DE1588470B2 - Schutzschaltungsanordnung fuer den erregerstromkreis einer von einem erregergenerator ueber rotierende gleichrichter erregten schleifringlosen synchronmaschine - Google Patents

Description

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fährdende Störungen für den gesamten rotierenden wert wird über einen Einstellwiderstand 8 und eine

Erregerstromkreis gebildet wird. Gleichrichterbrücke 9 auf den einen Eingang der

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- Vergleichseinrichtung 11 gegeben. Der andere Einlöst, daß eine Vergleichseinrichtung mit einstellbaren gang der Vergleichseinrichtung 11 wird mit dem von Ansprechwerten derart vorgesehen ist, daß der Ist- 5 der Erregerwicklung 17 des Erregergenerators 3 abwert des Erregerstromes des Erregergenerators mit gegriffenen Erregerstrom beaufschlagt. Die Einsteleinem aus Strom, Spannung und Leistungsfaktor der lung der Ansprechspannung für die Eingänge der Synchronmaschine gebildeten analogen Sollwert des Vergleichseinrichtung 11 im Betriebsfall kann zweckdafür benötigten Erregerstromes vergleichbar ist, daß mäßigerwise mit einem Kreuzzeigerinstrument 10 der Vergleichseinrichtung ein Zeitglied zur zeitlichen io vorgenommen werden. Mit diesem Instrument ist Abstimmung von Soll- und Istwert des Erregerstro- gleichzeitig eine optische Kontrolle der einzelnen mes zugeordnet ist und daß der Vergleichseinrichtung Werte und eine Ablesung des Quotienten möglich, eine Auswerteinrichtung derart nachgeschaltet ist, Da der aus Strom, Spannung und Leistungsfaktor der daß im Störungsfall die Ausschaltvorrichtung auslös- Synchronmaschine 1 gebildete analoge Sollwert des bar ist. 15 Erregerstromes nicht direkt mit dem Erregerstrom des

Somit ist es mit geringen Mitteln vorteilhaft mög- Erregergenerators 3 verknüpft ist, sondern über die

Hch, für den gesamten rotierenden Erregerstromkreis Zeitkonstante des Erregerstromkreises 4 und die des

einen wirksamen Schutz bei gefährlichen Störungen Erregergenerators 3, ist hier der Vergleichseinrich-

zu erhalten, wobei auch die symmetrischen Fehler bei tung 11 ein Zeitglied 12 nachgeschaltet. Das Zeitglied

der Gleichrichterschaltung miterfaßt werden. 20 12 kann einstellbar sein. Die Vergleichseinrichtung

Zum Vergleich zwischen Ist- und Sollwert des Er- 11 und das Zeitglied 12 arbeiten auf eine Auswerteinregerstromes ist eine (an sich bekannte) Quotienten- richtung 13, hier eine Summierschaltungsanordnung, bildung vorgesehen. Dazu ist vorteilhaft als Ver- die im Störungsfall eine Ausschaltvorrichtung 14 ausgleichseinrichtung eine Komparatorschaltung vorge- löst.

sehen, und es ist dieser als Auswerteinrichtung eine 25 Neben den Zeitkonstanten, die durch den Erreger-Summierschaltungsanordnung nachgeschaltet. Bei generator 3 und den Erregerstromkreis 4 bedingt einfachen Schaltungen (z. B. bei einem Synchronmo- sind, gibt es noch weitere Störfaktoren, wie z. B. den tor) ist zum Vergleich zwischen Ist- und Sollwert des Temperatureinfluß in den elektrischen Wicklungen. Erregerstromes eine (an sich bekannte) Differenzbil- Besonders in der Polradwicklung 15 der Synchrondung vorgesehen, was z. B. durch Ansprechen eines 30 maschine 1 macht sich die Widerstandserhöhung Differenz-Relais erfolgen kann. Zur Anzeige von Ist- durch steigende Temperaturen bemerkbar, so daß und Sollwert des Erregerstromes und/oder zum Ein- sich der Istwert des Erregerstromes des Erregergenestellen des Quotienten oder der auftretenden Diffe- rators 3 um den Faktor von 1,5 bei konstantem anarenz ist ein Kreuzzeigerinstrument angeordnet. logen Sollwert erhöhen kann.

Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausfüh- 35 Dieser Temperatureinfluß kann durch einen grorungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher beschrie- ßen Toleranzbereich innerhalb der Schutzschaltungsben werden, anordnung aufgefangen werden; denn bei gleich-

Ein Erregerstromkreis 4, der sich aus einer umlau- stromseitigen oder drehstromseitigen Kurzschlüssen fenden Polradwicklung 15 einer Synchronmaschine 1, und bei schweren Kurzschlüssen in der Gleichrichtereiner rotierenden Gleichrichteranordnung 2 und einer 4° schaltung, also allgemein bei Störungen, bei denen ebenfalls umlaufenden Ankerwicklung 16 eines Er- ein Stillsetzen der Maschine angebracht ist, ist der regergenerators 3 zusammensetzt, soll durch die Unterschied zwischen dem Istwert des Erregerstro-Schutzschaltungsanordnung nach der Erfindung ge- mes des Erregergenerators 3 und dem analogen Sollschützt werden. Diese ruhende Schutzschaltungsan- wert wesentlich größen Die Schutzeinrichtung nach Ordnung arbeitet nach dem Prinzip des Stromverglei- 45 der Erfindung bietet somit den Vorteil, durch entches. Da jedoch nur der Erregerstrom des Erreger- sprechende Einstellung dann anzusprechen, wenn ein generators 3, der durch dessen Erregerwicklung 17 grober Fehler vorliegt, da ja erst dann ein Stillsetzen fließt, leicht meßbar ist (Istwert), wird für den nicht der Maschine erforderlich ist.

ohne weiteres zugänglichen Strom des Erregerstrom- Die Schutzschaltungsanordnung nach der Erfin-

kreises 4 ein analoger Wert aus der Spannung, dem 50 dung hat neben ihrem eigentlichen Zweck, den Ro-

Strom und dem Leistungsfaktor der Synchronma- torkreis zu schützen, noch den Vorteil, daß sie auch

schine 1 gebildet (Sollwert). bei einigen Fehlern der Ständerwicklung der Syn-

Der Vergleich zwischen dem Istwert des Erreger- chronmaschine, etwa bei einem Leiterbruch, an-

stromes des Erregergenerators 3 mit dem aus Strom, spricht. Sofern also für derartige Fehler keine spe-

Spannung und Leistungsfaktor der Synchronma- 55 zielle Schutzeinrichtung vorgesehen ist (z.B. bei

schine zu bildenden analogen Sollwert des dafür be- kleineren Maschinen), übernimmt die beschriebene

nötigten Erregerstromes erfolgt mittels einer Ver- Schutzschaltungsanordnung auch noch teiweise für

gleichseinrichtung 11, hier z. B. durch Quotientenbil- den Generatorständer Schutzaufgaben,

dung mittels eines Komparators. Auftretende Schieflastfehler können durch einen

Die spannungsabhängige Sollwertkomponente er- 60 dreiphasigen Aufbau behoben werden. Fehler bei der hält man über einen Spannungswandler 6, die vom Bildung der Spannungskomponente für den Sollwert, Strom der Synchronmaschine 1 abhängige Kompo- die durch Sättigungserscheinungen der Synchronmanente (mit dazugehörigem Leistungsfaktor entspre- schine 1 auftreten können, lassen sich leicht durch Verchend dem Phasenwinkel zwischen Strom und Span- Wendung von nichtlinearen Widerständen korrigieren, nung) ergibt sich über einen Stromwandler 5 aus dem 65 Für die Bildung des analogen Sollwertes aus Span-Spannungsabfall an einem Widerstand?. Der am nung, Strom und Leistungsfaktor der Synchronma-Spannungswandler 6 und am Widerstand 7 gebildete, schine ist eine Verwendung der für die Regelung bedem Erregerstrom im Betriebsfall proportionale Soll- nötigten Blindstromstatik möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 ·■"··· 2 Maschinen, auf die Gleichrichterbelastung sowie auf Patentansprüche: die Erregerstrom-Oberwellen sowohl des Erregergenerators als auch der Synchronmaschine zurückzu-

1. Schutzschaltungsanordnung für. den Erreger- führen. Es müssen die betriebsmäßigen Oberwellen Stromkreis einer von einem Erregergenerator über 5 also selektiv ausgefiltert werden, womit hohe Anforrotierende Gleichrichter erregten schleifringlosen derungen an das Selektivfilter gestellt werden. AnSynchronmaschine mit einer Ausschaltvorrich- dererseits muß jedoch beachtet werden, daß genütung, dadurch gekennzeichnet, daß eine gend breite Resonanzkurven bei den Filtern vorlie-Vergleichseinrichtung (11) mit einstellbaren An- gen, damit bei Frequenzverschiebungen durch Drehsprechwerten derart vorgesehen ist, daß der Ist- io Zahländerungen nicht etwa die Oberwellen, die durch wert des Erregerstromes des Erregergenerators Störungen auftreten, gerade ausgeschieden werden. (3) mit einem aus.' Strom, Spannung und Lei- ..Bestimmte Frequenzen von Ausgleichströmen, die instungsfaktor der Synchronmaschine (1) gebildeten folge unsymmetrischer Zweige der Ankerwicklung analogen Sollwert des dafür benötigten Erreger- des Erregergenerators in dessen Feldwicklung fließen stromes vergleichbar, ,ist, daß der Vergleichsein- 15 und bestimmte Oberwellen, die durch netzseitige richtung (11) ein Ze'ifglied (12) zur zeitlichen Ab- Schieflast oder netzseitigen Kurzschluß über die Synstimmung von Sollr und Istwert des Erregerstro- chronmaschine und den Erregerstromkreis auf die mes zugeordnet ist, und daß der Vergleichsein- Feldwicklung des Erregergenerators übertragen werrichtung (11) eine Auswerfeinrichtung'(13) derart den, können dabei trotz bestmöglicher Filter in vielen nachgeschaltet ist, daß im Störungsfall die Aus- 20 Fällen nicht mehr herausgesiebt werden. Darüber schaltvorrichtung (14) auslösbar ist. hinaus spricht die bekannte Schutzschaltungsanord-

2. Schutzschaltungsanordnung nach An- nung eben nur bei unsymmetrischen Fehlern an.
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ver- Auch ist allgemein bekannt, z. B. bei einem drehgleich zwischen Ist- und Sollwert des Erregerstro- zahlgeregelten Antrieb ein Über- oder Unterdrehmes eine Quotientenbildung vorgesehen ist. 25 zählrelais oder z. B. bei einer elektrischen Maschine

3. Schutzschaltungsanordnung nach An- neben einer Stromregelung noch eine Überstromüberspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ver- wachung vorzusehen.

gleichseinrichtung (11) eine Komparatorschal- Weiterhin ist durch die deutsche Patentschrift

tungsanordnung vorgesehen ist. 557 280 eine Regelanordnung für Kraftmaschinen

4. Schutzschaltungsanordnung nach An- 30 bekannt, bei der durch Impulse ein auf die Energiespruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ver- zufuhr wirkendes Glied gesteuert wird, indem dem gleich zwischen Ist-.und Sollwert des Erregerstro- Regler Impulse zugeführt werden, wenn der Istwert mes eine Differenzbildung vorgesehen ist. der Leistungsabgabe vom Sollwert um einen be-

5. Schutzschaltungsanordnung nach An- stimmten Betrag abweicht. Zur Anzeige von Gefahspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß als Aus- 35 ren wird dabei eine Einrichtung verwendet, welche Werteinrichtung (13) eine Summierschaltungsan- die gleichsinnigen und aufeinanderfolgenden Impulse Ordnung nachgeschaltet ist. zählt und die nach Überschreiten einer gewissen Im-

6. Schutzschaltungsanordnung nach einem der pulszahl die Störung anzeigt, sofern nicht zwischen-Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Gegenimpulse auftreten.

zur Anzeige von Ist- und Sollwert des Erreger- 40 Ferner ist durch die deutsche Patentschrift 713 031 stromes und/oder zum Einstellen des Quotienten eine Vorrichtung zur Einregelung elektrischer Grö- oder der Differenz von Ist- und Sollwert des Er- ß_en, z. B. der Leistungsabgabe von Stromerzeugern, regerstromes ein Kreuzzeigerinstrument (10) an- auf einen vorgeschriebenen Wert bekannt, bei der geordnet ist. eine dem Sollwert der zu regelnden Größe entspre-

45 chende Geschwindigkeit mit einer dem Istwert der zu regelnden Größe entsprechenden Geschwindigkeit

verglichen wird. Im Normalfall erfolgt periodisch

eine Rückführung der Vergleichsglieder in ihre Ruhe-

lage. Dabei wird der Zeitabstand zwischen dem Ent-

so kuppeln der Vergleichsanordnung und ihrem erneu-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschal- ten Ansprechen gemessen. Sofern der Zeitabstand tungsanordnung für den Erregerstromkreis einer von eine den Störungsfall bedeutende Zeit unterschreitet, einem Erregergenerator_über rotierende Gleichrichter spricht die Vorrichtung an.

erregten schleifringlosen Synchronmaschine mit einer Derartige für Regelkreise bekannte Anordnungen

Ausschaltvorrichtung. ; : 55' sind als Schutzeinrichtung für den rotierenden Er-

Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt regerstromkreis einer schleifringlosen Synchronmaideutsche Auslegeschrift 1 181 805). Sie arbeitet nach schine nicht oder nur unter großem technischen Aufdem Prinzip, daß der unsymmetrisch belastete Er- wand einsetzbar. Insbesondere spielt dabei eine regergenerator bestimmte Spannungsoberwellen in Rolle, daß der Erregerkreis nicht direkt zugänglich seiner Feldwicklung aufweist, die ein Kriterium des 60 ist, sofern man die Vorteile einer schleifringlosen AnFehlers darstellen und die eine Abschaltung auslösen Ordnung nutzen will, also Hilfsschleifringe nicht verkönnen. Es ergeben sich dabei jedoch erhebliche wendet werden können.

Nachteile, die zum Teil auch bei erhöhtem Aufwand Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einer

nicht zu beseitigen sind. Die Schutzschaltungsanord- Schutzschaltungsanordnung der eingangs genannten nung spricht nämlich unter Umständen auch auf 65 Art darin, daß bei einfachem Aufbau und geringem Oberwellen an, die im normalen Betrieb auftreten Aufwand alle, also auch die symmetrischen Fehler oder auftreten können. Diese betriebsmäßigen Ober- der Gleichrichterschaltung erfaßt werden und gleichwellen sind auf die Nutung der Ankerwicklungen der zeitig ein wirksamer Schutz gegen die Maschine ge-