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Anordnung an Asynchronmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erregung der Kommutatorhintermaschine von Asynchronmaschinen, durch die ereicht wird, dass bei einem Sinken der Netzspannung die Erregung der Kommutatorhintermaschine und damit auch die Erregung der Asynchronmaschine ähnlich wie bei Synchronmaschinen konstant bleibt bzw. sogar noch verstärkt wird. Eine derartige Wirkungsweise ist namentlich bei Blindleistungsmaschinen oder Generatoren erwünscht, um bei einem Belastungsstoss oder einer Störung im Netze, z. B. einem Kruzschluss, die Spannung möglichst aufrechtzuerhalten.
Um dies zu erreichen, ist bereits vorgeschlagen, die Kommutatorhintermaschine von der Netzspannung unmittelbar oder über Spannungs-oder Frequenzumformer zu erregen, und es sind einerseits dem Erregerstromkreis der Hintermaschine angehörige oder zu ihm parallel geschaltete, magnetisch sieh im wesentlichen im Eisen schliessende Induktivitäten vorgesehen, die mit einer der Netzspannung gleichen oder annähernd proportionalen Spannung erregt und derart bemessen sind, dass an ihnen bei normaler Netzspannung oder unmittelbar bei deren Überschreitung infolge Eisensättigung keine Proportionalität mehr zwischen Magnetisierungsstrom und Spannung besteht.
Anderseits sind durch den Magnetisierungsstrom der eisengesättigten Induktivität erregte weitere Induktivitäten vorgesehen, deren Spannung in den Stromkreis der Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine eingeschaltet ist und der vom Netz zugeführten Spannung entgegenwirkt.
Diese Anordnung kann durch die Erfindung dadurch verbessert werden, dass die Ankerrückwirkung der Hauptmasehine, die durch den von der Maschine an das Netz abgegebenen Blindstrom hervorgerufen wird und entregend auf die Maschine einwirkt, kompensiert wird, so dass die Maschine bei gleicher Erregerspannung wesentlich mehr Blindstrom abgeben kann als bei der früher vorgeschlagenen Schaltung. Man kann die Kompensierung der Ankerrückwirkung dadurch bewirken, dass ausser dem Erregertransformator ein Kompoundtransformator verwendet wird, der so geschaltet wird, dass der Primärstrom der Asynchronmaschine in ihm eine diesem Strom entgegengerichtete Spannung erzeugt, die über die Kommutatorhintermaschine dem Läufer zugeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Asynchron- maschine j ! ist an dem Drehstromnetz 5 ständerseitig angeschlossen und ist mit der Kommutatorhintermaschine 2 mechanisch gekuppelt. Die Kommutatormaschine 2 ist läuferseitig mit Netzfrequenz erregt. Im Erregerstromkreis liegt der mit dem Ständerstromkreis induktiv verkettet Kompoundtransformator 4 samt Erregertransformator 3, der bei normaler Netzspannung schon Eisensättigung hat, so dass die Streureaktanz gross ist gegenüber der Wechselreaktanz.
Der Kompoundtransformator 4 ist so geschaltet, dass der Primärstrom der Asynchronmaschine in ihm eine diesem Strom entgegengerichtete Spannung erzeugt, die dann über die Kommutatormasehine 2 dem Läufer der Asynchronmaschine zugeführt wird. Man erreicht dadurch, dass ein im Primärstromkreis der Asynchronmaschine fliessender Strom über den Kompoundtransformator und die Kommutatormaschine im Läufer, also im Sekundärkreis, einen Gegenstrom erzeugt. Der Primärstrom wird also hiedurch ganz oder teilweise kompensiert, wodurch auch die von dem Primärstrom hervorgerufene Ankerrückwirkung entsprechend kompensiert wird. Man braucht daher am Erregertransformator nur eine geringe Spannung, um einen gewünschten Blindstrom primär abgeben zu können.
Im Grenzfall, d. h.
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bei voller Kompensierung, ist nur so viel Spannung erforderlich, um den Eigenbedarf der Maschine an Magnetisierungsstrom zu erzeugen.
Die durch den Kompoundtransformator erzielte Wirkung ergibt sich aus den in Fig. 2 dargestellten Kurven, in denen der Blindstrom über der Klemmenspannung der Maschine aufgetragen ist. Die Kurve a zeigt den Verlauf des Blindstromes bei der normalen Schaltung, wobei die Kommutatorhintermasehine in üblicher Weise über einen Erregertransformator vom Netz erregt wird. Die Kurve b zeigt den Verlauf des Blindstromes bei der Schaltung nach Fig. 1. Man ersieht hieraus, dass die Kurve b in der Nähe der Normalspannung wesentlich günstiger verläuft als die Kurve a. Mit fallender Netzspannung steigt die Blindstromabgabe, während sie bei steigender Spannung fällt. Die Blindstromabgabe entspricht daher dem Steigen bzw. Fallen der Belastung im Netz.
Ausserdem liegt der Leerlaufpunkt, bei welchem kein Blindstrom abgegeben wird, wesentlich günstiger als bei der Kurve a, die Überspannung bei plötzlichen Verschwinden der Last ist wesentlich geringer als bei der Kurve a.
Die vorstehend beschriebene Anordnung nach Fig. 1 arbeitet äusserst günstig, solange die Netzspannung sich nicht in all zu weiten Grenzen ändert. Sind in einer Anlage grössere Schwankungen zu erwarten oder will man die Maschine auch bei Kurzschlüssen zur Blindleistungsabgabe heranziehen, so wird die Anordnung diesen Anforderungen nicht mehr restlos genügen. Wie die Kurve b zeigt, geht bei stärkerem Spannungsabfall die Blindleistung ebenfalls zurück, u. zw. im geradlinigen Teil der magnetischen Charakteristik der Asynchronmaschine ebenfalls ungefähr geradlinig, also schon von ziemlich hohen Spannungen ab. In diesen besonderen Fällen ist es nun aber erforderlich, den Blindstrom bis zu geringen Spannungen herab hoch zu halten bzw. noch weit über den normalen Strom hinauszusteigern.
Es lässt sich dies erreichen, wenn man die Schaltung nach Fig. 1 dadurch abändert, dass der Erregertransformator mit verhältnismässig hoher Streureaktanz durch eine an sich bekannte Schaltung ersetzt wird, mit Hilfe deren die sonst vorhandene Proportionalität zwischen Netzspannung und Erregerspannung weitgehend gestört wird.
Eine für diesen Zweck geeignete Schaltung ist in der Fig. 3 beispielsweise dargestellt. In dieser ist in den Erregerkreis der Erregermaschine 2 ein Erregertransformator 13 angeordnet, der bei normaler Netzspannung hohe Eisensättigung hat. In Reihe mit dem Erregertransformator M ist ein weiterer Trans- formator 14 geschaltet, der keine Eisensättigung hat und dessen Primärwicklung vom Magnetisierungsstrom durchflossen ist und dessen Sekundärwicklung über die Sekundärwicklung des Kompoundtransformators 4 an die Schleifringe der Erregermaschine 2 geschaltet ist. Die Wirkungsweise hinsichtlich des Kompoundtransformators 4 ist die gleiche wie bei Fig. 1.
Die resultierende Spannung der beiden Transformatoren 13 und 14 hat den in Fig. 4 dargestellten gekrümmten Verlauf, in der die Erregerspannung E über der Netzspannung P aufgetragen ist. Durch diesen Verlauf wird die Blindstromabgabe bei fallender Netzspannung noch weiter gesteigert als bei Anordnung nach Fig. 1, wie aus der in Fig. 2 mit c bezeichneten Kurve ersichtlich ist. Infolge der durch die Transformatoren 13 und 14 erreichten gekrümmten Erregercharakteristik kann sie auch noch über den geradlinigen Teil der magnetischen Charakteristik hinaus ansteigen. Man hat es mit dieser Anordnung daher in der Hand, bis zu ganz geringen Spannungen hohe Blindstromabgaben zu erzielen.
Durch geeignete Wahl der Sättigungsverhältnisse usw. lässt sich auch ohne weiteres ein Verlauf des Blindstromes nach Kurve d der Fig. 2 erreichen, nach welcher bei Verringerung der Spannung eine ganz beträchtliche Steigerung der Blindstromabgabe hervorgerufen werden kann. Diese Charakteristik kann durch geeignete Wahl der Sättigungsverhältnisse im Kompoundtransformator dahin beeinflusst werden, dass der maximale Blindstrom begrenzt wird.
Die Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar bei selbständigem Betrieb der Asynehronmaschinen sowie im Parallelarbeiten mit Synchronmaschinen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht noch darin, dass die von den Transformatoren 13 und 14 gelieferten, infolge der Eisensättigung stark verzerrten
Spannungen verhältnismässig klein sind gegenüber der vom Transformator 4 gelieferten, so dass eine Verzerrung der resultierenden Erregerspannung praktisch vermieden wird. Ausserdem können infolge der durch die Erfindung erzielten Verringerung der Erregerspannung für die Transformatoren 13 und 14 wesentlich kleinere Transformatoren als bisher verwendet werden, so dass die Anordnung gemäss der Erfindung auch in dieser Hinsicht besonders günstig wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung an Asynchronmaschinen, deren Kommutatorhintermasehine mittels eines mit hoher
Sättigung ausgeführten primärseitig in Reihe mit einer Induktivität liegenden Erregertransformators von der Netzspannung erregt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Primärstrom der Asynchron- maschine hervorgerufene Ankerrückwirkung kompensiert wird.