DE966720C - Selbsterregter Synchrongenerator - Google Patents

Selbsterregter Synchrongenerator

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DE966720C
DE966720C DEA5607D DEA0005607D DE966720C DE 966720 C DE966720 C DE 966720C DE A5607 D DEA5607 D DE A5607D DE A0005607 D DEA0005607 D DE A0005607D DE 966720 C DE966720 C DE 966720C
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DEA5607D
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AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/34Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using magnetic devices with controllable degree of saturation in combination with controlled discharge tube or controlled semiconductor device

Landscapes

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

Description

  • Selbsterregter Synchrongenerator Die Erfindung bezweckt, die Spannung von selbsterregten Synchrongeneratoren, deren Erregerstrom über Elemente mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung dem Hauptstromkreis entnommen wird, stabil zu regeln. Derart erregte Synchrongeneratoren arbeiten bei niedriger Spannung bzw. schwacher Felderregung nicht stabil, weil in dem ungesättigten Teil der Magnetisierung die Generatorspannung sich verhältnisgleich mit dem Erregerstrom ändert.
  • Die Schwierigkeiten lassen sich bei einem selbsterregten Synchrongenerator, bei dem zur Spannungsstabilisierung der von der Generatorspannung über wenigstens einen. Zweiw:eggleichriohter gespeisteErregerstromkreis mit einer vormagnetisierbaren Drosselspule verbunden ist, nach der Erfindung dadurch vermeiden, daß die Drosselspule parallel zu den wechselstromseitigen Eingängen des Gleichrichters geschaltet ist und von der Generatorspannung und von dem Laststrom in entgegengesetztem Sinn derart. vormagnetisiert wird, daß ein Ansteigen der Generatorspannung eine Erhöhung ihres Blindstromes und damit eine Verminderung des Erregerstromes und ein Ansteigen des Laststromes eine Verminderung ihres Blindstromes und damit eine Erhöhung des Erregerstromes bewirken.
  • Die Auferregung kann entweder durch eine fremde Hilfsstromquelle oder durch Kondensatoren eingeleitet werden. Mit dem Einsetzen der Klemmenspannung erfolgt die weitere Erregung über Elemente mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, beispielsweise Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung durch die Feldwicklung mittels Gleichstrom. Mit der Spannung steigt die Vormagnetisierung und damit in verstärktem Maße die Blindstromaufnahme der Drosselspule. Das bedeutet eine relative Schwächung der Erregung und damit stabiles Einschwingen einer festen Spannung. Letztere ist selbst wieder durch Änderung der Vormagnetisierung oder Widerstände im Erregerkreis oder durch Steuerung der Elemente für den Erregerstrom, Vorinagnetisierung usw. regelbar.
  • In einer anderen Anordnung sind erfindungsgemäß beispielsweise durch Gitter steuerbare Elemente zum Gleichrichten des Erregerstromes vorgesehen. Die übliche Steuerung durch einfaches Regeln der Spannung verläuft ebenso wenig stabil wie die Widerstandsregelung bei voll ausgesteuertem Stromrichtergefäß. Die Stabilisierung wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß die Steuerung mit -der Maschinenspannung gekuppelt wird, und zwar in einer Weise, daß die hinter dem Element verfügbare Gleichspannung nicht verhältnisgleich mit der Maschinenspannung ansteigt, sondern weniger oder gar nicht oder sogar zurückgeht, während für sinkende Maschinenspannung das umgekehrte Abhängigkeitsverhältnis besteht.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
  • In Abb. i bedeutet i den selbsterregten Synchrongenerator, der beispielsweise über das Stromrichtergefäß 2 und die Schleifringe erregt wird. Die Maschine i dient in diesem Fall als Erregermaschine für den synchronen Hauptgenerator 3, mit dem sie, wie bei großen Sätzen üblich, unmittelbar gekuppelt ist. Der Kondensator q. dient zur Auferregung und unterstützt normalerweise die Gleichstromerregung des Feldes. 5 bedeutet eine Freilaufanode, um dem Erregerstrom bei plötzlicher Entlastung oder Unterbrechung freien, unter Umständen noch durch den Widerstand 6 gedämpften Auslauf zu gewähren und unzulässige Spannungserhöhungen zu vermeiden.
  • 7 stellt die Stabilisierungsdrossel dar mit den beiden Vormagnetisierungsspulen 8 und 9, die mit der Drossel auf einem gemeinsamen Kern untergebracht sind. 8 wird über das Element io und den Regelwiderstand i i unmittelbar mit der Maschinenspannung gekuppelt. Bei steigender Spannung wird die Vormagnetisierung und damit die Blindstromaufnahme der Drossel 7 erhöht. Dies ist mit einer Schwächung der wirksamen Erregung der Maschine i und einem entsprechenden Spannungsrückgang gleichbedeutend und wirkt infolgedessen stabilisierend.
  • Die Spule 9 wird von dem Stromwandler 12 der Hauptmaschine über das Element 13 und den Regelwiderstand 14 vormagnetisiert, und zwar umgekehrt wie die Spule 8, so daß die gemeinsame Vormagnetisierung der beiden Spulen 8 und 9 bei steigendem Hauptstrom zurückgeht und infolgedessen die Erregung verstärkt wird. Die Anordnung bewirkt also eine von der Belastung abhängige selbsttätige Spannungsregelung des Hauptgenerators. Die Stabilität der Erregermaschine bleibt dabei erhalten, solange die Drosselspule bzw. das ganze Magnetisierungssystem einschließlich des Generators im gesättigten Teil der gekrümmten Kennlinie arbeitet. Durch Bemessung, insbesondere der Vormagnetisierungsspulen, kann diese Bedingung erfüllt werden.
  • Die Anordnung ist einphasig dargestellt, selbstverständlich gelten die obigen Überlegungen sinngemäß auch für jede beliebige Mehrphasenspannung. Zweckmäßig wird man auch statt der einfachen Drosselspule 7 eine Doppeldrossel mit Kompensationsschaltung verwenden, bei welcher die durch die Vormagnetisierung bewirkte Unsymmetrie in den beiden Halbwellen und gleichzeitig auch die Wechselstromrückwirkung auf die Vormagnetisierungsspulen praktisch beseitigt werden.
  • Ab. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Anordnung entspricht derjenigen der Abb. i, wobei lediglich das Kennzeichnende dieses Ausführungsbeispieles, nämlich die Steuerung des Elementes 2, herausgezeichnet ist. Als Steuermittel sind Gitter vorgesehen; 15 ist der Steuertransformator für die Gitter; auf dem Kern ist die Spule 8 angebracht, die von dem Transformator 16 über das Strom.richtgefäß 17 mit Gleichstrom gespeist wird und den Kern des Transforma:tors 15 vormagnetisiert. Die Primärwicklung des Transformators 15 ist nicht unmittelbar, sondern über feste oder regelbare Widerstände 18, i9 (Blind-, Wirk- oder Scheinwiderstände) an die Wechselspannung des Generators angeschlossen.
  • Durch Vormagnetisieren wird unter sonst gl.eichenLastverhältnissen der Wechselstromwiderstand des Transformators 15 verkleinert. Da der Vorinagnetisierungsstrom mit der Generatorspannung gekuppelt, also ihr auch verhältnisgleich ist, so folgt daraus, daß die Klemmenspannung des Transformators 15 nicht verhältnisgleich mit der Generatorspannung ansteigt. Durch entsprechende Bemessung läßt sich sogar erreichen, daß unter sonst gleichen Verhältnissen die Spannung des Transformators 15 und demnach auch die Gitterspannung bei steigender Generatorspannung zurückgeht.
  • Die Steuerung läßt sich in an sich bekannter Weise so einrichten, daß die von dem Element 2 gelieferte Gleichspannung mit sinkender Gitterspannung selbst zurückgeht. Diese Anordnung ermöglicht also die Stabilisierung, indem unter sonst gleichen Verhältnissen bei steigender Generatorspannung die- Erregung des Generators und damit auch die Spanung selbsttätig zurückgeholt wird. Der umgekehrte Fall tritt bei einem plötzlichen Spannungsrückgang auf.
  • Die Anordnung zeigt gleichzeitig noch andere Merkmale, die in dem gleichen Sinne wirken und demnach die Stabilisierung verstärken. Durch die Vormagnetisierung und die dadurch bewirkte Widerstandsänderung des Transformators 15 wird nicht nur die Gitterspannung verkleinert, sondern gleichzeitig läßt sich dadurch in an sich bekannter Weise die Phasenlage der Transformator- bzw. Gitterspannung in einem gewollten Sinne verdrehen, wenn man Art und Größe der in Reihe liegenden Widerstände entsprechend wählt. Diese Verdrehung der Gitterspannung in Abhängigkeit von der Vormagnetisierung bzw. von der Generatorspa,nnun.g, mit der die Vormagnetisie-runggekuppelt ist, bietet demnach ein weiteres Mittel, die Beziehung zwischen Erregerstrom und Maschinenspannung so zu steuern, daß ihre Verhältnisgleichheit gestört und damit die Regelung stabilisiert wird.
  • Im gleichen Sinne wirkt auch der Widerstand 20 zwischen der Kathode 21 und dem Abzweig 22 zum Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 15. Die Klemmenspannung zwischen 21 und 22 ergibt die Vorspannung der Gitter gegenüber der Kathode, und zwar in der gezeichneten Anordnung eine negative Vorspannung. Steigt die Maschinenspannung, so sinkt damit die Vorspannung und bewirkt unter sonst gleichen Verhältnissen eine Spannungserniedrigung im Gleichstromkreis der Erregung. Auch hierbei läßt sich erreichen, daß der Spannungsrückgang im Errgerkreis infolge Erniedrigung der Vorspannung größer ist als die Spannungszunahme infolge des Anstiegs an den Generatorklemmen, so daß auch hierdurch eine stabilisierende Wirkung erzielt wird. Unter Umständen wird es zweckmäßig sein, mehrere der angegebenen Mittel gleichzeitig zu verwenden, um eine möglichst große Stabilität zu erzielen.
  • Durch Regelung der Widerstände 18, 19, 20, 23 oder Steuerung der vorgesehenen Elemente oder durch andere bekannte Mittel kann die Größe der Spannung der Maschine i und damit auch diejenige der Hauptmaschine 3 beliebig geregelt werden, sei es von Hand oder selbsttätig mit Hilfe einer der bekannten Anordnungen, die für diesen Zweck ausgebildet sind.
  • Die Erfindung bietet noch einen weiteren Vorteil, der aus Abb. i zu ersehen ist. Anstatt der Hauptmaschine und der Erregermaschine den Erregerstrom getrennt zuzuführen, wozu mindestens drei Schleifringe benötigt werden, kommt man mit zwei Schleifringen aus, indem man die beiden Feldwicklungen parallel oder in Reihe schaltet, wie in Abb. i angedeutet. Dies ist zulässig, da beide Felder gleichsinnig geregelt werden. Man erhöht damit eine Erregermaschine, die keine zusätzlichen beweglichen Kontakte erfordert, ohne Stromwender arbeitet und deshalb eine besonders große Betriebssicherheit besitzt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsterregter Synchrongenerator, bei dem zur Spannungstabilisierung der von der Generatorspannung über wenigstens einen Zweiweggleichrichter gespeiste Erregerstromkreis mit einer vormagnetisierbaren Drosselspule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule parallel zu den werhselstromseitigen Eingängen des Gleichrichters geschaltet ist und von der Generatorspannung und von dem Laststrom in entgegengesetztem Sinn derart vormagnetisiert wird, daß ein Ansteigen der Generatorspannung eine Erhöhung ihres Blindstromes und damit eine Verminderung des Erregerstromes und ein Ansteigen des Laststromes eine Verminderung ihres Blindstromes und damit eine Erhöhung des Erregerstromes bewirken.
  2. 2. Selbsterregter Synchrongenerator nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lieferung des Erregerstromes steuerbare Elemente, beispielsweise Stromrichtgefäße, vorgesehen sind.
  3. 3. Selbsterregter Synchrongenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung mit der Hauptspannung des Generators gekuppelt ist und daß der Erregerstrom in Abhängigkeit von der Generatorspannung derart gesteuert wird, daß unter sonst gleichen Verhältnissen bei Zunahme der Generatorspannung die Erregung relativ geschwächt und bei Abnahme der Generatorspannung die Erregung relativ verstärkt ist.
  4. 4.. Selbsterregter Synchrongenerator nachAnspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der über Blind-, Wirk- und Scheinwiderstände an der Generatorspannung liegende Steuertransformator vormagnetisierbar ist und daß die Vormagnetisierung über Elemente mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, beispielsweise Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung mit der Generatorspannung, unmittelbar oder mittelbar gekuppelt ist.
  5. 5. Selbsterregter Synchrongenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Steuerorgane derart in Abhängigkeit von der Generatorspannung gesteuert wird, daß unter sonst gleichen Verhältnissen bei Zunahme der Generatorspannung die Erregung relativ geschwächt und bei Abnahme der Generatorspannung die Erregung relativ verstärkt wird.
  6. 6. Selbsterregter Synchrongenerator nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Anordnungen gleichzeitig vorgesehen sind.
  7. 7. Selbsterregter Synchrongenerator nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsterregte Synchrongenerator als Erregermaschine für einen auf der gleichen Welle angeordneten synchronen Hauptgenerator dient und daß die Erregerwicklungen des Hauptgenerators und des Erregergenerators in Parallel-oder in Reihenschaltung über dieselben Schleifringe gespeist werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 638 659, 560 781, 589 763 französische Patentschriften Nr. 746 o47.
DEA5607D 1936-06-12 1936-06-12 Selbsterregter Synchrongenerator Expired DE966720C (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE560781C (de) * 1927-12-09 1932-10-06 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zum Regeln der Spannung elektrischer Generatoren
FR746047A (fr) * 1932-02-11 1933-05-20 Radio En Procédé d'excitation des alternateurs à partir d'une source de courant alternatif
DE589763C (de) * 1931-04-08 1933-12-13 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zum Bremsen von Asynchronmaschinen
DE638659C (de) * 1931-02-14 1936-11-20 Aeg Einrichtung zur Spannungsregelung von Wechselstromgeneratoren mittels gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken

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