<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur willkürlichen Leistungsübertragung zwischen zwei nicht starr miteinander verbundenen Wechselstromnetzen mittels zweier gekuppelter Synchron- maschinen.
EMI1.1
wicklung trägt und die Stromstärke in den verschiedenen Phasen dieser von Gleichstrom durchflossenen Etregerwicklung durch eine Reguliervorriehtung so geregelt wird, dass die Durchflutung bei im wesentlichen gleichbleibender Stärke die Richtung ihrer Achse gegenüber der Erregerwicklung ständig ändert.
Es ist dort auch angegeben, dass die Reguliervorrichtung durch einen besonderen Hilfsmotor angetrieben werden kann, dessen Drehzahl durch einen selbsttätigen Regler in Abhängigkeit von der Wattleistung der Umformergruppe geregelt werden kann.
Diese Regelung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Man kann z. B. die Anordnung so treffen, dass die Drehzahl der Reguliervorrichtung unmittelbar von der Wattleistung der Umformergruppe abhängig ist, so dass bei einer Änderung der Wattleistung sofort auch die Drehzahl der Regulier- vorrichtung sich ändert. Man kann dies beispielsweise dadurch bewirken, dass das bewegliche System des selbsttätigen Reglers, dessen Stellung von der Wattleistung der Umformergruppe abhängt, einen Kontakt längs der Kontaktbahn eines Spannungsteilers verschiebt und dass die von diesem Spannungsteiler abgenommene Spannung dem Hilfsmotor zugeführt wird. Ist dann die Drehzahl des Hilfsmotors der ihm zugeführten Spannung proportional, wie es z.
B. bei einem Gleichstrommotor mit konstanter Erregung der Fall ist, dann wird die Drehzahl der von dem Hilfsmotor angetriebenen Reguliervorriehtung ebenfalls unmittelbar von der Wattleistung der Umformergruppe abhängig, z. B. dieser Wattleistung bzw. ihrer Abweichung von einer bestimmten Normalleistung proportional sein.
Eine solche Einrichtung zeigt beispielsweise die Fig. 1. Hier bedeutet d die Kontaktbahn eines
EMI1.2
motor q angetrieben, dessen Erregerwicklung r aus der Brregermasehine e mit konstantem Strom gespeist wird. s ist ein Schnellregler bekannter Bauart, bestehend aus zwei Spannungsteilern t, zwei Kontaktsegmenten u und einem Messsystem t', dessen Stellung in bekannter Weise von der Wattleistung der Um- fomergruppe abhängig ist. Das Messsystem verstellt die Kontaktsegmente u so, dass die von ihnen abgenommene Spannung von der Stellung des Messsystems, also von der Leistung der Umformergruppe abhängt.
Da diese Spannung in dem Beispiel der Fig. 1 dem Hilfsmotor q zugeführt wird, so wird auch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Bürstenträger p von der Wattleistung der Umformergruppe abhängig sein. In der Mittelstellung der Kontaktsegmente M ist die von ihnen abgenommene Spannung gleich Null.
Die Wattleistung, bei welcher diese Mittelstellung erreicht wird, kann durch Federn, Gewichte oder auf
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
und dadurch Spannung in dem einen oder andern Sinne auf den Hilfsmotor q gebell.
Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass einer bestimmten Abweichung von der Normalleistung auch eine bestimmte Drehgeschwindigkeit des Bürstenträgers 1) und damit ein bestimmter Unterschied der relativen Frequenzen der beiden gekuppelten Wechselstromnetze (im folgenden relative Schlüpfung genannt) entspricht, wie es Fig. 2 zeigt.
Bei der Normalleistung V ist die relative Schlüpfung s = 0, bei der Leistung N", ;". oder nimmt. der Sehnellregler die eine oder andere Grenzstellung ein und führt dem-Motor {die volle Spannung in dem einen oder andern Sinne zu, so dass die relative Schlüpfung ihren Maximalwert (+ oder-erreicht. Es ist also nicht möglich, die übertragene Leistung konstant zu halten, sondern je nach der relativen Schlüpfung der beiden Netze wird man ine gewisse Abweichung von der Normalleistung S, in Kauf nehmen müssen.
Dieser Nachteil könnte vermieden werden, wenn man nicht die augenblickliche Grösse der Drehzahl der Reguliervorrichtung, sondern die zeitliche Zunahme derselben von der Wattleistung der Umformer- gruppe abhängig macht. Man kann dies z. B. dadurch bewirken, dass der Schnellregler, dessen Stellung von der Leistung der Umformergruppe abhängig ist, nicht unmittelbar die Spannung des Motors (Fig. 1) regelt, sondern die Spannung eines zweiten Hilfsmotors, welcher seinerseits durch die Spannung des
EMI2.2
Leistung zu steuern hat.
Die Fig. 3 zeigt eine solche Einrichtung. Die Buchstaben fi ! bis s haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1. Der Motor q ist in dieser Figur nicht an die Kontaktsegmente u angeschlossen, sondern an einen besonderen Spannungsteiler 10 mittels eines beweglichen Eolltaktes, der durch einen Motor y mit fester Erregung z verstellt wird. Der Anker dieses Motors y ist an die Kontaktsegmente u angeschlossen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende : Wenn die durch die Umformergruppe übertragene Leistung von der eingestellten Normalleistung, bei welcher der Schnellregler s sich in seiner Mittelstellung befindet, abweicht, so gibt der Sehmellregler Spannung auf den Motor y, der den Kontakt J' verstellt und dadurch die Spannung am Motor q verändert. Bei einer Änderung der übertragenen Leistung ändert sich also nicht, wie bei der vorl er betrachteten Einrichtung, unmittelbar die Spannung am Hilfsmotor q und damit die Drehzahl dieses Motors, sondern zunächst nur die zeitliche Zunahme dieser Spannung bzw. Drehzahl.
Infolge der nun allmählich eintretenden Änderung der Drehgeschwindigkeit des Bürstenträgers p, wird sich auch der EMK-Vektor der Maschine, deren Erregerwicklung über den Spannungsteiler d gespeist-wird, so verschieben, dass die übertragene Leistung sich wieder der eingestellten Normalleistung nähert. Ändert sich aus irgendwelchen Gründen die relative Schlüpfung der beiden Netze, so wird auch die übertragene Leistung sich ändern und der Sehnellregler wird ebenso wie vorher bewirken, dass die übertragene Leistung gegen die Normalleistung zurückgeführt wird.
Ist dagegen die durch die Umformergruppe übertragene Leistung gleich der eingestellten Normalleistung, so befindet sich der Schnellregler sm seiner Mittelstellung, die Spannung am Motor y ist also gleich Null und der Kontakt x bleibt in seiner augenblicklichen Stellung stehen, gleichgültig, welches diese Stellung sein möge. Dieser Stellung entspricht eine bestimmte Spannung am Motor q und damit eine bestimmte Drehgeschwindigkeit des Bürstenträgers p. Wenn diese Drehgeschwindigkeit der relativen Schlüpfung der beiden Netze entspricht, so ist das System im Gleichgewicht. Dieses Gleichgewicht kann also bei jeder relativen Schlüpfung, jedoch nur bei der eingestellten Normalleistung der Umformergruppe erreicht werden.
Eine nähere Überlegung zeigt jedoch, dass dieses Gleichgewicht kein stabiles ist. Wenn die übertragene Leistung einmal von der übertragenen Normalleistung abweicht, so wird die eingestellte Normalleistung nicht wieder erreicht, sondern die übertragene Leistung wird Pendelungen um den Wert der Normalleistung herum ausführen.
Es ist jedoch möglich, diese Unstabilitä, t zu beseitigen, indem erfindungsgemäss die Anordnung so getroffen wird, dass bei einer Änderung der Wattleistung sowohl die augenblickliche Grösse als auch die zeitliche Zunahme der Drehzahl der Reguliervorrichtung geändert wird. Wenn die Reguliervorrichtung, wie in dem oben betrachteten Beispiel, durch einen Hilfsmotor angetrieben wird, dessen Drehzahl von der ihm zugeführten Spannung abhängig ist, so kann dies dadurch erreicht werden, dass dem Hilfsmotor die Summe zweier Spannungen zugeführt wird, und dass durch die Stellung des selbsttätigen Reglers (also durch die Wattleistung der Umformergruppe) die augenblickliche Grösse der einen und die zeitliche Zunahme der andern Spannung bestimmt ist.
Die Fig. 4 zeigt eine solche Einrichtung. In dieser Figur sind durchwegs dieselben Bezeichnungen verwendet wie in Fig. 3. Der Anker des Hilfsmotors q ist mit einem Pol an den beweglichen Kontakt x am Spannungsteiler 10 angeschlossen, mit dem andern Pol dagegen an eines der Kontaktsegmente des Schnellreglers s. Die Spannung am Hilfsmotor ist gleich Null, wenn sowohl der Kontakt x in der Mitte des Spannungsteilers 10 als auch der Schnellregler s in seiner Mittelstellung steht.
In jedem andern Fall wird dem Hilfsmotor q eine Spannung zugeführt, die aus zwei Teilen besteht, von welchen der eine von der Stellung des Schnellreglers abhängt, der andere dagegen von der Stellung des Kontaktes x. Der erste Teil der Spannung ist umso grösser, je grösser der Ausschlag des Schnellreglers aus seiner Mittelstellung
<Desc/Clms Page number 3>
ist, der zweite Teil der spannung ändert sich mnso schneller, je gröer der Ausschlag des Schnellreglers aus seiner Mittelstellung ist.
Auch bei dieser Einrichtung ist ein Gleichgewicht bei jeder relativen Schtiipfung möglich, wenn die übertragene Leistung gleich der eingestellten Normalleistung ist und wenn der Kontakt sich in derjenigen Stellung befindet, welche der augenblicklichen relativen Schlüpfung entspricht. Befindet sich der Kontakt y in einer ändern Stellung, so entspricht die Drehgeschwindigkeit des Bürstenträgers p nicht der relativen Schliipfung der Netze, die übertragene Leistung ändert sich daher, der Motor 11 erhält Spannung und führt den Kontakt. t : in die richtige Stellung zurück.
Dass das Gleichgewicht in diesem Fall ein stabiles ist, zeigt die folgende Rechnung :
Es sei N die übertragene Leistung der tJmformergruppe : . die eingestellte Normalleistung, bei welcher der Schnellregrler sich in der Mittelstellung befindet ; N@@@. = (1 + b). N@ die Leistung, bei der der volle Ausschlag des Schnellreglers erreicht wird; EI die Spannung zwischen dem mit dem Motor q verbundenen Kontaktsegment M und dem Mittelpunkt des Spannungsteilers @ (Fig. 4) :
EMI3.1
E10 = a,.
E"der Maximalwert der Spannung E1 bei vollem Ausschlag des Schnellreglers (a = 1).
Der Ausschlag des Schnellreglers und die Spannung, die von dem durch ihn gesteuerten Spannungsteiler abgenommen wird (Spannung EI) sei der Leistung direkt proportional.
Dann ist
EMI3.2
Ferner sei
E2 die Spannung zwischen dem beweglichen Kontakt, 1 ; und dem Nullpunkt des Spannungsteilers w (Fig. 4) ; t die laufende Zeit :
T diejenige Zeit, innerhalb welcher die Spannung E2 bei der grössten Geschwindigkeit des Motors y von Null ausgehend den Höchstwert E ? erreicht.
Dann ist
EMI3.3
EMI3.4
portional sei.
Weiter sei nr die Drehzahl des Motors q und der Bürstenbrticke p@ gemessen in Umdrehungen pro Sekunde ; n@max. die Maximaldrehzahl dieses Motors bei der Spannung 2. Eo: ne die Schlupfdrehzahl, d. h. diejenige Drehzahl des Motors q, die der augenblicklichen relativen Schlüpfung der beiden Netze entsprechen wurde ; Ms sei als konstant angenommen, d. h. die beiden gekuppelten Netze seien so gross, dass ihre Frequenz durch Änderungen der von der Umformergruppe übertragenen Leistung innerhalb der Zeit, welche die Einstellung auf einen neuen Gleichgewichtszustand erfordert, nicht merklich geändert wird.
Ki und 2 sind die Winkel zwischen den EMK-vektoren der beiden Maschinen, aus denen die Umformergruppe besteht, und den entsprechenden Netzvektoren
EMI3.5
In Fig. 5 bedeutet F1 die augenblickliche Stellung des Netzvektors des einen Netzes, U2 die des Netzvektors des zweiten Netzes, Vi die des EMK-Vektors der Maschine 1, 12 die des EMK-Vektors der Maschine 2, M 1 und 2 sind die beiden oben erwähnten Winkel.
EMI3.6
EMI3.7
EMI3.8
EMI3.9
<Desc/Clms Page number 4>
Die Leistung jeder der beiden Maschinen ist (bei konstanter Umdrehungszahl) proportional dem Drehmoment, dieses ist wiederum annähernd proportional dem Winkel a1 (bzw. a2).
Die Leistungen beilder
EMI4.1
EMI4.2
EMI4.3
so sein muss, dass ein Ausschlag des Schnellreglers im Sinne. einer zu grossen Leistung eine Bewegung des Motors q im Sinne einer Verkleinerung dieser Leistung bewirkt.
Differenziert man Gleichung 4-nach derZeit t und setzt man EI und E2 aus den Gleichungen 1) und 2) in diese Gleichung ein, so ergibt sieh
EMI4.4
EMI4.5
EMI4.6
Diese Differentialgleichung stellt bekanntlich eine Schwingung oder einen aperiodischen, nach einer Expotentialfunktioll verlaufenden Vorgang dar, je nachdem A2 grösser oder kleiner als ist, u. zw. einen stabilen Vorgang, bei welchem sich die Werte M,, mit der Zeit immer mehr einen endlichen Grenz-
EMI4.7
EMI4.8
EMI4.9
auch A2 = O werden. In diesem Falle würde die Gleichung 4cl eine ungedämfte Schwingung darstellen ; ein Gleichgewichtszustand würde nicht erreicht.
Es ist leicht, in der oben durchgeführten Rechnung auch die Trägheit der Motoren zu beriicksicbtigen. Es zeigt sich, dass diese Trägheit die Stabilität verschlechtert. Die Spannung E10 = a. E", die
EMI4.10
grüsse haben, damit die Stabilität erreicht wird. Diese Mindestgrösse kann durch die Rechnung ermittelt werden, sie kann aber auch an der fertigen Einrichtung durch einen Versuch festgestellt werden.
Selbstverständlich kann und muss bei der Ausführung die Mindestgrösse der Spannung E10 überschritten werden, ja es ist sogar möglich, diese Spannung um ein Vielfaches grösser zu wählen als den Höchstwert der durch den Motor y geregelten Spannung.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.