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Entregungsanordnung für Synchronmaschinen , Zur schnellen Entregung
von Synchronmaschinen sind Entregungsanordnungen bekannt, die nach Einleiten des
Entregungsvorganges eine möglichst hohe Gegenspannung an die Erregerwicklung der
Synchroninaschine anlegen, damit die Spannung der Synchromnaschine bzw. deren Strom
schnell auf Null zurückgeht. Diese während der Entregung an die Erregerwicklung
der Synchronmaschine angelegte Gegenspannung muß jedoch -rechtzeitig wieder abgeschaltet
werden, wenn man ein Wiederauferregen der Maschine vermeiden will. Zur Erfassung
des richtigen Zeitpunktes für die Abschaltung der Gegenerregung hat man unter anderem
Spannungsrückgangsrelais verwendet, die ansprechen, wenn die Spannung der Synchronmaschine
nahezu Null geworden ist.
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Bei der Entregung von belasteten Synchronmaschinen läßt sich jedoch
durch die Gegenspannung nur das Längsfeld der Synchronmaschine schnell auf Null
bringen, während das Querfeld, dessen Größe abhängig von dem Polradwinkel vor Beginn
der Entregung ist, allein durch Wirbelströme im Läufer der Synchronmaschine aufrechterhalten
wird und daher mit einer durch die Gegenspannung an der Erregerwicklung nicht beeinflußbaren
Zeitkonstanten zu Null wird. Erfolgt die Entregung im Anschluß an einen Kurzschluß
im Netz, so kann zusätzlich zu dem Längs- und Querfeld der Maschine ein von der
Gleichstromkomponente des Kurzschlußstromes erzeugtes stehendes Gleichfeld vorhanden
sein, welches ebenfalls unbeeinflußt von der Gegenerregung abklingt.
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Da also durch die Gegenspannung an der Erregerwicklung nur das Längsfeld
der Synchronmaschine abgebaut werden kann, ist es insbesondere bei großen Synchronmaschinen
und bei der Verwendung hoher Gegenspannung möglich, daß der Fluß des Längsfeldes
bereits zu Null geworden ist, wenn noch ein Querfeld bzw. ein Gleichfeld vorhanden
ist. In diesem Fall erzeugt das Querfeld weiterhin eine Spannung an den Klemmen
der Synchronmaschine bzw. einen Kurzschlußstrom, falls die Ständerwicklung der Synchronmaschine
kurzgeschlossen ist. Spannungs- und Stromrückgangsrelais sprechen daher nicht an.
Die Gegenspannung würde weiter an der Erregerwicklung der Synchronmaschine anliegen
und eine Wiederauferregung zur Folge haben.
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Um auch bei einer derartig schnellen Entregung dann den richtigen
Zeitpunkt für die Abschaltung der Gegenerregung zu erfassen, ist es bereits bekanntgeworden,
neben Spannungs- und Stromrückgangsrelais auch Relais zusätzlich zu verwenden, die
ansprechen, wenn die Spannungsänderung bzw. die Stromänderung einen bestimmten Wert
unterschreiten, d. h. etwa Null geworden sind. Diese von der Spannungs- bzw.
Stromänderung der Synchronmaschine beaufschlagten Relais können ohne zusätzliche
Spannungs- bzw. Stromrückgangsrelais nicht verwendet werden, da bei einer Entregung,
bei der vor dem Einleiten der Entregung kein oder nur ein sehr kleines Querfeld
vorhanden war, die Spannungskurve einen scharf ausgeprägten Knick aufweist, die
Kurve der Spannungsänderung sich also sprunghaft ändert.
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Der Spannungsverlauf einer Synchromnaschine bei anliegender Gegenspannung
an der Erregerwicklung ist in F i g. 1 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt
und mit U bezeichnet. Außerdem ist im gleichen Diagramm noch die erste Ableitung
der Spannungsd U
kurve gestrichelt dargestellt und mit - bezeichnet.
d t
DeT Sprung in der Kuirve d U erfolgt um so schneller,
_#i-tje schärfer der Knick in der Spannungskurve U ausgeprägt ist. Bei dem
in F i g. 1 dargestellten Spannungsverlauf würde weder ein Spannungsrückgangsrelais
ansprechen, noch hätte, das von der Spannungsänderung beaufschlagte. Relais bei
normaler Bauart Zeit, um das Kommando für die Abschaltung der Gegenspannung zu geben,
da der Zeitraum, in dem die Spannungsänderung d U einen' einstellbaren
Min-- d -t destwert unterschreitet, kleiner als die Ansprechzeit des
Relais werden kann. Bei dieser bekannten Anordnung ist es also immer erforderlich,
mindestens zwei Relais vorzusehen, wobei das von der Spannungs- bzw. Stromänderung
beaufschlagte Relais noch eine hohe Ansprechschnelligkeit haben muß. . Hier
schafft die neue Lösung Abhilfe. Sie betrifft ebenfalls eine Entregungsanordnung
für Synchronmaschinen,
bei denen zur Entregung, eine Gegenspannung
an die Ld&##cklüÜg gelegt vviid,c # während zur Abschaltung der Gegenspannung
Relais Dieb nen, die in Schaltabhängigkeit von elektrischen Grödp#n,#.trom, der
Spannung, ßen stehen, die ihrerse# der Stromänderung un#ioddr' der Spannungsänderung
der Synchronma§chlee4pröportibnal-.sind. Das Neue besteht erfIndungsgen#P darin,
dag- Dieb Relais zur Abschaltung der_ Gegenspannung in Schaltabhängigkeit von Größen
#steheW, -die. ihrerseits nu'r.von -einer Polarität der Spannun
änderung und/oder der Stromänderung der Synchromnaschine abhängig sind.
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Die neue Lösung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels-
näher erläuteft In F i g. 2 ist ein Generator 1 über die Kontakte eines Leistungsschalters
4 mit den Leitern R, S und T verbunden. Die Eriegerwi#Üung"'X *db-s
Generators 1 wird über eine Gleichrichteranordnung 3 gespeist. Der
Aufbau. der Gleichrichteranordnung 3 ist im einzelnen nicht dargestellt.
Sie ehthält in bekannter Weise neben dem Erregergleiübrichter- eken zweiten Gleichrichte
r, der eine Gegenspannung an die Erregerwicklung 2 der Synchrorun,aschinp,
1. , an4gen kann und der die Umkehrung d - er RicÜtuhg des
Erregerstromes erlaubt.
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Für das Beispiel sei angenommen, daß die Entregungsanordnung wirksam
werden soll, wenn in den LeiternR, Sund.T..-ein...Fehler aufgetreten ist, und daß
die Entregung-Über einen nicht gezeichneten Entregungsschalter eingeleitet-wird,
wenn der Leistungsschalter4 ausgeschaltet hat. In diesem Fall genügt es, wenn nur
die ;Spannung U -der Synchronmaschine zur Erfassung des geeigneten Abschaltzeitpunktes
für die Gegenspannung an' der Erregerwicklung 2 herangezogen wird. Soll dinJe Entregung-
auch dann erfolgen, wenn der Leisttihgsschalter 4 eingeschaltet ist bzw. wenn ein
Fehler unmittelbar an oder -innerhalb der Ständerwicklung der Synchromnaschiiie
aufgetreten ist, sb wäre zusätzlich noch eine zweite gleichartig aufgebaute Anordnung
für den Erregerstrom vorzusehen.
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. Im vorliegenden Aüsführungsbeispiel ist-ein Zwischenwandler
5 über einen Spannungswandler 6 primärseitig mit den Klemmen der Synchronmaschine
1
verbunden, so daß: an seiner Sekundärwicklung 7
eine der Spannung
U der Synchronmaschine proportionale Spannung ansteht. An die Anschlüsse
der Sekundärwieldung 7 des Zwischenwandlers 5 sind die Wechselspannungsanschlüsse
eines Gleichrichters 8
angeschlossen. Parallel zu den'Gleichspannungsanschlüssen
dieses Gleichrichters liegt ein Widerstand 9
und ein Kondensator
10. Der Widerstand 9 dient dabei gleichzeitig als Entladewiderstand
für den Kondensator 10. Zwischen -je einem Anschluß -des Widerstandes-9
und des Kondensators 10 liegt die Parallelschaltung eines Ruhekohfaktes
11 und eines polarisierten Relais 12. Der Ruhekontakt 11 schaltet
- wie nicht näher dargestellt. ist - verzögert gegenüber dem Entregungsschalter,
der die Entregung einleitet. Das polarisierte Relais 12 ist so geschaltet, daß
- es nur anspricht, wen n- der Strom in Richtung des- Pfei-' les
13 fließt. An Stelle eines polarisierten Relais wäre es auch möglich, ein»nichtpolarisiertes
Relais zu nehmen, wenn diesem eüi Gleichrichter in Reihe und ein Ableitwiderstand
pJaraff#I geschaltet wäre. Von dem Arbeitskontakt 14 des polarisierten Relais 12
führen Leitungen zur Gleichrichte'ranordnung 3, in der beim Schließen des
Kontaktes 14'in nicht näher dargestellter Weise die. an der"Erregerwicklung 2 seit
der Einl#füiüg'- 7des Entre g-u'ngsvorganges anliegende G I egeidspannung
abgeschaltet-wird. -
Im normalen Betrieb ist der Ruhekontaktll geschlossen,
und das Relais 12 kann nicht ansprechen. Wi#d'cüie Entrejuidg eingeleitei, so liegt
an der Erregerwickhing 2 eine Gegenspannung an, so daß die Spannung U der
Synchronmaschine 1 stetig abnimmt. Die Folge davon ist, daß sich der Kondensator
10
entlädt, und es - entsteht wegen des nun geöffneten Ruhekontaktes
11 ein Stromfluß über das polarisierte Relais 12 in der dem Pfeil
13 entgegengesetzten Richtung. Dieser Strom läßt das polarisierte Relais
12 nicht ansprechen. Erst wenn die Wiederauferregung ,der--Synchronmaschine,einsetz-t-,
d.-h., -wenn die Span' nung an den Klemmen der Synchromnaschine wieder ansteigt,
wird der Kondensator 10 wieder aufgeladen, der-Strom über das Relais.12 kehrt-seine
Richtung um, so daß das Relaig 12 anspricht und seinen Arheitskontakt14 schließt.
Unabhängig davon, ob der Knick der Spannungskurve U in F i g. 1 scharf
ausgeprägt.ist oder nicht, wird also in jedem Fall die Gegenspannung von der Erregerwicklung
abgeschaltet wenn der Fluß des Längsfeldes zu Null geworden ist. Bei dieseiAnordnung
benötigt man daher kein Relais, welches abhängig von dem Unterschreiten einer bestimmten
Nündestspannung bzw. von dem Unterschreiten eines bestimmten hIindeststromes anspricht.
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Will man vermeiden, daß über den Widerstand9 und den Zwischenwandler5
während des normalen Betriebes der Synchromnaschine dauernd ein Strom fließt, so
kann man mit Hilfe eines weiteren nicht dargestellten Kontaktes den Zwischenwandler5
erst zuschalten, wenn eine Entregung einieleitet ist. In die= Fall- würde der Ruhekontakt
11 und das pola-.v1,siete Relais 12 von einem der Spannungsänderung
proportionalen Strom I durch:flossen, dessen zeitlicher Verlauf in F i
g. 3 dargestellt ist. Die zunächst auftretende positive Spitze, die in F
i g. 3 gestrichelt gezeichnet ist, rührt von dem Ladestrom des Kondensators
10 beim Anlegen des Zwischenwandlers 5
an die Maschinenspannung her.
Dieser gestrichelt eingezeichnete Strom :fließt jedoch über den parallel zum polarisierten
Relais 12 liegenden geschlossenen Ruhekontakt 11, der z. B. erst hn Zeitpunkt
t, öffnet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strom jedoch bereits negativ, d. h.
entgegen der Pfeilrichtung 13 gerichtet, so daß das Relais 12 nicht anspricht.
Durch das verzögerte öffnen des Ruhekontaktes 11 gegenüber dem Schalten des
nicht gezeichneten Entregungsschalters wird also erreicht, daß auch bei normalerweise
nicht an die Spannung angeschlossenem Zwischenwandler 5 durch den Ladestrom
des Kondensators 10 keine Fehlauslösung herbeigeführt werden kann. Wird die
Eigenzeit des polarisierten Relais 12 entsprechend gewählt, so läßt sich auch ohne
den Ruhekontakt auskommen.
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An Stelle der Verwendung einer Kondensatorschaltung läßt sich zur
Differenzbildung auch eine Schaltung mit einer Drossel, die einem Gleichrichter
nachgeschaltet ist, erreichen. Auch jede andere bekannte Art zur Bestimmung der
Größe und Polarität der Spannungs- oder Stromänderung läßt sich verwenden. Es ist
außerdem möglich, nur die Richtung des Lade- bzw. Entladestromes des Kondensators
10
in F i g. 2 für das polarisierte Relais 12 zu verwenden, die während
-der Entregung wirksam ist. Auch
hier ist durch das Herausgreifen
nur einer Stromrichtung gewährleistet daß beim Nulldurchgang des Flusses ün Längsfeld
in jedem Fall eine Umschaltung erfolgt.