigkeit von der Generatorspannung gespeiste Vormagnetisierungsstromgleichrichterbrücke angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsstromgleichrichterbrücke (27) in Abhängigkeit von der Generatorspannung über einen Frequenzwandler gespeist wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler aus einem an die Generatorausgangsleitungen (10,11, 12) angeschlossenen Transformator (37, 38) be-

steht, dessen Primärwicklungen (37) im Stern und dessen Sekundärwicklungen (38) in Reihe mit je einem Kondensator (39, 40, 41) geschaltet sind, wobei diese Reihenschaltungen parallel geschaltet und mit der Magnetisierungsstromgleichrichterbrücke (27) verbunden sind (F i g. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklungen (55, 56, 57) in den Verbindungsleitungen (7, 8, 9) zwischen den Generatorausgangsleitungen und dem Erregerstromgleichrichter (6) liegen und dessen Sekundärwicklungen in Reihe mit je einem Kondensator (58, 59, 60) liegen, wobei diese Reihenschaltungen parallel geschaltet und mit der Magnetisierungsstromgleichrichterbrücke (27) verbunden sind (F i g. 2).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (28) für den Vormagnetisierungsstrom ein verstellbarer Widerstand (62) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
ίο Deutsche Patentschriften Nr. 932 319, 934181;

deutsche Auslegeschriften S 33407 VIIIb/21 d² (bekanntgemacht am 21.6.1956); L 17136VIIIb/ d² (bekanntgemacht am 27.10.1955);
französische Patentschrift Nr. 1156 749.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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