Einrichtung zur Erregung von Synchronmasehinen. Zur Erregung von Synchronmasehinen werden bekanntlich in der überwiegenden Zahl der Fälle besondere Gleichstrom- Erregermaschinen benutzt, :die mit den Syn chronmaschinen unmittelbar gekuppelt sind. Diese Erregermaschinen bereiten jedoch konstruktive Schwierigkeiten, sobald es sich um Turbogeneratoren ,oder Wasserkraftgene ratoren, das heisst uni Maschinen mit sehr hoher oder sehr niedriger Drehzahl, handelt.
Bei sehr hohen Drehzahlen liegen diese Schwierigkeiten in dem Aufbau des Kommu tators, während 'bei Wasserkraftgeneratoren mit. ihrer niedrigen Drehzahl die Erreger maschine unerwünscht grosse Abmessungen erhält. Vor allem stört hier :die durch den Kommutator bedingte grosse axialeLänge der Erregermaschine, da die Wasserkraftgenera toren meist mit vertikaler Welle ausgebildet werden und die Erregermaschine dann die Bauhöhe des ganzen Maschinensatzes be- trächtlich vergrössert. Man hat versucht, die Erregermaschine dadurch zu umgehen, dass der Erregerstrom über Gleichrichter der Ständerwicklung der Synchronmaschine selbst entnommen wird.
Dann muss sich jedoch die Synchronmaschine bei der In- betriebsetzung selbst erregen, und :das ist wiederum wegen des, Spannungsabfalles in dem Gleichrichter nicht ohne umständliche Hilfsmassnahmen möglich.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten dadurch, dass die mit der Synchro:nmas,chine gekuppelte Erreger maschine als Synchrongenerator ausgebildet ist und. die Erregerwicklung der Haupt maschine über Gleichrichter speist. Diese Erregermaschine wird- zweckmässig mit per manenten Magnetpolen ausgerüstet, so dass man weder beim Betrieb noch beim Anfahren der Maschine eine Gleichstromquelle benötigt.
Die bei -der Selbsterregung bei Gleichrichtern vorhandenen Schwierigkeiten àllen insofern fort, als die Erregermaschine eine der Dreh zahl des Generators proportionale Spannung liefert, und somit auch bei einem grösseren Spannungsabfall am Gleichrichter die Er regung der Hauptmaschine bei einer be stimmten Drehzahl mit Sicherheit einsetzt. Der Hauptvorteil der Ausbildung der Er regermaschine als Synchrongenerator liegt in dem Fortfall des Kommutators. Die Kon struktion eines Synchrongenerators für hohe Drehzahl bereitet im Gegensatz zu der der Gleichstrommaschine keinerlei Schwierigkei ten mehr.
Bei langsam laufenden Maschinen wird die axiale Länge der Erregermaschine ganz erheblich herabgesetzt. Der Durch messer der Erregermaschine lässt sich dabei verhältnismässig klein halten, da. es auf die von ihr gelieferte Frequenz nicht ankommt und: man somit der Erregermaschine ohne weiteres eine geringere Polzahl geben kann als sie die Hauptmaschine besitzt.
Der Vor teil der leistungslosen Regelung des Erreger stromes durch Beeinflussung der Gleich- richteräteuerung kann bei der Erfindung in gleicher Weise wie bei der Selbsterregung der Synchronmaschine ausgenutzt werden. Der Gleichrichter kann an sich beliebig aus geführt sein. Besonders vorteilhaft ist wegen seines geringen Spannungsabfalles und seiner kleinen Abmessungen sowie der bereits vor handenen Antriebsmöglichkeit der mit perio disch bewegten Kontakten arbeitende Kon taktgleichrichter, bei dem in Reihe mit den Kontakten sogenannte Schaltdrosseln ge schaltet sind, die eine funkenfreie Kommu tierung gestatten.
Die Zeichnung zeigt eine Ausführungs beispiel der Erfindung. Mit dem Synchron generator 2, der durch eine Turbine 1 ange trieben wird, ist der als Erregermaschine dienende Synchrongenerator 4 gekuppelt. An die Ständerwicklung dieser Erregermaschine ist ohne besonderen Zwischentransformator der Gleichrichter 5 angeschlossen, der hier in Form eines Quecksiberdampfgleichrichters gezeichnet ist. Zwischen die Kathode des Gleichrichters und den Nullpunkt der Stän- der wicklung der Erregermaschine 4 ist über die Schleifringe 3 die Erregerwicklung der Synchronmaschine 2 geschaltet. Der Gleich richter 5 besitzt Steuergitter, die aus einer nur schematisch angedeuteten Steuerappara tur G mit Zündimpulsen beaufschlagt wer den.
Auf die Steuerapparatur wirkt über einen Spannungswandler 7 die Spannung des von der Synchronmaschine 2 gespeisten Drehst romnetzes 8 derart ein, dass die Lage der Zündzeitpunkte des Gleichrichters 5 in bezug auf die Anodenspannungen von der Spannung des Drehstromnetzes abhängt. Auf diese Weise wird eine selbsttätige Span nungsregelumg der Synchronmaschine er reicht. Selbstverständlich können auch an dere Betriebsgrössen in regelndem Sinn auf die Steuerung des Gleichrichters einwirken. Bei Ausbildung des Gleichrichters als Kon taktgleichrichter kann die Regelung dadurch bewirkt werden. dass die Regelgrösse die Synchronlage der Schaltzeitpunkte beein flusst. Statt dessen kann man aber auch die Tatsache ausnutzen, dass der Aussteuerungs grad eines.
Kontaktumformers von der Vormagneti@sierung der Schaltdrosseln ab hängt.
Device for the excitation of synchronous machines. For the excitation of Synchronmasehinen special DC excitation machines are known to be used in the majority of cases: which are directly coupled with the Syn chronmaschinen. However, these excitation machines cause constructional difficulties as soon as they are turbo generators or hydropower generators, i.e. uni machines with very high or very low speeds.
At very high speeds, these difficulties are in the structure of the commu tators, while 'with hydroelectric generators. Their low speed, the exciter machine receives undesirably large dimensions. The main problem here: the great axial length of the exciter due to the commutator, since the hydropower generators are usually designed with a vertical shaft and the exciter then increases the overall height of the entire machine set considerably. Attempts have been made to bypass the exciter by drawing the exciter current from the stator winding of the synchronous machine itself via a rectifier.
Then, however, the synchronous machine has to excite itself when it is started up, and: again because of the voltage drop in the rectifier, this is not possible without cumbersome auxiliary measures.
The present invention overcomes these difficulties in that the exciter machine coupled with the Synchro: nmas, chine is designed as a synchronous generator and. feeds the excitation winding of the main machine via rectifier. This excitation machine is expediently equipped with permanent magnetic poles so that a direct current source is neither required for operation nor when starting the machine.
The difficulties with self-excitation in rectifiers continue to the extent that the exciter delivers a voltage proportional to the speed of the generator, and thus the excitation of the main machine starts with a certain speed even if there is a large voltage drop at the rectifier. The main advantage of training the exciter machine as a synchronous generator is the omission of the commutator. In contrast to that of a DC machine, the construction of a synchronous generator for high speed no longer presents any difficulties.
In the case of slowly running machines, the axial length of the exciter is reduced quite considerably. The diameter of the exciter can be kept relatively small because. It does not depend on the frequency it delivers and: the exciter machine can therefore easily be given a lower number of poles than the main machine has.
The advantage of the powerless control of the excitation current by influencing the rectifier control can be used in the invention in the same way as with the self-excitation of the synchronous machine. The rectifier can be performed in any way. It is particularly advantageous because of its low voltage drop and its small dimensions and the already existing drive option of the con tact rectifier working with periodically moving contacts, in which so-called switching chokes are switched in series with the contacts, which allow spark-free commu.
The drawing shows an embodiment example of the invention. With the synchronous generator 2, which is being driven by a turbine 1, the synchronous generator 4 serving as an exciter is coupled. The rectifier 5, which is drawn here in the form of a mercury vapor rectifier, is connected to the stator winding of this exciter machine without a special intermediate transformer. The field winding of the synchronous machine 2 is connected via the slip rings 3 between the cathode of the rectifier and the zero point of the stator winding of the exciter machine 4. The rectifier 5 has control grids that are supplied with ignition pulses from an only schematically indicated control apparatus G with ignition pulses.
The voltage of the three-phase network 8 fed by the synchronous machine 2 acts on the control apparatus via a voltage converter 7 in such a way that the position of the ignition times of the rectifier 5 in relation to the anode voltages depends on the voltage of the three-phase network. In this way, an automatic voltage regulation of the synchronous machine is achieved. Of course, other operating parameters can also have a regulating effect on the control of the rectifier. If the rectifier is designed as a contact rectifier, the regulation can thereby be effected. that the controlled variable influences the synchronous position of the switching times. Instead, you can also take advantage of the fact that the modulation level of a.
Contact converter depends on the premagnetization of the switching reactors.