DE221248C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES Λ

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 221248 KLASSE 21c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24.JuIi 1908 ab.

Die Erfindung hat den Zweck, die Schwierigkeiten zu beseitigen, welche beim Parallelbetrieb mehrerer Wechselstromgeneratoren auftreten, deren Erregung durch je einen selbsttätigen Spannungsregler beeinflußt wird. Diese Schwierigkeiten beruhen im wesentlichen darauf, daß sowohl die magnetischen Eigenschaften der Erregerkreise der Generatoren als auch die mechanischen Eigenschaften der Spannungsregler mehr oder weniger voneinander abweichen. So kann beispielsweise bei eintretendem Spannungsabfall im Netz die zum Ausgleich des Spannungsabfalls erforderliche Erhöhung der Erregerspannung bei den verschiedenen Gene-

>5 ratoren ungleichmäßig und mit verschiedener Geschwindigkeit erfolgen. Die hierdurch entstehenden Abweichungen von der richtigen Erregerspannung, welche eine ungleichmäßige Verteilung der wattlosen Belastung und watt-

ao lose Ausgleichströme zwischen den Generatoren zur Folge haben, bleiben nach beendetem Spannungsausgleiqh bestehen. Denn in dem Augenblick, in welchem die normale Netzspannung wieder erreicht ist, werden sämtliche Regler

»5 unabhängig von der Höhe der augenblicklichen Erregerspannung des zugehörigen Generators ihre Regelungstätigkeit einstellen.

Durch die nachstehend beschriebene Einrichtung wird die Verteilung der wattlosen Komponente der Belastung geregelt und das Auftreten von wattlosen Ausgleichströmen vermieden, indem bei unrichtiger Verteilung der Strombelastung und beim Vorhandensein von Ausgleichströmen die Regler außer von der Spannung auch noch von einer Kraft beeinflußt werden, deren Größe von den auftretenden Belastungsunterschieden und von der Höhe der Ausgleichströme abhängig ist und welche bewirkt, daß die Erregerspannung bei den zu niedrig erregten Generatoren erhöht und bei den zu hoch erregten erniedrigt wird.

In der Zeichnung ist die Anordnung beispielsweise für drei auf die Sammelschienen s parallel arbeitende Drehstromerzeuger g, g', g" dargestellt. Die Regelung auf konstante Spannung wird durch drei Regler r, r', r" bewirkt. In der Zeichnung sind als Regler beispielsweise die bekannten Tirrillregler (vgl. Patentschrift 158415) schematisch dargestellt, und zwar in ihrer einfachsten Form, indem das periodische Kurzschließen der Widerstände w, w', w" in den Nebenschlußkreisen der Erregermaschinen e, e', e" ohne Vermittlung eines Relais unmittelbar durch die beweglichen Kontakte a, b bzw. a', ¥ bzw. a", b" erfolgt. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die Verwendung des Tirrillreglers, sondern ist anwendbar in Verbindung mit allen Reglern, welche sich durch die Netzspannung und durch den Generatorstrom in der nachstehend beschriebenen Weise beeinflussen lassen.

Der Ausgleich der durch Belastungsänderung hervorgerufenen Spannungsschwankungen wird eingeleitet durch die Relais d, d', d", welche vermittels der beweglichen Eisenkerne c, c', c" auf die die Kontakte b, b', b" tragenden Hebel k, k', k" einwirken. Jedes dieser Relais ist mit zwei Wicklungen f und h, f und h', f" und h"

(2. Auflage, ausgegeben am· S. Januar rrjri./

versehen. Die Wicklungen f, f, f" sind an die Spannung des zugehörigen Generators bzw. an die Netzspannung angeschlossen und werden von einem dieser Spannung proportionalen Strom durchflossen. Wenn die Wicklungen Ji, ti', h" stromlos sind, so sind bei einer ganz bestimmten Netzspannung die Hebel k, k', k" durch die auf die Kerne c, c', c" ausgeübte Zugkraft der Wicklungen f, f, f" einerseits mnd durch die Zugkraft einer Feder oder auch eines Gewichts andererseits im Gleichgewicht. Wenn dagegen die Netzspannung den normalen Wert über- oder unterschreitet, so wird durch Änderung der Schließungsdauer der Kontakte a, b, a', V und a", b" der Mittelwert der pulsierenden Erregung der Generatoren um so viel erniedrigt oder erhöht, bis der normale Spannungswert und damit das Gleichgewicht der Hebel Jt, k', k" wieder hergestellt ist. Die Wicklungen Ji, ti', ti' der Relais sind an Sekundärwicklungen m, m', m" von Stromwandlern t, t', t" angeschlossen, deren Primärwicklungen p, p', p" in je einer Hauptstromleitung des zugehörigen Generators liegen. Jeder Stromwandler hat noch eine zweite Sekundärwicklung η bzw. n' bzw. n", welche einem später zu erörternden Zwecke dient, und welche wir uns vorläufig fortgelassen denken.

Gemäß der Erfindung sind nun die Über-Setzungsverhältnisse zwischen Primär- und Sekundärkreis so gewählt, daß bei richtiger Verteilung des Netzstromes auf die drei Generatoren die Sekundärspannungen sämtlicher Stromwandler gleich groß sind; ferner sind die Enden der Sekundärwicklungen sämtlicher Strormvandler parallel zueinander angeordnet, derart, daß die Sekundärspannungen bei richtiger Verteilung des Netzstromes sich gegenseitig aufheben, so daß die Sekundärkreise m, m', m" und somit auch die Wicklungen Ji, ti, Ji" in diesem Falle stromlos sind.

Wenn jedoch die richtige Stromverteilung nicht vorhanden ist und ein Teil der Generatoren zu hoch, der andere Teil zu niedrig belastet ist, so ist die Sekundärspannung derjenigen Stromwandler, welche zu den zu hoch belasteten Generatoren gehören, höher als die Sekundärspannung der übrigen Stromwandler. Die Folge davon ist das Auftreten von Ausgleichströmen in den Sekundärwicklungen m, m', m" und in den Spulenwicklungen h, ti, h". Diese Erscheinung wird in verstärktem Maße auftreten, wenn zwischen den hoch erregten und den zu niedrig erregten Generatoren Ausgleichströme fließen, da diese in den Stromwandlerwicklungen der zu hoch erregten Generatoren in umgekehrter Richtung fließen als in denjenigen der zu niedrig erregten Generatoren. Infolgedessen sind die durch die Ausgleichströme hervorgerufenen Sekundärspannungen der Stromwandler in diesem Falle nicht mehr entgegengesetzt, sondern gleichgerichtet und werden sich deshalb addieren. Die in den Stromwicklungen Ji, Ji', h" der Relais hervorgerufenen Ströme werden nun verschieden gerichtet sein, je nachdem der zugehörige Generator zu hoch oder zu niedrig erregt ist, und ihre Amperewindungen werden sich dementsprechend zu den Amperewindungen der Spannungswicklungen f, f, f" entweder addieren oder von denselben subtrahieren. Man verbindet nun die Strom Wicklungen untereinander und mit den Stromwandlern so, daß sich ihre Amperewindungen für den Fall, daß der zugehörige Generator zu hoch erregt ist, zu den Ampere- · windungen der Spannungswicklung addieren, im umgekehrten Falle dagegen von ihnen subtrahieren. Um das auf diese Weise gestörte Gleichgewicht der Hebel k, k', k" wieder herzustellen, müssen die Spannungsregler je nach der Richtung des Stromes in der Stromwicklung die Erregung der Generatoren so lange erniedrigen bzw. erhöhen, bis die Ströme in den Wicklungen Ji, ti, Ji" verschwunden sind, d. h. bis das richtige Belastungsverhältnis hergestellt und die Ausgleichströme beseitigt sind.

Es ist zu beachten, daß sich die Amperewindungen der Spulenpaare f, Ji, f, Ji' und f", Ji" nicht arithmetisch, sondern vektoriell addieren, und daß es daher von wesentlicher Bedeutung ist, ob ein Phasenunterschied zwischen diesen Amperewindungen besteht oder nicht. In der Zeichnung ist beispielsweise mit Absicht der Stromwandler jedesmal in die mittlere Leitung des Drehstromgenerators gelegt, während die Spannungswicklungen f, f, f" an den beiden anderen Leitungen liegen. Nun folgt aus der Theorie, daß in einem Drehstromnetz die Wattkomponente des Stromes in irgendeiner Leitung der Phase nach um 90 ° gegen die Spannung zwischen den beiden anderen Leitungen verschoben ist. Infolgedessen besteht auch bei reiner Wattbelastung der Generatoren zwischen dem Strom in den Sekundärwicklungen der Stromwandler m, m', m" bzw. in den Wicklungen h, ti, ti' einerseits und dem Strom in den Wicklungen f, f, f" andererseits eine Phasenverschiebung von 90 °. Da sich die Amperewindungen der beiden Wicklungen vektoriell addieren und die Amperewindungen der Stromwicklung praktisch höchstens 10 bis 20 Prozent derjenigen der Spannungswicklung betragen sollen, so wird eine Differenz in der reinen Wattbelastung der Generatoren den Regler wenig beeinflussen. Sobald jedoch die Generatoren wattlosen Strom liefern, treten bei unrichtiger Verteilung dieses Stromes auf die Generatoren bzw. beim Vorhandensein von wattlosen Ausgleichströmen .in den Wicklungen h,ti,h" Ströme auf, welche mit den Strömen in den Spannungswicklungen f, f, f" in Phase bzw. iao gegen sie um 180 ° verschoben sind und sich dementsprechend unmittelbar arithmetisch ad-

dieren bzw. subtrahieren. In diesem Fall werden also die Regler kräftig beeinflußt. Bei Einphasengeneratoren muß 'man eine Phasenverschiebung zwischen den Strömen in den beiden Wicklungen künstlich hervorrufen, indem man entweder den Strom in der Spannungswicklung gegen die Wattkomponente des Generatorstromes oder den Sekundärstrom des Stromwandlers gegen den P.rimärstrom verschiebt.

ίο Man kann sich dabei der bekannten Schaltungen bedienen, welche bei Instrumenten nach Ferraris^-Prinzip angewendet werden, um eine 90 "-Phasenverschiebung zwischen den wirksamen Feldern hervorzurufen.

Ein Nachteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß, wenn sich bei richtiger Verteilung des Netzstromes auf die Generatoren die Sekundärspannungen der Stromwandler t, t', i" gegenseitig aufheben und die Sekundärwicklungen m, m', m" stromlos sind, die Primärwicklungen p, p', p" der Stromwandler in dem Eisenkern ein kräftiges Feld hervorrufen, so daß durch den großen induktiven Widerstand ein verhältnismäßig großer Spannungsabfall be-

wirkt wird. Um diesem Übelstand abzuhelfen, kann man noch je eine zweite Sekundärwicklung n, ri, n" auf den Strom wandlern anbringen. Diese Wicklungen werden nun so zusammengeschaltet, daß sich bei richtiger Stromverteilung ihre Spannungen nicht aufheben, sondern addieren. Bei richtiger Verteilung des Netzstromes entspricht dann dem Primärstrom sämtlicher Stromwandler ein und derselbe Sekundärstrom, und dieser fließt hintereinander durch die Wicklungen n, n', n" und hebt die Induktion im Eisen und damit den induktiven Widerstand der Primärwicklungen fast -völlig auf. Durch die Vorgänge in den Wicklungen n, n', n" wird die vorher beschriebene Wirkung der Wicklungen m,m',m" nicht beeinträchtigt, weil in den ersteren nur derjenige Strom fließt, dessen Übertragung auf die letzteren und dessen Einwirkung auf den Regler durch die Gegenschaltung der Wicklungen in, m', m" verhindert wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Vertei- . lung der wattlosen Belastung bei parallel arbeitenden Wechselstromgeneratoren, von denen jeder einen besonderen, selbsttätigen Spannungsregler hat, der außer einer von der Generator- bzw. Netzspannung beeinflußten Wicklung eine zweite, von den Sekundärspannungen der in die Hauptleitungen der Generatoren eingeschalteten Stromwandler gespeiste Hilfswicklung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen der Stromwandler, von denen jede mit der Hilfsspule des Spannungsreglers des sie speisenden Generators in Reihe geschaltet ist, parallel zueinander angeordnet sind, derart, daß bei richtiger Verteilung des Gesamtstromes auf die einzelnen Generatoren die Sekundärwicklungen der Stromwandler und die mit ihnen in Reihe geschalteten Hilfswicklungen stromlos bleiben, während in ihnen bei unrichtiger Verteilung des Gesamts.tromes bzw. beim Vorhandensein wattloser Ausgleichströme Ströme von solcher Richtung und Phase auftreten, daß die Erregung der zu gering belasteten Generatoren erhöht, diejenige der zu hoch belasteten erniedrigt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von den Stromwandlern (t,f...) außer der die Hilfswicklung beeinflussenden Sekundärwicklung (m, m'...) noch eine zweite Sekundärwicklung (n, n'...) erhält, die alle so zueinander geschaltet sind, daß der in ihnen fließende Strom das Auftreten einer hohen Induktion im Eisenkern der Stromwandler und damit das Auftreten eines hohen induktiven Spannungsabfalles in den Primärwicklungen (p, p' ) verhindert.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.