Einrichtung zur Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren
Bei Wechselstromgeneratoren mittlerer Leistung erfolgt die Spannungsregelung vielfach
in der Weise, daß in den Felderregerkreis einer als Nebenschlußgenerator geschalteten
Gleichstrom-Erregermaschine eine Zusatzspannung eingeführt wird. Diese Zusatzspannung,
die von einer fremderregten Hilfse:rregermaschine geliefert wird, ist nach Betrag
und Richtung abhängig von der Regelabweichung. Durch Einschaltung eines entsprechend
bemessenen ohmschen Widerstandes in den Felderregerkreis der Haupterregermaschine
ist dafür Sorge getragen, daß die Widerstandsgerade des Erregerkreises der Haupterregermaschine
sich mit dem linearen Teil der Magnetisierungskennlinie dieser Maschine deckt. Dieser
Zustand gilt für den Fall, daß die Hilfserregermaschine nicht erregt ist. Ein eindeutiger
Schnittpunkt beider Kurven und damit eindeutige Erregungsverhältnisse und ein stabiler
Betriebszustand ergeben sich erst, wenn die Hilfserregermaschine erregt wird. Bei
Spannungsabsenkungen am Generator ist es erforderlich, daß die Hilfserregermaschine
im Sinne der Einspeisung einer in bezug auf die Erregerspannung positiven Zusatzspannung
erregt wird (Auferregung); umgekehrt ist es erforderlich, daß die Zusatzspannung
negativ, der Erregerstrom der Hilfserregermaschine also umgepolt wird, wenn die
Generatorspannung ihren Sollwert überschreitet. Die Haupterregermaschine wird in
diesem Fall dann umgepolt (Gegenerregung), so daß die Generatorspannung wieder auf
ihren Sollwert abfällt. Die Steuerung der entsprechend erforderlichen Erreger-Feldstärke
der Hilfserregermaschine kann dabei durch die an sich bekannten Schnellregler, wie
Kontaktregler, Wälzregler oder Regler mit Magnetverstärkern, erfolgen. Bei der Verwendung
von Magnetverstärkern als Regler ist es beispielsweise bekannt, die Hilfserregermaschine
mit einer einzigen Erregerwicklung zu versehen und diese von zwei Magnetverstärkern
in Gegentaktschaltung zu speisen. Hierbei sind die Ausgänge der beiden magnetischen
Teilverstärker einander antiparallel geschaltet, so daß die Einschaltung von Vorwiderständen
erforderlich wird, damit der über die Verstärker fließende Kurzschlußstrom begrenzt
wird. Diese Vorwid'erstände verzehren einen erheblichen Teil der Leistung. Der Wirkungsgrad,
der mit einer solchen Schaltung erreicht werden kann, liegt bei nur etwa 15%. Einen
etwas besseren Wirkungsgrad erreicht man bei anderen bekannten Schaltungen, bei
denen die Hilfserregermaschine mit zwei Erregerwicklungen ausgestattet ist. Hierbei
wird in einem Fall die eine Erregerwicklung über einen Magnetverstärker mit einem
veränderlichen Strom gleicher Richtung gespeist und die zweite Wicklung von einem
konstanten Strom, der wenigstens halb so groß sein muß wie der maximale Ausgangsstrom
des Magnetverstärkers. In einem zweiten Fall werden zwei Magnetverstärker verwendet,
die im Gegentakt die beiden getrennten Wicklungen erregen. Die letztere Lösung hat
gegenüber der vorherigen den Vorteil, daß die Erreger-Verlustleistung etwas geringer
ist. Bei beiden letzterwähnten Ausführungsarten kann aber gegenüber der zuerst erwähnten
Lösung ein besserer Wirkungsgrad nur dadurch erreicht werden, daß eine zusätzliche
Erregerwicklung auf der Hilfserregermaschine vorgesehen wird.Device for regulating the voltage of alternators
In the case of medium power alternators, the voltage is regulated in multiple ways
in such a way that one connected as a shunt generator in the field exciter circuit
DC exciter an additional voltage is introduced. This additional tension,
that is supplied by an externally excited auxiliary exciter is based on the amount
and direction depending on the control deviation. By engaging a corresponding
measured ohmic resistance in the field excitation circuit of the main exciter
care is taken that the resistance line of the excitation circuit of the main exciter
coincides with the linear part of the magnetization characteristic of this machine. This
State applies in the event that the auxiliary exciter is not excited. A definite one
Intersection of both curves and thus clear excitation conditions and a stable one
The operating status only results when the auxiliary exciter is excited. at
Voltage drops on the generator, it is necessary that the auxiliary exciter
in the sense of feeding in an additional voltage that is positive in relation to the excitation voltage
being aroused (excitement); conversely, it is necessary that the additional voltage
negative, i.e. the polarity of the excitation current of the auxiliary exciter is reversed when the
Generator voltage exceeds its setpoint. The main exciter is in
In this case the polarity is reversed (counter excitation), so that the generator voltage rises again
their setpoint drops. The control of the required excitation field strength
the auxiliary exciter can thereby by the known fast regulator, such as
Contact regulators, rolling regulators or regulators with magnetic amplifiers. When using
It is known, for example, from magnetic amplifiers as regulators, the auxiliary exciter
to be provided with a single excitation winding and this by two magnetic amplifiers
to feed in push-pull connection. Here the outputs of the two are magnetic
Sub-amplifiers connected in antiparallel to each other, so that series resistors are switched on
is required so that the short-circuit current flowing through the amplifier is limited
will. These previous resistances consume a considerable part of the performance. The efficiency,
which can be achieved with such a circuit is only about 15%. A
slightly better efficiency can be achieved with other known circuits
which the auxiliary exciter is equipped with two excitation windings. Here
is in one case the one excitation winding via a magnetic amplifier with a
variable current fed in the same direction and the second winding of one
constant current, which must be at least half as large as the maximum output current
of the magnetic amplifier. In a second case, two magnetic amplifiers are used,
which excite the two separate windings in push-pull. The latter solution has
compared to the previous one the advantage that the exciter power loss is somewhat lower
is. In the two last-mentioned embodiments, however, compared to the first-mentioned
Solution a better efficiency can only be achieved by having an additional
Excitation winding is provided on the auxiliary excitation machine.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung der Spannung
von Wechselstromgeneratoren mit einem Gleichstrom-Nebenschlußgenerator als Haupterregermaschine
und einer in deren Erregerkreis eingeschalteten, über eine Feldwicklung fremderregten
Hilfserregermaschine, deren Spannung durch Feldstärkenänderung mit Hilfe eines magnetischen
Gegentaktverstärkers nach Maßgabe der Regelabweichung gesteuert wird. Erfindungsgemäß
ist die Feldwicklung der Hilfserregermaschine in die einander parallel geschalteten
Diagonalzweige zweier Brückenschaltungen der beiden magnetischen Teilverstärker
eingeschaltet, wobei jede Brückenschaltung aus je zwei Arbeitshalbwicklungen jedes
der beiden Teilverstärker und je einem mit jeder Arbeitshalbwicklung in Reihe geschalteten
Selbstsättigungsgleichrichter besteht und wobei die Polung der Gleichrichter in
beiden Brückenschaltungen derart gewählt ist, daß die Feldwicklung während der positiven
Halbwelle des speisenden Wechselstromes nur über die eine und während der negativen
Halbwelle
nur über die andere Brückenschaltung erregt werden kann.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein optimaler Wirkungsgrad
erreicht wird, der ein Mehrfaches des bisher üblichen beträgt, wobei eine sonst
zur Verbesserung des Wirkungsgrades erforderliche zweite Erregerwicklung auf der
Hilfserregermaschine vollkommen entfällt.The invention relates to a device for regulating the voltage
of alternators with a direct current shunt generator as the main exciter
and one that is switched on in its excitation circuit and externally excited via a field winding
Auxiliary exciter whose voltage is changed by changing the field strength with the help of a magnetic
Push-pull amplifier is controlled according to the control deviation. According to the invention
is the field winding of the auxiliary exciter in those connected in parallel
Diagonal branches of two bridge circuits of the two magnetic sub-amplifiers
switched on, each bridge circuit consisting of two working half-windings each
of the two sub-amplifiers and one connected in series with each working half-winding
There is a self-saturation rectifier and the polarity of the rectifier is in
two bridge circuits is chosen so that the field winding during the positive
Half-wave of the feeding alternating current only over the one and during the negative one
Half wave
can only be excited via the other bridge circuit.
The advantage of the solution according to the invention is that an optimal degree of efficiency
is achieved, which is a multiple of the previously usual, with an otherwise
to improve the efficiency required second excitation winding on the
Auxiliary exciter is completely eliminated.
In der Zeichnung ist der Schaltplan der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
gezeigt.In the drawing is the circuit diagram of the control device according to the invention
shown.
Mit 1 ist ein Drehstromgenerator bezeichnet, der von der Spannung
des Gleichstrom-Nebenschlußgenerators 2 erregt wird. Mit der Erregerwicklung 3 der
Haupterregermaschine sind der Widerstand 4 und die Hilfserregermäschine 5 in Reihe
geschaltet.1 with a three-phase generator is referred to, the voltage
of the direct current shunt generator 2 is excited. With the excitation winding 3 of the
The main exciter are the resistor 4 and the auxiliary exciter 5 in series
switched.
Der den Regler bildende Gegentakt-Magnetverstärker besteht aus zwei
Teilverstärkern mit je vier Arbeitswicklungen halber Windungszahl und je vier Selbstsättigungsgleichrichtern.
Dem einen Teilverstärker sind die Arbeitswicklungen 8 bis 11, dem anderen Teilverstärker
die Arbeitswicklungen 12 bis 15 zugeordnet. Die Speisung der Magnetverstärkeranordnung
erfolgt über einen Transformator 18, der zwei Sekundärwicklungshälften aufweist.
Je zwei Arbeitswicklungen der beiden Teilverstärker werden von je einer Sekundärwicklung
gespeist. Die den beiden Teilverstärkern zugeordneten Steuerwicklungen 16 und 17
sind gegensinnig geschaltet, so daß der eine Teilverstärker zusteuert, wenn der
andere aufgesteuert wird. Die Erregerwicklung 6 der Hilfserre-germaschine 5 ist
in den Diagonalzweig der Magnetverstärker-Brückenschaltung eingeschaltet. Wird durch
einen Strom ist in Pfeilrichtung der Teilverstärker mit den Arbeitswicklungen
8 bis 11 aufgesteuert, so fließt während beider Halbperioden ein Gleichstrom 1e
in Pfeilrichtung über die Erregerwicklung 6. Während der einen Halbperiode fließt
dieser Strom von der einen Sekundärwicklung des Transformators über die Arbeitswicklung
8, die Erregerwicklung 6 und die Arbeitswicklung 9, während der anderen Halbperiode
von der anderen Sekundärwicklung über die Arbeitswicklung 10, die Erregerwicklung
6 und die Arbeitswicklung 11. Bei Umpolung des Steuerstromes ist fließt der Strom
durch die Arbeitswicklungen 12 bis 15 des anderen Teilverstärkers in umgekehrter
Richtung über die Erregerwicklung 6, der ein Kondensator 7 parallel geschaltet ist,
um durch Siebung eine Leistungsverbesserung zu erhalten.The push-pull magnetic amplifier forming the controller consists of two sub-amplifiers, each with four working windings half the number of turns and four self-saturation rectifiers each. The working windings 8 to 11 are assigned to one sub-amplifier and the working windings 12 to 15 are assigned to the other sub-amplifier. The magnetic amplifier arrangement is fed via a transformer 18 which has two secondary winding halves. Two working windings of the two sub-amplifiers are each fed by a secondary winding. The control windings 16 and 17 assigned to the two sub-amplifiers are connected in opposite directions, so that one sub-amplifier closes when the other is opened. The excitation winding 6 of the auxiliary excitation machine 5 is switched into the diagonal branch of the magnetic amplifier bridge circuit. Is a current of the amplifier is turned on with the working windings 8 to 11 in the arrow direction, a direct current of this current flows during both half periods 1e in the arrowed direction through the field winding 6. During one half cycle flows from the one secondary winding of the transformer on the power winding 8, the excitation winding 6 and the working winding 9, during the other half cycle from the other secondary winding via the working winding 10, the excitation winding 6 and the working winding 11. When the polarity of the control current is reversed, the current flows through the working windings 12 to 15 of the other sub-amplifier in the opposite direction the excitation winding 6 to which a capacitor 7 is connected in parallel in order to obtain an improvement in performance by means of sieving.
Die Speisespannung des Magnetverstärkers kann wahlweise einem fremden
Netz entnommen werden oder dem Drehstromnetz der Synchronmaschine 1. Im letzteren
Fall ist es besonders vorteilhaft, die Sekundärwicklungen eines Spannungswandlers
19 und eines Stromwandlers 20 mit Luftspalt hintereinanderzuschalten und
die Summenspannung zur Speisung des Transformators 18 zu verwenden. Diese an sich
bekannte Maßnahme stellt sicher, daß die Speisespannung des Magnetverstärkers auch
im Falle eines Kurzschlusses zur Verfügung steht.The supply voltage of the magnetic amplifier can either be taken from an external network or from the three-phase network of synchronous machine 1. In the latter case, it is particularly advantageous to connect the secondary windings of a voltage converter 19 and a current converter 20 with an air gap in series and to use the total voltage to feed the transformer 18. This measure, known per se, ensures that the supply voltage of the magnetic amplifier is also available in the event of a short circuit.
Die Steuerung des Magnetverstärkers der Regeleinrichtung erfolgt durch
die der Regelabweichung proportionale Größe x, die nach einer beliebigen bekannten
Methode mit Hilfe eines nicht näher erläuterten Reglermeßwerkes 21 gewonnen wird.The control of the magnetic amplifier of the control device is carried out by
the variable x proportional to the control deviation, which is determined by any known
Method is obtained with the aid of a regulator measuring mechanism 21, which is not explained in detail.