DE759745C - Einrichtung zur Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren ueber steuerbare Gleichrichter - Google Patents

Einrichtung zur Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren ueber steuerbare Gleichrichter

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DE759745C
DE759745C DES140129D DES0140129D DE759745C DE 759745 C DE759745 C DE 759745C DE S140129 D DES140129 D DE S140129D DE S0140129 D DES0140129 D DE S0140129D DE 759745 C DE759745 C DE 759745C
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DE
Germany
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voltage
excitation
rectifier
generator
generator voltage
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Expired
Application number
DES140129D
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English (en)
Inventor
Rolf Dipl-Ing Fries
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.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Expired 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
    • H02K19/28Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for self-excitation

Landscapes

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

Description

  • Einrichtung zur Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren über steuerbare Gleichrichter Bei der Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren mit Hilfe von Gleichrichtern im Erregerkreis können sich, sofern der Generator nicht auf ein bereits von anderer Seite her unter Spannung gehaltenes Netz arbeitet, Schwierigkeiten hinsichtlich der stabilen. Einstellung der Spannung ergeben. Diese Schwierigkeiten treten insbesondere bei schwacher Belastung oder bei Leerlauf auf. Wenn der Widerstand des Erregerkreises konstant bleibt und auch der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters, sofern dieser überhaupt steuerbar ist, nicht verändert wird, so ändert sich der von dem Gleichrichter gelieferte Erregerstrom des Generators linear mit der von dem Generator gelieferten Wechselspannung. Genau genommen verläuft der Generato@rstrom vergrößert um den Quotienten aus dem Spannungsabfall im Gleichrichter und dem Wider, stand des Erregerkreises proportional der dem Gleichrichter zugeführten Wechselspannung. Der Zusammenhang zwischen der Generatorspannung Uu, und dem Erregerstrom Je stellt graphisch aufgetragen also eine gerade Linie dar. die für l,. = o die Ordinatenachse U" oberhalb des Nullpunktes schneidet. Ist der Gleichrichter beispielsweise mit Hilfe von Gittern steuerbar, so ergeben sich für verschiedene Aussteuerutigsgrade des Gleichrichters verschieden stark geneigte Kennlinien. Diese Verhältnisse sind in Fig. i dargestellt. Die drei Kennlinien cal. a., und aa entsprechen drei verschieden hohen Ausst°uerungsgraden des Gleichrichters. Die sich so ergebende Geradenschar geht in erster Annäherung durch einen gemeinsamen Punkt A auf den negativen Teil der Ahszissenachse. Die Schnittpunkt: mit der Ordinatenachse sind bestimmt durch den auf die Wecliselstromseite umgerechneten S S panmingsabfall am Lichtbog e n, dem die Strecken hl, h, bzw. h. entsprechen.
  • In das Schaubild der Fig. i ist außerdem noch die für Leerlauf gültige Spannungskennlinie des Generator, eingetragen und mit c bezeichnet. Sie gibt in bekannter Weise den Zusammenhang zwischen der Leerlaufspannung des Generators und dem Erregerstrom J,. an. Da der Erregerkreis an der von dem Srnchrongenerator gelieferten Wechselspannung C'u. liegt, so können sich nur solche Arbeitspunkte einstellen, die zugleich auf der Leerlaufkennlinie c und je nach dem Atissteuerungsgrad des Err°gergleichrichters auf einer der Keimlinien a1, a., a. liegen. tun -neigt aber das Diagramm. daß die Kennlinien für den Erregerkreis die Leerlaufkennlinie c, wein überhaupt. so nicht nur in einem, sondern in zwei Punkten schneiden. Es gibt also. hei jedem Aussteuerungsgrad, bei dem sich der Generator überhaupt selbst erregen kann. zwei Werte: auf die sich die Spannung theoretisch einstellen könnte. Dabei ist jedoch der untere Spannungswert labil uni eine stabil; Einstellung der Spannung nur auf den oberen Wert möglich. Für die Erreg erkreiskennlinie al er füllt beispielsweise der Punkt Li zwar die Bedingung, daß er gleichzeitig auch einen Punkt der Leerlaufkennlinie c des Generators darstellt; die Spannung kann sich jedoch auf ilin nicht stabil einstellen. sondern muß «-eiter steigen his zu dein zweiten Schnittpunkt . der beiden Kennlinien.
  • Nun liegen bei den meisten 'Wechselstromgeneratoren die niagtietischen Verhältnisse so. ,Iaß wenigstens im Leerlauf oder hei kleinen Belastungen der der -Nennspannung entsprechende Arbeitspunkt in dem unteren Ber2ich der Krümmung d°r 'Magnetisierungskennlinie. jedenfalls nicht oberhalb ihres gekrümmten Teiles liegt. In Fig. i ist die N erinspannung in bezug auf die Leerlaufkennlinie c dementsprechend eingetragen. Damit liegt aber die Nennspannung in einem solchen Bereich der Leerlalifkeniilitiie. daß es in ihrer j`mgel@un,@ nur labil.c =@rlieitspunlcte gibt tin,l eine stabile Einstellung auf die -Nennspannun- bei Leerlauf bz«-. schwacher Belastung somit gar nicht möglich ist. In Fig. i würde sich die Spannung anstatt auf den labilen Punkt L., sofort atzt den stabilen Punkt einstellen.
  • Um diese Schwierigkeiten zu beheben. hat man bereits -Maßnahmen ergriffen. um die Spannungsstromkennlinie des Erregerkreises des Generators schneller als linear mit der Generatorspannung ansteigen zu lassen. Das ist in Fig. .2 kurvenmäßig dargestellt. Die Kennlinie des Erregerkreises besitzt die durch die Kurve d dargestellte Gestalt. Dadurch gelingt es. trotz des verhältnismäßig grol.ieii Spannungswertes h.. den diese Kennlinie auf der Ordinatenachse abschneidet. den stabilen Schnittpunkt S_, mit der Leerlaufkennlinie so zu legen, daß er init der -Nennspannung zusammenfällt. Selbstverständlich kann nunmehr durch mehr oder weniger starkes Neigen der Kennlinie d die -Nennspannung beliebig eingestellt «-erden.
  • Die bekannten Einrichtungen, die diesem Zweck di:ri:n. "Irenutz°ii nichtliireare Widerstände im Erregerkreis, z. B. tliermonegati\-e Widerstände. die der .Erreger«-icklung parallelgeschaltet sind. Dadurch «-erd:n jedoch die Verluste des Erregerkreises in unerwünschter Weise erhöht. Die Erfindung bezieht sich auf den Fall. dalß ein Wechs-eIstromgenerator über einen steuerbaren Gleichrichter eigen erregt wird. Gemäß der Erfindung wird hierbei zur Erzielung der in an sich bekannter :-eise schneller als linear mit der Generatorspannung ansteigenden Spannungsstronikennlinie des Erregerkreises der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters mit «-achsender Geiteratorspannung vermindert. Dadurch «erden zusätzliche Verluste in dem Erregerkreis vermieden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall, dali der Erregerstrom über einen steuerbaren Ouecksilberdampfgleichrichter geführt wird, ist in hig. 3 dargestellt. i sei der Ständer eines S-,=nchrongenerators. der auf das von keiner weiteren Spannungsduelle gespeiste Drehstromnetz 2 arbeiten möge. Der zur Erregung des Generators erforderliche Strom wird über einen Transformator 3 dein sechsplia,sigen Quecl,:silb.erdainpfgIeiclirichter d zugeführt. der die Erregerwicklung l> des Generators speist. Der Gleichrichter 4 ist mit nicht näher dargestellten Steuergittern ausgerüstet. die an die mit ä bezeichneten Punkt: angeschlossen sein mögen. Die Steuereinrichtung für die Gitter ist der Einiachlieit hall,°r 11o13 für zwei Gitter Vm einzelnen dargestellt. Sie Besteht im wesentlichen aus einem hochgesätti--ten Transformator (. welcher den iittei-11 l.-ui-zzeitigepannun`simpulse einste: lllbarer Phasenlage zufuhrt. Diese positiven Spannungsimpulse überlagern sich der von der Gleichspannungsduelle 7 gelieferten Sperrspannung. Der Gittertransformator 9, besitzt zunächst eine Wechselstromerregerwicklu!ug io, .der über dien Transformator 8 und eine nicht näher bezeichnete Kondensatordrosselanordnung ein zeitlich nach einer an-.genähert dreieckförmigen Kurve verlaufender Erregerstrom aufgezwungen wird. Die Sättigungsgrenze des Transformators 9 ist so gewählt, daß nur jeweils in dem Augenblick, in dem seine Erregung durch Null hindurchgeht, in den Gitterwicklungen 13 eine Spannung induziert wird.
  • Der Transformator 9 ist mit zwei weiteren Erregerwicklungen i i und 12 ausgerüstet, die in einander entgegengesetztem Sinn mit Gleichstrom erregt werden. Die Wicklung 12 ist zu diesem Zweck über einen Hilfsgleichrichter 16, vorzugsweise einen Trockengleichrichter, an die Ausgangsklemmen eines von der Wechselspannung gespeisten Spannungsgl!eicb:hafers 15 anigescb!los!s@en. Die Höbe des in der Wicklung 12 fließenden Erregerstromes kann mittels des Regelwiderstandes 17 beliebig eingestellt werden. Der anderen Gleichstromerregerwicklung i i wird dagegen über den Gleichrichter 14 und eine zweite Sekundärwicklung des Transformators 8 ein Gleichstrom zugeführt, der der Wechselspannung des Generators proportional ist. Da, wie oben erwähnt, die zeitliche Lage der in der Wicklung 13 induzierten Zündspannungsimpulse mit den Nulldurchgängen der resultierenden Erregung des Transformators 9 zusammenfällt, so läßt sich durch Änderung der Erregergleichströme in den Wicklungen i i und 12 der Aussteuerungsgrad des Quecksilberdampfgleichrichters q. verändern. Bleibt der Widerstand 17 fest eingestellt, so hängt der Aussteuerungsgrad nur noch von dem Gleichstrom der Wicklung i i und damit von der Höhe der Generatorspannung ab. Durch geeignete Vorzeichenwahl der Erregerwicklungen läßt es sich ohne weiteres erreichen, daß mit wachsender Generatorspannung, d. h. mit wachsendem Erregerstrom, in der Wicklung i i die Zündzeitpunkte des Gleichrichters im Sinn der Verspätung verschoben werden. Es ergibt sich dann für die Abhängigkeit des Generatorerregerstromes in der Wicklung 6 von der Spannung an den Sammelschienen 2 der in Fig. 2 durch die Kurve d dargestellte Verlauf.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Eigenerregung von "Wechselstromgeneratoren über steuerbare Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer in an sich bekannter Weise schneller als linear mit der Generatorspannung ansteigenden Spannungsstnomkennlinie des Erregerkreises der Aussteuerungsgrad des Gleichrichters mit wachsender Generatorspannung vermindert wird.
  2. 2. Einrdlcbtung nach Anspruch i, da-,durch. gekennzeifchnet, daß die Generatorspan(nung über Hiffsgleichrrichte:r auf die Gleichstromvorerregung der im Gitterkreis liegenden Stoßtransformatoren einwirkt.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerregung der Gittertransformatoren durch Überlagerung eines der Gen:eratorspannung proportionalen und eines diesem -entgegenwirkenden konstanten E.rr@egergle,ichstromes gebildet wird. .
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Erregergleichstrom einem von der Generatörspannung gespeisten Spannungsgleichhalter entnommen wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren fol!gentde Druckschriften in, Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 268 2o9; USA.-Patentschrift Nr. 187q.163.
DES140129D 1940-02-14 1940-02-14 Einrichtung zur Eigenerregung von Wechselstromgeneratoren ueber steuerbare Gleichrichter Expired DE759745C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1010141B (de) * 1952-05-23 1957-06-13 Licentia Gmbh Anordnung zur frequenzunabhaengigen Spannungsregelung von Drehstrom- und Wechselstrom-Generatoren mit magnetischem Verstaerker

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE268209C (de) *
US1874163A (en) * 1931-02-28 1932-08-30 Westinghouse Electric & Mfg Co Voltage-stabilizing means for direct-current generators

Patent Citations (2)

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