DE1563729C - Synchrone Blindleistungsmaschine mit lastabhängiger Gleichrichtererregung - Google Patents

Description

kannter Weise entweder durch geeignete Wahl des ihn bestimmenden Scheinwiderstandes oder durch entsprechende Bemessung des Stromwandlers, der den Grundanteil dem Erregergleichrichter zuführt, eingestellt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, nach dem Hochfahren der Maschine die beiden Erregerstromanteile für den Synchronisiervorgang algebraisch und nach dem Synchronisieren wieder geometrisch in Generatorschaltung zu überlagern. Dadurch erhält man das für das Synchronisieren erforderliche große Moment.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer gemäß der Erfindung ausgebildeten synchronen Blindleistungsmaschine, während Fig. 2 die Erregerstromkennlinien darstellt.

Eine synchrone Blindleistungsmaschine 1 wird über die beiden Gleichrichter 2 und 3 lastabhängig erregt. Dem Gleichrichter 2 wird dazu über dem Stromwandler 4, die Drosselspule 5 und den Kondensator 6 der lastunabhängige Grundanteil und dem Gleichrichter 3 über den Stromwandler 7 der lastab-. hängige Anteil des Erregerstromes zugeführt. Durch den Schalter 8 können die beiden Gleichrichter 2 und 3 wechselstromseitig parallel geschaltet werden. Ist der Schalter geschlossen, so werden die beiden Erregerstromanteile geometrisch in Generatorschaltung überlagert, bei offenem Schalter besteht algebraische Überlagerung. Ein steuerbarer Parallelweg, bestehend aus der halbgesteuerten Thyristorbrücke 9, der Drosselspule 10 und der Freilauf diode 11, ermöglicht eine Feinregelung des Erregerstromes.

Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Die Maschine 1 wird in üblicher Weise, z. B. im Selbstanlauf oder mit Anwurfmotor hochgefahren, wobei die Gleichrichter gleich- oder wechselstromseitig kurzgeschlossen sein können. Nach dem Hochfahren wird der Schalter 8 geöffnet, so daß die Maschine in algebraischer Überlagerung mit großem Moment in den Synchronismus gezogen wird. Ein Widerstand parallel zu den Schleifringen erleichtert diesen Vorgang. Durch Schließen des Schalters 8 wird dann die geometrische Überlagerung in Generatorschaltung hergestellt. Die Istwertkennlinie des Erregerstromes ist durch die Bemessung des Grundanteiles und des Lastanteiles bestimmt. Damit der Gesamterregerstrom steuerbar bleibt, liegt gemäß der Erfindung die Istwertkennlinie über der Sollwertkennlinie. In F i g. 2 sind über dem Ständerstrom I₁ die Sollwertkennlinie des Erregerstromes I_e und die Istwertkennlinien I/ und I_e" aufgetragen. I₁ bedeutet den abgegebenen Blindstrom, -I₁ den aufgenommenen. Die Sollwertkennlinie des Erregerstromes I_e ist wegen der mit zunehmendem Fluß wachsenden Sättigung nach oben leicht konvex gekrümmt. Bei der üblichen Bemessung der Erregereinrichtung für Generatorbetrieb wählt man den Grundanteil so, daß Sollwert I_eo und Istwert I'_eo zusammenfallen. Der Lastanteil des Erregerstromes ist durch die Gerade k · I₁ gegeben. Fügt man den Grundanteil V_eo — I_eo hinzu, so erhält man die Istwert-Kennlinie I/, die über einen weiten Bereich des abgegebenen Blindstromes I₁ zwischen Leerlauf und Vollast etwa mit der Sollwertkennlinie I_e zusammenfällt. Erst bei Überlast wird der Istwert kleiner als der Sollwert, so daß dann die Spannung etwas absinken würde, bis wieder ein Schnittpunkt möglich wäre. Im untererregten Bereich bleibt dagegen der Istwert stets unter dem Sollwert. Da man es in diesem Bereich meistens mit steigenden Netzspannungen zu tun hat, kann man nicht damit rechnen, daß sich die beiden Kennlinien in einem stabilen Schnittpunkt schneiden. Ein Betrieb mit Blindleistungsaufnahme ist mit dieser Einstellung der Istwertkennlinie nicht möglich. Erhöht man dagegen unter Beibehaltung der Lastanteilgeraden k ■ I₁ den Grundanteil von I_eo auf I"_eo, so verläuft der Istwert nach der Kennlinie I_e", und man hat im ganzen Bereich vom größten zulässigen abgegebenen Blindstrom, z. B. 1,51₁, bis zum größten möglichen aufgenommenen Blindstrom, z. B. -0,8Z₁, einen Überschuß Al_e" des Istwerterregerstromes I_e" über den Sollwerterregerstrom I_e (vgl. schraffierte Räche). Dieser Überschuß kann aber durch den Spannungsregler in den steuerbaren Parallelweg geleitet werden, so daß man den ganzen Bereich zwischen Blindleistungsabgabe und Aufnahme stetig durchfahren kann.

Dabei bleiben die grundsätzlichen Vorteile der lastabhängigen Erregung in Stromschaltung mit steuerbarem Parallelweg gewahrt. Die Maschine spricht mit großer Geschwindigkeit auf plötzliche Spannungsänderungen im Netz an und vermindert sie weitgehend durch sofortige Bereitstellung der jeweiligen Blindleistung, der Überschuß A I_e" des Istwerterregerstromes I" über den Sollwerterregerstrom/g sichert stabilen Betrieb im ganzen Bereich; der Parallelweg und der ihn steuernde Thyristor braucht nur für diesen Stromunterschied bemessen zu werden. Der Strom im Parallelweg 9 kann noch weiter dadurch verringert werden, daß der Parallelweg an eine höhere Spannung des Gleichrichterum-Spanners angeschlossen wird, als der Erregerspannung entspricht, und außerdem wird das dynamische Verhalten der Erregereinrichtung in keiner Weise durch den Parallelweg beeinflußt, weil er bei Spannungseinbruch sofort schließt.

Die Möglichkeit, lastabhängig erregte Blindleistungsmaschinen auch bei Blindleistungsaufnahme stabil zu betreiben, erweitert ihre Verwendung als Spannungsstützpunkt in Netzen und auf Fernleitungen ungemein. Diese Arbeitsweise der Maschine ist nur dadurch möglich, daß im ganzen Arbeitsbereich (über- und untererregt) die Istwertkennlinie des Erregerstromes über der Sollwertkennlinie liegt und daß der dadurch entstehende, nicht benötigte Überschuß durch einen Regler in einen gesteuerten Parallelweg geleitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

auf drei Arten überlagern. Einmal in der sogenann-

Patentansprüche: ten Generatorschaltung, bei welcher der Blindstrom

anteil des Maschinenstromes bei Übererregüng gleich-

1. Synchrone Blindleistungsmaschine für Blind- phasig mit dem Grundanteil ist, d. h. ein abgegebener leistungsabgabe- und -aufnahme, mit lastabhän- 5 Blindstrom stärkt die Erregung. Das hat zur Folge, giger · Gleichrichtererregimg in Stromschaltung daß ein aufgenommener Blindstrom die Erregung

- und mit geometrischer Überlagerung der Erreger- schwächt. Da eine; Blindleistungsmaschine beim Anstromanteile (Grund- und Lastanteil) in Genera- fahren motorisch arbeitet und Blindstrom aufnimmt, torschaltung, deren Erregercinrichtung aus einem wäre Bas Syri'chrionisiereri'in dieser Schaltung schwie-Erregergleichrichter . besteht, dem über einen io rig. Dreht man das Lastteil um 180°, so erhält man Stromwandler der Lastanteil und über einen wei- die sogenannte ^:Motorschaltung, d. h. ein aufgenomteren Stromwandler der durch einen Scheinwider- ' mener Blindstrom stärkt die Erregung und ein abgestand bestimmte Grundanteil des Erregerstromes gebener schwächt sie. Diese Schaltung ist daher bezuführbar ist, und aus einem von Thyristoren ge- sonders für Motoren geeignet, die vorwiegend mit steuerten Parallelweg zum Erregergleichrichter 15 einem Leistungsfaktor in der Nähe von eins arbeiten, zur Regelung des Gesamterregerstromes, d a - Beide bekannten Schaltungen, die Generatorschaldurch gekennzeichnet, daß durch eine tung und die Motorschaltung, haben eine vektorielle entsprechende' Bemessung der die Größe des bzw. geometrische Überlagerung des Grund- und Grundanteiles bestimmenden Teile der Erreger- . Lastanteils des Erregerstromes (s. auch deutsche Paeinrichtung die aus Grund- und Lastanteil gebil- 20 tentschrift 1011 978). Dann gibt es noch als dritte dete Istwertkennlinie (//') des Erregerstromes Art die algebraische Überlagerung, bei der sich der im ganzen Arbeitsbereich (übererregt und unter- Lastanteil unabhängig vom Leistungsfaktor stets al- Q\ erregt) über der Sollwertkennlinie (/,,) liegt und gebraisch zum Grundanteil hinzufügt. Will man jedaß der nicht benötigte Überschuß (J V) ^m ^^en doch den Erregerstrom in weiten Grenzen beeinflus-Parallelweg (9, 10, 11) leitbar ist. . as sen, wie dies z. B. bei einer Blindleistungsmaschine

2. Synchrone Blindleistungsmaschine nach An- erforderlich ist, so .stößt man bei der algebraischen Spruch 1 für Selbstanlauf, dadurch gekennzeich- Überlagerung auf Schwierigkeiten, weil man dann net, daß nach dem Hochverfahren die beiden beide Anteile beeinflussen muß.
Erregerstromanteile für den Synchronisiervor- Die vorliegende Erfindung zeigt nun, wie man gang algebraisch, nach dem Synchronisieren wie- 30 diese Schwierigkeiten vermeidet und mit einem einder geometrisch in Generatorschaltung Überlager- zigen steuerbaren Parallelweg für den ganzen Ärbeits-

bar sind. bereich der Blindleistungsmaschine, sowohl für Blind- \

3. Synchrone Blindleistungsmaschine nach An- leistungsabgabe (übererregt) als auch für Blindlei- j Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erre- stungsaufnahme (untererregt), auskommt. Die Erfingergleichrichter in zwei Gruppen (2, 3) unterteilt 35 dung betrifft eine derartige synchrone Blindleistungsist, von denen die eine (3) mit dem Lastanteil, maschine für Blindleistungsabgabe- und -aufnahme

die andere (2) mit dem Grundanteil speisbar ist mit lastabhängiger Gleichrichtererregung in Strom- und daß die beiden Gruppen auf der Wechsel- schaltung und mit geometrischer Überlagerung der Stromseite durch einen Schalter (8) verbindbar Erregerstromanteile. (Grund- und Lastanteil) in Ge-(geometrische Überlagerung) oder trennbar (al- 40 neratorschaltung, deren Erregereinrichtung aus-einem gebraische Überlagerung) sind. . ■ '■ Erregergleichrichter, besteht, dem über einen Strom

wandler der Lastanteil und über einen weiteren

-. . Stromwandler der durch einen Scheinwiderstand be-

. stimmte Grundanteil, des. Erregerstromes zuführbar

45 ist, und aus einem von Thyristoren gesteuerten Par-

Es ist bekannt, Synchronisiermaschinen lastabhän- allelweg zum Erregergleichrichter zur Regelung des gig in Stromschaltung über Gleichrichter zu erregen. Gesamterregerstromes.

Dem Erregergleichrichter wird dabei . über einen Gemäß der Erfindung liegt durch eine entspre-

Stromwandler ein lastabhängiger Erregerstromanteil chemie Bemessung der die Größe des Grundanteils (Lastanteil) und über einen weiteren Stromwandler 50 bestimmenden Teile der Erregereinrichtung die aus: ein durch einen Scheinwiderstand bestimmter lastun- Grund- und Lastanteil gebildete Istwertkennlinie des abhängiger Grundanteil des Erregerstromes züge- ..Erregerstromes im ganzen. Arbeitsbereich (übererregt führt. Um weiterhin eine Feinregelung des Gesamt- und untererregt) über der Sollwertkennlinie, und der erregerstromes zu erreichen, hat man hoch einen von ·.' nicht benötigte Überschuß;ist-Jn deii Parällelweg Thyristoren gesteuerten Parallelweg zum Erreger- 55 leitbar. , · >., -, ,..

Gleichrichter vorgesehen (britische Patentschrift Die Sollwertkennlinie.des Erregerstromes ist we-

606). ' gen der mit zunehniendem Fluß wächsenden Sätti-

Derartig lastabhängig erregte Synchronmaschinen gung nach oben leicht konvex gekrümmt. Die Isteignen sich im besonderen Maße als Blindleistungs- wertkennlinie des Erregerstromes ist dagegen eine maschinen zur Stützung der Spannung in Netzen und 60 gerade Linie. Durch die gemäß der Erfindung vorauf Fernleitungen, weil sie sehr schnell auf Span- genommenen Bemessung des Grundanteiles ist so, , nungsänderungen ansprechen, die durch plötzliche daß die Istwertkennlinie im ganzen Arbeitsbereich Laständerungen verursacht werden. Infolgedessen über der Sollwertkennlinie liegt, erhält man in diesem kommt es erst gar nicht zu einem nennenswerten gesamten Bereich einen Überschuß an Erregerstrom. Spannungseinbruch. 65 Dieser wird aber von dem thyristorgesteuerten Par-

Man kann nun in bekannter Weise bei der Erre- allelweg aufgenommen, so daß die Blindleisturigsgung in Stromschaltung die beiden Erregerstroman- maschine im ganzen Arbeitsbereich regelfähig bleibt. , teile, den lastunabhängigen und den lastabhängigen, Die Größe des Grundanteiles wird in an sich be-