Elektrische Maschine, deren Erregerwicklung an Gleichrichter angeschlossen ist Normalerweise finden Gleichstrommaschinen zur Erregung von Wechselstrommaschinen Verwendung. Der Gleichstromerreger speist hierbei die Feldwick lung der Wechselstrommaschine, und die Höhe des Erregerstromes wird mit Hilfe eines Widerstandes im Nebenschlusskreis des Erregers eingestellt. Bei grös- seren Maschineneinheiten tritt zur Haupterregerma- schine eine Hilfserregermaschine hinzu.
Diese liefert über einen Stellwiderstand den Erregerstrom für die Haupterregermaschine, und Regeleinrichtungen betä tigen den Stellwiderstand in Abhängigkeit von der Spannung der Wechselstrommaschine. Die Mängel des Bekannten bestehen darin, dass Kollektormaschi- nen einen beträchtlichen Unterhalt erfordern und mitunter Radiostörungen verursachen.
Die ebenfalls zum Stand der Technik gehörenden selbsterregten Wechsel- bzw. Drehstrommaschinen schaffen hier Abhilfe. In einem Erregertransformator wird eine spannungsproportionale Komponente zu einer stromproportionalen Komponente geometrisch addiert, und die Sekundärwicklung des Erregertrans formators speist über Gleichrichter die Erregerwick lung der Wechselstrommaschine. Von Nachteil ist die Tatsache, dass der Apparateaufwand, insbesondere für Hochspannungsmaschinen und Maschinen grös- serer Leistung, erheblich wird.
Die Unzulänglichkeiten des Bekannten. lassen sich vermeiden, wenn bei einer elektrischen Maschi ne, deren Erregerwicklung an Gleichrichter ange schlossen ist, erfindungsgemäss die mit der Erreger wicklung verbundenen Gleichrichter von einem selbst erregten Wechselstromerreger gespeist sind, dessen Frequenz über der Normalfrequenz von 50-60 Hz liegt und dessen Erregerstrom unter dem Einfluss eines Reglers steht, der an den Phasen der Hauptma schine liegt.
Der Wechselstromerreger wird zweckmässig als Niederspannungsgenerator ausgeführt, und seine Frequenz ist möglichst hoch zu wählen, da hierdurch die Grösse der Apparate mit induktivem Verhalten, d. h. der Transformatoren, Drosseln, Transduktoren usw. beträchtlich abnimmt.
Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele des Er findungsgegenstandes schematisch wieder.
Fig. 1 und Fig. 2 beziehen sich auf Anordnungen mit Erregertransformator, Fig.3 bis Fig.5 stellen Nebenschlusschaltungen dar.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Drehstromgenerator, mit 2 dessen Erregerwidklung und mit 3 die zugehörige Gleichrichterbrücke bezeichnet. Letztere wird von einem selbsterregten Wechselstromerreger 4 gespeist. Die Selbsterregung geschieht in bekannter Weise mit Hilfe eines Erregertransformators 5. Dieser weist je Phase eine erste Primärwicklung 5a auf, welche den Ankerstrom des Erregers 4 führt, sowie eine zweite Primärwicklung 5b, die über einen Scheinwiderstand 6 an die Ankerspannung .des Erregers angeschlossen ist.
Die Sekundärwicklung 5c des Erregertransforma tors steht mit einer Gleichrichteranordnung 7 in Ver bindung, die wiederum zur Speisung der Erreger wicklung 8 des Wechselstromerregers 4 dient. An den Klemmen<I>S</I> und<I>T</I> der Hauptmaschine 1 liegt ein Spannungswandler 9, der mit einem Regler 10 ver bunden ist, welcher die Steuerwicklung 11 eines Transduktors 12 erregt, dessen Lastwicklungen 13 mit Sättigungsgleichrichtern 14 in Reihe liegen und in Dreieck geschaltet sind.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäss Fig. 1 ist folgende: Der Erregerstrom einer Synchronmaschine setzt sich bekanntlich aus dem Leerlauferregerstrom und dem Ankerrückwirkungsstrom zusammen. Die Wick lung 5b des Erregertransformators 5 bildet den Leer lauferregerstrom nach, denn dieser ist näherungswei- se der Spannung proportional und ihr gegenüber um 90 phasenverschoben. Die Phasendrehung geschieht mit Hilfe der Drossel 6. Den Ankerrüdkwirkungs- strom erfasst die Primärwicklung 5a.
Die Sekundär wicklung 5c führt dann die geometrische Summe aus Leerlauferregerstrom und Ankerrückwirkungsstrom, d. h. den tatsächlich erforderlichen Gesamterreger strom, welcher über die Gleichrichteranordnung 7 der Erregerwicklung 8 des Wechselstromerregers 4 zufliesst. Die Drossel 6 wird derart dimensioniert, dass sie einen grösseren Strom liefert als für die Leerlauferregung notwendig ist. Einen Teil des Stro mes nimmt der Transduktor 12 auf, der wiederum unter dem Einfluss des Reglers 10 steht.
In letzterem findet ein Vergleich zwischen einem vorgegebenen Sollwert und dem über den Spannungswandler 9 ge messenen Istwert statt. Die Regelabweichung steuert den Transduktor, wodurch eine Änderung des in der Wicklung 5b und damit in der Wicklung 5c bzw. 8 fliessenden Stromes eintritt. Es lässt sich auf solche Weise eine recht genaue Spannungsregelung erzielen.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass der Wechsel stromerreger 4 praktisch durch eine konstante Impe danz belastet ist, kann man den Leerlauferregerstrom durch eine entsprechende Erhöhung der Ankerrück- wirkungskomponente berücksichtigen. Dies geschieht in der Anordnung nach Fig. 2, wo gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1. Der Erregertransformator 5' weist jetzt nur noch die stromführende Primärwicklung 5a sowie die Sekun därwicklung 5c auf, an welche der Transduktor 12 angeschlossen ist.
Durch entsprechende Aussteue rung des Transduktors wird der die Wicklung 8 durchfliessende Strom geändert.
Statt des Ankerstromes kann man auch die An kerspannung zur Selbsterregung des Wechselstromer regers 4 benützen. Eine solche Schaltung zeigt Fig. 3. Nun dient der Transduktor 12 direkt zur Spei sung der Wicklung B. Seine Steuerwicklungen 11 ste hen unter dem Einfluss des Reglers 10.
Eine weitere Schaltungsvariante ist in Fig. 4 dar gestellt. Die Gleichrichteranordnung 7 liegt über eine Drossel 6' an der Spannung des Wechselstromerre- gers 4. Falls dessen Drehzahl steigt, wächst infolge der erhöhten Frequenz auch der Widerstand der Drossel 6', so dass der die Wicklung 8 durchfliessen- de Erregerstrom bei Vernachlässigung der Wirkung des Transduktors 12 etwa konstant bliebe.
Die Span nungsregelung der Hauptmaschine 1 erfolgt wiede rum mit Hilfe des Reglers 10 und des Transduktors 12, der einen Teil des Erregerstromes für den Wech- selstromerreger 4 abzweigt.
Schliesslich ist auch eine Anordnung gemäss Fig. 5 in vorteilhafter Weise anwendbar. Dort speist die Gleichrichterbrücke 3 sowohl die Erregerwick- lung 2 der Hauptmaschine 1 als auch die Erreger wicklung 8 des Wechselstromerregers 4. Der Regler 10 beeinflusst den Transduktor 12, welcher eingangs- seitig an einen Transformator 15 angeschlossen ist und mit seinem Ausgang an einem Widerstand 16 liegt. Über diesen fliesst ein vom Transduktor er zeugter Zusatzstrom.
Durch Veränderung des Zu satzstromes wird auch der Spannungsabfall am Wi derstand 16 variiert, was eine entsprechende Ände rung der Spannung an der Erregerwicklung 8 und damit des zugehörigen Erregerstromes für den Wech- selstromerreger 4 zur Folge hat.
Electrical machine whose excitation winding is connected to a rectifier Normally, DC machines are used to excite AC machines. The DC exciter feeds the field winding of the AC machine, and the level of the excitation current is set with the aid of a resistor in the exciter's shunt. In the case of larger machine units, an auxiliary exciter machine is added to the main exciter machine.
This supplies the excitation current for the main exciter via a variable resistor, and control devices actuate the variable resistor depending on the voltage of the alternator. The shortcomings of the acquaintance are that collector machines require considerable maintenance and sometimes cause radio interference.
The self-excited alternating or three-phase machines, which are also state of the art, provide a remedy here. In an excitation transformer, a voltage-proportional component is geometrically added to a current-proportional component, and the secondary winding of the excitation transformer feeds the excitation winding of the AC machine via a rectifier. A disadvantage is the fact that the outlay on equipment, especially for high-voltage machines and machines with greater power, becomes considerable.
The shortcomings of the known. can be avoided if, in an electrical machine whose exciter winding is connected to a rectifier, according to the invention the rectifier connected to the exciter winding is fed by a self-excited alternating current exciter whose frequency is above the normal frequency of 50-60 Hz and whose exciter current is below the influence of a controller, which is due to the phases of the main machine.
The alternating current exciter is expediently designed as a low-voltage generator, and its frequency should be selected as high as possible, as this reduces the size of the apparatus with inductive behavior, i.e. H. of transformers, chokes, transducers etc. decreases considerably.
The drawing schematically shows embodiments of the subject of the invention.
Fig. 1 and Fig. 2 relate to arrangements with excitation transformers, Fig. 3 to Fig. 5 represent shunt circuits.
In Fig. 1, 1 denotes a three-phase generator, 2 denotes its excitation resistance and 3 denotes the associated rectifier bridge. The latter is fed by a self-excited alternating current exciter 4. The self-excitation is done in a known manner with the help of an exciter transformer 5. This has a first primary winding 5a for each phase, which carries the armature current of the exciter 4, and a second primary winding 5b, which is connected to the armature voltage of the exciter via an impedance 6.
The secondary winding 5c of the exciter transformer is connected to a rectifier arrangement 7, which in turn is used to feed the exciter winding 8 of the alternating current exciter 4. A voltage converter 9 is connected to the terminals <I> S </I> and <I> T </I> of the main machine 1 and is connected to a controller 10, which excites the control winding 11 of a transducer 12, whose load windings 13 are also connected Saturation rectifiers 14 are in series and connected in delta.
The mode of operation of the arrangement according to FIG. 1 is as follows: The excitation current of a synchronous machine is made up of the no-load excitation current and the armature reaction current. The winding 5b of the excitation transformer 5 simulates the no-load excitation current, because this is approximately proportional to the voltage and is 90 out of phase with it. The phase rotation takes place with the aid of the choke 6. The armature back action current is recorded by the primary winding 5a.
The secondary winding 5c then leads the geometric sum of no-load excitation current and armature reaction current, i.e. H. the actually required total excitation current, which flows through the rectifier arrangement 7 of the excitation winding 8 of the AC exciter 4. The throttle 6 is dimensioned such that it supplies a greater current than is necessary for the no-load excitation. The transducer 12, which in turn is under the influence of the controller 10, absorbs part of the current.
In the latter, a comparison is made between a predetermined setpoint value and the actual value measured by the voltage converter 9. The control deviation controls the transducer, whereby a change occurs in the current flowing in the winding 5b and thus in the winding 5c or 8. In this way, quite precise voltage regulation can be achieved.
With regard to the fact that the alternating current exciter 4 is practically loaded by a constant impedance, the no-load excitation current can be taken into account by a corresponding increase in the armature feedback component. This takes place in the arrangement according to FIG. 2, where the same parts are provided with the same reference numerals as in FIG. 1. The excitation transformer 5 'now only has the current-carrying primary winding 5a and the secondary winding 5c to which the transducer 12 is connected .
The current flowing through the winding 8 is changed by a corresponding Aussteue tion of the transducer.
Instead of the armature current, you can also use the armature voltage to self-excite the alternating current regulator 4. Such a circuit is shown in FIG. 3. The transducer 12 is now used directly to supply the winding B. Its control windings 11 are under the influence of the controller 10.
Another circuit variant is shown in FIG. The rectifier arrangement 7 is connected to the voltage of the alternating current generator 4 via a choke 6 '. If its speed increases, the resistance of the choke 6' increases as a result of the increased frequency, so that the excitation current flowing through the winding 8 is neglected of the transductor 12 would remain approximately constant.
The voltage regulation of the main machine 1 takes place in turn with the aid of the controller 10 and the transducer 12, which branches off part of the excitation current for the alternating current exciter 4.
Finally, an arrangement according to FIG. 5 can also be used in an advantageous manner. There, the rectifier bridge 3 feeds both the excitation winding 2 of the main machine 1 and the excitation winding 8 of the AC exciter 4. The controller 10 influences the transducer 12, which is connected on the input side to a transformer 15 and its output to a resistor 16 lies. An additional current generated by the transducer flows through this.
By changing the additional current, the voltage drop across the resistor 16 is also varied, which results in a corresponding change in the voltage across the exciter winding 8 and thus the associated exciter current for the alternating current exciter 4.