DE1157306B

DE1157306B - Anordnung zur Steuerung eines Wechsel- bzw. Drehstromgenerators

Info

Publication number: DE1157306B
Application number: DES46262A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hugo Falkenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-11-05
Filing date: 1955-11-05
Publication date: 1963-11-14

Description

Anordnung zur Steuerung eines Wechsel-bzw. Drehstromgenerators Es sind Einrichtungen zur Veränderung der Spannung eines Synchrongenerators in Abhängigkeit von der Frequenz bekanntgeworden, die dazu dienen, eine Spannungssenkung beim Einschalten von Asynchronmotoren an das vom Synchrongenerator gespeiste Netz zu verhindern. Man hat hierzu in der Erregerwicklung des Synchrongenerators einen Vorschaltwiderstand beim Einschalten kurzgeschlossen und das Kurzschließen in Abhängigkeit von einem Regler gebracht, da eine Konstanthaltung der Generatorspannung durch einen normalen Regler nicht möglich ist, wenn Asynchronmotoren verwendet sind, die durch Frequenzänderung geregelt werden sollen, wobei die Spannung annähernd proportional der Frequenz ansteigen soll.
Zum zeitrichtigen Schalten des im Erregerkreis des Synchrongenerators angeordneten Widerstandes ist dieser bei der bekannten Anordnung in Abhängigkeit von einem Schnellregler gebracht, dessen Magnetspule mit einer veränderbaren Drosselspule in Reihe liegend an die Generatorspannung gelegt ist. Wenn der Strom über die Drosselspule einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Regler betätigt und schaltet dadurch den Widerstand im Erregerkreis ein. Es handelt sich hierbei also um eine Konstanthaltung des durch die Drosselspule fließenden Stromes, die bei kleinem ohmschen Widerstand der Drosselspule im Verhältnis zu ihrem induktiven Widerstand ein mit der Frequenz proportionales Ansteigen der Netzspannung ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einer Anordnung zur Steuerung eines Wechsel- bzw. Drehstromgenerators, dessen Antrieb, z. B. eine Schiffswelle, starken Drehzahlschwankungen unterworfen ist, unter Verwendung einer an sich für Schiffsgeneratoren bekannten Schaltungsanordnung, bestehend aus einem über Trockengleichrichter die Erregung des Generators einspeisenden Transformator, dessen Primärwicklung vom Strom des Generators und vom Strom einer parallel zum Generator liegenden Drosselspule gespeist wird, und aus einem parallel zu einer der Wicklungen des Transformators liegenden Kondensator in Resonanzschaltung mit der Drosselspule, ohne Schnellregler oder sonstige gesonderte Regeleinrichtungen auszukommen und einen einwandfreien Betrieb der von den Generatoren gespeisten Asynchronmotoren zu sichern. Dies gelingt gemäß der Erfindung auf besonders einfache Weise dadurch, daß bei Ansynchronmotoren als Verbraucher zur Erzielung eines weitgehend konstanten Verhältnisses der Generatorspannung zur Generatorfrequenz die Resonanzfrequenz der speisenden Drossel mit dem parallel geschalteten Kondensator etwa auf die sich bei mittlerer Drehzahl ergebende Generatorfrequenz abgestimmt ist und die Resonanzkurve einen möglichst flachen Verlauf aufweist.
Eine solche Lehre zum technischen Handeln ist aus dem Stand der Technik nicht zu entnehmen, da es nur bekannt ist, zur Selbsterregung eines solchen Generators den Kondensator auf Resonanz mit der Drosselspule abzustimmen und hierzu den Resonanzbereich sehr eng zu wählen, beispielsweise in dem engen Bereich von 40 bis 60% der Nenndrehzahl zu fordern. Die bekannten Anordnungen benützen diese Resonanz wie gesagt nur zur Selbsterregung, und zwar schon bei kleinen Drehzahlen, während im übrigen eine Konstanthaltung der Klemmenspannung vorgenommen wird. Eine solche Konstanthaltung der Klemmenspannung ist aber beim Gegenstand der Erfindung nicht vorgesehen und es wird dennoch durch die erfindungsgemäße Maßnahme erreicht, daß ein sicherer Betrieb der Asynchronmotoren gewährleistet ist, indem einfach das für das Moment bestimmende Verhältnis zwischen Netzspannung und Frequenz im weiten Bereich durch die angegebenen Mittel konstant gehalten wird.
Weitere Einzelheiten sind nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine an sich bekannte Schaltung gezeigt, bei der der Generator 1 über Trockengleichrichter 6 von einem Transformator 2 erregt wird, dessen Primärwicklung aus zwei Teilen 2 a und 2 b besteht, und der eine Sekundärwicklung 2 c hat. Die Primärwicklung 2 a liegt im Ständerkreis des Wellengenerators 1, dessen Antriebsmaschine nicht dargestellt ist. Besagter Wellengenerator 1 speist über den genannten Transformator 2 und einen Schalter 3 das Netz 4, dessen Spannung im Verhältnis zur Frequenz möglichst konstant gehalten werden soll, und zwar in einem weiten Bereich der Generatordrehzahl. Der Generator 1 ist in. bekannter Weise über den Trockengleichrichter 6 von der Sekundärwicklung 2 c des Transformators erregt und es ist der Primärwicklung 2a des Transformators der lastabhängige Strom des Generators zugeführt, während die Primärwicklung 2 b einen lastunabhängigen Strom von der Drosselspule 8 erhält. Ein Kondensator 9 ist parallel bzw. teilweise parallel zum Transformator 2 angeordnet und in bekannter Weise auf Resonanz mit der Drosselspule 8 abgestimmt. Nach der Erfindung wird die Resonanzabstimmung so gewählt, daß sie annähernd in der Mitte des gesamten Drehzahlbereiches des Generators 1 liegt und es wird durch eine entsprechende Bemessung der ohmschen Widerstände der Schaltung für eine möglichst flache Resonanzkurve Sorge getragen, damit das Verhältnis von Spannung zu Frequenz im Netz 4 bei Drehzahländerungen des Generators 1 im weiten Bereich praktisch konstant bleibt, so daß die angeschlossenen, nicht dargestellten Motoren bei jeder Drehzahl mit gleichbleibendem Drehmoment arbeiten können.
Bei Arbeitsmaschinen mit gleichbleibendem Moment, z. B. bei Kompressoren, entspricht dann die Motorleistung der erforderlichen Maschinenleistung, während bei Arbeitsmaschinen mit quadratischem Momentenverlauf beim Absinken der Drehzahl der Generatoren unter den Nennwert ein Leistungsüberschuß zur Verfügung steht. Die geänderten Drehzahlverhältnisse bedingen einen schnelleren oder langsameren Ablauf des Arbeitsvorganges. Wie aus der Zeichnung noch ersichtlich, aber nicht Gegenstand der Erfindung ist, kann für spannungsempfindliche Verbraucher ein Netz 5 vorgesehen sein, das über einen Drehtransformator 10, vorzugsweise einen Doppeldrehtransformator, mit dem Netz 4 in Verbindung steht, wobei der Drehtransformator 10 durch einen spannungsempfindlichen öldruckregler 11 so verstellt wird, daß die Spannung am Netz 5 unabhängig von der Spannungs- und Frequenzschwankung im Netz 4 konstant bleibt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Steuerung eines Wechsel- bzw. Drehstromgenerators, dessen Antrieb, z. B. eine Schiffswelle, starken Drehzahlschwankungen unterworfen ist, unter Verwendung einer an sich für Schiffsgeneratoren bekannten Schaltungsanordnung, bestehend aus einem über Trockengleichrichter die Erregung des Generators einspeisenden Transformator, dessen Primärwicklung vom Strom des Generators und vom Strom einer parallel zum Generator liegenden Drosselspule gespeist wird, und aus einem parallel zu einer der Wicklungen des Transformators liegenden Kondensator in Resonanzschaltung mit der Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß bei Asynchronmotoren als Verbraucher zur Erzielung eines weitgehend konstanten Verhältnisses der Generatorspannung zur Generatorfrequenz die Resonanzfrequenz der speisenden Drossel mit dem parallel geschalteten Kondensator etwa auf die sich mit mittlerer Drehzahl ergebende Generatorfrequenz abgestimmt ist und die Resonanzkurve einen möglichst flachen Verlauf aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 634 338; VDE-Fachberichte 1954, Bd.18, Teil III, S. 5 bis 7; BBC-Nachrichten, Juli/September 1953, S. 105; Sonderdruck SSW 500 38 / 209 aus der Zeitschrift »Hansa«, 91. Jahrg., Nr. 9/10 und 15/16.