DE2347657A1 - Einrichtung mit stromtransformator und drossel fuer selbsterregung und compoundierung von synchronmaschinen - Google Patents

Description

• EINRICHTUNG MIT STROMTRANSFORMSTOR UND DROSSEL FÜR SELBSTERREGUNG UND COMPOUNDIERUNG VON SYNCHRONMASCHINEN Gegenstand der rfindung ist eine statische Einrichtung für Selbsterregung un; Compoundierung von Synchronmaschinen, zusammengesetzt aus einem Stromtransformator, einer Drossel, Sondensatoren und Gleichrichtern. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird die Klemmenspannung der Synchronmaschine bei verschiedenen Arbeitsbedingungen mit grösserer oder kleinerer Genauigkeit auf dem Nennwert gehalten, indem die Erregerwicklung über den Gleichrichter mit genau demjenigen stromwert gespeist wird, wie er bei der betreffenden Arbeitbedingung (d.h. beim betreffenden Wert des laststromes und des teistungsfaktors) für die Erhaltung der Nennspannung notwendig ist. Die Einrichtung ist vor allem für grössere Einheiten (der Leistung nach) von Schiffsynchronmaschinen sowie für maschinen für andere Zwecke vorteilhaft.
• Heute sind verschiedene Schaltungen und konstruktive Ausführungen von statischen Einrichtungen für Selbsterregung und Compoundierung von Synchronmaschinen verschiedener Leistungen bekannt.
• Diese Einrichtungen werden bei höheren Leistungen von Schiffsynchronmaschinen sind bei nach der Leistung ähnlichen Synchronmaschinen ziemlich plump oder kostspielig.
• Das Ziel der Erfindung ist es, für Synchronmaschinen erwähnter leistungen eine maximale Einfachheit, möglichst gute elektrische Eigenschaften (Schnelligkeit und Genauigkeit der Regelung) bei möglichst niedrigem Preis der Erregereinrichtung zu erzielen.
• Die Erfindung wurde mit geeigneter Dimensionierung und Verbindung der Teile in der Erregereinrichtung realisiert.
• Das erwähnte Ziel wird mit der erfindungsmässigen Ausführun erreicht, die dadurch die gegenseitige Verbindung der Drossel, des Stromtransformators, des Gleichrichters, des Kondensators und der Synchronmaschine gekennzeichnet ist, womit auch die Rolle jedes einzelnen Elements der Erregereinrichtung in enger Verbindung steht. Kennzeichnend ist es auch, dass die Kapazität des Kondensators so gewählt wird, dass ein wenigstens ungefähre Resonanz mit der Induktivität der Drossel bei der Nennfrequenz besteht.
• Die Erfindung kann genauer aufgrund von Zeichnungen veranschaulicht werden, die zeigen: Fig. 1 die elektrische Grundschaltung der inrichtung, Fig. 2 die gleiche Schaltung in modofiziertar Form, und Big. 3 die elektrische Schaltung mit Windungsanzapfungen der Drossel und des Stromtransformators.
• In Fig. 1 ist es zu sehen, dass die Erregerwicklung 5 der Synchronmaschine über den Gleichrichter 4 aus der Wicklung 3 der Drossel I gespeist wird. Die Wicklungen 2 und 3 der Drossel I sind leitend miteinander verbunden, wobei an ihre VerbIndungspunkte oder an irgendeine von den Windungen der Wickungen 2 und 3 die Sekundärseite 8 des Stromtransformators II angeschlossen ist. Die Kondensatoren 6 sind an die Enden der wicklung 3, die denen entgegengesetzt sind, it welchen diese Wickung mit der Wicklung 2 verbunden ist, angeschlossen bzw. werden mit irgend einer Windung der sSicklung 3 verbunden. Die Gleichrichter werden mit der Drossel an irgendeiner windung der Vicklung 3 einschliesslich der Endausführungen dieser Wicklung verbunden.
• Die Wicklungen 3 können auch ausgelassen werden, wobei die Kondensatoren 6 etwas vergrössert werden; dann werden die Kondensatoren und Wicklungen 2 direkt verbunden und die Gleichrichter sind an den Verbinaungspunkt der wicklung 2 mit dem Kondensator 6 oder an irgendeine von den windungen der Wicklung 2 angeschlossen. Die Wicklungen 2 werden an den Enden, die denen entgegengesetzt sind, mit welchen diese Wicklungen mit den 7;icklungen 3 verbunden sind, aus den Ausführungen der Ankerwicklung 1 der Maschine bzw. aus beliebigen Punkten der Primärwicklungen 7 des Stromtransformators II einschliesslich ihrer Ausführungen gespeist. Die Kapazität des Kondensators 6 ist nach Bedarf in jeder Phase wenigstens ungefähr auf die Resonanz bei der Nennfrequenz mit der Induktivität der sricklung der Drossel I abgestimmt. Durch die Primärwicklung 7 des Stromtransformators II fliesst der Laststrom der Synchronmaschine, da die Primärwicklung 7 mit der Statorwicklung 1 der Maschine reihengeschaltet wird. Die Sekundärwicklung 8 des Stromtransformators II ist gewöhnlich sterngeschaltet und daraus wird die Drossel I gespeist, mit der er auf eben beschriebene Weise verbunden ist.
• Der Sternpunkt der Sekundärwicklungen 8 des Stromtransformators II kann auch geöffnet und die so freigewordenen Enden der Wicklung 8 können leitend an die Klemen U, V, W gebunden werden, wie das in Fig. 2 zu sehen ist, oder auf gewisse Punkte der Primärwicklungen 7 des Stromtransformators II einschliesslich der Ausführungen dieser Wicklungen als auch der Ausführungen der Ankerwicklung 1 der Maschine.
• Bei der Fertigung von gleichen Maschinen können Abweichungen von den notwendigen Nennwerten im Rahmen der zulässigen Toleranzen auftreten. Um dabei die Feineinstellung des Erregerstromes auf den nötigen Wert zu ermöglichen, können die Wicklungen 2 und 3 der Drossel I sowie die Sekundärwicklungen 8 des Stromtransformators II mit Anzapfungen bzw. mit Zusatzwindungen mit Anzapfungen ausgeführt werden, welche mit den Hauptwicklungen in Reihe oder Gegenreihe geschaltet sind.
• Dieser 2sall ist in der Schaltung in Fig. 3 wiedergegeben. Die Zusatzwindungen der Hauptwicklungen 2, 3, 8 sind mit Bezugszeichen 2', 3', 8' bezeichnet.
• Im Sinn der Grundidee sind verschiedene Kombinationen in der Verteilung und Reihenfolge der einzelnen Zusatzwindungen 2', 3', 8' und der Hauptwicklungen 2, 3, 8 möglich.
• Die Schaltung für die Erregung von Rinphasen- oder Mehrphasensynchronmaschinen ist grundsätzlich der oben beschriebenen Dreiphasenschaltung gleich.
• Die erfindungsmässige Einrichtung arbeitet auf solche Weise, dass sich der Erregerstrom in der Einrichtung aus z';7ei Grundkomponenten formiert. Eine lomponente hängt von der Klemmenspannung der Synchroamaschine und die andere vom Laststrom dieser Maschine ab. Für die Gewinnung der ersten dieser Komponenten des Erregerstromes ist eine ganz bestimmte Drosselinduktivität notwendig und damit auch eine Kapazität in ungefährer Resonanz mit dieser Induktivität bei Nominalfrequenz, womit bessere statische und dynamische Eigenschaften der Erregung erzielt werden. Bei genauer Resonanz ist der Erregerstrom unabhangig von den änderungen des Arbeitswiderstandes der Erregerwicklung der Maschine, die z.B. wegen knderung der Erwärmung dieser Wicklung entstehen. Die zweite Komponente wird mit Hilfe einer geeigneten transformatorischen Abbildung des Laststromes der Synchronmaschine nach dem Prinzip der erhaltung des Sekundärstromes beim Stromtransformator erhalten. Im Leerlauf der Maschine fliesst praktisch nur die erste Komponente; die Drossel I ist so bemessen, dass diese Komponente genau so gross ist, dass an den Ausgängen aus der Ankerwicklung der Maschine die Nennspannung erhalten wird. Bei Belastung fliesst der Laststrom durch die Primärwicklungen 7 des Stromtransformators II, weswegen sich der Erregerstrom so ändert, dass der Jert der Klemmenspannung der Synchronmaschine bei allen Belastungen praktisch konstant und unabhängig vom Leistungsfaktor bleibt. Die Schaltungen auf Fig. 1 und 2 geben praktisch die gleichen Ergebnisse.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung mit Stromtransformator und Drossel zur Selbsterregung und Compoundierung von Synchronmaschinen und mit einer Kondensatorenbatterie, aus welcher Einrichtung die Erregerwicklung der Maschine über den Gleichrichter gespeist wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drossel I aus der wicklung (2) und Wicklung (3) besteht, die untereinander galvanisch in Reihs geschaltet sind, die restlichen Enden der Wicklung (2) an die Klemmen U, V, W oder an die entsprechenden Klemmen der Wicklung (1) der Synchronmaschine oder an beliebige Windungen der Primärwicklungen (7) des Stromtransformators II einschliesslich der Enden dieser Wicklungen (7) angeschlossen sind, welche in Reihe mit den inkerwicklungen (1) der laschine geschaltet sind, wobei an die restlichen Enden der Wicklung (3) oder an irgendeine von ihren windungen Kondensatoren (6) und Gleichrichter (4) angeschlossen sind, und dass die Sekundärwicklungen (8) des Stromtransformators II, die sterngeschaltet sind, an die Drossel 1 an den Verbindungspunkten zwischen ihren Wicklungen (2, 3) oder an irgendeiner von den windungen dieser Wicklungen (2, 3) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n et, dass die Kapazität des Kondensators (6) so gewählt wird, dass bei ennfrequenz der Maschine eine wenigstens ungefähre Resonanz mit der Induktivität der Wicklungen (2, 3) der Drossel I in jeder Phase besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h net, dass beide Wicklungen (2, 3) der Drossel I sowie beide Wicklungen (7, 8) des Stromtransformators II Anzapfungen bzw.

zusatzliche Windungen mit Anzapfungen (2', 3', 8') besitzen, wobei diese zusätzlichen Windungen in Reihe oder Gegenreihe mit- den Hauptwicklungen (2, 3, 7, 8) geschaltet sind und ihre gegenseitige Anordnung beliebig ist, wobei die Anzapfungen an den Windungen (2', 3') zum Anschluss der Sekundärwicklungen (8, 8') des Transformators II dienen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 ohne die Wicklung 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drossel I leitend an die Sekundärwicklungen (8) des Stromtransformators II und an den Gleichrichter (4) in den Verbindungspunkten zwischen der Wicklung (2) und dem Kondensator (6) oder an irgendeiner von den windungen der Wicklung (2) angeschlossen ist, wobei die Wicklungen (2) und die Kondensatoren (6) direkt verbunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z v i c h net, dass die Wicklungen (8) des Stromtransformators II dreieckgeschaltet oder an die Klemmen U, V, W bzw. an die entscrechenden Klemmen der Ankerwicklungen (1) oder an beliebige Windungen der Wicklung (7) des gleichen Transformator3 einschliesslich ihrer Enden angeschlossen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c n net, dass die Wicklungen (2) der Drossel 1 und auch die Wicklungen (8) des Stromtransformators II an eine besondere Ankerwicklung der Synchronmaschine, die sich im gleichen Kern mit der Ankerbefindet, wicklung (1)/oder an einen zusätzlichen Spannungstransformator, der von der gleichen Synchronmaschine gespeist wird, angeschlossen sind.