CH695874A5 - Elektrogeneratorvorrichtung mit Nebenleistungswicklungen und Variofrequenz-Stromquelle sowie Verfahren für deren Verwendung. - Google Patents

Description

  [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf das Gebiet der Elektrogeneratoren, wie sie z.B. in Kombination mit Gasturbinen verwendet werden. Im Speziellen betrifft die vorliegende Erfindung Synchrongeneratoren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Synchrongeneratoren werden in der Regel von Elektrizitätsgesellschaften für die Produktion von Netzstrom verwendet. Herkömmliche Generatoren haben einen magnetischen Rotor, welcher von einem stationären Stator mit leitenden Wicklungen umgeben ist. Ein rotierendes Magnetfeld des sich drehenden Rotors erzeugt elektrischen Strom in den Ankerwicklungen eines stationären Stators, welcher den Rotor umgibt. Der Strom aus diesen Wicklungen entspricht der elektrischen Leistungsabgabe des Generators. Üblicherweise hat der Stator zwei oder drei Ankerwicklungen, welche je Induktionsstrom führen.

   Diese Ströme sind synchron, aber zueinander phasenverschoben. Der Generator erzeugt Zwei- oder Dreiphasen-Wechselstrom als Netzstrom, welcher von den Elektrizitätsgesellschaften verwendet werden kann.

[0002] Synchrongeneratoren werden häufig von Gasturbinen angetrieben. Gasturbinen haben eine rotierende Antriebswelle, welche an die Antriebswelle und den Rotor des Generators gekoppelt ist. Während des Betriebs dreht die Gasturbine die Antriebswelle und der Rotor bewirkt die Produktion von Elektrizität durch den Generator. In solchen Gasturbinen- und Generatoren-Anlagen dient der Generator üblicherweise auch als Anfahrvorrichtung für die Gasturbine. Um die Gasturbine zu starten, kann der Generator vorübergehend als Motor verwendet werden, welcher von einer Nebenstromquelle gespiesen wird.

   Sobald der Generator/Motor die Antriebswelle auf eine ausreichende Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt hat, wird die Gasturbine gestartet. Sobald diese angelaufen ist, erzeugt die Gasturbine über die Antriebswelle und den Generator Strom und der Motor nimmt wieder seine Generatorfunktion auf.

[0003] Eine Variofrequenz-Stromquelle, welche einen Generator als Motor zum Anfahren einer Gasturbine aktiviert, wird als "statischer Anfahrantrieb" (static start drive) bezeichnet. Diese Variofrequenz-Stromquelle liefert während des statischen Anfahrens Strom an die Stator-Wicklungen des Generators. Die Magnetfelder, welche vom Strom in den Stator-Wicklungen erzeugt werden, bringen den Generatorrotor zum Drehen, welcher Rotor wiederum die Antriebswelle antreibt.

   In dem Masse, wie die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und der Antriebswelle zunimmt, wird die Turbine auf ihre Soll-Startgeschwindigkeit beschleunigt, bis die Turbine selbsttätig läuft und eine Ausgangsleistung erzeugt, um den Generator anzutreiben.

[0004] Die Anmelderin hat früher Gasturbinen und Generatoren mit der Möglichkeit zum statischen Anfahren verkauft und angeboten. Fig. 1 zeigt einen konventionellen Dreiphasen-Synchrongenerator 10, der mit einer statischen Anfahrvorrichtung 12 - als Motor funktionierend - gekoppelt ist, welche den Generator 10 mit Variofrequenz-Strom versorgt, um eine Gasturbine zu starten. Die statische Anfahrvorrichtung 12 ist schaltbar mit den Dreiphasen-Ausgangsstromleitungen 14 der Ankeranordnung des Generators verbunden. Der Ausgangsstrom des Generators ist normalerweise mit einem gut ausgeglichenen Stromnetz 16 verbunden.

   Ein Unterbrecher oder Schalter 18 verbindet die statische Anfahrvorrichtung 12 mit den Ausgangsstromleitungen 14 des Generators. Wenn der Unterbrecher 18 geschlossen ist, liefert die statische Anfahrvorrichtung 12, in seiner Funktion als Motor, Strom, um den Generator anzutreiben und um die Gasturbine zu starten.

[0005] Um die statische Anfahrvorrichtung 12 zu betreiben, wird Strom von einer Zusatzstromversorgung 20 geliefert. Die statische Anfahrvorrichtung liefert einen Variofrequenz-Strom, um den Generator anzutreiben, welcher während der Gasturbinen-Aufstartphase als Motor wirkt. Wenn die Gasturbine läuft und selbsttätig ist, wird mit Hilfe eines Unterbrechers oder Schalters 18 die statische Anfahrvorrichtung von den Ausgangsstromleitungen 14 des Generators getrennt.

   Der Generator hört damit auf, als Motor zu wirken und wirkt stattdessen als Generator, der von der Gasturbine angetrieben wird. Der vom Generator gelieferte elektrische Strom kann nun dem Ausgleich des Stromnetzes zugeführt werden, welche diesen Strom vom Generator bezieht.

[0006] Die statische Anfahrvorrichtung ist typischerweise aus unbeweglichen (deshalb der Begriff "statisch") Festkörperbauteilen aufgebaut, wie z.B. aus einem lastschaltenden Inverter (load-commutated inverter, LCI) oder einem pulsbreitenmodulierten (pulse-width modulated, PWM) Antrieb aus Festkörper-Gleichrichtern, Dioden und anderen derartigen Bauteilen. Der LCI oder PWM kann verwendet werden, um aus dem, von der stationären Zusatzstromversorgung 20 gelieferten gleichfrequenten Strom (typischerweise 50 oder 60 Hz) eine Variofrequenz-Stromquelle zu schaffen.

   Eine Erregerversorgung 22 wird ebenfalls von der Zusatzstromversorgung 20 gespiesen und ist mit einer Feldwicklung 24 des Generators verbunden.

[0007] Die statische Anfahrvorrichtung verwendet im Allgemeinen eine Variofrequenz-Stromquelle mit ausreichender Kapazität, um mit den Wicklungsenden der Generatoranker kompatibel zu sein. Für bestehende Gasturbinegeneratorenanlagen liegt die Ankerspannung typischerweise im Bereich von 10 kV bis 20 kV. Die Spannung der statischen Anfahrvorrichtung liegt typischerweise im Bereich von 2.3 kV bis 7 kV. Dieser Bereich ist hinreichend nahe beim normalen Betriebsbereich der Generatorankerspannung, um mit der statischen Anfahrvorrichtung die Hauptstromwicklungen des Generators direkt zu versorgen.

   Darüber hinaus stimmen für eine optimierte statische Anfahrvorrichtung die Spannungs- und Stromspezifikation der statischen Anfahrvorrichtung mit den elektrischen Merkmalen des Generators überein, um das erforderliche, beschleunigende Drehmoment beim Rotor des Generators zu erzeugen. Diese Übereinstimmung der statischen Anfahrvorrichtung mit der Ankerspannung des Generators ist für Generatoren mit normalen Betriebsbereichen von 10 kV bis 20 kV möglich.

[0008] Fig. 2 zeigt einen konventionellen Generator mit einer Nebenleistungswicklung, welche zur Anregung des Generators verwendet wird, wenn der Generator als Generator arbeitet.

   Insbesondere weist ein Generator 10 einen Dreiphasen-Hauptleistungswicklungsausgang 26 auf, welcher Strom an einen Ausgleich des Stromnetzes 16 liefert, eingeschlossen die Stromanlage ausserhalb der Generatorenendanschlüsse, so wie Transformer, Schaltunterbrecher, Übertragungslinien und andere elektrische Lasten in dem Stromnetz. Ausserdem weist der Generator zusätzliche Wicklungen auf, welche durch die Ausgangsleitungen 28 dargestellt sind. Die Anmelderin hat Synchrongeneratoren entwickelt, mit sowohl Hauptleistungswicklungen als auch Nebenleistungswicklungen. Insbesondere umfasst die GENERREX Erregervorrichtung Nebenleistungswicklungen in Synchrongeneratoren, so wie dies in den US 4 910 421; US 4 682 068 und US 4 477 767 beschrieben ist.

[0009] Ausserdem wurden für Schiffsantriebssysteme Zusatzwicklungen in Synchrongeneratoren bzw. Synchronmotoren vorgeschlagen.

   Insbesondere können die Hauptgeneratorenwicklungen den Elektromotoren, welche mit der Antriebswelle verbunden sind, Strom liefern. Die Zusatzwicklungen können der bordeigenen Stromversorgungsanlage für Licht, Motoren und andere Schiffsfunktionen Strom liefern.

[0010] Es wurden auch Hochspannungsgeneratoren entwickelt, welche bei normalen Übertragungsleitungsspannungen von 40 kV bis 400 kV arbeiten. Diese Generatoren erzeugen eine Ausgangsspannung im Bereich einer normalen Übertragungsleitungsspannung, welche wesentlich grösser ist, als der Ausgangsspannungsbereich von herkömmlichen Generatoren und erheblich über dem Spannungsbereich von der Stromversorgung für eine statische Anfahrvorrichtung liegt. Hochspannungsgeneratoren haben Ankerwicklungen, welche im Bereich von 40 kV bis 400 kV arbeiten.

   Es scheint deshalb nicht praktikabel, zum Erzeugen eines gewünschten Startdrehmoments, eine statische Anfahrvorrichtung (welche im Bereich von 2.3 kV bis 7 kV arbeitet) für die Versorgung der Hochspannungswicklungen in einem Hochspannungsgenerator zu verwenden. Dementsprechend besteht ein Bedürfnis für eine statische Anfahrvorrichtung, welche an Hochspannungsgeneratoren gekoppelt werden kann.

[0011] Ausserdem soll die statische Anfahrvorrichtung bei Synchrongeneratoren verwendet werden können, welche als Synchronkondensatoren betrieben werden. Synchronkondensatoren werden in Stromerzeugungsanlagen verwendet, um Blindstrom zu erzeugen, welcher der Aufrechterhaltung von vorgegebenen Spannungswerten dient. Die Kondensatoren liefern keine reale Spannung an das stromerzeugende System.

   Synchrone Kondensatoren werden gewöhnlich eingesetzt, um Blindleistung zu liefern, welche zu einem Ausgleich oder einem Aufheben der normal nacheilenden Blindleistung in einem Stromlastkreis führt.

[0012] Somit ist es die technische Aufgabe der Erfindung, eine statische Anfahrvorrichtung vorzusehen, die an Hochspannungsgeneratoren gekoppelt und mit Synchrongeneratoren, die als Synchronkondensatoren betrieben werden, verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Elektrogeneratorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5 gelöst.

[0013] Erfindungsgemäss wurde ein neues System entwickelt, welches eine statische Anfahrvorrichtung mit Nebenstromwicklungen kombiniert, um einen Hochspannungsgenerator mit der Möglichkeit zu versehen, Gasturbinen zu starten, als Synchronkondensator zu dienen, und andere Funktionen auszuüben.

   In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine statische Anfahrvorrichtung mit einer Nebenwicklung eines Hochspannungssynchrongenerators verbunden. Die Nebenwicklung hat Wicklungsmerkmale wie z.B. Spannungs- und Stromverhalten, welche für die Verbindung mit einer statischen Anfahrvorrichtung, oder anderen Nebenlasten oder Erregervorrichtungen, geeignet sind. Die Hauptwicklungen des Generators können für viel höhere Spannungen ausgelegt werden und wären für eine statische Anfahrvorrichtung nicht geeignet.

[0014] Das Anschliessen einer statischen Anfahrvorrichtung an eine Nebenleistungswicklung eines Hochspannungsgenerators erlaubt es, die statische Anfahrvorrichtung mit einem Hochspannungsgenerator zu verwenden.

   Beim Aufstarten einer Gasturbine unter Verwendung einer Variofrequenz-Stromquelle, welche an eine Nebenwicklung in einem Hochspannungsgenerator angeschlossen ist, kann die Methode des statischen Anfahrens bei einer grösseren Anzahl von Generatoren, als es früher möglich war, verwendet werden, z.B. bei Hochspannungsgeneratoren. Ausserdem erhöht das Bereitstellen von zwei Wicklungen in dem Generator die Flexibilität seiner Anwendungen. Durch das Separieren der Hauptwicklungen von den Nebenwicklungen können die Merkmale jeder Wicklungsart für jede Anwendung des gleichen Generators optimal ausgewählt werden.

   Insbesondere können die Nebenwicklungen speziell ausgelegt werden, um mit der statischen Anfahrvorrichtung zusammenzuarbeiten, und die Hauptwicklungen können so ausgelegt sein, dass diese mit dem Hochspannungsstromnetz verbunden werden können.

[0015] In einer anderen Ausführungsform wurden Nebenwicklungen für die statische Anfahrvorrichtung bereits für andere Zwecke im Generator eingebaut. Zum Beispiel verwendet das GENERREX Erregersystem Nebenwicklungen, welche von den Hauptleistungswicklungen getrennt sind und durch eine Serie von Leitern gebildet werden, welche, zusammen mit den Hauptwicklungen, in den Statorschlitzen angeordnet sind. Diese Leiter bilden unterscheidbare Dreiphasen-Nebenwicklungen, welche von den Hauptwicklungen getrennt sind.

   Durch die Verwendung bereits existierender Nebenwicklungen in einem Generator, kann dieser geändert werden, ohne dass grössere interne Modifikationen am Generator vorgenommen werden müssen, um eine statische Anfahrvorrichtung mit einzuschliessen. Zum Beispiel kann einem Hochspannungsgenerator mit bereits existierenden Nebenwicklungen eine statische Anfahrvorrichtung zugefügt werden, ohne zusätzliche Statorwicklungen anbringen zu müssen und ohne die statische Anfahrvorrichtung an die Hauptstatorwicklungen des Generators anschliessen zu müssen. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung von Nebenwicklungen in einem Hochspannungsgenerator Mittel bereitzustellen, welche geeignet sind, abgeglichene Ströme in den Wicklungsbereich des Statorkerns einzubringen.

   Die Kombination von Leiteranordnung und Strom erzeugt ein rotierendes magnetisches Feld, um den Generator als Antrieb zu verwenden. Die abgestimmten Wicklungen und abgeglichenen Ströme werden verwendet, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, welches sich im Antrieb oder Generator mit synchroner Geschwindigkeit dreht. Wicklungen werden als abgestimmt bezeichnet, wenn diese geometrisch identisch und gleichmässig um die Peripherie des Statorkerns angeordnet sind (alle 120  ). Ströme werden als abgeglichen bezeichnet, wenn der Strom in jeder der Phasen die gleiche Grösse (Ampères) aufweist, und die Phasenverschiebung der Wechselströme sich um einen vorbestimmten Winkel unterscheidet, typischerweise 120 deg. bei einer Dreiphasen-Wicklung.

   Abgeglichene Ströme, welche in den abgestimmten Wicklungen fliessen, erzeugen ein magnetisches Feld im Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator, welches in der Grösse konstant ist und sich synchron mit dem Rotor dreht.

[0016] Die vorliegende Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Diagramm einer konventionellen statischen Anfahrvorrichtung, die an einen Generator gekoppelt ist;


  <tb>Fig. 2<sep>ein Diagramm einer konventionellen Generatorinstallation, welche an eine Nebenleistungswicklung eines Generators gekoppelt ist;


  <tb>Fig. 3<sep>ein Diagramm einer erfindungsgemässen statischen Anfahrvorrichtung, welche an eine Nebenleistungswicklung eines Generators gekoppelt ist; und


  <tb>Fig. 4<sep>ein Diagramm einer Dreiphasen-Hauptwicklung mit Abgreifstellen zum Einstellen einer Nebenwicklungsfunktion für einen Generator.

[0017] Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches ganz allgemein einen Generator 50 mit einem Stator 51 darstellt. Dieser Stator 51 umfasst sowohl Hauptleistungswicklungen respektive Hauptankerwicklungen als auch Nebenleistungswicklungen, welche durch den Hauptleistungsankerwicklungsausgang 52 und den Nebenleistungsankerwicklungsausgang 54 dargestellt sind. In der Ausführungsform gemäss Fig. 3 führt die Hauptleistungsankerwicklung Strom zu einem ausgeglichenen Stromlastkreis 56. Der Lastkreis kann eine Spannungsübertragungsleitung sein, welche typischerweise im Bereich von 40 kV bis 400 kV arbeitet.

   Die Spannungen in diesen Bereichen können vom Generator 50, über dessen Hauptleistungswicklungen 52, direkt an den ausgeglichenen Stromlastkreis geliefert werden.

[0018] Darüber hinaus weist der Generator 50 eine Nebenleistungswicklung 54 auf, welche über ihre Ankervorrichtung elektrische Leistung an einen ausgeglichenen Nebenstromlastkreis 58 liefert. Der Nebenstromlastkreis 58 kann eine Niederspannungsvorrichtung oder ein anderer Nebenstromlastkreis sein. Der Nebenstromlastkreis kann aus den elektrischen Lasten des, diesen Generator aufweisenden, Elektrizitätswerks bestehen. Der Hochspannungsgenerator kann beispielsweise eine Leistung von 400 kV liefern, was für dessen Verwendung in diesem Werk zu hoch wäre.

   Die Nebenwicklung erzeugt bei diesem Hochspannungsgenerator eine Niederspannungsleistung.

[0019] Der Generator ist damit im Stande, elektrische Leistung über seine Hauptleistungswicklungen an einen Stromlastkreis 56 zu liefern, welcher mit Spannungen und Strömen arbeitet, die sich von dem Nebenstromlastkreis 58 unterscheiden, welcher Nebenstromlastkreis 58 ebenfalls durch den Generator gespiesen wird. Der Generator versorgt sowohl den Hauptleistungskreis als auch den Nebenleistungskreis, da er Hauptleistungswicklungen 52 und Nebenleistungswicklungen 54 aufweist.

[0020] Eine statische Anfahrvorrichtung 60 kann an die Nebenleistungswicklung 54 des Generators gekoppelt sein.

   Die statische Anfahrvorrichtung kann aus einer Variofrequenz-Stromquelle bestehen, welche verwendet wird, um den Generator als Antrieb zu betreiben und um den Rotor mit einer variablen Rotationsgeschwindigkeit anzutreiben, welche proportional zur Frequenz der statischen Anfahrvorrichtung ist. Der Rotor 53 des Generators dreht eine Antriebswelle 61, welche mit einer Gasturbine 63 gekoppelt ist, um die Turbine zu starten. Die statische Anfahrvorrichtung kann ebenfalls einen lastschaltenden Inverter (load-commutated inverter, LCI) oder einen pulsbreitenmodulierten (pulse-width modulated, PWM) Antrieb umfassen. Bauteile für die Variofrequenz-Stromquelle können Gleichrichter, Dioden und andere moderne elektronische Festkörperkomponenten umfassen.

   Die Antriebsleistung für die statische Anfahrvorrichtung wird von einer stationären Zusatzstromversorgung 62 geliefert, welche einen Dreiphasen-Strom mit 50 oder 60 Hz bereitstellen kann.

[0021] Die statische Anfahrvorrichtung ist über einen Unterbrecher oder Schalter 64 mit der Nebenleistungswicklung 54 schaltbar verbunden. In analoger Weise ist die stationäre Zusatzstromversorgung 62 mit dem Ausgleich des Nebenstromkreises über einen zweiten Unterbrecher oder Schalter 66 schaltbar verbunden. Der Unterbrecher 64 für die statische Anfahrvorrichtung wird geschlossen, um die statische Anfahrvorrichtung mit den Nebenleistungswicklungen des Generators 50 zu verbinden, wenn der Generator als Antrieb verwendet wird, um, beispielsweise die Gasturbine zu starten.

   Der Unterbrecher 64 für die statische Anfahrvorrichtung wird geschlossen, um die statische Anfahrvorrichtung mit den Nebenleistungswicklungen des Generators zu verbinden. Gleichzeitig wird der Unterbrecher 66 zwischen der Nebenleistungswicklung und dem ausgeglichenen Nebenstromkreis 58 geöffnet, um die Nebenleistungswicklung von dem Nebenstromkreis zu trennen. Die Unterbrecher 64, 66 stellen sicher, dass währenddem die stationäre Zusatzstromversorgung 60 die Nebenleistungswicklung des Generators mit Variofrequenz-Strom versorgt, der Nebenstromkreis 58 keinen Strom aus der statischen Anfahrvorrichtung oder dem Generator zieht. Zusätzlich sollte während des statischen Anfahrvorgangs das Nebenstromsystem 58 von den Nebenleistungswicklungen 54 getrennt sein, um zu vermeiden, dass Variofrequenz-Strom in den Nebenstromkreis 58 gespiesen wird.

   Demgegenüber wird der erste Unterbrecher 64 geöffnet und bleibt der zweite Unterbrecher 66 geschlossen, wenn die stationäre Zusatzstromversorgung von der Nebenleistungswicklung getrennt ist (was der Fall ist, wenn die Gasturbine gestartet worden und selbsttreibend ist). Das heisst, dass der Ausgleich des Nebenstromkreises 58 Strom von den Nebenwicklungen erhält, wenn der Anfahrvorgang vorüber ist und diesen Strom an die Zusatzstromversorgung 62 liefert.

[0022] Eine Erregerversorgung 68 liefert Magnetisierungsleistung an die rotierende Generatorfeldwicklung 70. Typischerweise liefert das Erregersystem Gleichstrom an die Feldwicklung 70 mit, im Vergleich zur Statorspannung des Generators 50, relativ niedrigen Spannungen (300 bis 700 V).

   Während der Gasturbinenstartsequenz liefert die Erregerversorgung 68 den Feldwicklungen 70 Strom mit verschiedenen Werten, welche von der Turbinen- und Generatorgeschwindigkeit abhängig sind. Die statische Anfahrvorrichtung 60 und die Erregerversorgung 68 sind beide mit einem Kontrollkreis verbunden, um der Turbinenstartsequenz die richtigen Stromwerte zu liefern. Strom für die Erregerversorgung 68 kann von der stationären Zusatzstromversorgung 62 geliefert werden.

[0023] Die Hauptwicklungen des Generators 50 können Ankerspannungen im Bereich von 40 kV bis 400 kV aufweisen, was weit über den Spannungen liegt, welche für eine statische Anfahrtvorrichtung geeignet sind. Die Nebenwicklung kann Ankerwicklungsspannungen im Bereich von 2 bis 7 kV aufweisen, was hinreichend ist, um eine statische Anfahrvorrichtung mit dieser Nebenwicklung zu verbinden.

   Diese Wicklungsspannungen können, abhängig von der Entwicklung in der Festkörperelektronik, auch höher ausgelegt sein. Demgemäss erlaubt es die vorliegende Vorrichtung, eine statische Anfahrvorrichtung 60 an einen Hochspannungsgenerator 50 zu koppeln. Die Nebenwicklungen 54 können so ausgelegt sein, dass diese der Variofrequenz-Stromquelle, welche von der statischen Anfahrvorrichtung bereitgestellt wird, angepasst sind.

[0024] Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Nebenleistungswicklung, welche durch das Abgreifen der Schleifen der Hauptleistungswicklung erzeugt wird. Darin wird eine Dreiphasen-Hauptleistungswicklungsvorrichtung 72 mit drei Zweigwicklungen 74, 75, 76 der Hauptwicklungen des Generators 50 dargestellt. Die Ausgänge der Hauptwicklungen 78, 80, 82 liefern Dreiphasen-Starkstrom, wie z.B.

   Hochspannungsstrom für den Direktanschluss an Übertragungsleitungen. Die Hauptwicklungen haben Leistungsabgreifer 84, welche die letzten der ersten paar Schleifen abgreifen. Diese Abgreifer erlauben es, Strom von den Hauptwicklungen an einem Ort abzugreifen, an welchem die Spannung relativ niedrig ist, im Vergleich zur Spannung über allen Schleifen der Hauptwicklungen. Durch das Abgreifen der ersten paar Schleifen der Hauptleistungswicklung kann eine effektive Nebenwicklung erzeugt werden, welche Polyphasen- (d.h. Dreiphasen-), Niederspannungs- und Niederstrom an eine Nebenverbindungsschiene 86 liefert.

   Die Nebenverbindungsschiene 86 kann verwendet werden, um den ersten Unterbrecher oder Schalter 64 mit dem Ausgleicher des Nebenstromkreises 58 zu verbinden.

[0025] Die vorliegende statische Anfahrvorrichtung, welche mit Nebenwicklungen verbunden ist, kann ganz allgemein bei Polyphasensynchronelektrogeräten während deren Aufstartphase verwendet werden. Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Vorrichtung besonders für die Verwendung mit Generatoren geeignet, welche in Verbindung mit Gasturbinen arbeiten und Ausgangsspannungen erzeugen, welche wesentlich grösser sind, als die Spannungen von typischen Leistungsumwandlungsvorrichtungen, so wie Gleichrichter, LCI- und PWM-Antrieben.

   Darüber hinaus kann die vorliegende Vorrichtung mit einer Vielzahl von Nebenwicklungen verwendet werden, insbesondere solche, welche die Hauptleistungswicklungen abgreifen, und solche, welche von zusätzlichen Leitern gebildet werden, welche Nebenwicklungen Teil der Hauptwicklungen in einem Stator sind, und kann auch in anderen Polyphasensynchronelektromaschinen verwendet werden, welche Nebenwicklungen aufweisen, die mit der statischen Anfahrvorrichtung übereinstimmen.

[0026] Während hier besondere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die hier offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Modifikationen und Weiterentwicklungen können vom Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden, ohne alle oder einige Vorteile dieser Erfindung zu verlassen.

   Mit der vorliegenden Erfindung sollen alle diese Modifikationen umfasst werden und vom Umfang der folgenden Ansprüche umfasst sein.

Claims (10)

1. Elektrogeneratorvorrichtung umfassend einen Generator (50) mit einem Stator (51) mit einer Hauptleistungswicklung (52) und einer Nebenleistungswicklung (54), welche Hauptleistungswicklung (52) an ein erstes Stromnetz (56) anschliessbar ist und welche Nebenleistungswicklung (54) an einen Nebenstromlastkreis (58) anschliessbar ist, und mit einer an die Nebenleistungswicklung (54) anschliessbaren Variofrequenz-Stromquelle.

2. Elektrogeneratorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (50) eine Antriebswelle (61) umfasst, welche an eine Gasturbine (63) anschliessbar ist.

3. Elektrogeneratorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Erregerversorgung umfasst (68), welche Strom an eine Feldwicklung (70) dieses Generators (50) liefert, und diese Erregerversorgung (68) einen an die Variofrequenz-Stromquelle angeschlossenen Ausgang hat.

4. Elektrogeneratorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Unterbrecher oder Schalter (64) umfasst, welcher die Variofrequenz-Stromquelle mit der Nebenleistungswicklung (54) verbindet.

5. Elektrogeneratorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (50) ein Dreiphasen-Generator ist, welcher drei Hauptleistungswicklungen (52) mit einer Ausgangsnennspannung im Bereich von 40 Kilovolt (kV) bis 400 kV aufweist, und drei Nebenleistungswicklungen (54) mit einer Ausgangsnennspannung von weniger als 10 kV aufweist.

6. 6. Verfahren zum Anfahren einer Gasturbine (63) mittels eines Polyphasen-Strom-Generators nach Anspruch 1 umfassend die folgenden Schritte: a. Anschliessen einer Variofrequenz-Stromquelle an Nebenleistungswicklungen (54) des Generators (50); b. Anlegen von Strom an die Nebenleistungswicklungen (54) des Generators (5 0), um eine Antriebswelle (61) des Generators anzutreiben; c. Zum Rotieren bringen einer Gasturbine (63) mit einem drehenden Rotor (53) des Generators (50), um die Gasturbine (63) zu starten; und d. Nach dem Starten der Gasturbine (63) dreht diese den Generator (50), um mit Hilfe des Generators (50) Starkstrom aus Hauptleistungswicklungen (52) zu erzeugen.

7. Verfahren zum Anfahren einer Gasturbine (63) mittels eines Polyphasen-Strom-Generators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Variofrequenz-Stromquelle von den Nebenleistungswicklungen (54) getrennt wird, nachdem die Gasturbine (63) angefahren worden ist.

8. Verfahren zum Anfahren einer Gasturbine (63) mittels eines Polyphasen-Strom-Generators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Variofrequenz-Stromquelle abgegebene Stromfrequenz erhöht wird, um die beim Anfahren der Gasturbine (63) erzeugte Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle (61) zu erhöhen.

9. Verfahren zum Anfahren einer Gasturbine (63) mittels eines Polyphasen-Strom-Generators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (50) ein Dreiphasen-Generator mit drei Hauptleistungswicklungen (52) mit einer Ausgangsnennspannung im Bereich von 40 kV bis 400 kV, und drei Nebenleistungswicklungen (54) mit einer Ausgangsnennspannung von weniger als 10 kV ist.

10. Verfahren zum Anfahren einer Gasturbine (63) mittels eines Polyphasen-Strom-Generators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anfahren der Gasturbine die Variofrequenz-Stromquelle abgeschaltet wird und die Nebenleistungswicklungen (54) an einen Nebenstromlastkreis (58) angeschlossen werden.