DE937537C

DE937537C - Device for keeping the voltage of alternators constant

Info

Publication number: DE937537C
Application number: DEA10015D
Authority: DE
Inventors: Jean Ricalens
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-11-28
Filing date: 1943-07-17
Publication date: 1956-01-12

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.Device for keeping the voltage of alternators constant It is known the voltage fluctuations of alternators between idle and to compensate for the load by, that, with the help of a 'converter (converter) of any kind into the excitation of the alternator. one of the load current The alternator dependent component is introduced. With these, well-known Facilities, the compounding effect is simply proportional to the magnitude of the load current . of the alternator. But now the voltage fluctuations of the alternator depend to a very large extent on the phase displacement of the load current in relation to the terminal voltage away.

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.The invention enables the "voltage of an alternator, regardless of the size of the load current and the phase shift angle between the load current and the terminal voltage, to automatically keep approximately constant Excitation current is supplied, which is dependent on the algebraic difference z of two rectified voltages. One of these rectified voltages is proportional to the resultant of a voltage proportional to the terminal voltage: the alternator's voltage and a voltage which is taken from a current transformer, which has a resistance of is connected in parallel of such a size that the latter voltage of the terminal voltage of the alternator by the angle rushes. The other of the rectified voltages is proportional to the terminal voltage of the alternator.

Die Erfindung- sei nachfolgend an den Fig. i und 2 näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS.

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.In FIG. I, 0A denotes the terminal voltage of the alternator, 0J 'the current generated by the alternator (load current) and T denotes the phase shift angle between the load current and the terminal voltage. AB is a vector proportional to the! Current 0J. The vector AB is 0A, µm, an angle from the terminal voltage out of phase. The size of the vector AB depends on the characteristics of the generator winding. If one neglects the influence of saturation and one assumes that the generator behaves like a reactance with regard to the voltage fluctuations, then the excitation of the alternator must be varied between a value proportional to the vector OA during idling and a value proportional to the vector OB during load .

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.In order to keep the terminal voltage of the alternator constant, an excitation proportional to the vector OB is required. According to the invention, this is achieved in that an excitation proportional to the vector A'B is added to the excitation proportional to the vector 0A. The algebraic difference between the vector OB and the vector 0A is equal to the vector 0A. The additional excitation is formed by the difference between two voltages. Let one of these 'voltages be represented by the vector OB and the other of these voltages by the vector 0A,' (equal to 0A). This last-mentioned 'voltage - is obtained directly by rectifying the terminal voltage of the alternator. The other 'voltage OB results from the rectification of a voltage composed of two voltages. One of these voltages is proportional to the vector 0A, and is taken from the secondary winding of a voltage transformer. The other of these voltages is proportional to the vector AB and is taken from the terminals of a current transformer. This current transformer feeds a resistor of such a size that its terminal voltage is reversed is out of phase with the voltage generated by the generator in the leading sense. The rectified voltages mentioned above can be obtained by any rectifying means, for example dry type rectifiers, valve cells, mechanical rectifiers, single armature converters, motor generators, etc.

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.The excitation of the alternator as a function of these voltages can be brought to immediate effect by the fact that each of these two Voltages assigned to an additional field winding of the alternator is or that both tensions on the Klomanen a single, common additional Excitation winding are connected.

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.In some. In cases it may also be useful to add the additional excitement not to let it work directly, but indirectly. For this purpose a or several additional excitation windings on one. Alternator exciter are provided. This has the advantage that you can get by with smaller Enegerström @ en. However, other devices for the indirect excitation of the alternator can also be used be applied. For example, a motor generator can be provided whose Speed depending on the two. rectified voltages controlled and its generator provides the excitation current for the additional excitation of the alternator itself or the exciter of the alternator.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine gemäß. der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Erregung eines Wechselstro-mgeneratots.Fig. 2 shows an embodiment for an according to. the invention trained device for the excitation of an alternating current generator.

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.The alternator i has a generator winding 2 and an excitation winding 3. The excitation winding 3 is connected to an excitation machine 12. To regulate the excitation .the shunt, erneger winding 13 of the ErTeger machine 12, a control resistor 15 is provided. The variable resistor 15 allows a limited regulation of the excitation of the excitation machine 12, for example to compensate for the voltage fluctuations caused by. the heating of the various windings, and possibly also a change in the terminal voltage of the alternator. A current transformer 4 is switched on in the load circuit of generator 1. The secondary winding of the current transformer q. is bridged by a resistor 6. A voltage transformer 5 is also connected to the terminals of the generator i. The voltage transformer 5 has two secondary windings 7 and B. The secondary winding 7 of the voltage transformer 5 is in series with the secondary winding of the current transformer [. This series connection is, for example, off at opposite points. Dry rectifiers existing rectifier arrangement 9 connected. The terminals of the secondary winding 8 of the tensioning transformer 5 are at opposite points. a rectifier arrangement io. The point C of the. Rectifier arrangement 9 is connected to point C 'of rectifier arrangement io by line ii. Points D and D ' are connected to: the terminals of the additional field winding 1 [of the field machine 12]. Since the excitation machine 12 also has the excitation winding 13 in addition to the additional excitation winding 14, the additional excitation can be made small.

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.The rectifier arrangements 9 and io still have resistors 16 and 17. If the alternating current generator! Feeds an inductive circuit, or more precisely, if the. Vector MB is added to vector 0A '(Fig. I), then only resistor 16 is required. If the alternator i is to feed both an inductive and a capacitive circuit, then both resistors 16 and 17 are required. If the alternator feeds only one capacitive circuit, ie the vector A (B is subtracted from the vector O, 1 ', then only the resistor 17 is necessary.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for keeping the terminal voltage of alternators constant when the magnitude of the load current and the phase shift angle p between the load current and the terminal voltage fluctuates, characterized in that the alternator is supplied with an additional excitation stream directly or indirectly (via an exciter), which is dependent on the algebraic Difference between two rectified voltages, where a) one of these voltages is proportional to the resultant of a voltage proportional to the terminal voltage of the alternator and a voltage which is taken from a current transformer to which a resistor of such a size is connected in parallel that the latter Voltage of the terminal voltage of the alternator by an angle leads, b) the other of the rectified voltages is proportional to the terminal voltage of the generator.

2. Device according to claim i, characterized in that a current transformer (q.) And a voltage transformer (5) are provided in the load circuit of the alternator, with a) the secondary winding of the current transformer (q.) A resistor (6) connected in parallel is, b) -the voltage transformer (5) has two secondary windings (7 and 8), c) one secondary winding (7) of the voltage transformer (5) is connected in series with the secondary winding of the current transformer (¢), d) this series connection is connected opposite points of a rectifier arrangement (9) is connected, e) the terminals of the other secondary winding (8) of the voltage transformer (5) are connected to opposite points of a second rectifier arrangement (io), f) two further points (C and C ) of the two rectifier arrangements (9, io) are connected to one another, g) the points (D "D #) of the two rectifier arrangements (D" D #) opposite these points (C, C ') 9, io) are connected to the terminals of the additional field winding (14) of the alternator or of the exciter (12) of the alternator (i).

3. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the Rectifier arrangements (9, io) resistors (16, 17) are switched on. . q .. Device according to Claims i to 3, characterized in that in the circuit , the main field winding (13) of the alternator or the exciter (12) of the alternator (i) a variable resistor (i5) is switched on.