DE1241529B - Selbsterregter Synchrongenerator - Google Patents

Selbsterregter Synchrongenerator

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DE1241529B
DE1241529B DE1963H0048427 DEH0048427A DE1241529B DE 1241529 B DE1241529 B DE 1241529B DE 1963H0048427 DE1963H0048427 DE 1963H0048427 DE H0048427 A DEH0048427 A DE H0048427A DE 1241529 B DE1241529 B DE 1241529B
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DE
Germany
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winding
synchronous generator
voltage
excitation
stator
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Pending
Application number
DE1963H0048427
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Karl-Henry Mattsson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANSA MOTORENFABRIK GUSTAV ALT
Original Assignee
HANSA MOTORENFABRIK GUSTAV ALT
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Publication of DE1241529B publication Critical patent/DE1241529B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/26Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
    • H02K19/30Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for compounding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Selbsterregter Synchrongenerator Für Synchrongeneratoren sind verschiedene Mögr lichkeiten, ihre Klemmenspannung zu regeln, bekanntgeworden. So ist es z. B. bekannt, das Polrad aus einer Erregermaschine zu speisen, deren Feld durch besondere Regler in Abhängigkeit von der abgegebenen Klemmenspannung des Generators ver:-ändert wird. Weiterhin ist es bekannt, mit Transduktoren oder Transistoren bestückte Regler für die Regelung der Klemmenspannung einzusetzen. Diese Regler ermöglichen zwar eine ausreichende Genauigkeit der Spannungshaltung, die auch bei Temperaturschwankungen innerhalb der üblichen Grenzen eingehalten wird, haben aber den Nachteil, daß die Spannungshöhe beim Hersteller fest eingestellt und nur geringfügig durch handbetätigte Geräte verändert werden kann und daß der Aufwand für diese Geräte groß ist.
  • Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 678 248 ein selbsterregter Wechselstromgenerator bekanntgeworden, bei dem der Erregerstrom über eine mit der Statorwicklung verbundene Drosselspule entnommen, in einem Gleichrichter gleichgerichtet und dem Polrad zugeführt wird. Dabei wird nach einem Ausführungsbeispiel die Drosselspule nicht direkt mit der Statorwicklung verbunden, sondern mit einer gegenüber der Statorwicklung um 90' verschobenen Erregerwicklung. Erregerwicklung und Statorwicklung sind dabei nicht galvanisch miteinander verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen selbsterregten Synchrongenerator mit einer Statorwickluno, und einer im Stator angeordneten Erregerwicklung und mit einem Polrad, das über Gleichrichter mit der Erregerwicklung verbunden ist, eine einfache Steuerung zu schaffen, die bei ausreichender Genauigkeit, mit der die Klemmenspannung gesteuert wird, mit wenigen zusätzlichen Hilfsmitteln arbeitet und somit sehr einfach ini Aufbau ist. hn Vergleich zu dem bekannten Wechselstromgenerator nach der deutschen Patentschrift 678 248 soll die Steuerung verbessert werden.
  • Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß Erregerwicklung und Statorwicklung galvanisch miteinander verbunden und in denselben Nuten angeordnet sind und daß zur Bildung einer belastungsstromabhängigen Erregerstromkomponente mit den den Generatorklemmen entgegengesetzten Enden der Statorwicklung je ein Widerstand verbunden ist. Bei dieser Ausbildung des Synchrongenerators ergeben sich folgende Vorteile: Im Leerlauf fließt in den Widerständen nur die entsprechende Komponente des Stromes in der Erregerwicklung und ruft an den Widerständen einen bestimmten Spannungsabfaff hervor. Bei Belastung des Generators wird der Spannungsabfall in den Widerständen verkleinert, Bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände und der Spannung an der Erregerwicklung kann der Spannungsabfall in den Widerständen bei einer bestimmten Belastung praktisch auf Null gebracht werden. Dadurch ergibt sich eine automatische Spannungserhöhung an der Erregerwicklung, die ausreicht, um über die Gleichrichter und das Polrad die Erregung so weit zu verstärken, daß die an den Klemmen vorhandene Spannung konstant bleibt. Durch die Anordnung von Erregerwicklung und Statorwicklung in denselben Nuten wird eine ausgezeichnete Symmetrie der Maschine erreicht, die galvanische Verbindung macht es möglich, den elektrischen Winkelm zwischen den Zeigern der Erregerspannung und der Generatorklemmenspannung wählbar zu machen. Zu letzterem ist darauf hinzuweisen, daß die Drehung des Zeigers des lastabhängigen Erregerstromanteiles gegenüber jenem des lastunabhängigen Erregerstromanteiles um etwa 901 aus den deutschen Patentschriften 1000 503 und 1038 175 bekannt ist.
  • Bei dem Generator nach der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, zwischen Gleichrichter und Polrad ein handbetätiggtes Polglied zu schalten. Mit Hilfe dieses SteRgliedes kann der Nennwert für die Generatorklemmenspannung verändert werden. Dies ist z. B. dann notwendig, wenn bei einem weiter entfernt liegenden Verbraucher mit einem bestimmten Spannungsabfall in den Zuleitungen gerechnet werden muß, so daß die beim Verbraucher ankommende Spannung unter dem gewünschten Nennwert liegt. Mit Hilfe des Stellgliedes ist es außerdem möglich, die durch Änderung der Eigenwiderstände des Generators bei extrem weit auseinanderliegenden Betriebstemperaturen auftretenden Spannungsänderungen auszugleichen. Das erfindungsgemäß vorgesehene Stellglied gibt also die Möglichkeit, die Steuerung an die jeweils herrschenden Betriebsbedingungen anzupassen.
  • Die Erfindung ist sowohl bei Drehstrom- als auch bei Einphasengeneratoren verwendbar.
  • Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigt F i g. la einen Drehstromgenerator, die Statorwicklung des Generators und die Erregerwicklung sind um 90' el gegeneinander versetzt, wie aus dem in F i g. 1 b angegebenen Zeigerdiagramm hervorgeht, Fig. 2a einen Drehstromgenerator mit Anzapfungen an den Statorwicklungen, mit Hilfe dieser Statorwicklungen ist der elektrische Winkel zwischen Statorwicklung und Erregerwicklung auf größere oder kleinere Werte als 90' el einstellbar, wie aus dem zugehörigen Zeigerdiagramm in F i g. 2 b hervorgeht, F i g. 3 einen Drehstromgenerator, dem wahlweise zwei verschiedene Klemmenspannungen entnommen werden können, F i g. 4 einen Einphasengenerator.
  • Das Prinzip der Steuerung wird an Hand der F i g. 1 a beschrieben. In den Nuten des Statorpaketes eines Drehstrom-Synchrongenerators sind die Statorwicklungen 11 für die drei Phasen des Drehstromes untergebracht. Die Wicklungsenden sind in üblicher Weise mit UYW und XYZ bezeichnet. In den gleichen Nuten ist eine dreisphasige Erregerwicklung 12 untergebracht. Diese Erregerwicklung ist so gewickelt oder geschaltet, daß ihre Wicklungsachsen um einen bestimmten Winkel, vorzugsweise um 901 el, gegenüber den Wicklungsachsen der zugehörigen Statorwicklung verschoben sind. Damit sind auch die Zeiger der Spannungen der Statorwicklung 11 und Erregerwicklung 12 verschoben. Die Lage der Zeiger ist in F i g. 1 b mit einem Winkel von 901 dargestellt. Mit Uli ist dabei die Spannung der Statorwicklung in dem Strang V bezeichnet, mit Ul. die Spannung in der Erregerwicklung 12, die mit dem Ende Y der Statorwicklung des Stranges V verbunden ist.
  • Die Enden XYZ der Statorwicklung 11 sind zusammen mit den Anfängen der Erregerwicklung 12 an je einen Widerstand 13 angeschlossen, die ihrerseits in Sternschaltung verbunden sind.
  • Durch die remanente Spannung aus der Erregerwicklung 12 erregt sich der Generator über die Drehstrom-Brückenschaltung der Gleichrichter 14, das nachgeschaltete Stellglied 15 und das Polrad 16 mit den Klemmen I, K in dem Drehstromgenerator.
  • Bei Leerlauf des Generators fließt in den Widerständen 13 nur die entsprechende Komponente des Stromes in der Erregerwicklung 12 und ruft an den Widerständen 13 einen bestimmten Spannungsabfall hervor. Bei Belastung des Generators an den Klemmen UVW wird durch vektorielle Subtraktion der Stromkomponenten des durch die Statorwicklung fließenden Stromes der Spannungsabfall in den Widerständen 13 verkleinert. Bei entsprechender Wahl der Größe der Widerstände 13 und der Spannung der Wicklung 12 kann der Spannungsabfall in den Widerständen durch die vektorielle Subtraktion der Stromkomponenten bei einer bestimmten Belastung praktisch auf Null gebracht werden. Dadurch ergibt sich eine automatische Spannungserhöhung an der Erregerwicklung 12, die ausreicht, um über die Gleichrichter 14 und das Polrad 16 die Erregung so weit zu verstärken, daß die an den Klemmen UVW vorhandene Spannung, d. h. der Nennwert der Generatorklemmenspannung, konstant bleibt. Dabei ist der Spannungsverlust im Stellglied 15, der bei Belastung infolge des erhöhten Erregerstromes ebenfalls größer geworden ist, in die Auslegung der Größe der Widerstände 13 und der Spannung der Erregerwicklung 12 einbezogen. Durch Veränderung des Stellgliedes 15 kann der Erregerstrom und damit die abgegebene Spannung an den Klemmen UVW gesteuert werden.
  • Statt der Reihenschaltung von Stellglied 15 und Polrad 16 kann das Stellglied auch parallel zu dem Polrad angeordnet sein. Diese Möglichkeit ist durch die gestrichelte Darstellung des Stellgliedes 15' in der Fig. la angedeutet.
  • F i g. 2 a zeigt eine weitere Möglichkeit, die Feldverstärkung bei Belastung des Generators zu beeinflussen. Diese Möglichkeit besteht darin, daß die Statorwicklung 21 an ihren Enden XYZ Anzapfungen besitzt, an die die Erregerwicklung 22 angeschlossen werden kann. Durch die Wahl der verschiedenen Anzapfungen können verschiedene Winkel zwischen den Zeigern der Spannung von Statorwicklung und Erregerwicklung gewählt werden. Die im Ausführungsbeispiel gewählte Einstellung ist im Zeigerdiagramm in F i g. 2 b dargestellt, in dem U21 die Spannung in dem Strang V der Statorwicklung, die Spannung U2, die Spannung in der zugehörigen Erregerwicklung darstellen. Der Winkel zwischen den Zeigern der Spannungen in der Statorwicklung und in der Erregerwicklung ist größer als 90, el.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Generator, dem wahlweise zwei Spannungen entnommen werden können, zeigt F i g. 3: In die gleichen Nuten, die die Statorwicklung 31a aufnehmen, ist eine Zusatzstatorwicklung 31 b und außerdem die Erregerwicklung 32 eingebracht. Die algebraische oder vektorielle Addition der Teilspannungen ergibt den gewünschten Nennwert der Spannung. Dabei können die Teilspannungen an den Wicklungen 31 a und 31 b in einem beliebig wählbaren Verhältnis Anteil an der Gesamtspannung haben. Die Wahl der geteilten Wicklungsstränge im Stator des Generators hat auch eine andere Wahl der Widerstände, mit denen die Statorwicklung verbunden ist, zur Folge. Vorzugsweise werden auch die Widerstände geteilt in einen Widerstand 33 a, der mit der Wicklung 31 a zusammen eingeschaltet ist, und einen Widerstand 33 b, der zusammen mit Widerstand 33 a eingeschaltet ist, wenn beide Statorwicklungen eingeschaltet sind.
  • Auf einfache Weise ist die Umschaltung von der einen Spannung auf die andere möglich, wenn ein Verriegelungsschalter 37, der gleichzeitig die Statorwicklungen und die Widerstände umschaltet, vorgesehen ist. Bei der dargestellten Stellung des Schalters37 sind beide Wicklungen31a und 31b und beide Widerstände33a und 33b eingeschaltet, zwischen beiden liegt die Erregerwicklung 32. Wird der Schalter 37 in die linke Stellung gebracht, ist nur noch die Wicklung31a mit dem Widerstand33a eingeschaltet. Auch in diesem Fall liegt zwischen Widerstand und Wicklung die Erregerwicklung32. Die Arbeitsweise bei jeder der beiden Schaltstellungen ist die, wie sie an Hand der F i g. 1 a beschrieben wurde.
  • Die Erfindung ist auch bei einem Einphasengenerator verwendbar, wie es in F i g. 4 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung ist analog zu den Drehstromgeneratoren die Statorwicklung 41 in Reihe mit dem Widerstand 43 geschaltet, im Sternpunkt ist die Erregerwicklung 42 angeschlossen. Das andere Ende der Erregerwicklung 42 ist mit einer Gleichrichterbrücke 44 verbunden, an deren Gleichstromausgang der Generator unter Zwischenschaltung eines Stellgliedes angeschlossen ist. Der andere Wechselstromausgang der Gleichrichterbrücke führt über das zweite Ende des Widerstandes 43 auf den Nfittelpunktsleiter.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Selbsterregter Synchrongenerator mit einer Statorwicklung und einer im Stator angeordneten Erregerwicklung und mit einem Polrad, das über Gleichrichter mit der Erregerwicklung verbunden is4 dadurch gekennzeichnet, daß Erregerwicklung (12) und Statorwicklung (11) galvanisch miteinander verbunden und in denselben Nuten angeordnet sind und daß zur Bildung einer belastungsstromabhängigen Erregerstromkomponente mit den den Generatorklemmen(UVW) entgegengesetzten Enden(XYZ) der Statorwicklung je ein Widerstand (23) verbunden ist.
  2. 2. Synchrongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Winkel zwischen den Zeigern der Erregerspannung und der Generatorklemmenspannung wählbar ist. 3. Synchrongenerator nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Winkel zwischen den Spannungszeigem 901 el beträgt. 4. Synchrongenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Winkel zwischen den Spannungszeigem auf Werte größer als 901 el einstellbar ist. 5. Synchrongenerator nach einem der Anspräche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Statorwicklung (21) Anzapfungen für die Wechselstromwicklung (22) vorgesehen sind. 6. Synchrongenerator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden für Generatoren mit zwei wahlweise abnehmbaren Klemmenspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklung (31) in zwei hintereinandergeschaltete Wicklungen (31 a, 31 b) aufgeteilt ist von denen bei niedriger Spannung die eine (31a), bei höherer Spannung beide (31 a, 31 b) mit den Ausgangsklemmen verbunden sind, und daß zu jedem Wicklungsteil ein angepaßter Widerstand (33) eingeschaltet ist. 7. Synchrongenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (33) aus zwei Widerständen (33 a, 33 b) besteht, die bei Einschaltung beider Statorwicklungen (31a, 31 b) in Reihe geschaltet sind und von denen bei Einschaltung einer Statorwicklung (31 a) ein Widerstand (33 a) eingeschaltet ist. 8. Synchrongenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Drehstromgenerator als selbsterregter Synchrongenerator. 9. Synchrongenerator nach einem der Anspräche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen einphasigen Wechselstromgenerator als selbsterregter Synchrongenerator. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 678 248; deutsche Auslegeschriften Nr. 1000 503, 1038175.
DE1963H0048427 1963-03-04 1963-03-04 Selbsterregter Synchrongenerator Pending DE1241529B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2920101A1 (de) * 1979-05-18 1980-11-27 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur erregung von drehstromgeneratoren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE678248C (de) * 1935-03-26 1939-07-12 Duesterloh Fabrik Fuer Bergwer Anordnung zur Erregung von Wechselstromgeneratoren durch einen mittels ruhender Gleichrichter in Gleichstrom umgeformten Teil des erzeugten Wechselstromes
DE1000503B (de) * 1953-07-21 1957-01-10 Siemens Ag Anordnung zur Spannungsregelung, insbesondere zur Konstanthaltung der Spannung von Synchronmaschinen
DE1038175B (de) * 1953-10-30 1958-09-04 Siemens Ag Anordnung zur Spannungsregelung, insbesondere zur Konstanthaltung der Spannung von Synchronmaschinen

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