DE667314C

DE667314C - Arrangement for stabilizing the parallel operation of direct current compound generators

Info

Publication number: DE667314C
Application number: DES127729D
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Haas
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1937-06-23
Filing date: 1937-06-23
Publication date: 1938-11-09

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
9. NOVEMBER 1938ISSUED ON
NOVEMBER 9, 1938

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 667314 KLASSE 2Id¹ GRUPPE 72 oi M 667314 CLASS 2Id ¹ GROUP 72 oi

Dr. Karl Haas in NürnbergDr. Karl Haas in Nuremberg

ist als Erfinder benannt worden.has been named as the inventor.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juni 1937 abPatented in the German Empire on June 23, 1937

Beim Parallelbetrieb von Gleichstromkompoundmaschinen mit feldverstärkenäer Reihenschlußwicklung besteht vor allem im Leerlauf die Gefahr, daß infolge ungleicher Drehzahlen, ungleicher Spannungen oder ungleicher innerer Widerstände der eine Generator als Motor von dem anderen gespeist wird und infolge der Einwirkung der Reihenschlußwicklung mehr und mehr in seiner Drehzahl beschleunigt wird. Setzt nun die Antriebsmaschine dieses Generators einer Beschleunigung einen verhältnismäßig hohen Widerstand entgegen, weil beispielsweise ein Regler die Antriebsmaschine auf stets gleichbleibende Drehzahl einzustellen sucht, dann nimmt der als Motor wirkende Generator mehr und mehr Strom auf und belastet dadurch den anderen Generator. Das Zusammenarbeiten der beiden Maschinen ist also im Leerlauf und zum Teil auch bei kleinen Belastungen nicht hinreichend stabil. Nach einem bekannten Vorschlag suchte man den Betrieb dadurch zu stabilisieren, daß man die zwischen der Reihen- ■ Schlußerregerwicklung und dem Anker liegenden Punkte der Generatoren durch eine Ausgleichsleitung verband. Diese Maßnahme führt insbe- sondere dann nicht zum Ziel, wenn die beiden Generatoren räumlich weit auseinander liegen, weil dann der Widerstand für den Strompfad des Ausgleichsstromes zu groß wird und den Ausgleich erschwert. Außerdem ist die Ausgleichsleitung, die großen Querschnitt haben muß, verhältnismäßig teuer und erfordert besondere Schaltorgane.When operating DC compounding machines in parallel with field amplifying series winding especially when idling there is a risk that, as a result of unequal speeds, unequal voltages or unequal internal Resistances of one generator as a motor is fed by the other and as a result of the action the series winding is accelerated more and more in its speed. Now set the prime mover of this generator a relatively high resistance to acceleration because, for example a controller seeks to set the prime mover to a constant speed, then the generator acting as a motor consumes more and more current and thus loads the another generator. The cooperation of the two machines is therefore idle and for Partly not sufficiently stable even with small loads. According to a well-known suggestion an attempt was made to stabilize the operation by removing the inter-series ■ Closing excitation winding and the anchor points of the generators connected by a compensating line. This measure leads in particular Especially not to the goal if the two generators are spatially far apart, because then the resistance for the current path of the equalizing current is too large and the Compensation made difficult. In addition, the compensation line that have large cross-section must, relatively expensive and requires special switching devices.

Eine Ausgleichsleitung mit verhältnismäßig kleinem Widerstand zwingt beiden Maschinen stets die gleiche Ankerspannung auf. Ist aber der Widerstand der Ausgleichsleitung nicht genügend klein, dann kann die eine Maschine eine höhere Spannung annehmen als die andere Maschine; die eine Maschine wird dann als Generator, die andere als Motor wirken. Bei der als Generator wirkenden Maschine ergibt die Reihenschlußwicklung eine das Hauptfeld verstärkende Erregung, steigert also noch weiterA compensation line with a relatively low resistance forces both machines always the same armature voltage. But it is not the resistance of the compensation line sufficiently small, then one machine can accept a higher voltage than the other Machine; one machine will then act as a generator, the other as a motor. In the Acting as a generator machine, the series winding results in a main field reinforcing Arousal, so it increases even further

deren Ankerspannung. Bei der als Motor wirkenden Maschine schwächt dagegen die Reihenschlußwicklung die Hauptfelderregung und bewirkt, daß die Spannung dieser Maschine noch weiter absinkt und die Maschine einen noch höheren Strom aufnimmt.their armature voltage. In the case of the machine acting as a motor, on the other hand, the series winding weakens the main field excitation and causes the voltage of this machine to drop even further and the machine to lower one draws a higher current.

Ein stabiler Betrieb ist unter diesen Verhältnissen unmöglich, selbst dann, wenn man nach einem weiteren"" bekannten Vorschlag die Ma-ο schinen nicht unmittelbar kompoundiert, sondern für jede der parallel arbeitenden Maschinen an Stelle der Reihenschlußwicklung eine das Hauptfeld verstärkende Zusatzwicklung verwendet, die von einer vom Strom der Hauptmaschine erregten Erregermaschine gespeist wird.Stable operation is impossible under these conditions, even if one is after Another "" well-known proposal is the Ma-ο machines are not compounded directly, but for each of the machines working in parallel Instead of the series winding, an additional winding that reinforces the main field is used, which is fed by an excitation machine excited by the current from the main machine.

Die Erfindung beseitigt die geschilderten Mängel. Sie macht dabei ebenfalls von Gleichstromgeneratoren Gebrauch, die je eine dasThe invention eliminates the deficiencies outlined. She also makes of direct current generators Use each one that

so Hauptfeld verstärkende, in ihrer Erregung vom Maschinenstrom abhängige Zusatzwicklung haben, bei denen eine Ausgleichsleitung die zwischen dem Anker der Hauptmaschine und der vom Hauptstrom durchflossenen Erreger-so main field reinforcing, in their excitement dated Machine current-dependent additional winding, in which a compensating line the between the armature of the main engine and the exciter through which the main current flows

a5 wicklung der Erregermaschine liegenden Punkte verbindet.a5 winding of the exciter lying points connects.

Erfindungsgemäß sind in dem Stromkreis der von den Erregermaschinen gespeisten Zusatzwicklungen Mittel angeordnet, die eine stets gleiche Stromrichtung erzwingen. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig von der Stromrichtung der Hauptmaschine die Zusatzwicklung stets im gleichen Sinne, also stets verstärkend auf das Feld der Hauptmaschine wirkt.According to the invention, the additional windings fed by the excitation machines are in the circuit Means are arranged that always force the same current direction. This will achieved that regardless of the current direction of the main machine, the auxiliary winding is always in same sense, i.e. always has a reinforcing effect on the field of the main machine.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. I, II in Fig. 1 sind zwei Gleichstromkompoundgeneratoren, die parallel das Netz N speisen. 1 sind ihre Nebenschlußerregerwicklungen. 2 sind Zusatzerregerwicklungen, die das Feld der Wicklungen 1 verstärken und über Gleichrichter 3 von Erregermaschinen 4 gespeist werden. Die Maschinen 4 werden mittels der Wicklungen 5 vom Strom der Hauptmaschinen I, II erregt und sind Wechselstrom- bzw. auch Drehstromgeneratoren. 6 ist eine Ausgleich sleitung.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. I, II in FIG. 1 are two direct current compound generators which feed the network N in parallel. 1 are their shunt exciter windings. 2 are additional excitation windings which reinforce the field of the windings 1 and are fed by excitation machines 4 via rectifiers 3. The machines 4 are excited by the current of the main machines I, II by means of the windings 5 and are alternating current or alternating current generators. 6 is a compensation line.

In Fig. 2 ist der Strom i der Wicklungen 2 in Abhängigkeit vom Strom /der Hauptmaschine aufgetragen. Der Strom i ist etwa proportional dem Strom /, hat aber stets die gleiche Richtung, auch wenn / sein Vorzeichen wechselt. Die zusätzliche EMK, die durch das Feld der Wicklung 2 zustande kommt, ist i etwa proportional. Die Anlage arbeitet etwa folgendermaßen: Wenn aus irgendeinem Grunde die Spannung der Maschine II im Leerlauf kleiner wird als die SpanmmgderMaschinel.fließtvonderMaschinel als Generator Strom nach der Maschinell. Dieser Strom erregt die Maschinen 4, die mit einem etwa proportionalen Strom die Zusatzwicklungen 2 speisen. In der als Generator arbeitenden Maschine I steigt die Spannung etwas an. Der gleiche Spannungsanstieg ergibt sich aber auch für die als Motor arbeitende Maschine II, weil ja der Sinn der Erregung der Wicklung 2 von der Richtung des Stromes der Hauptmaschine unabhängig ist. Durch den Spannungsanstieg an der Maschine II wird eine stärkere Stromaufnahme verhütet. Auch wird verhütet, daß die Maschine II schneller läuft; der Betrieb ist also stabil.In Fig. 2, the current i of the windings 2 is plotted as a function of the current / the main machine. The current i is roughly proportional to the current /, but always has the same direction, even if / changes its sign. The additional EMF that is created by the field of winding 2 is approximately proportional to i. The system works roughly as follows: If, for some reason, the voltage of machine II becomes smaller than the voltage of the machine when idling, current flows from the machine as a generator to the machine. This current excites the machines 4, which feed the additional windings 2 with an approximately proportional current. In the machine I working as a generator, the voltage increases somewhat. The same increase in voltage also results for machine II operating as a motor, because the sense of the excitation of winding 2 is independent of the direction of the current in the main machine. The increase in voltage on machine II prevents greater power consumption. The machine II is also prevented from running faster; the operation is therefore stable.

Fig. 3 zeigt eine andere Schaltung für die Erregermaschine 4. Hier sind die Gleichrichter 3 in Vollwegschaltung an die Erregerwicklung 2 angeschlossen, die Erregermaschine 4 kann ein Gleichstrom- oder Wechselstromgenerator sein. Ist die Maschine 4 eine Gleichstrommaschine, so kann sie mit einer das Feld der Wicklung 5 verstärkenden Reihenschlußwicklung 7 versehen werden.3 shows another circuit for the exciter 4. The rectifiers 3 are here connected in full-wave circuit to the excitation winding 2, the excitation machine 4 can a Be a direct current or alternating current generator. If machine 4 is a DC machine, so it can be provided with a series winding 7 which reinforces the field of the winding 5 will.

Im Diagramm der Fig. 2 haben die beiden Kurvenäste zur i-Achse einen symmetrischen Verlauf. W^Till man ihnen aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise zwecks Erhöhung der Stabilität, einen unsymmetrischen Verlauf geben, wie gestrichelt angedeutet, dann kann man, wie Fig. 4 zeigt, die Erregerwicklung in zwei Zweige 21, 22 aufteilen und die beiden Wicklungsteile in die Brückenzweige der Gleichrichterschaltung verlegen. Die Wicklungen macht man verschieden wirksam, gegebenenfalls regelbar, indem man ihnen verschiedene Windungen gibt oder die Widerstände in ihren Stromkreisen entsprechend abstimmt.In the diagram of FIG. 2, the two branches of the curve have a symmetrical course with respect to the i-axis. W ^T is ill them for any reason, for example for the purpose of increasing the stability, giving an asymmetrical course, as indicated in broken lines, then one can, as Fig. 4 shows the excitation winding into two branches 21, split 22 and the two winding parts in the bridge branches the rectifier circuit. The windings are made differently effective, possibly controllable, by giving them different turns or adjusting the resistances in their circuits accordingly.

Selbstverständlich kann die immer gleichbleibende Richtung des Erregerstroms in der Wicklung 2 auch durch andere Mittel als durch Gleichrichter erzielt werden, indem man sie z. B. durch bei Umkehr des Hauptmaschinenstroms ansprechende Relais umschalten läßt. Die stets gleichbleibende Erregung in den Zusatzwicklungen der Haüptmaschinen kann man auch durch Gleichrichterschaltungen im Stromkreis dieser Maschinen erzielen, indem man z. B. die Erregung für die Erregermaschinen über einen Nebenwiderstand und eine Gleichrichteranordnung aus dem Stromkreis der Hauptmaschinen speist oder den abgezweigten gleichgerichteten und stets in gleiche Richtung gezwungenen Strom statt der Erregermaschine unmittelbar no einer Zusatzwicklung der Hauptmaschinen zuführt. Of course, the direction of the excitation current, which always remains the same, can be in the Winding 2 can also be achieved by means other than rectifiers, e.g. B. can be switched by responding relays when the main engine current is reversed. Always Constant excitation in the additional windings of the main machines can also be achieved achieve by rectifier circuits in the circuit of these machines by z. B. the Excitation for the excitation machines via a shunt resistor and a rectifier arrangement feeds from the circuit of the main machines or the branched rectified and current always forced in the same direction instead of the exciter immediately no an additional winding of the main machines.

Claims

Patent claims:

i. Arrangement to stabilize parallel operation of direct current compound generators, which have a main field amplifying, have additional windings that are dependent on the machine current in their excitation of excitation machines and a compensating line that connects the armature

the main machine and the exciter winding through which the main current flows connects lying points, characterized in that in the circuit of the energized by the excitation machines Additional windings means are arranged which always force the same current direction.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the excitation machines Alternating or three-phase generators excited by the current from the main engine are used to control the auxiliary windings via a rectifier circuit the main engines feed.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the excitation machines DC generators excited by the current from the main engines are used a full wave rectifier circuit (bridge circuit) the additional windings of the Main machines feed.

4. Arrangement according to claims 1 and 3, characterized in that in the Both tracks of the full wave rectifier circuit for the exciter are different effective additional windings, in particular with different numbers of turns the main engine are turned on.

5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the excitation machines with series windings reinforcing the main field of the exciter are provided.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the excitation of the as DC generators running excitation machines via a rectifier arrangement is derived from the circuits of the main machines or that the derived excitation current is directly additional windings the main engine feeds.

1 sheet of drawings