DE937537C - Einrichtung zur Konstanthaltung der Spannung von Wechselstromgeneratoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Konstanthaltung der Spannung von Wechselstromgeneratoren Es ist bekannt, die Spannungsschwankungen von Wechselstromerzeugern zwischen Leerlauf und Belastung dadurch zu kompensieren, daß, mit Hilfe eines 'Stromrichters (Umformers) irgendwelcher Art in die Erregung des Wechselstromerzeugers. eine von dem Belastungsstrom des. Wechselstromerzeugers abhängige Komponente eingeführt wird. Bei diesen, bekannten Einrichtungen ist die Kompoundwirkung einfach proportional der Größe des Belastungsstromes .des Wechselstromerzeugers. Nun hängen aber die Spannungsschwankungen des Wechselstromerzeugers in sehr großem Maße von der Phas:enverschlebung des Laststromes gegenüber der Klemmenspannung ab.
• Die Erfindung ermöglicht, die "Spannung eines Wechselstromerzeugers, gleichgültig wie auch die Größe des Laststromes und des Phasenverschiebungswinkels zwischen Laststrom und Klemmenspannung ist, selbsttätig angenähert konstant zu halten. Gemäß der Erfindung wird dem W:echselstromerzeuger ummittelbar oder mittelbar (über eine Erregermaschine) ein zusätzlicher Eirregerstrom zugeführt, der abhängig ist von der algebraischen Differen z zweier gleichgerichteterSpannungen. Eine dieser gleichgerichteten Spa'lnnungen ist proportional der Resultante aus einer zur Klemmenspannung :des Wechselstromgenerators proportionalen 'Spannung und einer Spannung, welche von einem 'Stromtransformator abgenommen wird, dem ein Widerstand von einer derartigen Größe parallel geschaltet ist, daß die letztgenannte Spannung der Klemmenspannung des Wechselstromgenerators um den Winkel voreilt. Die andere der gleichgerichteten '.Spannungen ist proportional der Klemmenspannung des Wechselstromgenerators.
• Die Erfindung- sei nachfolgend an den Fig. i und 2 näher erläutert.
• In der Fig. i ist mit 0A die Klemmenspannung des Wechselstromerzeugers mit 0J' der vom Wechselstromgenerator erzeugte 'Strom (Laststrom) und mit T der zwischen Laststrom und Klemmenspannung vorhandene Phasenverschiebungswinkel bezeichnet. AB ist ein ,dem !Strom 0J proportionaler Vektor. Der Vektor AB ist gegenüber der Klemmenspannung 0A, um ,einen Winkel phasenverschoben. Die Größe des Vektors AB hängt von der Charakteristik der Generatorwicklung ab. Vernachlässigt man den Einfluß der Sättigung und unterstellt man, daß der Generator in bezug auf die Spannungsschwankungen sich wie eine Reaktanz verhält, dann muß die Erregung des Wechselstromgenerators zwischen einem dem Vektor OA porportionalen Wert bei Leerlauf und einem dem Vektor OB proportionalen Wert bei Belastung variiert werden.
• Um die Klemmensparmung des Wechselstromgenerators konstant zu halten, ist eine dem Vektor OB proportionale Erregung erforderlich. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, da.ß zu der dem Vektor 0A proportionalen Erregung eine dem VektorA'B proportionale Erregung hinzugefügt wird. Die algebraische Differenz zwischen dem Vektor OB und dem Vektor 0A ist gleich .dem Vektor 0A. Die zusätzliche Erregung wird durch die Differenz zweier 'Sp;annungen gebildet. Die eine dieser 'Spannungen sei durch den Vektor OB und die andere dieser Spannungen durch den Vektor 0A,' (gleich 0A) dargestellt. Diese letztgenannte 'Spannung - erhält man unmittelbar durch Gleichrichtung der Klemmenspamnung des Wechselstromgenerators. Die andere 'Spannung OB ergibt sich ,durch die Gleichrichtung einer .aus zwei Spannungen zusammengesetzten Spannung. Die eine dieser Spannungen ist proportional .dem Vektor 0A, und wird an der Sekundärwicklung eines Spannungstransformators abgenommen. Die andere dieser Spannurigen ist proportional dem Vektor AB und wird an den Klemmen eines Stromtransformators abgenommen. Dieser Stromtransformator speist einen Widerstand von einer derartigen Größe, daß, seine Klemmenspannungum gegenüber der vom Generator erzeugten Spannung im voreilenden Sinn phasenverschoben ist. Die vorstehend erwähnten gleichgerichteten Spannungen können durch irgendwelche gleichrichtenden Mittel, beispielsweise durch Trockengleichrichter, Ventilzellen, mechanische Gleichrichter, Einankerumformer, Motorgeneratoren usw., erhalten werden.
• Die von diesen Spannungen abhängige Erregung des Wechselstromgenerators kann dadurch unmittelbar zur Wirksamkeit gebracht werden, daß jeder dieser beiden Spannungen eine zusätzliche Erregerwicklung des Wechselstromgenerators zugeordnet ist oder daß beide Spannungen an den Klomanen einer einzigen, gemeinsamen zusätzlichen Erregerwicklung angeschlossen sind.
• In manchen. Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die zusätzliche Erregung nicht unmittelbar, sondern mittelbar wirken zu lassen. Zu diesem Zwecke können eine oder mehrere zusätzliche Erregerwicklungen auf einer. Erregermasichine des Wechselstromgenerators vorgesehen werden. Dies hat den Vorteil, daß man mit kleineren Enegerström@en auskommt. Es können aber auch andere Einrichtungen zur mittelbaren Erregung des Wechselstromgenerators angewendet werden. Beispielsweise kann ein Motorgenerator vorgesehen werden, dessen Geschwindigkeit in Abhängigkeit von den beiden. gleichgerichteten Spannungen gesteuert wird und dessen Generator den Erregerstrom für die zusätzliche Erregung des Wechselstromgenerators selbst oder der Erregermaschine des Wechselstromgenerators liefert.
• Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine gemäß. der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Erregung eines Wechselstro-mgeneratots.
• Der Wechselstromgenerator i besitzt eine Generatanvicklvng 2 und eine Erregerwicklung 3. Die Erregerwicklung 3 ist an eine- Erregermaschine 12 angeschlossen. Zur Regelung der Erregung .der Nebenschluß,ernegerwicklung 13 der ErTegermaschine 12 ist ein Regelwiderstand 15 vorgesehen. Der Regelwiderstand 15 gestattet eine begrenzte Regelung der Erregung der Erregermaschine 12, beispielsweise zur Kompensierung der Spannungsschwankungen, welche durch. die Erwärmung der verschiedenen Wicklungen hervorgerufen werden, und gegebenenfalls auch eine Veränderung der Klemmenspannung des Wechselstromgenerators. In dem Laststromkreis .des Generators 1 ist ein Stromtransformator .4 .eingeschaltet. Die Sekundärwicklung des Stromtransformators q. ist durch einen Widewstand 6 überbrückt. An den Klemmen des Generators i ist ferner ein Spannungstransformator 5 angeschlossen. Der Spannungstransformator 5 besitzt zwei Sekundärwicklungen 7 und B. Die Sekundärwicklung 7 des Spannungstransformators 5 liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung des Stromtransformators ¢. Diese Reihenschaltung ist an gegenüberliegenden Punkten .einer beispielsweise aus. Trockengleichrichtern bestehenden Gleichrichteranordnung 9 angeschlossen. Die Klemmen der Sekundärwicklung 8 des Span,-nungstrannsfo:rmators 5 liegen an gegenüberliegenden Punkten. einer Gleichrichteranordnung io. Der Punkt C der . Gleichrichteranordnung 9 ist mit dem Punkt C' der Gleichrichteranordnung io durch die Leitung i i verbunden. Die Punkte D und D' sind an :die Klemmen der zusätzlichen Erregerwicklung 1 ¢ der Erregermaschine 12 angeschlossen. Da die Erregermaschine 12 außer der zusätzlichen Erregerwicklung 14 noch die Erregerwicklung 13 besitzt, kann ,die zusätzliche Erregung klein bemessen werden.
• Die Gleichrichteranordnungen 9 und i o besitzen noch Widerstände 16 und 17. Wenn der Wechselstromgenerator !einen induktiven Stromkreis speist, oder genauer gesagt, wenn der. Vektor M B zum Vektor 0A' (Fig. i) hinzugefügt wird, dann ist nur der Widerstand 16 erforderlich. Wenn der Wechselstromgenerator i sowohl einen induktiven als auch einen kapazitiven Stromkreis speisen soll, dann sind beide Widerstände 16 und 17 erforderlich. Wenn der Wechselstromgenerator nur einen kapazitiven Stromkreis speist, d. h. der Vektor A(B vom Vektor O,1' abgezogen wird, dann ist nur der Widerstand 17 nötig.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Konstanthaltung der Klemmenspannung von Wechselstromgeneratoren bei schwankender Größe des Laststromes und des Phasenverschiebungswvinkels p zwischen Laststrom und zur Klemmenspannung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wechselstromgenerator unmittelbar oder mittelbar (über eine Erregermaschine) ein zusätzlicher E@rregerstroin zugeführt wird, der abhängig ist von der algebraischen Differenz zweier gleichgerichteter Spannungen, wobei a) die eine dieser Spannungen proportional ist der Resultante aus einer zur Klemmenspannung des Wechselstromgenerators proportionalen Spannung und ' einet Spannung, welche von einem Stromtransformator abgenommen wird, dem ein Widerstand von einer derartigen Größe parallel geschaltet ist, daß die letztgenannte Spannung der Klemmenspannung des Wechselstromgenerators um einen Winkel voreilt, b) die andere der gleichgerichteten Spannungen proportional ist der Klemmenspannung des Generators.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß in dem Laststromkreis des Wechselstromgenerators ein Stromtransformator (q.) und ein Spannungstransformator (5) vorgesehen sind, wobei a) der Sekundärwicklung des Stromtransformators (q.) ein Widerstand (6) parallel geschaltet ist, b) -der Spannungstransformator (5) zwei Sekundärwicklungen (7 und 8) besitzt, c) die eine Sekundärwicklung (7) des Spannungstransformators (5) mit der Sekundärwicklung des Stromtransformators (¢) in Reihe geschaltet ist, d) diese Reihenschaltung an gegenüberliegenden Punkten einer Gleichrichteranordnung (9) angeschlossen ist, e) die Klemmen der anderen Sekundärwicklung (8) des Spannungstransformators (5) an gegenüberliegenden Punkten einer zweiten Gleichrichteranordnumg (io) angeschlossen sind, f) zwei weitere Punkte (C und C) der beiden Gleichrichteranordnumgen (9, io) miteinander verbunden sind, ,g) die diesen Punkten (C, C') gegenüberliegenden Punkte (D"D#) der beiden Gleichrichberanordnungen (9, io) mit den Klemmen der zusätzlichen Erregerwicklung(14) des Wechselstromgenerators oder der Erregermaschine (12) .des Wechselstromgenerators (i ) verbunden sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brücke der Gleichrichberanordnungen (9, io) Widerstände (16, 17) eingeschaltet sind. . q.. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichmet, daß in den Stromkreis ,der Haupterregerwicklung (13) des Wechselstromgenerators oder der Erregermaschine (12) des Wechselstromgenerators (i) ein Regelwiderstand(i5) eingeschaltet ist.