-
Einrichtung zur Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren
Bei Wechselstromgeneratoren mittlerer Leistung erfolgt die Spannungsregelung vielfach
in der Weise, daß in den Felderregerkreis einer als Nebenschlußgenerator geschalteten
Gleichstrom-Erregermaschine eine Zusatzspannung eingeführt wird. Diese Zusatzspannung,
die von einer fremderregten Hilfse:rregermaschine geliefert wird, ist nach Betrag
und Richtung abhängig von der Regelabweichung. Durch Einschaltung eines entsprechend
bemessenen ohmschen Widerstandes in den Felderregerkreis der Haupterregermaschine
ist dafür Sorge getragen, daß die Widerstandsgerade des Erregerkreises der Haupterregermaschine
sich mit dem linearen Teil der Magnetisierungskennlinie dieser Maschine deckt. Dieser
Zustand gilt für den Fall, daß die Hilfserregermaschine nicht erregt ist. Ein eindeutiger
Schnittpunkt beider Kurven und damit eindeutige Erregungsverhältnisse und ein stabiler
Betriebszustand ergeben sich erst, wenn die Hilfserregermaschine erregt wird. Bei
Spannungsabsenkungen am Generator ist es erforderlich, daß die Hilfserregermaschine
im Sinne der Einspeisung einer in bezug auf die Erregerspannung positiven Zusatzspannung
erregt wird (Auferregung); umgekehrt ist es erforderlich, daß die Zusatzspannung
negativ, der Erregerstrom der Hilfserregermaschine also umgepolt wird, wenn die
Generatorspannung ihren Sollwert überschreitet. Die Haupterregermaschine wird in
diesem Fall dann umgepolt (Gegenerregung), so daß die Generatorspannung wieder auf
ihren Sollwert abfällt. Die Steuerung der entsprechend erforderlichen Erreger-Feldstärke
der Hilfserregermaschine kann dabei durch die an sich bekannten Schnellregler, wie
Kontaktregler, Wälzregler oder Regler mit Magnetverstärkern, erfolgen. Bei der Verwendung
von Magnetverstärkern als Regler ist es beispielsweise bekannt, die Hilfserregermaschine
mit einer einzigen Erregerwicklung zu versehen und diese von zwei Magnetverstärkern
in Gegentaktschaltung zu speisen. Hierbei sind die Ausgänge der beiden magnetischen
Teilverstärker einander antiparallel geschaltet, so daß die Einschaltung von Vorwiderständen
erforderlich wird, damit der über die Verstärker fließende Kurzschlußstrom begrenzt
wird. Diese Vorwid'erstände verzehren einen erheblichen Teil der Leistung. Der Wirkungsgrad,
der mit einer solchen Schaltung erreicht werden kann, liegt bei nur etwa 15%. Einen
etwas besseren Wirkungsgrad erreicht man bei anderen bekannten Schaltungen, bei
denen die Hilfserregermaschine mit zwei Erregerwicklungen ausgestattet ist. Hierbei
wird in einem Fall die eine Erregerwicklung über einen Magnetverstärker mit einem
veränderlichen Strom gleicher Richtung gespeist und die zweite Wicklung von einem
konstanten Strom, der wenigstens halb so groß sein muß wie der maximale Ausgangsstrom
des Magnetverstärkers. In einem zweiten Fall werden zwei Magnetverstärker verwendet,
die im Gegentakt die beiden getrennten Wicklungen erregen. Die letztere Lösung hat
gegenüber der vorherigen den Vorteil, daß die Erreger-Verlustleistung etwas geringer
ist. Bei beiden letzterwähnten Ausführungsarten kann aber gegenüber der zuerst erwähnten
Lösung ein besserer Wirkungsgrad nur dadurch erreicht werden, daß eine zusätzliche
Erregerwicklung auf der Hilfserregermaschine vorgesehen wird.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung der Spannung
von Wechselstromgeneratoren mit einem Gleichstrom-Nebenschlußgenerator als Haupterregermaschine
und einer in deren Erregerkreis eingeschalteten, über eine Feldwicklung fremderregten
Hilfserregermaschine, deren Spannung durch Feldstärkenänderung mit Hilfe eines magnetischen
Gegentaktverstärkers nach Maßgabe der Regelabweichung gesteuert wird. Erfindungsgemäß
ist die Feldwicklung der Hilfserregermaschine in die einander parallel geschalteten
Diagonalzweige zweier Brückenschaltungen der beiden magnetischen Teilverstärker
eingeschaltet, wobei jede Brückenschaltung aus je zwei Arbeitshalbwicklungen jedes
der beiden Teilverstärker und je einem mit jeder Arbeitshalbwicklung in Reihe geschalteten
Selbstsättigungsgleichrichter besteht und wobei die Polung der Gleichrichter in
beiden Brückenschaltungen derart gewählt ist, daß die Feldwicklung während der positiven
Halbwelle des speisenden Wechselstromes nur über die eine und während der negativen
Halbwelle
nur über die andere Brückenschaltung erregt werden kann.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein optimaler Wirkungsgrad
erreicht wird, der ein Mehrfaches des bisher üblichen beträgt, wobei eine sonst
zur Verbesserung des Wirkungsgrades erforderliche zweite Erregerwicklung auf der
Hilfserregermaschine vollkommen entfällt.
-
In der Zeichnung ist der Schaltplan der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
gezeigt.
-
Mit 1 ist ein Drehstromgenerator bezeichnet, der von der Spannung
des Gleichstrom-Nebenschlußgenerators 2 erregt wird. Mit der Erregerwicklung 3 der
Haupterregermaschine sind der Widerstand 4 und die Hilfserregermäschine 5 in Reihe
geschaltet.
-
Der den Regler bildende Gegentakt-Magnetverstärker besteht aus zwei
Teilverstärkern mit je vier Arbeitswicklungen halber Windungszahl und je vier Selbstsättigungsgleichrichtern.
Dem einen Teilverstärker sind die Arbeitswicklungen 8 bis 11, dem anderen Teilverstärker
die Arbeitswicklungen 12 bis 15 zugeordnet. Die Speisung der Magnetverstärkeranordnung
erfolgt über einen Transformator 18, der zwei Sekundärwicklungshälften aufweist.
Je zwei Arbeitswicklungen der beiden Teilverstärker werden von je einer Sekundärwicklung
gespeist. Die den beiden Teilverstärkern zugeordneten Steuerwicklungen 16 und 17
sind gegensinnig geschaltet, so daß der eine Teilverstärker zusteuert, wenn der
andere aufgesteuert wird. Die Erregerwicklung 6 der Hilfserre-germaschine 5 ist
in den Diagonalzweig der Magnetverstärker-Brückenschaltung eingeschaltet. Wird durch
einen Strom ist in Pfeilrichtung der Teilverstärker mit den Arbeitswicklungen
8 bis 11 aufgesteuert, so fließt während beider Halbperioden ein Gleichstrom 1e
in Pfeilrichtung über die Erregerwicklung 6. Während der einen Halbperiode fließt
dieser Strom von der einen Sekundärwicklung des Transformators über die Arbeitswicklung
8, die Erregerwicklung 6 und die Arbeitswicklung 9, während der anderen Halbperiode
von der anderen Sekundärwicklung über die Arbeitswicklung 10, die Erregerwicklung
6 und die Arbeitswicklung 11. Bei Umpolung des Steuerstromes ist fließt der Strom
durch die Arbeitswicklungen 12 bis 15 des anderen Teilverstärkers in umgekehrter
Richtung über die Erregerwicklung 6, der ein Kondensator 7 parallel geschaltet ist,
um durch Siebung eine Leistungsverbesserung zu erhalten.
-
Die Speisespannung des Magnetverstärkers kann wahlweise einem fremden
Netz entnommen werden oder dem Drehstromnetz der Synchronmaschine 1. Im letzteren
Fall ist es besonders vorteilhaft, die Sekundärwicklungen eines Spannungswandlers
19 und eines Stromwandlers 20 mit Luftspalt hintereinanderzuschalten und
die Summenspannung zur Speisung des Transformators 18 zu verwenden. Diese an sich
bekannte Maßnahme stellt sicher, daß die Speisespannung des Magnetverstärkers auch
im Falle eines Kurzschlusses zur Verfügung steht.
-
Die Steuerung des Magnetverstärkers der Regeleinrichtung erfolgt durch
die der Regelabweichung proportionale Größe x, die nach einer beliebigen bekannten
Methode mit Hilfe eines nicht näher erläuterten Reglermeßwerkes 21 gewonnen wird.