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Verfahren für das Anlassen und Parallelschalten von Asynchron-Generatoren.
Das Anlassen von Asynchrongenerator-Aggregaten wird meistens mit Hilfe der Antriebsmaschine vorgenommen. Dabei müssen zwecks möglichst stromstosslosen Parallelschaltens Einrichtungen vorgesehen werden, die den Zeitpunkt, in welchem Synchronismus erreicht ist, festzustellen gestatten. Diese Einrichtungen sind, insbesondere im Falle, dass durch sie die Parallelschaltung automatisch vorgenommen werden soll, verhältnismässig kompliziert.
Die weitere bekannte Möglichkeit, Asychrongenerator-Aggregate auf elektrischem Wege anzulassen, indem der Generator an das Netz, gegebenenfalls über einen Anlasstransformator oder über eine Drosselspule usw., geschaltet wird, wodurch er das erforderliche Anlassdrehmoment als Kurzschlussmotor entwickelt, ist insofern einfacher, als Einrichtungen zur Ermöglichung des richtigen Parallelschaltens im Zeitpunkt des Synchronismus entfallen. Dieses Verfahren besitzt jedoch den grossen Nachteil, dass dem Netz während der Anlasszeit hohe Ströme entnommen werden, da im Kurzschlusszustand (Stillstand oder geringe Drehzahl) das zur Überwindung der Reibung und zur Beschleunigung erforderliche Drehmoment nur durch verhältnismässig hohe Ströme erzeugt werden kann.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile dieser bekannten Verfahren, indem das Anlassen des Asyn- chrongenerator-Aggregates mit Hilfe der Antriebsmaschine vorgenommen wird, zugleich aber der Generator an ein Spannungssystem (Hilfsspannungssystem) von derart gering gewählter Höhe angeschlossen wird, dass die von der Maschine aufgenommenen Ströme gerade zur deutlichen Anzeige der aufgenommenen elektrischen Leistung ausreichen und auf diese Weise ermöglichen, den Synchronismus, bei welchem diese Leistung annähernd Null ist, in an sich bekannter Weise, bloss mit Hilfe eines Wattmeters festzustellen und dementsprechend die Parallelschaltung an das Betriebsspannungssystem vorzunehmen.
Da die Spannungshöhe des Hilfsspannungssystems verhältnismässig gering ist, wird bei diesem Verfahren auch der Vorteil erreicht, dass der Magnetisierungsstromstoss beim Einschalten auf die normale Betriebsspannung wesentlich geringer ist als etwa beim Anlassen mittels Anlasstransformators. Bei letzterem kann nämlich das Magnetfeld vor dem Umschalten auf Betriebsspannung die Grössenordnung des halben normalen Magnetfeldes aufweisen, wodurch der Magnetisierungsstromstoss bedeutend grösser wird als bei vorangegangenem spannungslosem Zustand des Generators ; beim erfindungsgemässen Verfahren besitzt hingegen das von der Hilfsspannung herrührende Feld nur die Grössenordnung des Remanenzfeldes, bewirkt also keine Vergrösserung des Magnetisierungsstromstosses gegenüber dem Fall des Einschaltens aus dem spannungslosen Zustand.
Eine Anordnung, mittels welcher das erfindungsgemässe Verfahren ausgeübt werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser bedeutet 1 den Aysnchrongenerator, 2 die Antriebsmaschine, 3 einen Umschalter (gegebenenfalls mit Vorkontakt), 4 ein Wattmeter und RST das Betriebsspannungssystem, rst das Hilfsspannungssystem. Beim Anlassen wird der Schalter 3 in die gezeichnete Stellung gebracht und gleichzeitig die Entwicklung eines mechanischen Drehmomentes der Antriebsmaschine durch Be- einflussung dessen Regulierorgans (Öffnung der Betriebsstoffzufuhr usw. ) herbeigeführt.
Anfangs wird vom Generator bei Stillstand die der Spannungshöhe des Hilfsspannungssystems entsprechende Kurzschlussleistung aufgenommen ; beim weiteren Anfahren steigt sie vorerst auf einen Höchstwert und sinkt sodann auf Null und geht ungefähr im Synchronismus auf negative, nämlich generatorische, Leistungswerte über. In diesem, durch das Wattmeter also deutlich angezeigten Zeitpunkt ist nun die Maschine
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mittels des Schalters 3 an das Betriebsspannungssystem zu legen, wodurch Anlassen und Parallelschalten des Aggregates beendet ist.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken kann unter der Voraussetzung, dass das Spannungsystem RST und das Hilfsspannungssystem yst gleichphasig sind, das Wattmeter so geschaltet werden, dass dessen Spannungspfad nicht von der der Maschine 1 wirklich zugeführten Spannung, sondern ständig vom Betriebsspannungssystem beeinflusst wird ; dadurch wird die Anzeige noch deutlicher bzw. können die durch die Höhe des Hilfsspannungssystems festgelegten Kurzschlussstrome geringer gewählt werden.
Eine solche Schaltung des Wattmeters 4 zeigt die Fig. 2, in welcher 5 den zur Erzeugung des Hilfsspannungssystems dienenden Transformator darstellt und welche im übrigen vollkommen der Fig. 1 entspricht.
Zwecks bequemer Vornahme der Parallelschaltung ist es erwünscht, dass beim Synchronismus oder knapp oberhalb desselben eine nur sehr geringe Beschleunigung auftritt bzw. dass sich überhaupt eine stationäre Drehzahl beim Anlassen einstellt. Dies kann zweckmässig durch eine derartige Wahl der Spannungshöhe des Hilfsspannungssystems erzielt werden, dass bei dieser Spannung das Kippmoment des Generators zumindest gleich gross ist wie das von der Antriebsmaschine herrührende überschüssige Beschleunigungsmoment bei Nenndrehzahl.
Besonders zweckmässig ist die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bei fernbetätigten Anlagen. Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken kann in diesen Fällen die Verschiedenheit der Höhe des Hilfsspannungssystems und des Betriebsspannungssystems dazu benutzt werden, um durch das Auftreten dieser Spannungen selbsttätig während des Anlassvorganges das Regulierorgan der Antriebsmaschine vorerst nur so weit zu öffnen, als für die Erzeugung eines geringen überschüssigen Beschleunigungsmomentes erforderlich ist und dann bei Anschalten des Generators an die normale Betriebsspannung die vollständige Öffnung des betreffenden Regulierorgans.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 3, in welcher wiederum 1 den Asynchron-Generator, 2 die Antriebsmaschine, 3 den Umschalter, 4 das Wattmeter, 5 den zur Erzeugung des Hilfsspannungssystems dienenden Transformator, 6 Stromwandler, an welche das Wattmeter 4 angeschlossen ist, 7 und 8 Magnetspulen bedeuten, welche das Regulierorgan der Antriebsmaschine 2 beeinflussen. Durch 9 ist ein Umschaltkontakt, durch 10 ein Vorwiderstand dargestellt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im allgemeinen vollkommen gleich der der Anordnung nach Fig. 2. Wie ersichtlich, erfolgt jedoch das Anlassen und Parallelschalten vollkommen selbsttätig, da bei Anschalten des Generators an das Hilfsspannungssystem erst das Regulierorgan der Antriebsmaschine 2 durch den Elektromagnet 7 geöffnet wird.
Infolge Sperrung durch den Magnet 8, welcher bei einer Spannung in der Höhe des Hilfsspannungssystems noch nicht anspricht, erfolgt jedoch die Öffnung nicht vollständig, sondern nur so weit als beim Anlassvorgang erforderlich. Beim Umschalten auf das Betriebsspannungssystem tritt infolge des höheren Spannungswertes auch der Magnet 8 in Tätigkeit, so dass das Regulierorgan vollständig geöffnet wird. Gleichzeitig bestätigt der Magnet 8 den Umschaltkontakt 9, wodurch der Spule 7 der Widerstand 10 vorgeschaltet wird, so dass trotz der nunmehr wesentlich höheren Spannung keine unzulässige Erwärmung der Spule 7 eintreten kann.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren für das Anlassen und Parallelschalten von Asynchrongenerator-Aggregaten, wobei der Synchronismus in an sich bekannter Weise beim Nulldurchgang der Leistung an einem Wattmeter festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlassen des Aggregates sowohl mechanisch durch die Antriebsmaschine als auch zugleich elektrisch durch den Generator erfolgt, wobei letzterer, vorerst als Motor wirkend, in an sich bekannter Weise an ein Hilfsspannungssystem einer verhältnismässig geringen Spannungshöhe geschaltet ist, und dass nach Erreichen der synchronen Drehzahl die Parallelschaltung an das Betriebsspannungssystem mittels des Wattmeters vorgenommen wird.