DE1563390B2 - Anordnung zur erregung von synchronmaschinen - Google Patents

Description

sich die Strangspannung Z-U gemäß Fig. 4. Der Einfachheit halber wurde in Fig. 4 an Stelle dreier Spulenspannungsvektoren für die einzelnen Spulengruppen jeweils nur ein Summenvektor B, C und D eingezeichnet. Nur bei der angezapften Spulengruppe A sind die drei Spulenspannungsvektoren dargestellt. Zwischen dem Wicklungsanfang Z und der Anzapfung Z₁ tritt — wie dick eingezeichnet — nur ein Bruchteil der gesamten Grundwelle der Strangspannung auf.

Neben der Grundwelle treten aber auch in jedem Betriebszustand Oberwellen auf, die insbesondere bei Schenkelpolmaschinen eine beträchtliche Größe aufweisen können. Vor allem treten die Feldoberwellen kleinerer Ordnungszahl, z. B. dritte, fünfte, siebte und neunte, besonders stark in Erscheinung. Die Ständerwicklung muß natürlich so ausgelegt sein, daß diese Feldoberwellen keine störenden Harmonischen in der Strang- bzw. Klemmenspannung verursachen können. Dazu werden z.B. die Spulen derart gesehnt, daß einzelne Harmonische überhaupt keine Spannungen induzieren können und/oder so hintereinandergeschaltet, daß sich die in einzelnen Wicklungsspulen induzierten Oberwellenspannungen gegenseitig aufheben.

In Fig. 5 sind — analog zur Darstellung in F i g. 3 für die Grundwelle — die Spannungsvektoren für die 5. Harmonische dargestellt. Für die beiden innersten Spulen der Spulengruppe A, die in den Nuten 1 bis 27 bzw. 2 bis 26 liegen, ist der Wicklungsfaktor für die 5. Harmonische sehr groß. Demnach enthüllt die Teilspannung an der Wicklungsanzapfung neben der Grundwelle auch eine stark ausgeprägte fünfte Oberwelle.

Wie F i g. 6 zeigt, heben sich die in den einzelnen Spulengruppen induzierten 5. Harmonischen für den gesamten Wicklungsstrang weitgehend auf, so daß eine störende fünfte Oberwelle in der Phasenspannung vermieden ist. Für die Teilspannung an der Wicklungsanzapfung hingegen ist ihr Anteil sehr beträchtlich.

Die gleichen Überlegungen gelten auch für andere Harmonische, insbesondere solcher niedriger Ordnungszahl, deren relativer und absoluter Anteil an der Anzapfungsteilspannung ein Vielfaches desjenigen an der Gesamtspannung ist.

Gemäß der Erfindung wird nun der Erregerkreis der Synchronmaschine mit dieser Anzapfungsteilspannung eingespeist. Dadurch ergeben sich erhebliche Vorteile:

Auch im Falle eines Dauerkurzschlusses — wenn also die Grundwelle der Spannung zusammenbricht — treten stark ausgeprägte Oberwellenspannungen auf, die die Energieversorgung des Erregerkreises aufrechterhalten. Die Größe der Spannungsoberwellen nimmt in der Regel mit steigendem Last- bzw. Kurzschlußstrom zu, was dem anwachsenden Erregerbedarf sehr entgegenkommt. Der auf diese Weise erzielte Dauerkurzschlußstrom der Maschine erfordert im Gegensatz zu bekannten Anordnungen mit Kompoundierungseinrichtungen u. dgl. keine zusätzlichen Geräte. Durch besondere Wicklungsauslegung und entsprechende Wahl der Anzapfung läßt sich der Anteil der Oberwellenspannungen in relativ weiten Grenzen variieren.

Die Anzapfungsteilspannung beträgt nur einen Bruchteil der Nennspannung, so daß der Regler direkt eingespeist werden kann. Würde man von der Klemmenspannung her den Erregerkreis einspeisen, so wäre unbedingt ein Anpassungstransformator erforderlich, um auf das insbesondere bei Transistorreglern erforderliche niedrige Spannungsniveau zu kommen. Erfindungsgemäß ergibt sich diese Spannungsanpassung zwanglos und ohne zusätzliche Elemente. Außerdem kann durch Verlegung der Anzapfung an eine andere Stelle der Ständerwicklung die Spannung je nach Bedarf in einem weiten Bereich einfach variiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

wendig und kommen für Generatoren kleiner und Patentansprüche: mittlerer Leistung nicht in Frage. · .'-. . Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe,

1. Anordnung zur Erregung von Synchron- bei einer Anordnung zur Erregung von Synchronmaschinen, insbesondere von Konstantspannungs- 5 maschinen, mit Energieversorgung des Erregerkreises Synchrongeneratoren, wobei die Energieversor- unmittelbar aus der Hauptwicklung über besondere gung des Erregerkreises unmittelbar aus der Anzapfungen, eine bedeutende Vereinfachung durch Hauptwicklung über besondere Anzapfungen er- den Wegfall zusätzlicher Erregerzubehörteile zu erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die zielen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, Hauptwicklung so ausgelegt ist und die Anzap- io daß die Hauptwicklung so ausgelegt ist und die Anfungen so: gewählt sind, daß in den den Erreger-._; zapfungen, so gewählt sind, daß in den den Erregerkreis speisenden .Wicklungsteilen ausgeprägte, irri. kreis speisenden Wicklungsteilen ausgeprägte, im Kurzschlußfall die Energieversorgung des Erreger- Kurzschlußfall die Energieversorgung des Erregerkreises in hinreichender Größe aufrechterhaltende kreises in hinreichender Größe aufrechterhaltende Spannungsoberw.ellen auftreten. - 15 Spannungsoberwellen auftreten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Die erfindungsgemäße Anordnung setzt ' keine kennzeichnet; .'daß.-:„von den in herkömmlicher komplizierte und aufwendige Wicklungsausführung Weise angeordneten . und in Reihe geschalteten voraus. Vielfach dürfte ein hinreichender Oberwellen-Wicklungsspulen hur einzelne' zur Speisung des gehalt bereits dann auftreten, wenn von den in her-Erregerkreises herangezogen sind. so kömmlicher Weise angeordneten und in Reihe geschalteten Wicklungsspulen nur einzelne zur Speisung des Erregerkreises herangezogen werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel an Hand der

25 Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines ,Synchrongenerators

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Er- mit angebauter Drehstromerregermaschine, '"

regungsanordnung für Synchronmaschinen, insbeson- Fig. 2 den Wicklungsplan einer zweipoligen Stän-

dere Konstantspannungs-Synchrongeneratoren. In derwicklung mit erfindungsgemäßen Anzapfungen,,

den meisten Fällen sind solche Maschinen eigenerregt, 30 F i g. 3 und 4 eine Darstellung der Spannungs-

d. h., sie beziehen ihre Erregungsenergie vielfach vektoren für die Grundwelle der einzelnen. -Wick-

über eine - Kompoundierungseinrichtung od. dgl. aus lungsspulen, -- -■ - -— ——

der Hauptwicklung ,,,der. Maschine , über . besondere Fig. 5 und 6 die gleiche Darstellung .für die

Anzapfungen (E. Arnold, »Die Wechselström- 5. Harmonische. " '-■'

technik«, 1913, Bd.4, S. 153, Fig. 126). Meistens ist 35 In Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Regler 1 seine zur Erreichung einer guten Spannungskonstanz auch Energie aus den Anzapfungen X₁, Y₁, Z₁ derStändernoch ein eigener Regler, insbesondere ein Transistor- wicklung 2 des Generators 3 bezieht und die Erregeroder Thyristorregler vorgesehen. Um vor allem bei wicklung I₂-K₂ der Erregermaschine 4 speist; Seine größeren Leistungen den Erregerbedarf klein zu Anschlüsse an die Generatorklemmen U, V, W dienen halten, aber auch um eine schleifringlbse Erregung 4° zum Ist-Soll-Wertvergleieh. Der in der Läuferwickzu ermöglichen, ist die Verwendung eigener Erreger- lung U₂, V₂, W₂ der Erregermaschine 4 bewirkte maschinen mit rotiefehdeii Gleichrichtern üblich-" ;^:'■' Drehstrom wird über mitrotierende Dioden 5/gleich-

Die bekannten Erregungsanordnungen haben den gerichtet und dem Polrad T-K des Generators 3 als

Nachteil, daß neben Regler und fallweiser Erreger- Erregerstrom zugeführt.

maschine unbedingt noch andere Erregerzubehörteile 45 Bei der zweipoligen.Ständerwicklung nach Fig. 2

notwendig sind, so z. B. Kompoundierungstransfor- handelt es sich um eine in 36 Nuten verteilte

matoren, die dafür sorgen, daß die Erregung auch ²/₃-gesehnte Drehstrom-Zweischichtwicklung, die

im Falle eines Dauerkurzschlusses — also beim zwecks besserer Kurvenform der Strangspannung mit

Zusammenbruch der Generatorspannung-τ- auf recht,-,; _r ^ungleichen Zonenbreiten ausgeführt ist. JederJWick-

erhalten wird. Würde man nämlich' die Erregüngs- 50 lungsstrang setzt sich aus vier" in Reihe geschalteten

energie unmittelbar von der Spannung der Haupt- konzentrischen Spulengruppen zusammen, von denen

maschine entnehmen, so ergäbe dies im Kurzschluß- gemäß der unterschiedlichen Zonenbreite jeweils drei fall auch ein Zusammenbrechen der Erregung. - In - unmittelbar nebeneinanderliegen und - die vierte

der Praxis wird aber ^verlangt, daß die Generatoren diametral hierzu angeordnet ist. Der dick eingezeich-

einen Kurzschlußstromfüh'reri, was die'· Verwendung 55 nete Wicklüngssträng Z-W hat z. B. seinen Anfang Z

zusätzlicher Kompoundierungseinrichtungen erf order- in Nut l.und beginnt mit der Spulengruppe A. Daran lieh macht. ...anschließend folgen die. unmittelbar benachbarten

In jüngerer Zeit sind auch Anordnungen bekannt- Spulengruppen B und C, und als letzte ist die gegengeworden, die zur Speisung der Erregung die dritte überliegehde Spulengruppe D angeschlossen, von der Feldoberwelle ausnutzen (Hans Ludwig Platthaus: 60 das Wicklungsende W aus Nut 22 führt.
»Erregung von Synchronmaschinen durch die dritte Die Anzapfung Z₁ führt aus Nut 26, so daß als Harmonische des Luftspaltfeldes« in ETZ A1963, speisender Wicklungsteil für den Erregerkreis nur die S. 760 bis 762). Bei diesen Lösungen ist entweder beiden innersten Spulen der Spulengruppe A wirkeine zusätzliche Wicklung dreifacher Polzahl not- sam sind.

wendig, oder die Hauptwicklung wird in offener 65 F i g. 3 stellt für den betrachteten Strang Z-W die

Dreieckschaltung betrieben, was einen eigenen der Grundwelle zugeordneten Spannungsvektoren der

Maschinentransformator bzw. eine Zickzackdrossel einzelnen Wicklungsspulen dar. Durch Aneinander-

erforderlich macht. Diese Möglichkeiten sind auf- fügen entsprechend der Schaltung nach F i g. 2 ergibt