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Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung für einen durch Kondensatoren selbsterregten und über einen Windkraftkonverter angetriebenen Asynchrongenerator.
Beim kondensatorerregten Asynchronwindkonverter kann die Drehzahl durch die Grösse der Kondensatoren beeinflusst werden. Eine Asynchronmaschine arbeitet bekanntlich als Generator, wenn man ihren Rotor mit einer Drehzahl grösser oder gleich der Nenndrehzahl antreibt und der Statorwicklung von aussen Strom zuführt. Eine ausführliche Darstellung dieser Verhältnisse ist in der DE-Zeitschrift : etz, Bd 102, (1981) Heft 3, S 139-141 gegeben. Beim kondensatorerregten Asynchrongenerator wird eine Kondensatorbatterie parallel zu seinen Klemmen geschaltet, die den von der Maschine benötigten Erregerstrom als Blindstrom über die Statorwicklung zuführt, so dass nach einem von aussen erfolgten Anstoss Selbsterregung eintritt.
Beim Hochlaufen der Selbsterregung kommt es zur Entstehung eines Schlupfes zwischen Erregerfeld und Läuferfeld, solange, bis Resonanz des Statorresonanzkreises eintritt und das Erregerfeld den erforderlichen Selbsthalte-Effekt bewirkt. Dieser Effekt kann dazu verwendet werden, bei hohen Windgeschwindigkeiten den Propeller durch Zuschalten von grossen Kondensatoren und damit durch Verlagerung der Resonanzfrequenz des Generators langsam laufen zu lassen, so dass vom Strömungsfeld nur eine geringe Energie aufgenommen werden kann. So ist beispielsweise durch die US-PS Nr. 4, 095, 120 bekanntgeworden, den Erregerstrom von Windkraftgeneratoren von der Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit zu bringen, um die Leistungsabgabe von der Windgeschwindigkeit abhängig zu machen.
Es ist weiters durch
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chrongeneratoren erzeugte Spannung mittels selbsterregender Kondensatoren stabilisiert werden kann.
Die Erfahrung zeigt, dass das Zuschalten derartiger Kondensatoren bei laufender Maschine zufolge der sehr hohen Einschaltstromstösse zu Störungen der Schaltkontakte, insbesondere durch örtliche Verschweissungen führt, so dass ein länger dauernder Schaltbetrieb auf Schwierigkeiten stösst. Es ist daher naheliegend, bei der Zuschaltung von Blindleistungskondensatoren Strombegrenzerwiderstände vorzusehen, welche die hohen Schaltstromstösse auf ein zumutbares Mass reduzieren. In der Praxis erfolgt dies derart, dass der Kondensator mit Serienwiderstand an die laufende Maschine über ein Schaltelement, beispielsweise ein Schaltschütz, zugeschaltet wird und ein weiteres Schaltschütz mit definierter Verzögerung dann den Serienwiderstand überbrückt.
Hiedurch wird erreicht, dass der Spannungsunterschied beim Überbrücken des Serienwiderstandes bereits einen geringen Wert angenommen hat und die geschilderten Probleme nicht mehr bestehen. Die Hauptschwierigkeit einer derartigen Lösung besteht jedoch darin, dass das zweite Schaltschütz unter keinen Umständen früher als das erste schalten darf. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeit ohne zusätzlichen wesentlichen Aufwand zu beseitigen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Erregerkondensatoren des Asynchrongenerators über die Arbeitskontakte eines Schaltrelais mit Serienschaltungen des Lastwiderstandes und Zusatzkondensatoren verbunden sind, an die über einen Gleichrichter ein Ladekondensator angeschlossen ist, von dem über einen Umschaltekontakt des Schaltrelais in dessen Arbeitszustand ein weiteres Schaltrelais erregbar ist, im Ruhezustand über einen weiteren Lastwiderstand entladen wird, wobei die Lastwiderstände durch Arbeitskontakte des Schaltrelais überbrückt werden, und dass die Erregerkondensatoren über einen Gleichrichter mit der Erregerspule des Schaltrelais verbunden sind.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Stromkreis der Erregerspulen der Schaltrelais Kaltleiter vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Der Asynchrongenera- tor-l-ist mit seinen Erregerkondensatoren --2-- und der Gleichrichterstrecke --3-- verbunden, zu welcher parallel über einen Kaltleitwiderstand --4-- die Arbeitsspule --51 - des Schaltelementes - liegt, dessen Schaltkontakte-6.-über Begrenzerwiderstände-7-mit den zuzuschaltenden Kondensatoren --8-- verbunden sind.
Eine weitere Gleichrichterstrecke --9-- nimmt die Spannung der Kondensatoren --8- auf und führt sie zum Ladekondensator --10-- und zur Wurzel des Um- schaltekontaktes-6.-des Schaltelementes-5--, dessen Arbeitskontakt über einen Kaltleiter - mit der Arbeitsspule --12-- des zweiten Schaltelementes verbunden ist, wobei parallel zur Serienschaltung aus Kaltleiter --11-- und Arbeitsspule --12-- der Ruhekontakt des Umschaltekon-
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taktes-S2--den Entladewiderstand-13-- anschliesst. Parallel zu den Strombegrenzerwiderständen - sind die Arbeitskontakte --121 -- des zweiten Schaltelementes angeordnet. Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung folgt ohne weiteres aus der Zeichnung.
Sobald die Spannung der ersten Kondensatorgruppe --2-- über die Gleichrichterstrecke --3-- einen vorgebbaren Wert erreicht, aktiviert die Arbeitsspule --5-- des Schaltelementes --6-- die Arbeitskontakte --61 -- und den Umschalt- kontakt --62 --. Es werden hiedurch die Kondensatoren --8-- über die Schutzwiderstände --7-- an die Generatorspannung gelegt und aufgeladen. Sobald die Spannung dieser Kondensatoren einen weiteren vorgebbaren Wert erreicht, wird die Arbeitsspule --12-- des zweiten Schaltelementes über die Gleichrichterstrecke --9-- und den Arbeitskontakt des Umschaltekontaktes --62-- sowie den Kaltleiter --11-- aktiviert.
Die Kontakte--i -- überbrücken daraufhin die Schutzwiderstände --7-- und stellen die Spannungsgleichheit der Kondensatoren --2 und 8-- her. Der Ruhekontakt --62-in Verbindung mit dem Endladewiderstand --13-- gewährleistet bei kurzzeitigem Stromabfall, etwa bei Abflauen und raschem Wiederaufkommen des Windes, den sicheren und raschen Abfall des Schaltelementes --12-- zufolge der Entladung der Kondensatoren --8-- über den Belastungswiderstand --13--. Bei entsprechender Dimensionierung der Schaltungskomponenten wird die Funkenbildung praktisch ausgeschlossen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regelschaltung für einen durch Kondensatoren selbsterregten und über einen Windkraftkonverter angetriebenen Asynchrongenerator, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerkondensatoren (2) des Asynchrongenerators (1) über die Arbeitskontakte (61) eines Schaltrelais (51) mit Serienschaltungen des Lastwiderstandes (7) und Zusatzkondensatoren (8) verbunden sind, an die über einen Gleichrichter (9) ein Ladekondensator (10) angeschlossen ist, von dem über einen Umschaltekontakt (62) des Schaltrelais (51) in dessen Arbeitszustand ein weiteres Schaltrelais (12) erregbar ist, im Ruhezustand über einen weiteren Lastwiderstand (13) entladen wird, wobei die Lastwiderstände (7) durch Arbeitskontakte (12 1 ) des Schaltrelais (12) überbrückt werden,
und dass die Erregerkondensatoren (2) über einen Gleichrichter (3) mit der Erregerspule des Schaltrelais (51) verbunden sind.