Schutzeinrichtung für eine Synchronmaschine, deren Erregerwicklung
ohne Schleifringe direkt von umlaufenden Gleichrichtern gespeist wird Ist die Erregerleistung,
die für eine schnellaufende, also beispielsweise mit 3000 U/min umlaufende Synchronmaschine
(Turbogenerator) benötigt wird, sehr groß, so ist eine unmittelbare Kupplung der
Gleichstromerregermaschine wegen der hohen Kollektorbeanspruchung dieser Maschine
nicht mehr möglich; vielmehr muß dann die Drehzahl der Erregermaschine durch ein
Getriebe herabgesetzt werden. Neuerdings ist man zur Erregung solcher Synchronmaschinen
einen anderen Weg gegangen. Man verwendet für die Erregung mehrphasige Wechselstrommaschinen,
die häufig als Mittelfreque:nzmaschinen ausgebildet sind, richtet deren Strom mit
umlaufenden Gleichrichtern gleich und führt ihn der Erregerwicklung der Synchronmaschine
zu. Ordnet man hierbei die Wechselstromwicklung der Wechselstromerregermaschine
im Läufer an, so ist es möglich, der Synchronmaschine den benötigten Erregerstrom
ohne Schleifringe zuzuführen. _ Nachteilig bei diesen bekannten Erregeranordnungen
ist, daß bei Unterbrechung des Erregerkreises -vor allem, wenn die Synchronmaschine
einen verhältnismäßig schwachen Dämpferkreis aufweist - Überspannungen auftreten,
die zur Zerstörung der Gleichrichter führen können. Die gleichen Schäden treten
aber auch auf, wenn inverse doppelfrequente Läuferströme entstehen, die dem Erregergleichstrom
Wechselströme überlagern, was z. B. bei asynchronem Anlauf oder bei inneren Störungen
in der Ständerwicklung der Fall sein kann. Da die Gleichrichter die, negativen Halbwellen
dieser Wechselströme nicht durchlassen, kommt das Auftreten von Wechselströmen im
Laufe einer Stromunterbrechung des Gleichstromerregerkreises gleich, so daß außerordentlich
hohe Überspannungen auftreten, die Zerstörungen oder Beschädigungen der Gleichrichter
oder auch Durchschläge in der verhältnismäßig schwach isolierten Erregerwicklung
zur Folge haben können.Protective device for a synchronous machine, its field winding
is fed directly from rotating rectifiers without slip rings.
the one for a high-speed synchronous machine rotating at 3000 rpm, for example
(Turbo generator) is needed very large, so is an immediate coupling of the
DC exciter because of the high collector load of this machine
not possible anymore; rather, the speed of the exciter must then by a
Gearbox are reduced. Recently one has been to excite such synchronous machines
gone another way. Multi-phase alternating current machines are used for excitation,
which are often designed as medium-frequency machines, direct their current
rotating rectifiers and leads it to the field winding of the synchronous machine
to. The alternating current winding of the alternating current exciter is classified here
in the rotor on, it is possible to supply the synchronous machine with the required excitation current
without feeding slip rings. _ Disadvantage with these known exciter arrangements
is that when the excitation circuit is interrupted - especially when the synchronous machine
has a relatively weak damper circuit - overvoltages occur,
which can lead to the destruction of the rectifier. The same damage occurs
but also when inverse double-frequency rotor currents arise that the excitation direct current
Superimpose alternating currents, which z. B. with asynchronous start-up or internal malfunctions
may be the case in the stator winding. Because the rectifier has the, negative half-waves
These alternating currents do not let through, the occurrence of alternating currents occurs in the
Run a current interruption of the DC exciter circuit the same, so that extraordinary
high overvoltages occur which destroy or damage the rectifier
or breakdowns in the relatively weakly isolated excitation winding
may result.
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Synchronmaschine,
deren Erregerwicklung ohne. Schleifringe direkt von umlaufenden Gleichrichtern gespeist
wird, gegen derartige zerstörend wirkende Überspannungen an den Gleichrichtorn.
Gemäß der Erfindung sind Hilfsschleifringe vorgesehen, über die bei Störungsfällen
ein stillstehender Schutzwiderstand parallel zur Erregerwicklung der Synchronmaschine
geschaltet wird. Im Störungsfall besteht also ein Parallelweg zu den Gleichrichtern,
über welchen sich die Halbwellen des dem Erregerstrom überlagerten Wechselstroms,
für deren Richtung die Gleichrichter gesperrt sind, ausgleichen können. Die für
die Schutzeinrichtung erforderlichen Hilfsschleifringe brauchen im Störungsfall
nicht den gesamten Erregerstrom zu tragen und sind außerdem nur sehr kurzzeitig
belastet, so daß sie auch für eine Maschine großer Leistung ausführbar sind und
keinen großen Aufwand bedeuten. Es ist zweckmäßig, den für die: Einschaltung des
Schutzwiderstandes vorgesehenen Schalter durch im Störungsfall oder bei asynchronem
Anlauf ansprechende Überwachungsorgane zu betätigen.The invention relates to a protective device for a synchronous machine,
their excitation development without. Slip rings fed directly from rotating rectifiers
against such destructive overvoltages on the rectifier.
According to the invention, auxiliary slip rings are provided over which in the event of a malfunction
a standstill protective resistor parallel to the field winding of the synchronous machine
is switched. In the event of a fault, there is a parallel path to the rectifiers,
over which the half-waves of the alternating current superimposed on the excitation current,
for whose direction the rectifiers are blocked, can compensate. The for
The auxiliary slip rings required for protective equipment need in the event of a fault
do not carry the entire excitation current and are also only very briefly
loaded, so that they can also be carried out for a high-performance machine and
not mean a lot of effort. It is advisable to use the for: Activation of the
Protective resistor provided switch by in the event of a fault or asynchronous
Approach responsive monitoring bodies to operate.
Es sind zwar bereits für normale Synchronmaschinen Schutzeinrichtungen
bekannt, welche die Erregerwicklung und deren Isolierung gegen überspannungen bei
Leiterbruch schützen sollen und die Dämpfungswiderstände enthalten, die über Funkenstrecken
parallel zur Erregerwicklung liegen. Diese Schutzeinrichtungen begrenzen also die
möglichen Überspannungen auf den durch die Ansprechspannung der Funkenstrecke gegebenen
Wert. Bei den mit diesen Schutzeinrichtungen versehenem Maschinen tritt
je-
doch das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht auf, da im Erregerkreis
keine umlaufenden Gleichrichter vorhanden sind.Protection devices are already known for normal synchronous machines, which are intended to protect the field winding and its insulation against overvoltages in the event of a conductor break and which contain damping resistors that are parallel to the field winding via spark gaps. These protective devices limit the possible overvoltages to the value given by the response voltage of the spark gap. The LABEL FOR with these protective devices Machinery JE that the invention occurs but underlying problem does not occur because no rotating rectifiers are available in the exciter circuit.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in. der Figur ein Ausführungsbeispiel
schematisch wiedergegeben.To explain the invention, an exemplary embodiment is shown in the figure
shown schematically.
Die Erregerwicklung E des zweipoligen. Turbogenerators G - ein schnellaufender
Synchrongenerator großer Leistung -, wird durch die Wechselstromerregermaschine
M
über die umlaufenden Siliziumgleichrichter G 1 gespeist. Die Wechselstromwicklung
E der Wechselstromerregermaschine M ist mit der Erregerwicklung E und den Siliziumgleichrichtern
G 7. auf einer Welle angeordnet und läuft daher mit um. Die :stillstehende Erregerwicklung
e der Wechselstromerregermaschine M wird von der Stelleinrichtung S; die außer Gleichrichtern
beispielsweise, auch einen Magnetverstärkzzr enthalten kann, aus einem Drehstromnetz
gespeist.The excitation winding E of the two-pole. Turbo generator G - a high-speed one
Synchronous generator of great power -, powered by the alternator
M.
Fed via the rotating silicon rectifier G 1. The alternating current winding
E of the alternating current exciter M is connected to the excitation winding E and the silicon rectifiers
G 7. arranged on a shaft and therefore rotates with it. The: stationary excitation winding
e of the alternating current exciter M is controlled by the actuating device S; those except rectifiers
for example, can also contain a magnetic amplifier from a three-phase network
fed.
Gemäß der Erfindung kann nun über die Verbindungsleitungen V, die
Hilfsschleifringe H und den Schalter Sch der Schutzwiderstand R zur Erregerwicklung
E des Generators G parallelgeschaltet werden. Der Schutzwiderstand, dessen Widerstandswert
in. vorteilhafter Weise bis etwa den fünffachen Widerstandswert der Erregerwicklung
E betragen kann, wird durch den Schalter Sch in den Erregerkreis des Turbogenerators
G eingeschaltet. Die Betätigung des Schalters Sch erfolgt durch die Stelleinrichtung
S, die den Schalter im Störungsfalle oder auch bei asynchronem Anlauf einlegt.According to the invention, the protective resistor R can now be connected in parallel to the excitation winding E of the generator G via the connecting lines V, the auxiliary slip rings H and the switch Sch. The protective resistor, the resistance value of which can advantageously be up to about five times the resistance value of the excitation winding E, is switched into the excitation circuit of the turbo generator G by the switch Sch. The switch Sch is actuated by the actuating device S, which inserts the switch in the event of a malfunction or in the event of an asynchronous start-up.