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Verfahren zur elektrischen Bremsung einer Synchronmaschine Beim elektrischen Bremsen einer Synchronmaschine kann die Erregerwicklung z. B. aus einer Batterie oder nach einem anderen Vorschlag aus dem Netz über einen Gleichrichter gespeist werden. Im ersten Fall ist eine Batterie beträchtlicher Kapazität mit geeigneter Spannung erforderlich, im zweiten Fall ist die Bremsun- nur bei Vorhandensein der Netzspannung möglich. Im Falle von auftretenden Gefährdungen, Kurzschlüssen oder dgl., die u. a. Anlass für das Bremsen sein können, ist aber gerade mit dem Vorhandensein der Netzspannung nicht sicher zu rechnen, während die vorhandene Batterie z.
B. durch Schalterauslösungen beansprucht ist, so dass sie nicht anderweitig vorbelastet sein soll, um stärkere Spannungseinbrüche zu vermeiden.
Nach dem Verfahren nach der Erfindung wird zur Vermeidung der genannten Nachteile die Erregerwicklung beim Bremsen aus dem vom Netz abgetrennten Anker der Maschine selbst über Gleichrichter gespeist, und zwar aus der Hauptwicklung oder einer Hilfswicklung. Auf diese Weise kann die Bremsung von anderen Stromquellen unabhängig gemacht werden.
Wird der Anker für das Bremsen kurzgeschlossen, so kann die Speisung der Erregerwicklung bzw. des Gleichrichters über einen primärseitig vom Ankerkurz- schlussstrom durchflossenen Stromtransformator erfolgen. Wird die Maschine jedoch auf Bremswiderstände geschaltet, so kann man auch ihre Klemmenspannung zur Speisung des Erregergleichrichters verwenden.
Bei entsprechender Bemessung der Erregerwicklung, die mit der im Betrieb verwendeten zur Gänze, teilweise oder überhaupt nicht identisch sein kann, kann der Erregergleichrichter aus dem Anker auch transformatorlos gespeist werden, was hier, abgesehen vom geringeren Aufwand, deshalb von besonderer Bedeutung ist, weil ein Transformator um so ungünstiger arbeitet, je mehr die Frequenz infolge der Bremsung absinkt. Statt die Erregerwicklung der Ankerwicklung anzupassen, kann man auch eine zur Erregung verwendete Ankerhilfswick- lung der Erregerwicklung anpassen.
Bei Verwendung einer Hilfswicklung zur Speisung des (ohne oder mit Transformator arbeitenden) Erregergleichrichters kann man gleichzeitig die Hauptwicklung des Ankers auf Breniswiderst:inde schalten, oder auch kurzschliessen, wobei im letzteren Fall die Hilfswicklung so ausgebildet bzw. an-eordnet sein kann. dass sie nicht ebenfalls praktisch spannungslos wird. Haupt- und Hilfswicklung können ihre Rollen ge,-jebenenfalls auch tauschen.
Die Anwendun; der Erfindung empfiehlt sich besonders bei elektrisch zu bremsenden Synchronmaschinen, die auch im Betrieb mit einer statischen Erregereinrichtung arbeiten, z. B. mit einer solchen, bei der ein spannungsabhängiger und ein stromabhiin,-,i#-,er Erregungsanteil in Form je eines Wechselstromes oder je einer Wechselspannung vor der Gleichrichtung vektoriell addiert werden. Es kann dann nämlich im allgemeinen für die Bremserregung ein schon vorhandener Gleichrichter bzw. auch Transformator benützt erden.
Dem letzterwähnten Fall entspricht das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
Es bedeutet 1 die Synchronmaschine, 2 ihre Erregerwicklung (z. B. P@:lr.:d icklun@). 3 einen Stromtransformator zur Lieferun,-, eines lastabliänvi@,eii Erregungsanteiles, 4 einen Spannungstransformator zur Lieferung eines spannungsabhängigen Erregungsanteiles und 5 den Erregergleichrichter.
Für die elektrische Bremsung wird die mittels des Schalters 6 vom Netz abgetrennte und mittels einer nicht dargestellten Einrichtung entregte Maschine über den Stromtransformator 3 durch Schlies- sen des Schalters 7 kurzgeschlossen oder auf (strichliert gezeichnete) Bremswiderstände geschaltet. Im letzteren Fall ist auch der Spannungstransformator 4 an der Erzeugung der Bremserregung aktiv betei112t.
Wenn die aus dem Anker der Maschine selbst gewonnene Bremserregung wegen ihrer mit der Drehzahlabnahme eintretenden Abschwächung nicht eine Bremsung auf eine ausreichend niedrige Drehzahl zulässt, kann wenigstens für die letzte Phase der Bremsung eine Batterie (oder eine andere Stromquelle) mit herange-
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zogen werden, welche aber nunmehr wesentlich weniger beansprucht wird bzw. viel kleiner sein kann, als bei ihrer unbeschränkten Verwendung zur Erregung beim Bremsen.
Auch der Selbsterregun_svorgang bei der Einleitung der Bremsung kann durchyVerwendung vorzugsweise derselben Stromquelle zur Auferregung bzw. an- fän#ilichen Erregung der entre\;ten Maschine gesichert werden. Auch andere bekannte Mittel zur Sicherung der Aufcrre#-,iin,-7, wie z. B. die teilweise Verwendung permanentmagnetischen Materials, können herangezogen werden.
Dem Erregergleichrichter oder einem diesen speisenden Transformator können Widerstände (Bremswiderstände) parallel- oder vorgeschaltet sein. die während des Bremsens, ge"ebenenfalls stufenweise oder stetig, abgeschaltet werden, um den Erregerstrom bzw. Bremsstrom bei sinkender Drehzahl weniger oder überhaupt nicht absinken zu lassen. Diese Widerstände können auch bei Beginn des Bremsens abgeschaltet sein. wenn sich die zunächst entregte Maschine selbst hocherregen soll.
Aus analogen Gründen kann bei Speisung des Erregergleichrichters über einen Transformator (insbesondere einen Abwärtstransformator) dieser bei Beginn des Bremsens bzw. während des Bremsens ab einer bestimmten Drehzahl abgeschaltet bzw. überbrückt werden. Auch eine stufenweise oder stetige, selbsttätig oder von Hand erfolgende Nachregelung mittels Stufentransformator, Drehtransformator, Stufendrossel, Transduk- tor oder d21. ist möglich.
Ein unzulässig starkes bzw. zu frühes Absinken des Erregerstromes während des Bremsens lässt sich dadurch vermeiden, dass man den Erregergleichrichter aus dem Anker über eine oder mehrere Induktivitäten (Drosselspulen) speist, die bei Verwendung eines dem Gleichrichter vorgeschalteten Transformators auch auf dessen Sekundärseite liegen können. Zufolge ihres mit sinkender Frequenz abnehmenden Scheinwiderstandes verhindern diese Induktivitäten wenigstens zum Teil die sonst beim Bremsen mit dem Rückgang der Ankerspannung eintretende Verminderung des Erregerstromes. Verzweigt sich der Ankerstrom in einen etwa Bremswiderständen zufliessenden und einen dem Erregergleichrichter bzw.
Erregertransformator zufliessenden Stromzweig, so können die zusätzlichen Induktivitäten gegebenenfalls nur in den letzteren Stromzweig geschaltet werden, so dass sie nicht für den gesamten Ankerstrom zu bemessen sind. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, in den Ankerkreis bzw. Bremswiderstandskreis zusätzliche Induktivitäten einzuschalten, um auch dem Rückgang des Ankerstromes bzw. Bremsstromes, soweit er mit dem Erregerstrom nicht identisch ist, entgegenzuwirken.
Es stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, dass der Energiebedarf des Erregerkreises aus der kinetischen Energie der iNlaschine gedeckt wird und so zur Bremsung beiträgt.
Es ist schliesslich auch möglich, beim Bremsen dem von der Maschine selbst erzeugten Erregungsanteil etwa zur Erhöhung der Betriebssicherheit der elektrischen Bremse einen aus einer anderen Spannungsquelle, z. B. aus dem von der Maschine abgetrennten Netz stammenden Erregungsanteil hinzuzufügen. Der Frequenzverschiedenheit dieser beiden Erregungsanteile kann durch Verwendung getrennter Gleichrichter, die gleich- stromseitig in Serie oder parallel geschaltet sind oder getrennte Erregerwicklungen speisen, Rechnung getra- gen werden. Es kann aber auch das Frequenzgemisch selbst gleichgerichtet werden.
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Method for electrical braking of a synchronous machine When electrical braking of a synchronous machine, the field winding z. B. be fed from a battery or according to another proposal from the network via a rectifier. In the first case a battery of considerable capacity with a suitable voltage is required, in the second case braking is only possible if the mains voltage is available. In the event of hazards, short circuits or the like. That u. a. The reason for braking can be, but the presence of the mains voltage is not to be expected with certainty, while the existing battery z.
B. is stressed by switch tripping, so that it should not be otherwise biased in order to avoid greater voltage drops.
According to the method according to the invention, in order to avoid the disadvantages mentioned, the excitation winding is fed during braking from the armature of the machine itself, which is disconnected from the network, via a rectifier, from the main winding or an auxiliary winding. In this way, braking can be made independent of other power sources.
If the armature is short-circuited for braking, the excitation winding or the rectifier can be fed via a current transformer through which the armature short-circuit current flows on the primary side. However, if the machine is switched to braking resistors, its terminal voltage can also be used to supply the exciter rectifier.
With an appropriate dimensioning of the field winding, which can be completely, partially or not at all identical to the one used in operation, the field rectifier can also be fed without a transformer from the armature, which, apart from the lower effort, is of particular importance here because a The more the frequency drops as a result of the braking, the worse the transformer works. Instead of adapting the excitation winding to the armature winding, an armature auxiliary winding used for excitation can also be adapted to the excitation winding.
When using an auxiliary winding to supply the exciter rectifier (without or with a transformer), the main winding of the armature can be switched to brenis resistance at the same time, or also short-circuited, whereby in the latter case the auxiliary winding can be designed or arranged in this way. that it is not also practically dead. Main and auxiliary winding can also swap roles if necessary.
The application; The invention is particularly recommended for electrically braked synchronous machines that also work with a static excitation device during operation, e.g. B. with one in which a voltage-dependent and a stromabhiin, -, i # -, he excitation component in the form of an alternating current or an alternating voltage are added vectorially before rectification. An already existing rectifier or transformer can then generally be used for braking excitation.
The embodiment shown in the drawing for carrying out the method according to the invention corresponds to the last-mentioned case.
It means 1 the synchronous machine, 2 its field winding (e.g. P @: lr.: D icklun @). 3 a current transformer for delivery, a lastabliänvi @, eii excitation component, 4 a voltage transformer for supplying a voltage-dependent excitation component and 5 the exciter rectifier.
For electrical braking, the machine, which has been disconnected from the network by means of switch 6 and de-energized by means of a device (not shown), is short-circuited via current transformer 3 by closing switch 7 or switched to braking resistors (shown in dashed lines). In the latter case, the voltage transformer 4 is also actively involved in generating the braking excitation.
If the braking excitation obtained from the armature of the machine itself does not allow braking to a sufficiently low speed because of its weakening with the decrease in speed, a battery (or another power source) can be used at least for the last phase of braking.
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be pulled, which is now much less stressed or can be much smaller than with their unlimited use for excitation during braking.
The self-excitation process when braking is initiated can also be ensured by using the same power source for excitation or initial excitation of the machine that has entered. Also other known means for securing the Aufcrre # -, iin, -7, such as. B. the partial use of permanent magnetic material can be used.
Resistors (braking resistors) can be connected in parallel or upstream of the exciter rectifier or a transformer feeding it. which are switched off during braking, also gradually or continuously, in order to reduce the excitation current or braking current to a lesser extent or not at all when the speed falls. These resistors can also be switched off at the beginning of braking, if the initially de-energized machine itself should excite.
For analogous reasons, when the exciter rectifier is fed via a transformer (especially a step-down transformer), it can be switched off or bridged at the start of braking or during braking from a certain speed. Also a gradual or continuous, automatic or manual readjustment using a step transformer, rotary transformer, step choke, transducer or d21. is possible.
An inadmissibly strong or too early drop in the excitation current during braking can be avoided by feeding the excitation rectifier from the armature via one or more inductances (choke coils) which, when using a transformer connected upstream of the rectifier, can also be on its secondary side. As a result of their impedance, which decreases with decreasing frequency, these inductances prevent, at least in part, the reduction in the excitation current that otherwise occurs when the armature voltage drops during braking. If the armature current branches into a braking resistor, for example, and one to the exciter rectifier or
The current branch flowing into the exciter transformer, the additional inductances can, if necessary, only be switched in the latter branch, so that they do not have to be dimensioned for the entire armature current. However, it can also be advantageous to switch additional inductances into the armature circuit or braking resistor circuit in order to counteract the decrease in the armature current or braking current, provided it is not identical to the excitation current.
It represents a particular advantage of the invention that the energy requirement of the excitation circuit is covered from the kinetic energy of the machine and thus contributes to the braking.
Finally, it is also possible, when braking, to use a voltage source from another voltage source, e.g. B. to add the excitation component originating from the network separated from the machine. The frequency difference between these two excitation components can be taken into account by using separate rectifiers that are connected in series or parallel on the DC side or that feed separate excitation windings. However, the frequency mixture itself can also be rectified.