CH402156A - Selbstregelnder Drehstrom-Synchrongenerator - Google Patents

Description

  Selbstregelnder     Drehstrom-Synchrongenerator       Der selbstregelnde Wechselstromgenerator ist seit  der Jahrhundertwende in zahlreichen Variationen be  züglich seiner Schaltung und     Kon#struktion    bekannt  und wurde für nichtstationäre Anlagen,     Notstromsätze     und der gleichen, kurz für alle Anlagen, die prak  tisch wartungsfrei und in keiner Weise störanfällig sein  sollen, entwickelt.

   Als Vorteil ist bekannt, dass die  vielfach verwendete     Stromkompoundierung    den selbst  regelnden Generator besonders gut überlastungsfähig  macht, so dass die direkte Einschaltung von relativ  grossen     Kurzschlussankermotoren,    was ohne eine  Selbstregelung zu wesentlichen Spannungseinbrüchen  führt, ohne bleibende Spannungsänderung beherrscht  werden kann.  



  Mit der Einführung von Schnellreglern wurde die  automatische     Konstanthaltung    der Spannung im all  gemeinen zwar sehr gut beherrscht, jedoch zeigt sich,  dass besonders bei kleineren Generatoren, die oft  grossen Belastungsstössen unterworfen sind, der vor  übergehende Spannungsabfall zu lange andauert, oder  die mechanische Beanspruchung des Reglers uner  wünscht ist, oder bei kleinen Einheiten eine sehr hoch  wertige Erreger- und Regelungseinrichtung preislich  nicht tragbar ist, so dass eine einfache     Selbstregelungs-          einrichtung    grosse Vorteile bietet, und deren Einfüh  rung in steigendem Masse erfolgte.  



  Es sind zwei Gruppen von selbstregelnden Maschi  nen bekannt,     vovon    die erste bereits seit Jahrzehnten  eingeführt ist und die Schaltungen nach dem Prinzip  der     Kompoundierung    mittelst rotierenden, vorzugs  weise in die Maschine eingebauten Einrichtungen     um-          fasst.    Die zweite Gruppe ist in den letzten Jahren  häufig, beispielsweise für die genügende Spannungs  haltung der elektrischen Netze auf Schiffen, zur An  wendung gekommen und erfasst die     Kompoundierungs-          schaltungen    mit Hilfe ruhender Apparate wie Trans  formatoren und Gleichrichter, die in der Maschine ein-    gebaut oder getrennt aufgestellt werden.

   Diese letztere  Gruppe wird häufig ergänzt durch statisch wirkende  Spannungsregler, wobei solche Anlagen dann aber  über den Begriff  selbstregelnde Generatoren  hinaus  gehen. Mit den vorgenannten Lösungen wird ohne  eigentliche Regler eine genügende Spannungskonstanz  erreicht, die unter günstigen Voraussetzungen, wie  nicht zu grosse Temperaturschwankungen, konstante  Drehzahl     usw.,    etwa 1-2% betragen kann.

   Häufig wird  auch eine gewisse     Überkompoundierung    vorgesehen,  welche die natürliche Spannungsänderung bei Dreh  zahlabfall infolge erhöhter Last kompensiert, so dass  auch bei kleinen Drehzahländerungen die Spannung in       den        Grenzen        von        etwa                 2%        konstant        bleibt.       Beide Gruppen erfordern jedoch schleifende Kon  takte, die erstere Gruppe Kollektoren und Schleifringe,  die zweite Gruppe nur Schleifringe und es besteht  daher ein steigendes Bedürfnis, diese Teile der An  lage, die einer gewissen Wartung bedürfen, zu ver  meiden.

   Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein  selbstregelnder     Drehstrom-Generator    mit Erregerma  schine für die     Konstanthaltung    der Spannung, der  über     mitrotierende    Gleichrichter erregt wird, und bei  welchem keine schleifende Kontakte benötigt werden.  



       Gemäss    der Erfindung wird dies dadurch erreicht,  dass ein getrennt angeordneter     stromkopoundierter          Frequenzwandler    vorgesehen ist, dessen Rotor sich auf  der Welle des     Generators    befindet und eine Spannung  für die Ausbildung einer Erregung geringer Welligkeit  erzeugt, und der im     Stator    des     Frequenzwandlers    zwei  entsprechend der     vektoriellen    Zusammensetzung von  Leerlauf und     Zusatzdurchflutung    verschobene     Drei-          phasenwicklungen    aufweist,

   von denen die eine die       Spannungswieklung    für die     Leerlauferregung    und die  andere die Stromwicklung für die     leistungsfaktor-    und       strornabhängige    Zusatzerregung darstellen und damit      eine     leistungsfaktor-    und lastunabhängige Ausgangs  spannung bewirken.  



  Anhand der Zeichnung sei die Erfindung näher  erläutert und zwar zeigt die     Fig.   <B>1</B> schematisch als Aus  führungsbeispiel ein selbstregelnder Drehstromgene  rator.  



  Der     Synchrongenerator   <B>1</B> besitzt im wesentlichen  den bekannten Aufbau eines     Schleifringankermotors.     Der Rotor<B>3</B> ist dreiphasig gewickelt, wobei zwei Pha  sen für die Erregung und eine kurzgeschlossene Phase  4 für die Ausbildung einer     Dämpferwirkung    benutzt  werden. Die     Dreiphasenwicklung    ist derart ausgebildet,  dass sich bei Anschluss zweier Phasen an Gleichstrom  ein symmetrisches, den Polen entsprechendes Gleich  feld ergibt.

   Der     Stator   <B>5</B> besitzt eine normale     Dreipha-          senwicklung.    Auf der     Rotorwelle    befinden sich drei  Gleichrichter<B>6,</B> die mit der     Dreiphasen-Rotorwicklung     eines auf derselben Welle angeordneten     Frequenz-          wandlers    2 verbunden sind und somit     mitrotieren.    Die  ser     Frequenzwandler    2 hat den Zweck, die für die  Erregung benötigte Leistung     transformatorisch    von der  Primärseite zu erzeugen.

   Der Rotor<B>7</B> des     Frequenz-          wandlers    läuft gegen das Drehfeld des     Stators   <B>8</B> und  liefert demnach eine Spannung mit einer Frequenz von  beispielsweise 200 Hz. Der     Stator   <B>8</B> des     Frequenz-          wandlers    2 besitzt zwei     Dreiphasenwicklungen,    wovon  die eine als Spannungswicklung 8a vom Ausgang des       Synchrongenerators   <B>1</B> über Drossel oder Festwiderstän  de<B>10</B> gespeist wird.

   Hierdurch wird die     Leerlauferre-          gung    im Rotor<B>3</B> des     Generators    über die Gleichrich  ter<B>6</B> erzeugt. Die zweite     Statorwicklung   <B>8b</B> des     Fre-          quenzwandlers    stellt eine Stromwicklung dar, die bei  spielsweise in Reihe mit den drei Phasen der     Dreh-          stromwicklung   <B>5</B> des     Synchrongenerators   <B>1</B> liegt.  



  Diese Stromwicklung<B>8b</B> bewirkt über den Rotor  des     Frequenzwandlers   <B>7</B> und die Gleichrichter<B>6</B> eine       strombhängige,   <B>d.</B> h. lastabhängige Verstärkung der  Erregung im Rotor<B>3</B> des     Generators   <B>1.</B> Um eine zudem  vom Leistungsfaktor abhängige Regelung zu erhalten,  wird die Stromwicklung<B>8b</B> zu der Spannungswicklung  8a in einem elektrischen Winkel von<B>90'</B> versetzt, so  dass die infolge der     vektoriellen    Zusammensetzung der  Leerlauf- und     Zusatzdurchflutung    sich ergebende Kom  ponente eine     leistungsfaktor-    und lastabhängige Erre  gung bewirkt.

   Infolge dieser Massnahmen ist die  Spannungskonstanz des     Generators   <B>1</B> von Leistungs  abgabe und Leistungsfaktor unabhängig.  



  Durch die Verwendung der rotierenden Gleichrich  ter<B>6</B> einerseits und durch das geschilderte     Kompoun-          dierungsverfahren    andererseits ergibt sich ein sehr vor  teilhafter selbstregelnder Drehstromgenerator. Um eine  günstige     Selbsterregungsfähigkeit    zu gewährleisten,  kann der Rotor<B>3</B> des     Synchrongenerators   <B>1</B> aus einem  Material hoher     Koerzitivkraft    beispielsweise Stahlblech  hergestellt werden, während die     Dämpferwirkung    der  kurzgeschlossenen dritten Phase 4 der     Rotorwicklung     <B>3</B> einer     Entmagnetisierung    bei Kurzschlüssen entgegen  wirkt.

   Bei Verwendung von Gleichrichtern genügender  Spannungsfestigkeit kann der Generator als     kurz-          schlussfest    angesehen werden.    Bei der beschriebenen Anordnung kann, soweit es  in besonderen Fällen erwünscht ist, eine einmalige       prüffeldmässige    Einstellung der Spannung erfolgen,  wobei dann aber die Drosseln     bzw.    Widerstände<B>10</B> in  den Zuleitungen der Spannungswicklung 8a des     Fre-          quenzwandlers    einstellbar gemacht werden, um die       Leerlauferregung    ändern zu können.

   Durch eine axiale  Verschiebung des Rotors<B>7</B> gegenüber dem     Stator   <B>8</B>  des     Frequenzwandlers    2 ist noch zusätzlich eine ge  wisse Möglichkeit gegeben, die Einstellung der Leer  lauf- und Zusatzerregung zu verändern.  



  In der     Fig.    2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel  der Erfindung veranschaulicht, das nicht nur bezüglich  der Speisung der Stromwicklung des     Frequenzwand-          lers    von der Anordnung nach     Fig.   <B>1</B> unterscheidet. In  der     Fig.    2 sind die gleichen Elemente wie in der     Fig.   <B>1</B>  mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die Strom  wicklung<B>8b</B> des     Frequenzwandlers    2 wird aber in  diesem Falle     Tig.    2) von aussenliegenden Strom  wandlern<B>9</B> gespeist, die mit     Anzapfungen    versehen  sind.

   Mit diesem Stromwandler<B>9</B> ist es dann möglich,  auch die Einstellung der Zusatzerregung durch eine  Änderung des     Kompoundierungsgrades    zu beeinflus  sen, wobei diese Massnahme noch zusätzlich zu der in  Zusammenhang mit der     Fig.   <B>1</B> erwähnten Veränderung  der Erregung möglich ist.  



  In solchen Fällen, wo mehrere Generatoren in Pa  rallelbetrieb laufen sollen, ist die Anordnung gemäss       Fig.    2 sehr vorteilhaft, da durch die Einstellung der  Stromwandler<B>9</B> ein     Kompoundierungsgrad    erreicht  werden kann, der eine etwas geneigte Spannungs  charakteristik zur Folge hat.  



  Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsbei  spielen der     Drehstrom-Synchrongenerator    wie eine       Asynchronmaschine    mit gewickeltem Rotor ausgeführt  ist, kann der Generator auch eine     Schenkelpolma-          schine    sein.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Selbstregelnder Drehstrom-Synchrongenerator mit Erregermaschine für die Spannungskonstanthaltung, der über mitrotierende Gleichrichter erregt wird, da durch gekennzeichnet, dass ein getrennt angeordneter stromkompoundierter Frequenzwandler vorgesehen ist, dessen Rotor sich auf der Welle des Generators befindet und eine Spannung für die Ausbildung einer Erregung geringer Welligkeit erzeugt,

   und der im Sta- tor des Frequenzwandlers zwei entsprechend der vek- toriellen Zusammensetzung von Leerlauf und Zusatz- durchflutung verschobene Dreiphasenwicklungen auf weist, von denen die eine die Spannungswicklung für die Leerlauferregung und die andere die Stromwick lung für die leistungsfaktor- und stromabhängige Zu satzerregung darstellen und damit eine leistungsfaktor- und lastunabhängige Ausgangsspannung bewirken.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Drehstromgenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Rotor des Synchron- generators mindestens teilweise aus Material hoher Koerzitivkraft hergestellt ist. 2. Drehstromgenerator nach Patentansprach, da durch gekennzeichnet, dass der Rotor des Frequenz- wandlers in axialer Richtung zum Zwecke der Einstel lung der Leerlauf- und Zusatzerregung verschiebbar ist.

   <B>3.</B> Drehstromgenerator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Speisung der Strom wicklung des Frequenzwandlers über ausserhalb des Generators liegenden, mit Wicklungsanzapfungen ver- sehenen Stromwandler erfolgt.