Anordnung zur Erregung von Synchronmaschinen Lastabhängig, zumal über
Gleichrichter in Stromschaltung erregte Synchronmaschinen bieten den Vorteil, daß
ihre Spannung bei wechselnder Belastung innerhalb gewisser Grenzen ohne zusätzliche
Regelung ziemlich konstant bleibt. Vorteilhaft ist vor allem die außerordentlich
schnelle. und mit anderen Mitteln nicht zu erreichende Ausregelung von Stoßlasten
wegen der Erhöhung der statischen und. dynamischen Stabilität. Für vielle Zwecke
besteht jedoch noch der Wunsch, die Spannungsgenauigkeit der Schaltung, die eine
gewisse, für das Parallelarbeiten günstige Abhängigkeit vom Leistungsfaktor zeigt,
noch zu verbessern. Einem hierbei zur Verwendung kommenden Regler kommt nur die
Aufgabe einer Feinregelung zu, während die Grobregelung und die Stoßerregung von
der lastabhängigen Erregung vorgenommen wird. Es ist nun aus dem Deutschen Patent
648 302 bekannt, die: Feinregelung der Spannung in der Weise zu bewirken, daß für
den Grundanteil der Erregung eine getrennt laufende, insbesondere synchrone Blindleistungsmaschine
verwendet wird, durch deren Erregung bzw. durch die- Erregung ihrer Erregermaschine
der Grundanteil beliebig feinstufig beeinflußt werden kann. Diese Anordnung setzt
jedoch voraus, da.ß der Synchrongenerator beim Anfahren aus einer Hilfsstromquelle
(Batterie od. dgl.) erregt wird.Arrangement for the excitation of synchronous machines load-dependent, especially over
Synchronous machines excited in a current circuit have the advantage that
their tension with changing loads within certain limits without additional
Regulation remains pretty constant. Above all, the extraordinary is advantageous
fast. and compensation of shock loads that cannot be achieved by other means
because of the increase in static and. dynamic stability. For many purposes
however, there is still a desire to improve the voltage accuracy of the circuit, which is a
shows a certain dependency on the power factor that is favorable for parallel work,
still to be improved. A controller used here is only provided with the
Task of a fine control, while the coarse control and the shock excitation of
the load-dependent excitation is carried out. It is now from the German patent
648 302 known that: Fine regulation of the voltage in such a way that for
the basic component of the excitation is a separately running, in particular synchronous, reactive power machine
is used by their excitation or by the excitation of their exciter machine
the basic proportion can be influenced as finely as desired. This arrangement continues
However, it is assumed that the synchronous generator when starting from an auxiliary power source
(Battery or the like.) Is excited.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erregung von Synchronmaschinen,
bei der der Erregerwicklung der 1\-laschine über Gleichrichter ein belastungsabhängiger
und über einen. den Strom vorschreibenden Scheinwiderstand ein belastungsunabhängiger
Erregerstrom in Stromüberlagerung zugeführt wird und bei der der Scheinwiderstand
als (insbesondere synchrone) Bljindd.eistungsmaschine ausgeführt ist. Erfindungsgemäß
sind einerseits zur Einleitung der Selbsterregung der Synchronmaschine beim Anlauf
parallel zum Erregergleichrichter Kondensatoren geschaltet, die mit dem Scheinwiderstand
der Blindleis:tungsmaschine bei ihrem Stillstand auf Resonanz abgestimmt sind, andererseits
speisen der belastungsabhängige und der belastungsunabhängige Erregerstrom gesonderte
Gleichrichter,. und diese Gleichrichter sind erst auf der Gleichstromseite parallel
geschaltet. Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen ist es einerseits möglich,
den, über die Blindleistungsmaschine geleiteten Grundanteil der Erregung der Synchronmaschine
mittels des Erregerstromes der Blindleistungsmaschine fein zu regeln, wobei für
diese Regelung nur sehr kleine Leistungen benötigt werden, andererseits wird aber
auch ein bestimmter Nachteil der Verwendung der Blindleistungsmaschine an Stelle
der Drosselspule in ihrem Einfluß auf den Regeleffekt beseitigt. Der Strom der B,lindleistungsmaschine
geht nämlich während des Anlaufs der Maschine von der Nacheilung auf die Voreilung
über, wobei er den Nullwert durchschreitet. Würde man den Strom der Blindleistungsmaschine
und den Belastungsstrom der Synchronmaschine parallel schalten und einem gemeinsamen:
Erregergleichrichter zuführen, so ergäbe sich eine vektoriellei Addition der beiden
Wechselstromerregerkomponenten, so daß während des Anlaufs die insgesamte Erregung
vorübergehend stark geschwächt würde; was gerade für den Anlaufvorgang unerwünscht
ist. Dieser Nachteil wird vermieden, wenn die Erregergleichrichter auf der Gleichstromseite
parallel geschaltet sind, da dann die beiden Erregerkomponenten stets gleichgerichtet
sind, wenn auch die von der Blindleistungsmaschine herrührende Komponente vorübergehend
bis auf Null zurückgeht.The invention relates to an arrangement for exciting synchronous machines,
in the field winding of the 1 \ machine via rectifier a load-dependent
and about one. the impedance prescribing the current is a load-independent
Excitation current is supplied in current superimposition and in which the impedance
is designed as a (especially synchronous) reactive power machine. According to the invention
are on the one hand to initiate the self-excitation of the synchronous machine during start-up
parallel to the exciter rectifier capacitors connected to the impedance
the reactive power machine are tuned to resonance when they are at a standstill, on the other hand
The load-dependent and load-independent excitation currents feed separately
Rectifier ,. and these rectifiers are only parallel on the DC side
switched. By combining these two measures, it is possible on the one hand to
the basic component of the excitation of the synchronous machine passed through the reactive power machine
finely regulate by means of the excitation current of the reactive power machine, whereby for
this scheme only requires very small services, but on the other hand
also a certain disadvantage of using the reactive power machine in place
the choke coil eliminated in their influence on the control effect. The current of the indulgent machine
namely goes from lag to lead when the machine starts up
over, stepping through the zero value. One would get the current of the reactive power machine
and connect the load current of the synchronous machine in parallel and share a common:
Feed the exciter rectifier, the result would be a vectorial addition of the two
AC exciter components, so that the total excitation during start-up
would temporarily be severely weakened; which is just undesirable for the start-up process
is. This disadvantage is avoided if the field rectifier is on the direct current side
are connected in parallel, since then the two excitation components are always rectified
are temporary, even if the component originating from the reactive power machine is temporary
goes back to zero.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele der
Fig. 1 bis 4 der Zeichnung näher erläutert.In the following, the invention is based on the embodiments of the
Fig. 1 to 4 of the drawing explained in more detail.
In Fig. 1 bedeutet 1 einen Synchrongenerator, der von einer Dampfturbine
10 angetrieben wird und der über die Trockengleichrichterschaltung 2 und den Stromwandler
3 lastabhängig und über die Trockengleichrichterschaltung 4, den: Stromwandler 5
und über die Ständerwicklung der Blindleistungsmaschine 6 von der Netzspannung lastunabhängig
erregt wird. Die Blindleistung der Maschine 6 kann durch ihre Gleichstromerregermaschine
7
(mit Selbst- oder mit Fremderregung) und dem von der Netzspannung betätigten, im
ErregeTsitromkreds der Maschine 7 liegendem Spannungsregler 8 geregelt werden. Parallel
zur Zweitseite des Stromwandlers 5 liegen nun die Kondensatoren 9. Diese sind erfindungsgemäß
mit der bei Stillstand, der Maschine 6 an dieser vorhandenen Induktivität auf Resonanz
abgestimmt, wodurch die selbsttätig einsetzende Erregung der Synchronmaschine 1
beim Anfahren von einer bestimmten Drehzahl an gesichert ist. Die Blindleistungsmaschine-
6 läuft dann ebenfalls an und übernimmt nach dem Hochlaufen die Feinregelung des
Geneirators 1. Der Übergang von nacheilendem Strom auf voreilenden Strom an der
Blindleistungsmaschine 6 verursacht dabei kurzzeitig eine Verkleinerung des Grundanteils,
jedoch ist dies nur ein Übergangszustand. Die Maschine strebt dem von dem Regler
8 beherrschten. Übererre@gungszustand zu. Zur Ermöglichung des selbständigen, Anlaufs
erhält die Maschine 6 im Läufer außer ihrer Gleichstromerregerwicklung noch einen
Anlaufkäfig.In Fig. 1, 1 denotes a synchronous generator that is powered by a steam turbine
10 is driven and via the dry rectifier circuit 2 and the current transformer
3 depending on the load and via the dry rectifier circuit 4, the: current transformer 5
and independent of the load via the stator winding of the reactive power machine 6 from the mains voltage
is excited. The reactive power of the machine 6 can be controlled by its DC exciter
7th
(with self-excitation or with external excitation) and the one operated by the mains voltage, im
ErregeTsitromkreds the machine 7 lying voltage regulator 8 are regulated. Parallel
The capacitors 9 are now located on the second side of the current transformer 5. These are according to the invention
with the at standstill, the machine 6 at this existing inductance to resonance
matched, whereby the automatically starting excitation of the synchronous machine 1
is secured when starting from a certain speed. The reactive power machine
6 then also starts up and takes over the fine control of the
Generator 1. The transition from lagging current to leading current at the
Reactive power machine 6 briefly causes a reduction in the basic component,
however, this is only a transitional state. The machine seeks that of the controller
8 mastered. Overexcitation to. To enable independent start-up
the machine 6 receives one in the rotor in addition to its DC exciter winding
Starting cage.
Fig. 2 zeigt für die Maschine 6 eine Abänderung ihrer Gleichstromerregung.
An Stelle einer Gleichstrommaschine 7 der Fig. 1 ist .eine Trockengleichrichterschaltung
11 vorgesehen, der über den regelbaren Umspanner 12 die Spannung, des Generators
1 zugeführt ist. Der Umspanner 12 kann als Drehumspanner aasgeführt sein, der durch
einen von der Netzspannung betätigten Regler beeinflußt wird. Parallel zur Gleichstromseite
der Gleichrichter 11 sind noch Widerstände 13 geschaltet, damit sich der beim Anlauf
der Maschine 6 in der Erregerwicklung auftretende Wechselstrom schließen kann, wodurch
Überspannungen vermieden werden und der Anlauf erleichtert wird.Fig. 2 shows a modification of the DC excitation of the machine 6. Instead of a DC machine 7 of FIG. 1 is .a dry rectifier circuit 11 is provided which is supplied with the voltage of the generator 1 via the controllable transformer 12th The transformer 12 can be implemented as a rotary transformer which is influenced by a regulator operated by the mains voltage. Resistors 13 are also connected in parallel to the direct current side of the rectifier 11 so that the alternating current occurring in the field winding when the machine 6 is started can close, thereby avoiding overvoltages and facilitating the start-up.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 ist die Blrindleistungsmaschine 6 wiederum
als selbstanlaufende Maschine ausgeführt; ihre Erregung erfolgt jedoch ähnlich wie
die Erregung der Maschine 1 mit einem lastunabhängigen und einem lastabhängigen
Erregeranteil. Der lastunabhängige Erregeranteil wird dabei vom der an die, Netzspannung
angeschlossenen Drosselspule 15 geliefert, der lastabhängige Erregeranteil
von. dem Ständerstrom der Maschine 6. Beide Erregeranteile werden in dem Stromwandler
14 überlagert, der über die Gleichrichterschaltung 11 die Erregerwicklung der Maschine
6 speist. Die Blindleistungsmaschine 6 ist also ebenfalls als selbstregelnde Maschine
geschaltet; sie ist hierbei bestrebt, ihre Spannung zu halten, und schrickt schon
bei kleiner Spannungsabsenkung mehr oder weniger große voreilende. Ströme ins Netz.
Demgemäß ändert sich der Grundanteil im Erregerstrom des Hauptgenerators. Die übrige
Schaltung deckt sich ihrem Wesen nach mit der Schaltung der Fig. 1.In the circuit according to FIG. 3, the reactive power machine 6 is again designed as a self-starting machine; however, their excitation takes place similarly to the excitation of the machine 1 with a load-independent and a load-dependent exciter component. The load-independent exciter portion is supplied by the choke coil 15 connected to the mains voltage, the load-dependent exciter portion from. the stator current of the machine 6. Both excitation components are superimposed in the current transformer 14, which feeds the excitation winding of the machine 6 via the rectifier circuit 11. The reactive power machine 6 is also connected as a self-regulating machine; In doing so, it strives to maintain its tension and, even with a small voltage drop, cuts a more or less large leading one. Streams into the network. The basic component in the excitation current of the main generator changes accordingly. The rest of the circuit is essentially identical to the circuit of FIG. 1.
Bei den Anordnungen der Fig. 1 bis 3 ist die Blindleistungsmaschine,
als frei umlaufende und selbstanlaufende Maschine ausgebildet, wobei sie ihre eigenen
Verluste infolge teilweiser Arbeitsweise als Motor deckt. Sie wird dazu von der
Netzspannung gespeist. Bei der Anordnung nach. Fig. 4 ist die Blind.leistungsmas.chine
6 vom Netz abgetrennt; slic wird von einem gesonderten, z. B. als Kurzflchlußläufer
ausgebildeten Motor 14 angetrieben. Die Blindleistungsmaschine, 6 speist hier unmittelbar
oder über einen Zwischenumspanner den Gleichrichter 4. Die Ständerwicklung des Motors
14 ist einerseits an die Netzspannung angeschlossen, andererseits in den Erststromkreis
des der Stromüberlagerung dienenden Umspanners 3 der Hauptmaschine 1 eingeschaltet.
An: diesem Umspanner, 3 überlagern sich die Ströme der Hauptmaschine 1 und des Motors
14 geometrisch, zu einem Gesamtstrom. Da die für die- Einleitung der Selbsterregung
des Generators 1 dienenden. Kondensatoren 9 an den.Zweitstromkreis des Umspanners
3 angeschlossen sind, so ist hier die Anordnung der Erfindung dadurch verwirklicht,
daß die am Motor 14 bei seinem Stillstand auftretende Induktivität mit der Kapazität
der Kondensatoren 9 auf Resonanz abgestimmt ist. Nach dem Hochlaufen der Maschinen
6 und 14 geht der Strom am Motor 14 zurück, und die Blindleis@ungsmaschine 6 setzt
nun mit ihrem geregelten Grundanteil für die Erregung des Generators 1 ein. Die
B.lindleistungsmaschine 6 wird vorzugsweise mit großer Ankerrückwirkung, also mit
kleinem Luftspalt, ausgeführt, so daß sie plötzlichen Spannungsänderungen am Gleichrichter
4 leicht zu folgen vermag. Man: kann sie zu diesem Zweck in der Spannung überbemessen.In the arrangements of FIGS. 1 to 3, the reactive power machine is
designed as a freely rotating and self-starting machine, with their own
Covers losses due to partial operation as an engine. It is used by the
Mains voltage fed. When arranging according to. Fig. 4 is the reactive power machine
6 disconnected from the network; slic is from a separate, z. B. as a short-circuit rotor
trained motor 14 driven. The reactive power machine 6 feeds here directly
or the rectifier via an intermediate transformer 4. The stator winding of the motor
14 is connected to the mains voltage on the one hand, and to the primary circuit on the other
of the transformer 3 of the main engine 1, which is used for current superposition, is switched on.
At: this transformer, 3, the currents of the main machine 1 and the motor are superimposed
14 geometrically, to a total stream. As the for the- initiation of self-excitement
of the generator 1 serving. Capacitors 9 to the secondary circuit of the transformer
3 are connected, the arrangement of the invention is implemented here by
that the inductance occurring at the motor 14 when it is at a standstill with the capacitance
of the capacitors 9 is tuned to resonance. After the machines have started up
6 and 14, the current at motor 14 goes back, and the blind drive machine 6 starts
now with its regulated basic component for the excitation of the generator 1. the
B. inductive power machine 6 is preferably with a large armature reaction, so with
small air gap, designed so that there are sudden voltage changes at the rectifier
4 easy to follow. One: for this purpose it can be overdimensioned in tension.