Anordnung und Verfahren zur Schnellentregung von elektrischen Maschinen
Bei elektrischen Maschinen, insbesondere großen Generatoren, ist es unter Umständen
wichtig, eine schnelle Entregung herbeizuführen, um beispielsweise die Einwirkung
auf Kurzschlußkreise gering zu halten. Die Schwierigkeiten bei einer derartigem
schnellen Entregung bestehen vor allem darin, daß die in dem Erregerkreis enthaltene
magnetische Energie irgendwie vernichtet bzw. umgewandelt werden muß, ohne daß störende
Rückwirkungen auf den Kreis entstehen. Zur Lösung dieser Schwierigkeiten sind bereits
verschiedene Vorschläge gemacht worden. So ist es beispielsweise bekannt, in den
Erregerkreis einen Kondensator oder einen Hauptstrommotor, der wie ein Kondensator
wirkt, einzuschalten. Auf diese Weise wird die magnetische Energie in elektrische
Energie in Form der Ladung des Kondensators oder in mechanische Energie in Form
der kinetischen Energie des Motors umgewandelt. Bei einem anderen Vorschlag wird
beispielsweise an Kohlekontakten ein Lichtbogen gezogen, wobei dann die magnetische
Energie in die Wärmeenergie des Lichtbogens umgesetzt wird.
Nach
der vorliegenden Erfindung kann eine besonders wirkungsvolle Entregung des Erregerkreises
von elektrischen Maschinen dadurch erreicht werden, daß in den Erregerkreis ein
vorwiegend ohmscher Widerstand eingeschaltet wird.Arrangement and method for the rapid de-energization of electrical machines
It may be the case with electrical machines, especially large generators
important to bring about a quick de-excitation, for example to the effect
to keep short circuits low. The difficulties with one of these
fast de-excitation consist mainly in the fact that the contained in the excitation circuit
Magnetic energy has to be destroyed or converted somehow without disturbing
There are repercussions on the circle. To solve these difficulties are already
various suggestions have been made. For example, it is known in the
Excitation circuit a capacitor or a main current motor that acts like a capacitor
works to switch on. In this way the magnetic energy is turned into electrical energy
Energy in the form of the charge on the capacitor or in mechanical energy in the form
converted to the kinetic energy of the motor. Another suggestion will
For example, an arc is drawn on carbon contacts, in which case the magnetic
Energy is converted into the thermal energy of the arc.
To
of the present invention can be a particularly effective de-excitation of the excitation circuit
can be achieved by electrical machines that a
predominantly ohmic resistance is switched on.
Die Widerstandszunahme erfolgt hierbei mit Hilfe eines mechanischen
Antriebs allmählich, indem zunächst ein sehr geringer Widerstand eingeschaltet wird,
der sehr schnell in geeigneten Stufen oder stufenlos auf große Werte geändert wird.
Die magnetische Energie des Erregerkreises wird auf diese Weise in Wärmeenergie
durch Erwärmung des Widerstandes umgesetzt, so daß eine rasche und wirksame Entregung
möglich ist.The increase in resistance takes place here with the help of a mechanical
Drive gradually, by first switching on a very low resistance,
which is changed very quickly in suitable steps or continuously to large values.
The magnetic energy of the excitation circuit is converted into thermal energy in this way
implemented by heating the resistor, so that a quick and effective de-excitation
is possible.
Besondere Vorteile bietet es hierbei, die Änderung des Widerstandes
so durchzuführen, daß die im Erregerkreis auftretende Spannung praktisch konstant
bleibt, wobei die Höchstspannung zweckmäßig, wie dies an sich bereits üblich ist,
zu einem Mehrfachem der Nennspannung des Erregerkreises gewählt wird.The change in resistance offers particular advantages
to be carried out in such a way that the voltage occurring in the excitation circuit is practically constant
remains, whereby the maximum voltage is expedient, as is already usual in itself,
selected to be a multiple of the nominal voltage of the excitation circuit.
Dadurch, daß der Widerstandsverlauf derart geregelt wird, daß praktisch
über den ganzen Regelbereich die Spannung konstant ist, wird es ermöglicht, die
Entregung in der kürzestmöglichen Zeit durchzuführen. Bei gegebener magnetischer
Energie ist unter diesen Voraussetzungen mit der Wahl der zulässigen Höchstspannung
die Zeit festgelegt, die also die kürzesterreichbare Zeit darstellt, und die auch
in der praktischen Anwendung wenigstens nahezu erreicht werden kann. Als Regelwiderstand
werden hierbei mit besonderem Vorteil zwei gegenläufig gegeneinander bewegte, auf
der Kohlebasis aufgebaute Widerstandskörper verwendet, deren Größe durch die magnetische
Energie bestimmt ist, da die Widerstände in der Lage sein müssen, ohne zulässige
Übererwärmung - eine Wärmeabfuhr scheidet in diesen überaus kurzen Zeiten praktisch
aus - die dieser magnetischen Energie entsprechende Wärmemenge aufzunehmen, so daß
sich die Volumina der Widerstände bei gegebener Wärmeaufnahmefähigkeit (Wattsek.
pro cm3) hieraus unmittelbar errechnen lassen. Die Widerstände werden dann zueinander
derart bewegt, daß sich der Widerstand von dein geringsten, auf seinen größten Wert
ändert, wobei die Abstufung oder Schichtung der Widerstandskörper unter Berücksichtigung
der vorerwähnten Bedingungen, die zulässige Höchstspannung über den ganzen Bereich
voll auszunutzen, bemessen werden.The fact that the resistance curve is regulated in such a way that practical
The voltage is constant over the entire control range, which enables the
Perform de-excitation in the shortest possible time. Given a magnetic
Energy is under these conditions with the choice of the maximum allowable voltage
the time is set, which is the shortest achievable time, and that too
can at least almost be achieved in practical application. As a rheostat
are here with particular advantage two oppositely moving against each other, on
Resistance bodies built on the carbon base are used, the size of which is determined by the magnetic
Energy is determined because the resistances must be able to without permissible
Overheating - heat dissipation is practically impossible in these extremely short times
from - to absorb the amount of heat corresponding to this magnetic energy, so that
the volumes of the resistors for a given heat absorption capacity (wattsec.
per cm3) can be calculated directly from this. The resistors then become one another
moves in such a way that the resistance moves from its lowest to its greatest value
changes, taking into account the gradation or stratification of the resistance bodies
the aforementioned conditions, the maximum permissible voltage over the entire range
to be used to the full.
In Fig. I ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung
dargestellt. Mit I ist der Erregerteil der Maschine bezeichnet, der die Induktivität
L aufweist. Mit 2 ist eine Erregermaschine bezeichnet, von der dem Erregerteil die
Erregung aufgedrückt wird. Mit 3 ist der Regelwiderstand bezeichnet, der aus zwei
Widerstandsblöcken 4 und 5 besteht, von denen beispielsweise der Teil 4 fest angeordnet,
der Teil 5 beweglich ausgeführt ist. Die Bewegung erfolgt hierbei unter der Wirkung
einer Feder 6, sobald durch eine Auslöseeinrichtung 7 der Teil 5 freigegeben wird.
Die Stromzuführung zu den Widerstandsblöcken 4 und 5 erfolgt über Bügel 8 und 9,
die derart angeordnet sind, daß eine unzulässige Zusammendrängung der Strombahnen
während des ganzen Regelbereichs vermieden wird.In Fig. I is a schematic embodiment of the invention
shown. I denotes the excitation part of the machine, which is the inductance
L has. With an exciter machine is referred to, of which the exciter part
Excitement is imposed. With 3 the rheostat is referred to, which consists of two
Resistance blocks 4 and 5, of which, for example, part 4 is fixed,
the part 5 is designed to be movable. The movement takes place under the effect
a spring 6 as soon as part 5 is released by a release device 7.
The power supply to the resistor blocks 4 and 5 takes place via brackets 8 and 9,
which are arranged in such a way that inadmissible crowding of the current paths
is avoided throughout the control range.
In dem Diagramm in Fig. 2 der Zeichnung sind für ein vereinfachtes
Beispiel Strom am Läufer, Spannung am Läufer und der sich hieraus ergebende Verlauf
des Widerstandes über der Zeit eingezeichnet. Hierbei ist den Verhältnissen der
Praxis insofern Rechnung getragen, als, der Übergang von der normalen Läuferspannung
auf die zulässige Höchstspannung nicht zeitlos, sondern lediglich mit großer Änderungsgeschwindigkeit
einsetzt. Es ist nicht erforderlich und auch nicht zweckmäßig, den Regelvorgang
bis zu sehr kleinen Stromwerten durchzuführen (der Stromwert O würde einen Widerstandswert
oo erfordern), sondern es genügt, wenn der Regelvorgang beendet wird, wenn der Strom
auf einen Bruchteil des Anfangsstromwerts herabgesetzt ist, worauf der Widerstand
nicht weiter geändert wird. Der Strom klingt dann nach einer e-Funktion auf den
stationären Wert ab. Ebenso fällt die Spannung rasch auf einen sehr niedrigen Wert.
In dem Ausführungsbeispiel ist der Regelvorgang bis zu einer Herabminderung des
Stromes auf 2o % des Anfangswertes durchgeführt. Man sieht aus dem Diagramm, daß
von diesem Augenblick ab der Widerstand sich nicht mehr ändert, sondern auf seinem
Höchstwert bleibt, wobei Strom-und Spannungsrestwerte rasch abfallen. Man sieht
weiter, daß am Anfang und am Ende des Regelvorgangs, die Bedingung der Konstanz
der Spannung nicht voll eingehalten werden kann, woraus sich eine geringe Verlängerung
gegenüber der theoretisch erreichbaren Minimalzeit ergibt.In the diagram in Fig. 2 of the drawing are for a simplified
Example current on the rotor, voltage on the rotor and the resulting curve
of resistance plotted against time. Here is the conditions of
Practice taken into account as, the transition from the normal rotor voltage
on the maximum permissible voltage is not timeless, but only with a rapid rate of change
begins. It is not necessary and also not expedient to control the process
down to very small current values (the current value O would have a resistance value
oo require), but it is sufficient if the control process is terminated when the current
is reduced to a fraction of the initial current value, whereupon the resistance
is not changed any further. The current then sounds like an e-function on the
stationary value. The voltage also drops rapidly to a very low level.
In the exemplary embodiment, the control process is up to a reduction in the
Current carried out to 2o% of the initial value. You can see from the diagram that
from that moment on the resistance no longer changes, but on its own
The maximum value remains, with residual current and voltage values falling rapidly. One sees
further that at the beginning and at the end of the regulating process, the condition of constancy
the tension cannot be fully maintained, resulting in a slight elongation
compared to the theoretically achievable minimum time.
Auf die neue Weise ist es möglich, die Entregungszeit sehr gering
zu halten, d. h. bei gleicher Höchstspannung am Anker etwa auf den halben Wert der
kürzesten Zeit herabzudrücken, die mit den bisher bekannten Entregungseinrichtungen
erreicht werden konnte. Ein weiterer Vorteil der neuen Entregungsart besteht auch
darin, daß ein Durchschwingen des Erregerstroms durch den Nullwert, durch das eine
Wiedererregung der Maschine und damit eine Verzögerung des Entregungsvorgangs bedingt
würde, sicher ausgeschlossen ist.In the new way it is possible to keep the de-excitation time very short
to hold, d. H. with the same maximum voltage at the armature to about half the value of
The shortest time to press down with the previously known de-excitation devices
could be achieved. There is also another advantage of the new type of de-excitation
in that a swing through of the excitation current through the zero value, through the one
Re-excitation of the machine and thus a delay in the de-excitation process
would, for sure, is ruled out.