DE1588459A1 - Erregereinrichtung mit Schleifringen und Buersten zur UEbertragung hoher Erregerstroeme,vorzugsweise fuer grosse Synchron-Innenpolmaschinen - Google Patents
Erregereinrichtung mit Schleifringen und Buersten zur UEbertragung hoher Erregerstroeme,vorzugsweise fuer grosse Synchron-InnenpolmaschinenInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
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Description
Abschrift der ursprünglichen Unterlagen
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1
Hamilton/ka P 1 588 459-0-32
16. Juli 70 14/061
Erregereinrichtung mit Schleifringen und Bürsten zur Übertragung hoher Ei'regers tröme,
vorzugsweise für große Synchron-Innenpolmaschinen
Durch die Steigerung des Strombedarfs werden die Einheitsleistungen
der Generatoren ständig größer. Bei den heute in Betrieb befindlichen Generatoren der Größenordnung von
600 MVA treten Erregerströme bis zu 5000 A auf. Ströme
dieser Größenordnung sind noch mit konventionellen Mitteln, d. h. mit Kohlebürsten und einem Schleifring je Polarität,
zu beherrschen. Kohlebürsten haben bekanntlich nur eine bestimmte zulässige Stromdichte, die aus kühlungstechnischen
Gründen nicht weiter gesteigert werden kann.' Bei Erhöhung des zu übertragenden Stromes müßte man also die
Anzahl der Bürsten vergrößern. Zu dichte Besetzung der Schleifringe führt aber zu vergrößerter Strom- und Reibungswärme,
die wiederum eine unzulässig hohe Erwärmung der Schleifringe und der Bürsten zur Folge hat.
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Bei einer weiteren Vergrößerung der Einheits eistung mittels
flüssigkeitsgekühlter Induktoren ist mit einem weiteren
Ansteigen des Erregerstromes zu rechnen. Insbesondere bedingen flüssigkeitsgekühlte Induktoren mit direkter
Leiterkühlung große Leiterquerschnitte, um einen günstigen Kühlkanal unterbringen zu können. Große Leiterquerschnitte
ergeben aber hohe Erregerströme. Dieses gilt sowohl für
Synchrongeneratoren, insbesondere Turbogeneratoren, a]s
auch für Synchronmotoren beliebiger Frequenz und Phasenzahl.
Zur Bewältigung der hohen Erregerströme wurden bereits Flüssigkeitsschleifringe vorgeschlagen. Diese Schleifringe
arbeiten entweder mit Quecksilber oder mit Nak. Beide Medien sind jedoch für den praktischen Betrieb mit bestimmten
Nachteilen behaftet. Während Quecksilberdämpfe gesundheitsschädlich
sind, ist Nak in Verbindung mit Feuchtigkeit feuergefährlich. Es müssen also bei IPlüssigkeifcsSchleifringen
besorrlere zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen ergriffen
werden.
Die Erfindung bezieht; sich auf eine Erregereinrichtung mit
Schleifringen und Bürsten zur Übertragung hoher Erreger-Ströme,
vorzugsweise für große Synchron-Innenpolmaschinen,
wobei der Erregergleichstrom einer stationären Gleichrichtoranlagtmit
zwei oder mehreren Teilstromkreisen entnommen wird. Bei den herkömmlichen Erregereinrichtiuigen
dieser Art si id die Teilstromkreise gleich- und wechselsti'omseitig
mit einander parallel geschaltet und werden
als Parallelschaltung mit den Schleifringen verbunden.
Dabei können innerhalb' eines jeden Teilstromkreises mehrere
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Gleichrichterbrücken parallel geschaltet sein. Aufgabe der Erfindung ist, diese Erregereinrichtimg derart zu
gestalten, daß auch die bei sehr hohen Einheitsleistungen auftretenden sehr hohen Erregerströme übertragen werden
können, so daß ein betriebssicheres Verhalten von herkömmlichen Schleifringen und Bürsten auch bei Verwendung
für sehr hohe Erregerströme gewährleistet ist.
Die Erfindung besteht darin, daß je Polarität mindestens
zwei gesonderte Schleifringe vorgesehen sind, die getrennt voneinander jeweils von einem Teilstromkreis gespeist werden
und induktorwicklungsseitig zusammengeschaltet sind,
und daß eine für alle Teilstromkreise gemeinsame Stromregeleinrichtung zui1 Erreichung einer gleichmäßigen Strombelastung
für diese Teilstromkreise bzw. Schleifringe vorgesehen ist. Die Stromregeleinrichtung sorgt durch Stromvergleich
in den einzelnen Teilstromkreisen dafür, daß jeder Teilstromkreis und damit jeder Schleifring den gleichen
Strom führt. Die infolge von unterschiedlichen Widerständen der einzelnen Bürsten, Schleifringe und deren Zuleitungen
entstehenden ungleichen Ströme in den Teilstromkreisen und damit ungleichmäßigen Strombelastungen der
Schleifringe werden dadurch ausgeglichen, so daß eine gleichmäßige Strombelastung aller Schleifringe gegeben ist. Somit
wird vermieden, daß die Bürsten eines Schleifringes überlastet und des anderen nur schwach belastet werden.
Bei Verwendung von Dioden ist die Stromregeleinrichtung vorteilhaft auf der Wechselstromseite vorgesehen. Bei Verwendung
von Thyristoren werden diese durch die Stromregeleinrichtung ausgesteuert. Der Anschluß der Stromregelein-
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richtung erfolgt wahlweise auf der Wechselstrom- oder Gleichstromseite. Die in der Stromregeleinrichtung gemessenen
Ströme der Teilstromkreis werden auf ein Regelglied der. Einrichtung gegeben und bewirken in Verbindung
mit einem bei solchen Erregereinrichtungen immer vorhandenen Spannungsregler, daß die vorher ungleichen Ströme
ausgeglichen werden.
In der Zeichnung sind in Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung jeweils in Form einer Schaltung
in Anwendung bei einem Drehstrom-Synchrongenerator schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber ist die
Wechselstromseite der Erregereinrichtung in den Fig. 1 und 2 einphasig gezeichnet. In Wirklichkeit ist sie gewöhnlich
dreiphasig ausgeführt.
Der Synchrongenerator, dessen Ständerwicklung mit 10 bezeichnet ist, wird von seinem Induktor 11 aus erregt. Der
Induktor 11 hat nur eine Wicklung 12. An einem Ende dieser Wicklung 12 sind für den Pluspol zwei Schleifringe 13, 14-
und an dem anderen Ende der Wicklung 12 für den Minuspol zwei Schleifringe 15, 16 vorgesehen. Auf der Induktorwicklungsseite
sind die beiden Schleifringe 13 und 14- sowie 15 und 16 jeweils zusammengeschaltet. Zur Erzeugung des
Erregergleichstromes für die Wicklung 12 dient eine Gleichrichteranlage 17, die von eimern Dreiwicklu-igsumspanner 18
gespeist wird. Der ErregeogLeichstrom, der der Gleichrichteranlage
17 entnommen wird, wird bei den Schleifringen 13, 14-über Bürsten 19, -"Ό der Wicklung 12 zugeführt, und bei den
Schleifringen 15, 16 über Bürsten 21, 22 von der Wicklung
abgeführt. Die Gleichrichteranlage 17 ist in zwei Teilstromkreise aufgeteilt, die gestrichelt bzw. strichpunktiert eingezeichnet
und mit 23 bzw. 24- bezeichnet sind. Der Teilstromkreis
23 wei^t-e-ine Gleichrichterbrücke 25 und der
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Teilstromkreis 24 eine Gleichrichterbrücke 26 auf. Die
Gleichrichterbrücken 25, 26 sind mit Dioden 27 bestückt.
Je nach Belastung können den Gleichrichterbrücken ,jeweils eine oder mehrere Gleichrichterbrücken parallelgeschaltet
werden. Den beiden Schleifringen 13, 15 ist also der Teil-Stromkreis 23 und den beiden Schleifringen 14, 16 der Teil-.
Stromkreis 24 zugeordnet. Die beiden Schleifringe 13, 14 für den Pluspol werden somit getrennt gespeist, entsprechend
wird der Strom von den beiden Schleifringen 15, 16 am Minuspol getrennt abgeführt. Bei "Verwendung von Dioden 27 in
den Gleichrichterbrücken 25 und 26 muß der Umspanner 18
primärseitig geregelt werden; dies geschieht mit einer in bekannter Weise ausgeführten Regeleinrichtung 28. Anstelle
des Umspanners 18 kann ein Drehstromwellengenerator verwendet werden, dessen Spannung in ebenfalls bekannter Weise
auf dessen Erregerseite geregelt wird. Im Ständer sind darm, zwei galvanisch getrennte Wicklungen in Sternschaltung
(ähnlich der bekannten Doppelsternschaltung) untergebracht. Jede der beiden Wicklungen ist mit einer Gleichrichtergruppe
zusammengeschaltet.
Um zu bewirken, daß die Ströme in den beiden getrennten Teilstromkreisen (Erregerkreisen) möglichst gleich groß
sind, ist eine Stromregeleinrichtung 29 mit einem Differenzstromtransformator
30 vorgesehen. Sind die Ströme in den beiden getrennten Teilstromkreisen 23 und 24 gleich groß,
so sind auch die von ihnen erzeugten Flüsse im Magnetjoch des Transformators 30 gleich groß. Da sie einander entgegengerichfceb
sind, heben sie sich auf. Überwiegt ,jedoch der Strom in einem der beiden Teilstromkreise, so ergibt
sich eine Flußdifferenz, d.h. es entsteht ein. entsprechender Fluß in der einen oder anderen Richbung, je nachdem,
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welcher Strom größer ist. Dieser Differenzfluß erzeugt in
einer weiteren, mit dem Differenzstrom-Transformator 30
magnetisch gekoppelten Wicklung 31 einen entsprechenden Strom, der einem Stromtransformator 32 im Teilstromkreis
24 so zugeführt wird, daß er, wenn der Strom in diesem Stromkreis kleiner ist als im anderen, diesen /erstarkt.
■Auf diese Weise ergibt sich eine selbsttätige, einfache Regelung der Ströme in beiden Teilstromkreisen (Erregerkreisen)
auf gleiche Werte. Der Stromtransformator ^? kann
auch im Teilstromkreis 23 angeordnet sein.
In Fig. 2 ist eine ähnliche Anordnung wie die in Fig. 1 gezeigt. Hier sind jedoch die Gleichrichterbrü'keu 23
und 26 mit Thyristoren \3 bestückt. Ferner wird hier die
Generatoi'Hpannung (oder Blindlast bei Parallelbetrieb)
nicht von der Primärsei be des Dreiwicklungsumspanners 18 aus geregelt, sondern über die Thyristoren 3 5. Der Umspanner
18 arbeitet hier also mit konstanter Klemmenspannung. Anstelle des Umspanners 18 kann auch ein Drehstromwellengenerator
mit zwei galvanisch getrennten Ständerwicklungen genommen werden, der auf konstante Klemmenspannung
geregelt wird.
Die hier mit 34 bezeichnete Stromregeleinrich bung zur
Gleichhaltung der Ströme in den beiden Erreger-Teils bromkreisen
23 und 24 erhalten ihre Steuerimpulse von der Gleichstromseite. Zu der Stromregeleinrichtung "S4 gemäß dieser
Bauart gehören im wesentlichen zwei Gleichstromwandler
35 und 36 in den Teilstromkreisen 2-ί, 24 und ein Rege L-glied
37, das Teil eines Spannungsregler« 38 Lub. Die Sekundärströme
der beiden Wandler 3r? und v>6 wenlni über das
Regelglied 37 dem Spannungsregler ^8 zugeführt. DLt:
Tiilsbromregelung ist der Spannungsregelung un t;nrl agerb.
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ολπ ORIGINAL "■.-/.·..·-
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Die Regelung erfolgt durch"Steuerung der Zündung der
Thyristoren ?H (z.B. Anschnittssteuerung). Die Stromregeleiiirichtung
kann ihre Impulse auch von der Wechselstromseite aus erhalten. Zu diesem Zweck können anstelle
den" Gleichstromwandler 55, 36 auf der Wechselstromseite
zwrei Stromwandler o'9, 4-0 vorgesehen werden. Diese Wandler
sind striohliex'b in Fig. 2 eingezeichnet.
V Seiten Beschreibung
7 Fat ent ansPi'üehe
7 Fat ent ansPi'üehe
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Claims (2)
1. Erregereinrichtung mit Schleifringen und Bürsten zur
Übertragung hoher Erregerströme, vorzugsweise für große Synchron-Innenpolmaschinen, wobei der Erregergleichstrom
einer stationären Gleichrichteranlage mit zwei oder mehreren Teilstromkreisen entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß je Polarität mindestens zwei gesonderte Schleifringe (13, 14·? 15, 16) vorgesehen
sind, die getrennt voneinander jeweils von einem Teilstromkreis (23, 24) gespeist werden und
induktorwicklungsseitig zusammengeschaltet sind, und daß eine für alle Teilstromkreise (23, 24) gemeinsame
Stromregeleinrichtung (29, 34-) zur Erreichung
einer gleichmäßigen Strombelastung in den Teilstromkreisen und Schleifringen vorgesehen ist.
2. Erregereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Dioden (27) die
Stromregeleinrichtung (29) auf der Wechselstromseite vorgesehen ist.
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Erregereinrichtung "nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Thyristoren (33) die Stromregeleinrichtung (34) ihre Impulse von der Gleichstromseite
(über Gleichstromwandler 355 36) oder von der Wechselstromseite (über Stromwandler 39■>
40) erhält.
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AO
Leerseite
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Family Applications (1)
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GB1224622A (en) | 1971-03-10 |
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