Einrichtung zur Erregung eines Synchrongenerators Es ist bekannt, zur Erregung von Syn- chrongcneratoren die Erregerwieklung des Generators direkt oder über einen Erreger von der Generatorspannung aus durch Gleiehriclt- ter zu speisen. Es ist auch bekannt, derartigen Gleiehriehtern die Summe zweier Spannungen zuzuführen, wovon die eine der G enerator- spannung-, die andere dem Generatorstrom proportional ist.
Unter vereinfachenden An nahmen über das Verhalten der Svnchron- masehine lässt sieh mit einer solchen Anord= mtng theoretisch eine bela.s'tungsstromunab- hängige Klemmenspannung der Synchron- masehine erreichen.
Für die wirkliche Ma- schine treffen diese Vereinfachungen jedoch nie genau zu, woraus eine Ver.sehleehterung der Regeleigenschaften (Lastabhängigkeit der Spannung) einer solchen Anordnung gegen über dem Idealfall resultiert.
Erfindungsgemäss kann dieser Nachteil vermieden werden, wenn zur Erregung eines Synchrongenerators unter Verwendung einer von der Summe einer generatorspannungs- und einer generatorstromabhängigen Spannung im Erregerkreis die generatorspannungs- und -Stromabhängige Spannung der Primärseite eines magnetischen Verstärkers zugeführt wird,
welcher ausgangsseitig die Erregerwick- lung des Synchrongenerators speist, wobei die l:ingangssteu erwieklung dies magnetischen Verstärkers von einem zur Differenz zwischen der Generatorspannung und einem vorbe stimmten Sollwert proportionalen Strom durch flossen wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei- spiel des Eriindun,gsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Schema einer Erregungseinrichtung und Fig. 2 und 3 deren Strom-Spannungsdiagramme.
In Fig. 1 sind ein Grenerator mit 1, seine Erregerwicklung mit 2 und der Erreger mit 3 bezeichnet. Die Erregerwicklung 4 des Erre gers 3 wird, von einem magnetischen Verstär ker 5 bespeist. Durch Kombination von drei Drosseln 6t;
, 6s und 6#t# tnit drei Strotntransfor- mat.oren 71t, 7s und 7#t, wird erreicht, dass die Primärspannung an den Klemmen 8tt, 85 und <B>81,</B> des magnetischen Verstärkers 5 propor tional zur Summe eines generatorstrom- und eines generatonspannungs abhängigen Anteils isst. Den Klemmen 9U und 9v der Steuerwick lung 10 des magnetischen Verstärkers,
5 wird von einer Brücke 11 her eine Gleichspannung zugeführt. Die Widerstände 12 sind span nungsabhängig, die Widerstände 13 hingegen spannungsunabhängig. Wenn die genannten Widerstände den gleichen Wert- haben, liegt zwischen den Klemmen 9L., 9\- die Spannung Null. Dieser Zustand kann beispielsweise dem Spannungssollwert des Generators entspre ehen.
Es ist jedoch auch möglich, dass der Sollwert. dann vorhanden ist, wenn an der Brückendiagonale eine vorbestimmte Span- nungsdifferenz besteht. Bei einer Spannungs änderung der Maschine 1 wird die Brücken spannung ebenfalls geändert, und es fliesst ein entsprechender Steuerstrom. Die Steuerung des Transduktors kann auch über andere Anordnungen, wie übersättigte Drosseln oder Eisenre-sonanzkreise erfolgen.
Der magnetische Verstärker 5 könnte bei Wegfall des Erregers 3 die Feldwicklung 2 des Generators 1 speisen.
Fig. 2 zeigt. für den magnetischen Ver stärker 5 den Zusammenhang zwischen der Primärwechselspannung T'P an den Klemmen 8p. 8s, 8T sowie der Steuerspannung TTs an den Klemmen 9L und 9v und dem Erreger strom I in der Feldwicklung -1. Den ein zelnen Werten der Primärspannung T'P ent sprechen die Kurven PPi, 17P2, PP.- usw.,
wenn der Erregerstrom I in Abhängig keit der Steuerspannung TTs dargestellt wird, wobei für eine höhere Primärspannung TTP die entsprechende Kurve im Sinne einer Ver <B>a</B> rössei@zng des Erregerstromes I verschoben wird. Das dynamische Verhalten des magne tischen Verstärkers ist derart, dass der Erre gerstrom I bei einer Änderung der Primär spannung UP wesentlich rascher als bei einer Änderung der Steuerspannung Ti <I>s</I> reagiert.
In Fig. 3 stellt die Kurve A die lIasehinen- charakteristik, das heisst die Generato:r.span- nung in Abhängigkeit vom Erregerstrom I dar. Unter Berüeksiehti\@ing der vorhandenen magnetischen Rema:nenz erregt sieh der Gene rator 1 über dien Verstärker 5 und die Erre.- germasehine 3 selbst.
Die auftretende Span nung ist hierbei zum Beispiel durch den Sehnit.tpunkt der Widerstandscharakteristik 1i mit der Kurve A. gegeben. Da in dein Selbst- erregUngskrei.s aueli nichtlineare Elemente (beispielsweise Gleichrichter) vorhanden sind, ist die Charakteristik L keine Gerade. Weitere Betriebspunkte können etwa. durch die Kur ven D und E gegeben sein.
Die Wirkungsweise der in Fifg. 1 dar-c- stellt:en Anordnung ist. folgende: Nimmt in:an an, dass infolge eines Lastabwurfes der vom Generator 1 gelieferte Strom plötzlich ab nimmt und die Spannung T' das Bestreben hat, zu steigen, so fällt am Eingang des magne tischen Verstärkers die Spannung<B>Up,</B> da diese sowohl strom- als a.ueh spannungsabhängig ist.
Wie sich aus Fig. 2 erkennen lässt, verringert sieh infolge der Verkleinerung von Up atieh der Erregerstrom <I>I,</I> .so dass die Spannung<I>T'</I> auf ihren Ausgangswert zurilekgeregelt wird. Diese Regelung stellt. eine Grobregelung dar. Die Feinregelung wird. von der Stenerwiek- lung übernommen.
Mit Hilfe der Spannung TTS kann nämlich der Erregerstrom so einge stellt werden, dass die Generatorspannung mit grösster Genauigkeit den vorgeschriebenen Sollwert erreicht..
Das d#,-namiselie Verhalten des magnet.isehen Verstärkers einet. sieh sehr gut für eine salehe kombinierte Regelung: Eine rasch wirkende Grobregulierung über die Pri märspannung des magnetischen Verstärkers, verbunden, mit. einer lan.-samer arbeitenden Feinreguliei-Llng- über die Steuerwicklung des Verstärkers.
Naeh Fig. 1 werden Strom und Spannung des Generators dreiphasig erfa.sst. Für weniger hohe Ansprüche an die Re=gulierung können aber Strom und Spannung des Cxenerators auch nur einphasig erfasst und einem ent sprechenden, magnetischen Verstärker zuge führt werden.
Device for Exciting a Synchronous Generator To excite synchronous generators, it is known to feed the excitation voltage of the generator directly or via an exciter from the generator voltage through sliding devices. It is also known to supply the sum of two voltages to such linear guides, one of which is proportional to the generator voltage and the other is proportional to the generator current.
Under simplified assumptions about the behavior of the synchronous machine, with such an arrangement, a terminal voltage of the synchronous machine that is independent of the load current can theoretically be achieved.
For the real machine, however, these simplifications never apply exactly, which leads to a deterioration in the control properties (load dependence of the voltage) of such an arrangement compared to the ideal case.
According to the invention, this disadvantage can be avoided if, in order to excite a synchronous generator, the generator voltage and current dependent voltage is fed to the primary side of a magnetic amplifier using a voltage in the excitation circuit that is dependent on the sum of a generator voltage and a generator current,
which on the output side feeds the excitation winding of the synchronous generator, the input control expansion of this magnetic amplifier being flowed through by a current proportional to the difference between the generator voltage and a predetermined nominal value.
The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, namely, FIG. 1 shows a diagram of an excitation device and FIGS. 2 and 3 show its current-voltage diagrams.
In FIG. 1, a generator is denoted by 1, its exciter winding by 2 and the exciter by 3. The exciter winding 4 of the exciter 3 is fed by a magnetic amplifier 5. By combining three throttles 6t;
, 6s and 6 # t # tn with three current transformers 71t, 7s and 7 # t, it is achieved that the primary voltage at the terminals 8tt, 85 and <B> 81, </B> of the magnetic amplifier 5 is proportional to the sum of a generator current and a generator voltage dependent portion. The terminals 9U and 9v of the control winding 10 of the magnetic amplifier,
5, a DC voltage is supplied from a bridge 11. The resistors 12 are voltage-dependent, while the resistors 13 are voltage-independent. If the resistances mentioned have the same value -, there is zero voltage between terminals 9L., 9 \ -. This state can correspond to the voltage setpoint of the generator, for example.
However, it is also possible that the setpoint. is present when there is a predetermined voltage difference on the bridge diagonal. When the voltage of the machine 1 changes, the bridge voltage is also changed, and a corresponding control current flows. The transductor can also be controlled via other arrangements such as oversaturated chokes or iron resonance circuits.
The magnetic amplifier 5 could feed the field winding 2 of the generator 1 in the absence of the exciter 3.
Fig. 2 shows. for the magnetic Ver stronger 5 the relationship between the primary alternating voltage T'P at the terminals 8p. 8s, 8T and the control voltage TTs at the terminals 9L and 9v and the excitation current I in the field winding -1. The curves PPi, 17P2, PP.- etc. correspond to the individual values of the primary voltage T'P.
when the excitation current I is represented as a function of the control voltage TTs, with the corresponding curve being shifted in the sense of an increase in the excitation current I for a higher primary voltage TTP. The dynamic behavior of the magnetic amplifier is such that the excitation current I reacts much more quickly to a change in the primary voltage UP than to a change in the control voltage Ti <I> s </I>.
In Fig. 3, curve A shows the Lasehine characteristic, that is, the generator voltage as a function of the excitation current I. Taking into account the existing magnetic rema: nence, the generator 1 is excited via the amplifier 5 and the Erre.- germasehine 3 itself.
The voltage that occurs is given here, for example, by the visual point of the resistance characteristic 1i with curve A. Since there are only non-linear elements (for example rectifiers) in your self-excitation circuit, the characteristic L is not a straight line. Other operating points can be. be given by the curves D and E.
The mode of action of the in Fifg. 1 represents-c- represents: en arrangement is. the following: Assumes that, as a result of a load shedding, the current supplied by generator 1 suddenly decreases and the voltage T 'tends to increase, the voltage <B> Up, </ at the input of the magnetic amplifier drops B> because this is both current and voltage dependent.
As can be seen from FIG. 2, the excitation current <I> I, </I> is reduced as a result of the reduction in Up atieh, so that the voltage <I> T '</I> is regulated back to its initial value. This regulation represents. a coarse control. The fine control is. Taken over from the Stenerwiek.
With the help of the voltage TTS, the excitation current can be set in such a way that the generator voltage reaches the specified target value with the greatest possible accuracy.
The d #, - namiselie behavior of the magnetic amplifier unites. look very good for a salehe combined regulation: a fast acting coarse regulation over the primary voltage of the magnetic amplifier, connected, with. a slower-working fine regulation length via the control winding of the amplifier.
According to Fig. 1, the current and voltage of the generator are detected in three phases. For less stringent regulation requirements, however, the current and voltage of the generator can only be recorded in one phase and fed to an appropriate magnetic amplifier.