DE878081C - Einrichtung zur selbsttaetigen Spannungsregelung von Gleichstromgeneratoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Gleichstromgeneratoren Gleichstromgeneratoren werden entweder ohne besondere Erregermaschinen in Selbsterregung betrieben, oder sie werden von einer besonderen festen Gleichstromquelle fremd erregt. Eine Spannungsregelung, die z. B. für konstante Klemmenspannung am Generator oder für konstante Drehzahl eines vom Generator gespeisten Gleichstrommotors sorgt, ist daher in der normalen Schaltung nur durch Veränderung eines Widerstandes im Erregerkreis möglich. Der Erregerstrom wird nun, insbesondere bei niedriger Ankerspannung, schon bei verhältnismäßig kleinen Maschinen so groß, daß es schwierig wird, ihn mit direkt wirkenden Schnellreglern für stetige Verstellung des Widerstandes, wie Ko'hledruckregler, Wälzregler usw., zu beherrschen. Man ist daher gezwungen, bei größeren Maschinen Regler mit Hilfsmotor, z. B. Oldruckregler, zu verwenden. Das trat aber den Nachteil, .daß die Regelung wesentlich träger wird als bei Verwendung direkt wirkender Schnellregler. Besonders ungiinstig wirkt sich die verhältnismäßig große, durch den Regler zu steuernde Leistung auch bei kleineren Generatoren aus, wenn eine sehr genaue Spamiungsregelung verlangt wird und man gezwungen ist, Röhrenregler zu verwenden.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile ist schon vorgeschlagen worden, in solchen Fällen, in denen ein Wechselstromnetz zur Verfügung steht, also vor allem bei Umformerbetrieb, die Spannung eines Gleichstromgenerators über einen magnetischen Verstärker (vormagnetisierte Drossel) zu regeln, und zwar derart, daß in den Erregerkreis eines selbsterregten Generators ein fester Widerstand gelegt wird, der vom Erregerstrom und zusätzlich auch von einem über Gleichrichter dem Wechselstromnetz entnommenen und durch einen magnetischen Verstärker gesteuerten Strom wird. Ist der Zusatzstrom vom Verstärleer 'her praktisch Null, wobei dieser dann ohne Vormagnetisierung arbeitet, so stellt sich die höchste Generatorspannung ein. Mit Hilfe der durch einen Regler gesteuerten Vormagnetisierung des Verstärkers kann nun der Zusatzstrom durch den Widerstand erhöht, damit der Spannungsfall an diesem vergrößert und somit der Erregerstrom und die Generatorspannung herabgesetzt werden. Infolge des Einschalteis eines zusätzlichen Widerstandes im Erregerkreis liegen .bei dieser Schaltung der maximal erreichbare Erregerstrom und damit die maximale Spannung unterhalb der normal ohne die Zusatzeinrichtung erreichbaren Werte. Die Gleichstrommaschine muß also von vornherein so bemessen werden, daß sie auch bei eingeschaltetem Widerstand und ungünstigsten Belastungsverhältnissen noch einen genügend buhen Erregerstrom aufweist. Da dies bei bereits vorliegenden Maschinen sehr häufig nicht ,der Fall sein wird, ist ein nachträglicher Einbau des Reglers mit magnetischem Verstärker nicht ohne weiteres möglich. Zur Verhütung der bei geringer Last oder auch bei Regelvorgängen in dieser Schaltung möglichen Umpolung des Generators, verursacht durch den vom Verstärker herrührenden Strom, werden noch besondere Einrichtungen erforderlich, auf die nicht weiter eingegangen wenden soll. Die Nachteile dieser Anordnung können vermieden werden, wenn erfindungsgemäß die selbsttätige Spannungsregelung von Gleichstromgeneratoren zwar eben-. falls über gleichstromvormagnetisierte Drosseln erfolgt, die Schaltung aber so gewählt wird, da;ß von dem Generator selbst bei Selbsterregung bzw. von einer besonderen Gleichstromquelle bei Fremderregung nur eine- Grunderregung -geliefert wird, die unter günstigsten Betriebsverhältnissen eine Generatorspannung aufrechterhält, die etwas unter der Sollspannung liegt, und daß einem Wechselstromnetz über die gleichstromvormagnetisierte Drosselspule die veränderliche, von den Betriebsbedingungen abhängige zusätzliche Erregung entnommen wird. -Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fäll der Selbsterregung. Die Erregerwicklung des Gleichstromgenerators i wird gespeist von ihrer Ankerspannung und in Reihe dazu :vom Gleichrichter 3. Gleichrichter 3 liegt in Zwehvegschaltung über die beiden vormagnetisierten Drosselspulen (Wicklungen a) und den Transformator 5 an einem Wechselstromnetz. Um die Wechselspannung auf der Gleichstromseite der Drosselspulen (Wicklungen b) abzudrosseln, sind in üblicher Weise zwei Drosselspulen vorgesehen, wobei die Wicklungen. b, bezogen auf den Wickelisinn der Wicklungen a, gegeneinandergeschaltet sind. An Stelle der zwei Drosseln kann auch in bekannter Weise nur eine einzige treten, die magnetisch so geschaltet ist, daß in der Gleichstromwicklung praktisch keine Wechselspannung induziert wird. Die Drosselspulen d. müssen so bemessen sein, daß ohne Gleichstrommagnetisierung bei kurzgeschlossenem 'Gleichrichter 3 der Maximalwert des darin fließenden Wechselstromes kleiner bleibt alis der niedrigste Erregerstrom des Generators, wie er im allgemeinen bei Leerlauf und höchster vorkommender Drehzahl eingestellt werden muß, wenn :die Sollspannung am Anker auftreten soll. Ist dies der Fall, so wirkt ohne '\Tormagneti@sierung der Gleichrichter sowohl auf' der-Wec.'hselstrom-a'ls auch auf der Gleichstromseite wie ein Kurzschluß, und der Generator arbeitet als normaler, selbsterregter Generator. Der Widerstand 2 im Erregerkreis ist so zu bemessen, daß sich bei Spannung Null am Gleichrichter und günstigsten Verhältnissen, wie z. B. höchste Drehzahl, halte Wicklung, Leerlauf. eine Generatorspannung einstellt, die mit Rücksicht auf eine schnelle Regelung etwas unterhalb des Sollwertes liegt.
• Die Spannungsregelung erfolgt nun so, daß der Regler 6, der als Spannungsregler beliebiger Bauart, -wie z. B. als Wälzregler, Kohledruckregler, Kontaktregler, Röhrenregler usw., ausgeführt sein kann, die Vormagnetisierung der Drosselspulen, also den Gleichstrom in den Wicklungen b der Drosselspulen so steuert, daß sich die Spannung am IGleichrichter 3 und damit der Erregerstrom des Generators so einstallt, daß der Generator, ,dessen Spannung dem Regler zugeführt wird, die Sollspannung aufweist. Da es bei Schnellreglern mit stetiger oder auch unstetiger Verstellung eines Widerstandes im allgemeinen schwierig ist, den Widerstand auf unendlich zu bringen, was bei Vormagnetisierung Null erforderlich wäre, ist es zweckmäßig, daß die Drosseln 4. noch je eine weitere Wicklung erhalten, die von einem etwa konstanten Gleichstrom durchflossen wird, wobei aber Polarität bzw. Wickelsinn dieser Wicklungen so gewählt wird, daß die entsprechende Durch -flutung der Durchflutung, von Wicklungen h herrührend, entgegenwirkt. Um die Gleichstrommagnetisierung auf Null zu bringen, braucht also der Strom in den Wicklungen b nicht bis Null geregelt zu werden (Widerstand unendlich bei fester Erregerspannung), sondern nur so weit, bis sich beide Durchflutungen gerade aufheben.
• Die Spannung am Transformator 5 ist so zu wählen, daß sich bei voller Vormagnetisierung der Drosselspulen und ungünstigsten Verhältnissen, wie Vollast des Generators, tiefste Drehzahl, warme Erregerwicklung usw., am Gleichrichter 3 eine Spannung einstellt, die ausreicht, um zusammen mit der Ankerspannung einen höheren Erregerstrom des Generators zu erzeugen, als für die Erreichung des Sollwertes der Spannung erforderlich wäre. Durch geeignete Bemessung des magnetischen Verstärkers -kann der maximale Erregerstrom praktisch beliebig vergrößert werden, so daß dabei auch sehr günstige Regelungsverhältnisse auftreten. Bei einem Belastungsstoß kann kurzzeitig die Erregerspannung weit über den \Tormalwert herauf,-esetzt «-erden. Ein Umpolen der Maschine kann dabei nicht auftreten.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Gleichstromgeneratoren über gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Generator selbst bei Selbsterregung bzw. von einer besonderen Gleichstromquelle bei Fremderregung nur eine Grunderregung geliefert wird, die unter günstigsten Betriebsverhältnissen eine Generatorspannung aufrechterhält, die etwas unter der Sollspannung liegt, und daß einem Wechselstromnetz über die gleichstromvormagnetisierte Drosselspule die veränderliche, von den Betriebsbedingungen abhängige zusätzliche Erregung entnommen wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch. i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung der Drosselspule durch einen Schnellregler gesteuert wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch. i, dadurch gekennzeichnet, 4a3 irn Erregerkreis des Generators ein Widerstand liegt, der so bemessen ist, daß sich ohne Zusatzerregung aus dem Wechselstromnetz am Generator unter günstigsten Betriebsverhältnissen eine Spannung einstellt, die etwas unter der Sollspannung liegt. d.
4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung für die Zusatzerregung und die vormagnetisierten Drosselspulen so bemessen. «-erden, daß ohne Vormagnetisierung der Maxinialwert des Wec'hse-lstromes unter dem niiedrigsten Wert des Erregergleichstromesdes Generators liegt, und daß bei voller Vormagnetisierung die Zusatzerregung von der Wechselstromseite auch bei ungünstigsten Betriebsverhältnissen ausreicht, um die Sollspannung am Generator zu erreichen.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspulen außer der Gleichstromwicklung für die Regelung (der Regelwicklung) je noch eine etwa konstant erregte Gleichstromwicklung erhalten, die so gespeist wird, daß die Vormagnetsierung der Drosselspulen schon bei einem bestimmten Mindestwert des Stromes in. der Regelwicklung hTult ,wird. Angezogene Druckschriften: ASEA-Journal 1947, S. 39 ff .; »Elektrizitätswirtschaft« i949, S.290.