DE253305C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

253305 KLASSE 21 c. GRUPPE

AKTIENGESELLSCHAFT BROWN, BOVERI & CIE. in BADEN, Schweiz.

Anordnung zur selbsttätigen Verteilung der wattlosen oder der Wattbelastung auf mehrere parallel arbeitende Wechselstrommaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Dezember 1910 ab.

Es sind in den letzten Jahren verschiedene Einrichtungen zur selbsttätigen Stromverteilung für parallel geschaltete Wechsel- und Drehstromerzeuger mit unabhängigen Spannungsreglern erdacht und patentiert worden. Die nachbeschriebene, den Gegenstand der Erfindung bildende Anordnung zeigt eine einfache Justierung, die Möglichkeit der Begrenzung der Anwendung nur auf zwei Maschinen und des Nachstellens der Spannung bei Änderung des Leitungsfaktors.

Gemäß der Erfindung erfolgt der gewünschte Ausgleich der Ströme ganz unabhängig von der Phasenverschiebung des Nutzstromes und von der Anzahl der parallel geschalteten Maschinen. Die Justierung ist sehr einfach und wird ein für allemal vorgenommen. Das Wesen der Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert weiden.

ao Es sollen z. B. die wattlosen Komponenten der vier in Abb. 1 schematisch dargestellten Drehstromerzeuger A₁₁₁A₂, A₃, A_i von den vier unabhängigen Spannungsreglern E₁, E₂, E₃, E₄ selbsttätig ausgeglichen werden. Die vier Generatoren arbeiten gemeinsam auf die Sammelschienen B und besitzen jeder eine eigene Erregermaschine C₁, C₂, C₈, C₄, deren Nebenschlußerregungen D₁, D₂, D₃, Z)₄ von den Reglern automatisch reguliert werden in Abhängigkeit von der verketteten Spannung der Phasen α und b, welche über Vorschaltwiderstände F₁^ F₂, F₃, F₄ die Relaiswicklungen G₁, G₂, G₃, G₄ speist. Bei jeder Ab-

weichung der Spannung von einem bestimmten Wert verschieben die Relais die Kontakte der Regulierwiderstände im Sinne eines Ausgleiches der Abweichung.

In der Phase c jeder Maschine liegen die Stromtransformatoren H₁, H₂, H₃, H₄, deren Sekundärwicklungen zu einem Vieleck hintereinander geschaltet sind (vgl. Abb. ia). Die Eckpunkte 1, 2, 3, 4 dieses Vielecks sind über die konzentrisch mit den Relaisspulen aufgesetzten Zusatzwicldungen J₁, J₂, J₃, J₄ zu einer Sternfigur verbunden.

So lange die in den Primärwicklungen der Stromtransformatoren fließenden Einzelströme der Generatoren in Größe und Phase übereinstimmen, werden in den Sekundärwicklungen vier gleich große und gleich gerichtete elektromotorische Kräfte induziert, die, im Vieleck summiert, denselben Strom erzeugen, wie dies jeder Stromkreis tun würde, wenn er für sich allein kurz geschlossen wäre, d. h. es treten zwischen den Eckpunkten keine Spannungsdifferenzen auf. Auch heben sich die von den Spulen G in den Wicklungen / hervorgerufenen Transformationsspannungen auf. Diese Zusatzwicldungen bleiben also stromlos.

Es habe nun der Regler E₁ die Tendenz, etwas höhere Spannung zu halten als die übrigen, so wird der Strom im Generator A₁ sich bald im Sinne einer Nacheilung gegenüber den andern Teilströmen verschoben haben und das Gleichgewicht im Vieleck der Strom-

transformatoren stören. Die dadurch zwischen den Eckpunkten ι und 4 auftretende. Spannungsdifferenz entlastet sich über Eckpunkt 1, Wicklungen J₁ und J₄ nach 4 und zurück nach i. Dieser Ausgleichstrom beeinflußt die Regler E₁ und E₄ in entgegengesetztem Sinne. Der Regler E₁ will tiefere, .E₄ dagegen höhere Spannung halten, und auf diese Weise wird die Phasenabweichung des Stromes im Generato'r A₁ ausgeglichen. Sollte dies noch nicht vollständig erfolgt sein und vielleicht der Strom in A₄ etwas Voreilung bekommen haben, so pflanzt sich der Ausgleich mit abnehmender Stärke fort über 4, J₄, J₃, 3 und später eventuell noch über 3, J₉, J₂, 2, bis die vier Generatorströme in der Phase genau übereinstimmen. Die Anschlüsse sind so gewählt, daß Abweichungen der Wattkomponenten sehr schwach, diejenigen der wattlosen aber intensiv zur Wirkung gelangen. In der Abb. 4 sind beispielsweise die Amperewindungen der an die verkettete Spannung der Phasen α und b angeschlossenen Wicklungen G durch den Vektor 0, K dargestellt; sie besitzen infolge der beträchtlichen induktionsfreien Vorschaltung F nur geringe Verschiebung gegen die aufgedrückte Spannung. Die Drehstromerzeuger seien induktionsfrei belastet. Dann haben die in den Stromtransformatoren induzierten elektromotorischen Kräfte die Richtung O, L und sind von gleicher Größe. Nun habe aber, um die frühere Annahme zu wiederholen, der Regler E₁ die Tendenz, etwas höhere Spannung zu halten. Die erhöhte Erregung des Generators A₁ hat zur Folge, daß der Strom desselben und mit diesem auch die in der Sekundärwicklung des Stromtransformators H₁ induzierte elektromotorische Kraft etwas nacheilt, z. B. wie durch Vektor 0, M dargestellt. Dadurch entsteht zwischen den Eckpunkten 1 und 4 eine Spannungsdifferenz und ein entsprechender Ausgleichstrom von der Richtung L, M. Diese Richtung stimmt annähernd überein mit 0, K,

d. h. die Amperewindungen der Zusatzwicklung J₁ unterstützen mit ihrem ganzen Betrag diejenigen der Spule G₁, so daß diese, um die Spannung a, b auszubalanzieren, etwas abfallen müssen. Diese Reduktion der Stromstärke leitet ihrerseits eine Verringerung der Drosselung im Vorschaltwiderstand F₁ ein, mit andern Worten, die Unterstützung der Magnetisierung des Relais G₁ durch die Amperewindungen der Spule J₁ bringt den Regler E₁ aus dem Gleichgewicht und läßt ihn die Erregung des Generators A₁ verkleinern. In der Zusatzspule J₄ fließt derselbe Ausgleichstrom, aber mit Bezug auf den Vektor O, K in entgegengesetzter . Richtung; er wirkt den Amperewindungen der Wicklung G₄ entgegen, das Gleichgewicht des Reglers E₄ ebenfalls störend, aber in diesem Sinne, daß dieser die Erregung des Generators A₄ erhöht. Die Vektoren O₁ L und O, M rücken sich näher und decken sich nach erfolgter Ausregulierung wieder.

Aus Abb. 5 ist ersichtlich, daß auch Verschiedenheiten in der Wattkomponente der Generatorströme einen Ausgleichstrom erzeugen. Dann weichen die in den Stromtransformatoren induzierten Spannungen nur in der Größe, nicht aber in der Phase voneinander ab. Die Spannungsdifferenz zwischen den Eckpunkten erzeugt einen Ausgleichstrom von der Richtung L, M, also nahezu senkrecht zu O, K, wodurch die resultierende Zahl von Amperewindungen bei der Kleinheit der Ausgleichsamperewindungen nicht beeinflußt wird. Solche Ausgleichströme können also bestehen, ohne" die Regler zu beeinflußen.

Sind nur drei Maschinen im Betrieb, so kann die der stillstehenden entsprechende Seite des Stromtransformatorenvielecks mit einem Schalter kurzgeschlossen und die betreffende Zusatzspule / abgetrennt werden. Dadurch reduziert sich die Figur auf ein Dreieck usw.

Die Abb. 2 und 2 a veranschaulichen eine Lösung, bei der die Erregerstromregler in bekannter Weise nur unter dem Einfluß je einer einzigen Relaisspule stehen. Die Ausgleichströme nehmen ihren Weg über die Anzapfungen N und einen Teil dieser Spulen G, und erzeugen genau dieselben Wirkungen auf die Relais, wie wenn sie durch besondere Wicklungen geleitet werden.

Analog ist auch der in Abb. 3 und 3 a dargestellte Fall, in welchem die Beeinflussung der Regler in ebenfalls bekannter Weise durch die Vorschaltwiderstände F erfolgt. Indem die Ausgleichströme zwischen den Eckpunkten des Stromtransformatorenvielecks dann ihren Weg über Teile P der Vorschaltwiderstände nehmen, verkleinern oder vergrößern sie darin den Spannungsabfall und stören so wiederum das Gleichgewicht der Regler im gewünschten Sinne, so lange, bis die Ausregulierung der Strombelastung der einzelnen Generatoren erfolgt ist. Die Ausführungen nach den Abb. 2, 2a, 3 und 3a, die nicht zur Erfindung gehören, zeigen, wie man die beanspruchte no Regelungsschaltung auch mit bekannten Mitteln ausrüsten und mit ihnen kombinieren kann.

Wenn der Ausgleich der Wattbelastungen angestrebt wird, so sind die das Vieleck bilelenden Stromtransformatoren in die Phase δ zu legen, wie in den Abb. 6 und 7 dargestellt ist, wenn wiederum vorausgesetzt wird, daß der um ein Geringes gegen die verkettete Spannung a, b verschobene Vektor O, K die Amperewindungen eines Umlaufszahl- oder Frequenzregulators darstellt. Abb. 6 zeigt,

daß die durch Ungleichheit in Größe zweier Generatorströme O, M und O₁ L auftretenden Amperewindungen des Ausgleichstromes M, L nahezu mit 0, K in Phase sind. Sie kommen aber mit dem ganzen Betrag zur Wirkung, während die durch Winkelabweichung zweier Einzelströme O, M und O, L erzeugten Ausgleichs-Amperewindungen nach Abb. 7 zu Vektor O, K senkrecht stehen und so infolge ihrer Kleinheit nicht zur Wirkung kommen.

Durch Kombination der beiden Vorrichtungen läßt sich auch eine Regulierung kombinieren, welche sowohl die Wattkomponenten wie die der wattlosen Komponenten der Strombelastungen auszugleichen imstande ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Anordnung zur selbsttätigen Verteilung der wattlosen oder der Wattbelastung auf mehrere parallel arbeitende Wechselstrommaschinen mit unabhängigen Spannungsoder Tourenreglern, bei welcher die in homologen Phasen der einzelnen Maschinen liegenden Stromtransformatoren mit ihren Sekundärwicklungen zu einem Vieleck hintereinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Touren- oder Spannungsregler beeinflussenden Windungen oder Widerstände einerseits an die entsprechenden. Eckpunkte des sekundären Stromtransformatorenvielecks, andererseits auf einen gemeinsamen Punkt angeschlossen sind, derart, daß die von der Haupterregung her in genannten Windungen oder Widerständen auftretenden Spannungen bei richtiger Stromverteilung sich gegenseitig aufheben, bei Störung der richtigen Stromverteilung aber in ihnen nur die Ausgleichströme fließen, welche je nach der Phase, in welche die Stromtransformatoren gelegt sind, mit dem Strom in der Hauptwicklung der Regler entweder ungefähr gleiche Richtung haben oder um 90° verschoben sind und die Spannungs- bzw. Tourenregler im Sinne eines Ausgleichs der wattlosen oder Wattkomponente des Stromes beeinflussen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.