Synchrongenerator mit lastabhängiger Erregung Es ist bekannt, Synchrongeneratoren
in sogenannter Stromschaltung über Gleichrichter zu erregen, wobei der dem Gleichrichter
zugeführte Wechselstrom aus einem von der Belastung unabhängigen, z. B. durch eine
große Drosselspule vorgeschriebenen und einem dem Generatorstrom verhältn.isgleichenStromzusammengesetztwird.
Durch einen Kondensator parallel zum Gleichrichterumspanner, der auf Resonanz mit
der Drosselspule abgestimmt ist, wird :dabei die Selbsterregung bei irgendeiner
gewünschten Drehzahl gesichert.Synchronous generator with load-dependent excitation Synchronous generators are known
to be excited in a so-called current circuit via rectifier, the rectifier
supplied alternating current from an independent of the load, z. B. by a
A large choke coil is prescribed and is composed of a current that is the same as the generator current.
Through a capacitor in parallel with the rectifier converter that resonates with
the choke coil is tuned: thereby self-excitation at any one
desired speed secured.
Die übliche Ausführung .der Synchronmaschine als Innenpolmaschine
hat nun zur Folge, daß mit abnehmender Leistung die Unterbringung des Erregerkupfers
im Läufer Schwierigkeiten bereitet, weil ja das Erregerkupfer nicht nur einen dem
Ständerstrombelag entsprechenden Strom führen muß, sondern auch den für dieErregung
desFe:ldes erforderlichen Strom. Auf gleiche Windungszahl und gleichen Wicklungsfaktor
bezogen, ist daher im Läufer die 1,8- bis a,2fache Kupfermenge unterzubringen wie
im Ständer. Es ist klar, daß die Unterbringung dieses Kupfers gewisse Mindestabmessungen
für den Läufer erfordert. Noch schwieriger werden die Verhältnisse, wenn im Läufer
eine Dämpferwicklung untergebracht werden muß. Man könnte nun dazu übergehen, sogenannte
Außenpoltypen zu bauen, bei denen das Erregerkupfer im feststehenden äußeren Teil
untergebracht ist, während der gut ausgenutzte Läufer über Schleifringe am Netz
liegt. Doch läßt die Ausnutzung des Ständers auch in diesem Fall, besonders wenn
noch eine Dämpferwicklung hinzukommt, zu wünschen übrig.
D.ie Erfindung
zeigt, wie man hier mit einfachen Mitteln diese Schwierigkeiten vermeiden kann.
Er.-findungsgemä:ß 'wird als Generator ein normaler Asynchronmotor mit Schleifringanker
verwendet, dessen Läufer über Schleifringe am Drehstromnetz liegt und dessen Ständer
über einen Gleichrichter in Stromschaltung mit Gleichstrom erregt wird. Diese Lösung
hat den Vorteil, daß keine besondere Neuentwicklung erforderlich ist, vielmehr kann
man auf Schleifringläufer aus der laufenden normalen Fertigung zurückgreifen, die
nun sowohl als -Motor als auch als iGenerator verwendet werden können. Es ergeben
sich daher gün:stigeFertigurngsverhältnisse. Durch Kurzschließen von zwei Ständerklemmen
erhält man eine sehr wirksame Querfelddämpfung, ohne daiß dafür eine besondere Dampferwicklung
vorgesehen werden muß. Vielmehr werden die gleichen Wicklungen auch von dem über
den Gleichrichter- zugeführten Erregerstrom durchflossen. Man erhält demnach für
die Dampferwicklungen viel größere Querschnitte als sie normalerweise üblich sind
und damit auch eine entsprechend stärkere Dämpfung.The usual design of the synchronous machine as an internal pole machine
now has the consequence that with decreasing power, the accommodation of the excitation copper
causes difficulties in the runner, because the exciter copper is not just one of the
Stator current coating must carry the corresponding current, but also for the excitation
desFe: lthe electricity required. The same number of turns and the same winding factor
related, the rotor has to accommodate 1.8 to a.2 times the amount of copper as
in the stand. It is clear that the accommodation of this copper has certain minimum dimensions
required for the runner. The conditions are even more difficult when in the runner
a damper winding must be accommodated. One could now move on to so-called
Build outer pole types where the excitation copper is in the fixed outer part
is housed, while the well-used runner is connected to the network via slip rings
lies. But even in this case, the use of the stand, especially if
a damper winding is added, much to be desired.
The invention
shows how one can avoid these difficulties with simple means.
According to the invention, a normal asynchronous motor with slip ring armature is used as a generator
used, whose rotor is connected to the three-phase network via slip rings and its stator
is excited by a rectifier in a current circuit with direct current. This solution
has the advantage that no special new development is required, rather it can
one can fall back on slip ring rotors from the ongoing normal production, which
can now be used both as a motor and as an iGenerator. It surrendered
therefore favorable production ratios. By short-circuiting two stand terminals
a very effective transverse field damping is obtained without the need for a special steam winding
must be provided. Rather, the same windings are also used by the one above
the rectifier-supplied excitation current flows through. So you get for
the steam windings have much larger cross-sections than they are normally used
and thus a correspondingly stronger damping.
Die Verwendung normaler Asynchronmotoren als Synchrongeneratoren scheitert
bei konstanter Erregung daran, daß das sogenannte Kurzschlußverhältni,s, d. h. das
Verhältnis des für die Feld-bildung erforderlichen Erregerstromes zum Nennlaststrom,
beide auf gleiche Windungszahl bezogen, wegen des kleinen Luftspaltes zu klein ist.
Solche Generatoren sind daher weich, d. h. sie fallen mit zunehmender Belastung
in der Spannung sehr stark ab und vertragen keine Überlastung. Durch die lastabhängige
Erregung über Gleichrichter in Stromschaltung erfolgt jedoch mit steigender Belastung
selbsttätig eine Zunahme des Erregerstromes, so. daß die erforderliche Überlastbarkeit
gesichert ist. Es ergeben sich daher aus der Anwendung der bekannten lastabhängigen
Erregung über Gleichrichter in Stromschaltung auf normale Schleifringläufer, die
im Ständer erregt und mit dem Läufer auf das Netz geschaltet sind, die denkbar größten
Vorteile.The use of normal asynchronous motors as synchronous generators fails with constant excitation because the so-called short-circuit ratio, s, ie the ratio of the excitation current required for field formation to the nominal load current, both related to the same number of turns, is too small due to the small air gap. Such generators are therefore soft, that is to say they drop in voltage very sharply with increasing load and cannot tolerate overloading. Due to the load-dependent excitation via a rectifier in a current circuit, the excitation current increases automatically as the load increases, see above. that the required overload capacity is ensured. The application of the known load-dependent excitation via rectifiers in current connection to normal slip-ring rotors, which are excited in the stator and connected to the mains with the rotor, therefore results in the greatest conceivable advantages.
Ein Ausführungsbeispiel soll den Erfindungsgedanken noch näher erläutern:
In Fig. i bezeichnet i eine normale Asynchronmaschine mit Schleifringläufer, die
von einer Kraftmaschine 2, z. B. einem Dieselmotor, angetrieben wird. Die Asynchronmaschine
wind im Ständer über den Trockengleichrichter 3 erregt, .der auf der Wechselstromseite
vom Umspanner 4. gespeist wird. Dieser ist mit zwei Erstwicklungen versehen, idie
eine (links) wird vom Generatorstrom durchflossen, die andere (rechts) vom Strom
einer Drosselspule 5, die genügend groß ist, um den Strom in ihrem Stromkreis nahezu
konstant zu halten, unabhängig von der Größe des Generatorstromes an der anderen
Erstwicklung. An den Gleiehrichterumspanner ist noch -der Kondensator 6 angeschlossen,
der auf Resonanz mit der Drosselspule 5 abgestimmt ist. Unter dem Einfluß der geringen
Remanenz entwickelt sich infolge der Resonanzschaltung am Gleichrichter, solange
dessen Schwellwert noch nicht überschritten ist, eine höhere Spannung als dem Remanenzwert
entspricht, sö . daß schließlich der Schwellwert überschritten und die Erregung
eingeleitet wird. Die @Ständerwicklung ist in der üblichen Weise in Stern oder auch
in Dreieck geschaltet, wobei jedoch zwei Klemmen kurzgeschlossen sind, so dakß sich
in der Kurzschlußachse das Querfeld ausbilden und eine kräftige Dämpfung bewirken
'kann.An exemplary embodiment is intended to explain the concept of the invention in more detail:
In Fig. I i denotes a normal asynchronous machine with slip ring rotor, the
from a prime mover 2, e.g. B. a diesel engine. The asynchronous machine
wind excited in the stand via the dry rectifier 3, .the one on the alternating current side
4. is fed by the transformer. This is provided with two first windings, iie
one (left) is traversed by the generator current, the other (right) by the current
a choke coil 5, which is large enough to the current in their circuit almost
to keep constant, regardless of the size of the generator current at the other
Initial development. The capacitor 6 is still connected to the rectifier transformer,
which is tuned to resonance with the choke coil 5. Under the influence of the minor
Remanence develops as a result of the resonance circuit on the rectifier as long as
whose threshold value has not yet been exceeded, a higher voltage than the remanence value
corresponds, sö. that eventually the threshold exceeded and the excitement
is initiated. The @ stator winding is in the usual way in star or also
connected in delta, but with two terminals short-circuited, so that they are connected
develop the transverse field in the short-circuit axis and cause strong damping
'can.
Fig.2 zeigt noch den Verlauf der Spannungskennlinien über den Erregerstrom
Je. UL bezeichnet die Generatorspannung bei Leerlauf und KL die Spannung
im Erregerkreis, die nahezu allein an der Drosselspule liegt. Beide Kurven ergeben
einen stabilen Schnittpunkt. Bei Belastung gelten infolge des Ohmschen und,des induktiven
Spannungsabfalls in der Wechselstromwicklung des Generators die Kennlinien Uß und
KB. Auch dabei ergeben sich eindeutige Schnittpunkte.Fig. 2 also shows the course of the voltage characteristics over the excitation current Je. UL denotes the generator voltage when idling and KL denotes the voltage in the excitation circuit that is almost solely applied to the choke coil. Both curves result in a stable intersection. Under load, the characteristics Uß and KB apply due to the ohmic and inductive voltage drop in the alternating current winding of the generator. Here, too, there are clear intersections.
Gewisse Änderungen der Spannung um einige Prozente treten auf, wenn
sich der Leistungsfaktor der Belastung ändert. Man kann diese Änderungen auf eine
der bekannten Weisen beseitigen. Man kann z. B. parallel zum Gleichrichter einen
regelbaren Widerstand schalten und damit einen Teil des vom Gleichrichter gelieferten
Stromes in diesen Parallelweg leiten. Man kann auch den Gleichrichterumspanner mit
Anzapfungen versehen und auf dieseWeise sowohl den-lastabhängigen als auch den lastunabhängigen
Strom regeln. Schließlich kann man auch die Drehzahl des Antriebsmotors in kleinen
Grenzen ändern und auf diese Weise die Spannung konstant halten. Da die Drehzahländerungen
nur einigeProzente betragen in derGrößenordnung des Drehzahlabfalles des Dieselmotors,
spielen die damit verbundenen Frequenzänderungen im Alleinbetrieb keine Rolle.Certain voltage changes of a few percent occur when
the power factor of the load changes. You can make these changes to a
of the known ways. You can z. B. parallel to the rectifier one
switch adjustable resistance and thus part of the supplied by the rectifier
Pass the current into this parallel path. You can also use the rectifier converter
Taps and in this way both the load-dependent and the load-independent
Regulate electricity. Finally, you can also adjust the speed of the drive motor in small
Change boundaries and in this way keep the tension constant. As the speed changes
only a few percent are in the order of magnitude of the drop in speed of the diesel engine,
the associated frequency changes do not play a role in stand-alone operation.