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Anordnung zur Regelung der Erregung von Synchronmaschinen Zur Regelung der Erregung von Synchronmaschinen ist es bekannt, die Erregung der Synchronmaschine aus zwei Erregerstromteilen zusammenzusetzen. Der eine Erregerstromanteil ist proportional dem Ankerstrom der Synchronmaschine, während der zweite Erregerstromanteil lediglich der Spannung der Synchronmaschine, aber nicht ihrem Strom proportional ist.
Damit sich die beiden Erregerstromanteile unabhängig voneinander ausbilden können, ist es bekannt, in den Kreis für den spannungsabhängigen Erregerstromanteil eine Drosselspule einzuschalten, die derart gross bemessen ist, dass sie unabhängig von Schwankungen des Widerstandswertes der Erregerwicklung und damit unabhängig von Schwankungen der an der Erregerwicklung liegenden Spannung die Grösse des spannungsabhängigen Erregerstromanteils vorschreibt, der mithin lastunabhängig ist. Mitunter stellt diese Drosselspule eine unerwünschte induktive Belastung dar. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, für die Lieferung des spannungsproportionalen Erregerstromanteils an Stelle der Drosselspule einen Kondensator zu verwenden.
Hierbei ergeben sich aber bei generatorischem Betrieb der Synchronmaschine mit wechselndem Leistungsfaktor und bei Drehzahlabfall grössere Spannungsschwankungen. Um dies auszugleichen, ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der dem die Grösse des spannungsproportionalen Erregerstromanteils bestimmenden Kondensator eine im Bereich der Betriebsspannung der Synchronmaschine mit Eisensättigung arbeitende Drosselspule parallel geschaltet ist, wobei gegebenenfalls mit dieser Drosselspule zusätzlich Kondensatoren in Reihe geschaltet sind.
Bei den bekannten Anordnungen, bei denen also zur Festlegung der Grösse des spannungsproportionalen Erregerstromanteils eine Drosselspule oder auch ein Kondensator verhältnismässig grosser Lei- stung verwendet werden, erfolgt selbsttätig eine Grobregelung der Spannung der Synchronmaschine. Damit jedoch die Spannung der Synchronmaschine genau konstant gehalten werden kann, ist es erforderlich, zusätzlich zur Feinregelung den den spannungsabhängigen Erregerstromanteil liefernden Blindwider- stand zu beeinflussen. Da die Leistung dieses Widerstandes verhältnismässig gross ist, bedeutet dies einen erheblichen Regelaufwand.
Die Erfindung, die sich mit einer Anordnung zur Regelung der Erregung von Synchronmaschinen befasst, deren Erregung aus einem dem Ankerstrom proportionalen Erregerstromanteil und aus einem spannungsabhängigen Erregerstromanteil zusammengesetzt ist, geht zur Festlegung der Grösse des spannungsabhängigen Stromanteils einen andern Weg, der insbesondere den zur Spannungsfeinregelung erforderlichen Regelaufwand vermindert.
Gemäss der Erfindung wird die Primärwicklung des Erregertransformators, dessen Sekundärwicklung über Gleichrichter mit der Erregerwicklung der Synchronmaschine verbunden ist, über eine Mittelanzapfung an das Netz angeschlossen; an die beiden Enden der Primärwicklung des Erregertransformators. sind jeweils Kondensatoren und eine ohne Sättigung arbeitende Drosselspule angeschlossen, die eine Konstantstromanord- nung (Parallelschwingkreis) bilden. Bei dieser Anordnung wird also der Primärwicklung des Erregertransformators die geometrische Differenz zwischen dem Strom der ohne Sättigung arbeitenden Drosselspule und dem Kondensatorstrom zugeführt.
Da sich diese Ströme infolge ihrer Phasenlage gegenseitig nahezu aufheben, belasten sie nicht das Netz, an das die Synchronmaschine angeschlossen ist.
Wird zur Spannungsfeinregelung zwischen die Mittelanzapfung der Primärwicklung des Erregertransformators und das Netz ein Regeltransformator
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oder ein Regelwiderstand eingeschaltet, so ergibt sich durch die Anordnung nach der Erfindung der grosse Vorteil, dass über den Regeltransformator oder über den Regelwiderstand nur der der geometrischen Differenz zwischen dem Drosselspulenstrom und dem Kondensatorstrom entsprechende Strom fliesst, so dass der Regeltransformator oder der Regelwiderstand lediglich für einen Bruchteil der Erregerleistung bemessen zu werden braucht.
An Hand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung erläutert: In der Fig.1 ist die Synchronmaschine 1 an ein drei- phasiges Netz angeschlossen und wird von der Antriebsmaschine 2 angetrieben. Die Erregerwicklung der Synchronmaschine 1 wird von der Sekundärwicklung des Erregertransformators 4 über die Gleichrichteranordnung 3 gespeist. Die Primärwicklung des Erregertransformators 4 ist mit einer Mittelanzapfung versehen, die über die Sekundärwicklung des Regeltransformators 7 mit dem Netz verbunden ist.
Die beiden Enden dieser Primärwicklung sind jeweils mit den in Dreieck geschalteten Kondensatoren 6 und der ohne Sättigung arbeitenden Drosselspule 5 verbunden. Die Kondensatoren 6 und die ohne Sättigung arbeitende Drossel 5 bilden mithin eine Konstantstromanordnung (Parallelschwingkreis).
Der ankerstromabhängige Erregerstromanteil wird dem Erregertransformator 4 daduch zugeführt, dass ein Teil seiner Sekundärwicklung in Sparschaltung als zusätzliche Primärwicklung mit der Ankerwicklung des Generators 1 verbunden ist.
Wie mit Hilfe der eingezeichneten Pfeile angedeutet, hat die Anordnung nach der Erfindung zur Folge, dass in der Primärwicklung des Erregertransformators 4 die Ströme ober- und unterhalb der Mittelanzapfung im wesentlichen gleichphasig sind und dem Strom der Drosselspule und dem Strom der Kondensatoren entsprechen. In der die Sekundärwicklung des Regeltransformators 7 enthaltenden Verbindungsleitung zwischen der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Erregertransformators 4 und dem Netz fliesst hingegen der vektorielle Differenzstrom von Drosselspule und Kondensatoren, die auf Resonanz mit der Netzfrequenz abgestimmt sind, wie dies für Konstantstromschaltungen bekannt ist.
Durch die dargestellte Schaltungsanordnung wird selbsttätig eine Spannungsgrobregelung erzielt. Zur Spannungsfeinregelung ist die Sekundärwicklung des Regeltransformators 7 zwischen die Mittelanzapfung der Primärwicklung und des Erregertransformators 4 und das Netz eingeschaltet. Der Regeltransformator 7 ist beispielsweise als einfacher Drehtransformator ausgebildet, so dass er je nach der Stellung seines Läufers eine Verminderung oder Vergrösserung der der Mittelanzapfung des Erregertransformatos 4 zugeführten Spannung bewirkt. Gegebenenfalls kann man den Regeltransformator auch als Doppeldrehtransformator ausführen, so dass sich seine Sekundärspannung lediglich in der Grösse ändert.
Sofern der spannungsabhängige Erregerstromanteil der Synchron- maschine nur in geringem Umfang geregelt wird, ist dies jedoch im allgemeinen nicht erforderlich.
Die Anordnung nach der Fig. 2 unterscheidet sich von der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung lediglich dadurch, dass anstelle des Regeltransformators 7 der in normaler Bauart ausgeführte dreiphasige Transformator 9 verwendet ist, dessen Sekundärwicklung zwischen die Mittelanzapfung der Primärwicklung des Erregertransformators 4 und das Netz eingeschaltet ist. Die Primärwicklung des Transformators 9 ist hingegen über den Magnetverstärker 8 mit dem Netz verbunden. Die Arbeitswicklungen dieses Magnetverstärkers sind in bekannter Weise mit den Gleichrichtern 11 in Reihe geschaltet, so dass dieser Magnetverstärker in Selbstsättigungsschaltung mit Spannungssteuerung arbeitet und demzufolge einen hohen Verstärkungsgrad bei geringer Steuerleistung aufweist.
Die Gleichstromvormagnetisierung des Magnetverstärkers 8, mit deren Hilfe der Magnetverstärker 8 und damit der Transformator 9 gesteuert wird, wird in bekannter Weise von der Netzspannung der Synchronmaschine 1 geregelt.
Die Anordnung der Fig. 3 unterscheidet sich von der Anordnung der Fig. 1 dadurch, dass anstelle des Regeltransformators 7 der Regelwiderstand 10 zwischen die Mittelanzapfung der Primärwicklung des Erregertransformators 4 und dem Netz eingeschaltet ist. Durch die Anordnung gemäss der Erfindung braucht der Regelwiderstand 10 nur für einen Bruchteil der Ohmschen Erregerleistung der Synchronmaschine 1 bemessen zu werden.