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Anordnung zur Regelung der Spannung von Synchrongeneratoren Zur schnelleren
Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren (Drehstromgeneratoren oder auch
Einphasengeneratoren) und zur Verkleinerung ,des Reglers wird die Erregung des Wechselstromgenerators
oder die Erregung :der Erregermaschine für diesen Generator durch den Belastungsstrom
beeinflußt, und die Feinregelung wird,inAbhängiä keit von der Spannung durch einen
normalen Regler vorgenommen.
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Abb. i der Zeichnung zeigt eine .derartige bekannte Anordnung. i ist
ein Drehstromgenerator mit :der Erregerwicklung z, die von einer Gleichstromerregermaschine
3 gespeist wird. Die Erregerwicklung q. .dieser Erregermaschine wird über dieTrockengleichrichter
5 einerseits von der Wechselspannung des Generators, andrerseits von seinem Wechselstrom
gespeist. Diesem Zwecke dienen die regelbaren Transformatoren 6 und 7, von denen
7 ein normaler Spannungstransformator ist, während der Transformator 6 an seinem
Eisenkern Luftspalte aufweist, so d:aß die Magnetisierung dieses Transformators
im wesentlichen nur durch den durch die Primärwicklungen fließenden Wechselstrom
,des Generators vorgeschrieben wird, während der Einfluß des Sekundärstromes auf
die Magnetisierung vernachlässigbar klein ist. Die Sekundärspannung dieses Transformators
ist also auch bei Belastung .dem primären Wechselstrom des Generators proportional.
Diese Spannung speist nun in Reihenschaltung mit der Sekundärspannung des Transformators
.den Gleichrichter 5 bzw. die Erregerwicklung q.. Zur Regelung der Erregung in Abhängigkeit
von der Spannung des Wechselstromgenerators ist nun in den Erregerstromkreis der
Maschine 3 noch ein regelbarer Widerstand 8 eingeschaltet, der mit Hilfe
einer
Spule g in Abhängigkeit von dem Regelgerät io verstellt wird. Dieses Regelgerät
besteht aus einem von der Spannung des Generators i gespeisten Transformator i i,
einem Strointransforrnator 1a und aus den einstellbaren Widerständen 13 und 1d..
Der Widerstand 1d. dient dazu, den Sollwert, auf den das Regelgerät io den Widerstand
8 regelt, auf den gewünschten Wert einzustellen. Der Widerstand 13, der von dem
Strom des Stromtransformators 1a durchflossen ist, dient zur Einstellung der Statik
des Regelvorganges, da er die einzuregelnde Spannung in eine gewünschte Abhängigkeit
vom Strom bringt.
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Bei der Anordnung nach Abb. :2, die ebenso wie die folgenden
Abbildungen das Regelgerät io und die den Widerstand 8 verstellende Spule nicht
mehr zeigt, jedoch diese Einrichtungen als vorhanden voraussetzt, ist die Schaltung
zur Speisung der Erregung durch den Strom und die Spannung des Generators eine andere.
Der Transformator 15 wird hier vom Generatorstrom und von dem der Generatorspannung
proportionalen Strom der Drosselspule 16 gespeist. Die Summe dieser Ströme
wird über den Gleichrichter 5 der Erregerwicklung .I zugeführt. Der Regelwiderstand
8 ist hier zur Erregerwicklung 4 parallel geschaltet. Im Gegensatz zu dem Transformator
6 der lobb. i arbeitet der Transformator 15 mit starleer Rückwirkung des Sekundärstromes
auf den insgesamten Primärstrom, und dieser Primärstrom ist daher im wesentlichen
dem Sekundärstrom proportional.
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Bei der Schaltung nach Abb. i ist die Sekundärinduktivität des Transformators
6 klein gegenüber dem Erregerwiderstand, so daß die Kompoundschaltung einen kleinen
inneren Widerstand besitzt. Denkt man sich beispielsweise den Generator i von der
Erregermaschine 3 abgetrennt und fremderregt, dann steigt bei kleinem innerem Widerstand
der Kompoundschaltung bei Abtrennung ihrer Zuführungsleitungen zum Trockengleichrichter
die von der Kompoundschaltung gelieferte Spannung nur wenig an, da eben das Wegfallen
des Belastungsstromes auf die Sekundärspannungen der beiden Transformatoren 6 und
7 nur geringen Einfluß hat. Die Kompoundschaltung liefert also im wesentlichen eine
Wechselspannung, die unabhängig von dem Widerstand im Erregerkreis ist. Macht man
hingegen gemäß der Anordnung der Abb. a den inneren Widerstand, also die sekundäre
Induktivität des Transformators 15,
groß gegenüber dem Erregerwiderstand,
dann kann man selbst unter Aufwendung eines großen Widerstandes 8 bzw. einer hohen
Reglerleistung nur eine kleine Änderung des Erregerstromes erreichen, Bei der Kompoundschaltung
nach Abb. z wird daher im wesentlichen ein von dem angeschlossenen Widerstand unabhängiger
Strom geliefert, so daß zur Regelung des Stromes in der Wickl-ung .1 der Regelwiderstand
parallel zum Trockengleichrichter bzw. parallel zur Wicklung-1 geschaltet werden
muß, damit er den an sich konstanten Strom zu einem regelharen Teil von der Wicklung
.l fernhält. Diese Regelung hat den Vorteil, daß eine Schnellregelung der Erregermaschine
erzwungen wird. Nachteilig ist, daß der Reglersinn des Reglers gegenüber der Abb.
i umgekehrt «-erden muß, was zwar bei einem Wälzregler, aber nicht bei einem Kohledruckregler
ohne weiteres möglich ist. Zur vollen Ausnutzung kann in Abb. i der Reglerwiderstand
8 leicht, z. B. bei einem Wälzregler bis auf Null, herabgeregelt «-erden, während
bei der Abb. 2 der Regelwiderstand aus praktischen Gründen nicht stetig bis auf
unendlich geregelt werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine besonders zweckmäßige Bemessung einer
Anordnung zur Regelung der Spannung von Synchrongeneratoren, bei der sowohl der
Wechselstrom als auch die Wechselspannung des Generators über Gleichrichter die
Erregung des Generators oder einer vorgeschalteten Erregerinaschine speisen und
bei -der ein in den Erregerstromkreis eingeschalteter oder zur Erregung parallel
geschalteter regelbarer Widerstand von einem von der Spannung des Generators gesteuerten
Regelgerät verstellt wird. Erfindungsgemäß ist die Stärke der Einwirkung der Generatorwechselspannung
auf die Generatorerregung derart gering bemessen, daß bei Leerlauf des Generators
durch das Regelgerät der Regelwiderstand bei Reihenschaltung auf den geringsten
Regelwert oder bei Parallelschaltung auf den höchsten Regelwert eingestellt wird.
Gleichzeitig ist erfindungsgemäß die Stärke der Einwirkung des Generatorwechselstroines
auf die Generatorerregung derart stark bemessen, daß bei Vollast des Generators
dass Spannungsregelgerät den Regelwiderstand bei Reihenschaltung auf den größten
zulässigen Regelwert oder bei Parallelschaltung auf den geringsten zulässigen Regelwert
einstellt. Eine derartige Bemessung ergibt den Vorteil, daß bei einem plötzlichen
Belastungsstoß des Generators die Kompoundspannung plötzlich stark ansteigt und
bei zunächst kleinem Regelwiderstand eine starke Erregung der Erregermaschine vornimmt.
Erst beim Ansteigen der Generatorspannung über den Nennwert vergrößert sich der
Regelwiderstand so weit, daß wieder allmählich die Nennspannung erreicht wird. Bei
parallel geschaltetem Regelwiderstand ist
natürlich dieser zunächst
groß und wird dann durch das Regelgerät vermindert.
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Die Anordnung nach Abb.3 stimmt bezüglich der Bemessung und Wirkungsweise
des Strom- und Spannungstransformators mit der Abb. i überein. Der vom Spannungsregelgerät
gesteuerte Regelwiderstand 17 ist jedoch auf der Wechselstromseite des Gleichrichter.s
5 .eingeschaltet. Die Einschaltung auf der Gleichstromseite des Trockengleichrichters
hat den Nachteil, daß der Trockengleichrichter nicht nur für die Leistung der Erregerwicklung
4., sondern auch für die maximale Leistung des Regelwiderstandes 8 auszulegen ist.
Dies wird bei der Schaltung nach Abb. 3 vermieden, allerdings sind nun statt eines
Regelwiderstandes drei erforderlich. Beim Kohledruckregler ist normalerweise eine
Unterteilung in zwei oder vier Kohlesäulen vorhanden, und es erscheint hier leicht
möglich, durch Zwischenlegung eines Isolierstückes eine Kohlesäule auf die drei
Phasen der Wechselstromseite des Gleichrichters aufzuteilen.
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Abb. 4. der Zeichnung stimmt wieder bezüglich der Schaltung und Wirkungsweise
des Strom- und Spannungstransformators mit Abb. 2 überein. Der dreiphasige Reglerwiderstand
18 ist hier auf der Wechselstromseite zum Gleichrichter 5 parallel geschaltet.
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Zur Verminderung der auf der Wechselstromseite vorgesehenen Regelwiderstände
können auch nur zwei getrennte Widerstände verwendet werden, wobei allerdings eine
unsymmetrische Anordnung erhalten wird. Bei Verwendung eines Wälzreglers mit zwei
oder vier Kontaktbahnen kann man die unsymmetrische Schaltung gemäß Abb.5 benutzen,
wobei zwei Regelwiderstände i 9 und 2o des Wälzreglers vorhanden sind. Bei der Anordnung
nach Abb.5 sind ferner nur zwei Hochspannungsstromwandler2i und 22 vorgesehen. Auf
der Sekundärseite des Spannungstransformators 23 sind ferner die Drosselspulen 24.
eingeschaltet. Die Sekundärströme des Spannungstransformators und des Stromwandlers
speisen in Parallelschaltung den Zwischentransformator 25, der seinerseits die Gleichrichter
5 speist. Die Schaltung arbeitet also nach dem Prinzip der Ahb.2.
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Um den teuren dreiphasigen Hochspannungsanschluß der Transformatoren
zu vermeiden, kann man auch eine einphasige Kompoundschaltung gemäß Abb. 6 benutzen.
Dies ist insbesondere dann zulässig, wenn mit angenäherter symmetrischer Belastung
des Generators zu rechnen ist und wenn es gleichgültig ist, ob bei einem zweiphasigen
Kurzschluß der Generator einen Kurzschlußstromliefern soll oder nicht. Abb.6 zeigt
eine solche Schaltung, wobei die Transformatoren gemäß Abb. i mit konstanter Sekundärspannung
arbeiten. Die an die Hochspannung angeschlossenen Transformatoren 26, 27 sind dabei
zur Verminderung der Kosten ohne Einstellmöglichkeit ausgeführt. Diese Einstellung
wird an den zwischengeschalteten Spartransformatoren 28 und 29 vorgenommen. Die
Schaltung nach Abb.6 kann man natürlich auch derart abändern, daß die Transformatoren
mit konstantem Strom gemäß dem an Hand der Abb. 2 geschilderten Prinzip arbeiten.