DE1038175B

DE1038175B - Anordnung zur Spannungsregelung, insbesondere zur Konstanthaltung der Spannung von Synchronmaschinen

Info

Publication number: DE1038175B
Application number: DES36087A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Harz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-10-30
Filing date: 1953-10-30
Publication date: 1958-09-04
Also published as: JPS3110457B1

Description

Anordnung zur Spannungsregelung, insbesondere zur Konstanthaltung der Spannung von Synchronmaschinen Das Hauptpatent 1000 503 bezieht sich auf eine Anordnung zur Spannungsregelung, insbesondere zur Konstanthaltung der Spannung von Synchronmaschinen mittels eines Gleichrichters, der die Erregerwicklung aus dem Wechselstromnetz speist, wobei der Umspanner des Gleichrichters einerseits vom Belastungsstrom der Synchronmaschine, andererseits über Scheinwiderstände (Drosselspulen oder Kondensatoren) von der Spannung der Synchronmaschine erregt ist. Bei dieser Anordnung schließen die durch den Scheinwiderstand im Gleichrichterumspanner hervorgerufenen Erregeramperewindungen mit der Kleminenspannung der Synchronmaschine einen Phasenwinkel von nahezu 90° ein. Gemäß der Erfindung des Hauptpatents kann eine Regelung, insbesondere eine Konstanthaltung der Spannung der Synchronmaschine, auch bei veränderlichem cos 99 dadurch erzielt werden, daß man die von der Spannung herrührenden Erregeraniperewindungen am Gleichrichterumspanner nicht genau unter 90° gegenüber der Klemmenspannung der Maschine nacheilen läßt, sondern unter einem solchen Winkel den lastabhängigen Amperewindungen auf dem Gleichrichterumspanner überlagert, daß der Summenerregerstrom möglichts genau den Sollwerten des Erregerstromes zwischen zwei oder mehr Werten des Leistungsfaktors entspricht. Zum Beispiel kann man dies dadurch erreichen, daß man die lastunabhängigen Erregeramperewindungen um mehr oder weniger als 90° hinter der Klemmenspannung nacheilen läßt. Geinäß einem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents geschieht dies dadurch, daß man an Stelle der Vorschaltdrosselspule für die von der Spannung herrührenden Erregerainperewindungen einen zusammengesetzten, also sowohl Wirk- als auch Blindwiderstand aufweisenden Vorwiderstand verwendet.
Bei der Anordnung nach der Erfindung ist zur Erreichung des geschilderten Zieles ein anderer Weg beschritten. Gemäß der Erfindung wird der richtige Phasenwinkel zwischen den beiden überlagerten Strömen durch die Schaltung der die beiden Erregerströme führenden Gleichrichterumspannerwicklungen erreicht.
Dies kann beispielsweise in der Art erfolgen, daß man die Umspannerwicklung, der der lastunabhängige Erregerstrom zugeführt wird, aus zwei Teilwicklungen aufbaut, die so geschaltet sind, daß ihre vorzugsweise in der Größe regelbaren Amperewindungen um einen bestimmten Phasenwinkel, vorzugsweise um 90° e1., gegeneinander verschoben sind. '\"on den beiden Teilwicklungen kann beispielsweise die eine eine offene Schaltung und die andere eine Zickzackschaltung aufweisen, die unter kreisläufiger Vertauschung ihrer Verhindungsleitungen so in Reihe geschaltet sind, daß die von ihnen erzeugten Ströme um 90° e1. gegeneinander phasenverschoben sind. Durch Anzapfungen an beiden Wicklungen kann man dann dem Summenstrom, also dem lastunabhängigen Erregerstrom, jede beliebige Größe und Phasenlage geben. Das gleiche Ziel läßt sich jedoch auch dadurch erreichen, daß man die Umspannerwicklung, der der lastabhängige Erregerstrom zugeführt wird, aus zwei Teilwicklungen aufbaut, die so geschaltet sind, daß ihre Amperewindungen um einen bestimmten Phasenwinkel, vorzugsweise um 90° e1., gegeneinander verschoben sind.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. In Fig. 1 ist 1 eine an ein Drehstromnetz angeschlossene Synchronmaschine, der der Erregerstrom über Schleifringe von dein Gleichrichter 2 (z. B. Trockengleichrichter in Grätzschaltung) aus zugeführt wird. Die Wechselstromanschlüsse des Gleichrichters sind an die Zweitwicklung 8 eines Umspanners 4 angeschlossen. Für dessen Erregung dienen die Erstwicklung 7 und die aus zwei Teilen bestehende Erstwicklung 5 und 6. Die Erstwicklung 7 ist (gegebenenfalls über einen Zwischenwandler) mit der Ständerwicklung der Synchronmaschine in Reihe geschaltet, sie wird also von dem Belastungsstrom der Synchronmaschine erregt. Die Erstwicklungen 5 und 6 liegen in Reihe über die Drosselspule 3 an der Netzspannung; sie liefern den von der Belastung unabhängigen Erregerstromanteil. Zur Erzwingung eines von 90° abweichenden Phasenverschiebungswinkels zwischen den in den Wicklungen 5 und 6 erzeugten Erregeramperewindungen und der Klemmenspannung der Maschine sind nun die Erregerwicklungen 5 und 6 nicht gleichphasig, sondern so in Reihe geschaltet, daß die von ihnen hervorgerufenen Amperewindungen um 90° gegeneinander ver->choben sind. Dies ist in Fig. 1 dadurch erreicht, daß die Erregerwicklung 5 offen, die Erregerwicklung 6 in Dreieck geschaltet und bei der Reihenschaltung beider Wicklungen die Anschlüsse kreisläufig vertauscht sind. Außerdem sind die Wicklungen 5 und 6 je mit regelbaren Anzapfungen ausgerüstet, so daß man die aufeinander >enkrecht stehenden Anteile der Amperewindurrgen unabhängig voneinander regeln kann. Gemäß dem Zeigerbild der Fig. 2 wird dadurch erreicht, daß der #pannungsabhängige Grundanteil der Erregung O.S' um einen Winkel a gegenüber einer Erregung OS nacheilt. bei der die Wicklungen 5 und 6 durch eine einzige normale in Stern geschaltete Wicklung ersetzt sind, wobei die Erregeramperewindungen dieser einzigen Wicklung infolge der Vorschaltung der Drosselspulen 3 um nahezu 90° gegenüber der Klemmenspannung verschoben sein würden. Der Kondensator 9 ist auf Resonanz mit der Drosselspule 3 bei einer bestimmten Drehzahl (z. B. hei \enndrehzahl abgestimmt und hat die Aufgabe, die Selbsterregung durch den Restmagnetismus einzuleiten.
Bei der Schaltung der Fig.3 ist die wiederum in Dreieck geschaltete Erregerwicklung 6 mit der vorgeschalteten Erregerwicklung 5 gegenüber den Fig. 1 und 2 mit entgegengesetzter kreisläufiger Vertauschung der Anschlüsse verbunden. Das hat zur Folge, daß gemäß dem Zeigerbild der Fig. 4 der Gesamtanteil OS" der spannungsabhängigen Erregeramperewindungen um einen Winkel kleiner als 90° gegenüber der Klemmenspannung der -Maschine verschoben ist bzw. gegenüber der Erregung OS um einen Winkel a voreilt, während in Fig.2 die Erregung OS' um etwa denselhen Winkel gegenüber OS nacheilt. Auch durch Zickzackschaltung der beiden Teilwicklungen 5 und 6 läßt sich die geschilderte, von 90° abweichende Verschiebung der spannungsabhängigen Erregeramperewindungen gegenüber der Klemmenspannung der -Maschine erzielen. Die Überlagerung des lastunabhängigen und des lastabhängigen Anteils kann auch statt in einem in zwei Umspannern vorgenommen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Spannungsregelung, insbesondere zur Konstanthaltung der Spannung von Synchronmaschinen mittels eines Gleichrichters, der die Erregerwicklung aus dem Wechselstromnetz speist, wobei der Gleichrichterumspanner einerseits vom Belastungsstrom der Synchronmaschine beeinflußt wird und andererseits mit von der Belastung der Synchronmaschine unabhängigen Scheinwiderständen in Reihe geschaltet ist, die so bemessen und geschaltet sind, daß die von diesen im Gleichrichterumspanner hervorgerufenen Erregeramperewindungen gegenüber der Klemmenspannung vektoriell nicht genau um 90° nacheilen. sondern unter einem solchen Winkel den lastabhängigen Amperewindungen im Gleichrichterumspanner überlagert werden. daß der Summenerregerstrom möglichst genau den Sollwerten des Erregerstromes zwischen zwei oder mehr Werten des Leistungsfaktors entspricht, gemäß Patent 1000503, dadurch gekennzeichnet, daß der richtige Phasenwinkel zwischen den beiden überlagerten Strömen durch die Schaltung der die beiden Erregerströme führenden Gleichrichterumspannerwicklungen erreicht wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspannerwicklung, der der lastunabhängige Erregerstrom zugeführt wird, aus zwei Teilwicklungen besteht, die so geschaltet sind, daß ihre vorzugsweise in der Größe regelbaren Amperewindungen um einen bestimmten Phasenwinkel, insbesondere um 90° ei.. gegeneinander verschoben sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspannerwicklung, der der lastabhängige Erregerstrom zugeführt wird, aus zwei Teilwicklungen besteht, die so geschaltet sind, daß ihre vorzugsweise in der Größe regelbaren Amperewindungen um einen bestimmten Phasenwinkel, insbesondere um 90° ei.. gegeneinander verschoben sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Teilwicklungen die eine eine offene Schaltung und die anders eine Dreieck- oder eine Zickzackschaltung aufweisen, die unter kreisläufiger Vertauschung ihrer Verbindungsleitungen so in Reihe geschaltet sind, daß die von ihnen erzeugten Ströme um 90° ei. gegeneinander phasenverschoben sind.
5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerung der beiden Erregerströme mit Hilfe eines oder mehrerer Umspanner vorgenommen wird.