DE310106C

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Publication number: DE310106C
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Description

Es ist bisher üblich gewesen/ die magnetische Sättigung von Wechselstromgeneratoren so zu bemessen, daß die Spannungsänderung, d. h. der Spannungsanstieg bei plötzlicher Entlastung des Generators, nicht zu groß wird, daß er sich; vielmehr unter etwa 20 bis 30 Prozent hält, weil sonst die Gefahr vorliegt, daß die an den Generator geschlossenen Lampen und anderen empfindlichen Appa-ate beim plötzlichen Abschalten eines großen Tei_r les der Belastung durchbrennen. Früher erreichte man diese geringe Spannungsänderung durch schwache Ausnutzung der Maschinen, heute erreicht man sie trotz hoher Ausnutzung durch sehr starke Sättigung, vor allem der Feldmagnete, indem man mit Magnetcharakteristiken wie in Fig. 1 arbeitet. Die stark ausgezogene Kurve stellt dort den Kraftfluß und gleichzeitig die Spannung bei Leerlauf der Maschine dar. Bei vollkommenem Leerlauf wäre der Erregerstrom i₀ notwendig, bei voller Belastung ist entsprechend dem Belastungsdreieck i, z.B. beim Arbeiten mit demLeistungsfaktor 0,8 der Vollasterregerstrom I₁ erforderlieh. Wird die Maschine plötzlich entlastet, so steigt die Spannung um etwa 30 Prozent an.It has hitherto been customary to measure the magnetic saturation of alternators in such a way that the voltage change, ie the voltage rise when the generator is suddenly discharged, does not become too great that it becomes too great; Rather keeps below about 20 to 30 percent, otherwise the risk exists, that the closed to the generator lamps and other sensitive Appa-ate during sudden disconnection of a large Tei _r blowing les of the load. In the past, this small voltage change was achieved through poor utilization of the machines; today, despite high utilization, it is achieved through very strong saturation, especially of the field magnets, by working with magnetic characteristics as in FIG. 1. The bold curve there represents the power flow and at the same time the voltage when the machine is idling. If the machine is completely idle, the excitation current i _{0 would be} required, at full load the full-load excitation current I _{1 is} required according to the load triangle i, e.g. when working with the power factor 0.8 . If the machine is suddenly relieved, the voltage increases by around 30 percent.

Wendet man derartige Generatoren an, um große Drehstrommotoren wie in Fig. 2 in Einzelschaltung zu betreiben, die häufig angelassen oder gar umgesteuert werden müssen, so erhält man auf den ersten Blick recht günstige' Verhältnisse, da die Motoren. von !If such generators are used to power large three-phase motors as in Fig. 2 in To operate individual circuits that often have to be started or even reversed, so you get right at first glance favorable 'conditions as the engines. from !

derartigen Generatoren aus fast ebenso betrieben werden können wie von einem großen Netz konstanter Spannung aus, wofür sie gewöhnlich gebaut werden. Wünscht man die Motoren nun aber sehr schnell und mit großem Drehmoment anzulassen oder umzusteuern, oder wünscht' man sie gar mit Kurzschlußanker auszuführen, so daß sie beim Steue η Strom aufnehmen, der relativ noch höher ansteigt als ihr Drehmoment, so müßte man sehr große Generatoren der eben beschriebenen Bauart anwenden, viel größer als sie für den Dauerbetrieb nötig wären, um die Spannung auch bei hoher Überlastung noch einigermaßen konstant zu halten.Such generators can be operated almost as well as from a large one Constant voltage network, for which they are usually built. Is that what you want Starting or reversing motors very quickly and with high torque, or if you even want to run them with a short-circuit armature, so that they can be controlled when η Consume current that rises relatively higher than its torque, so one would have to Use very large generators of the type just described, much larger than they are for the Continuous operation would be necessary to maintain the voltage to some extent even with high overload keep constant.

Nach dieser Erfindung wird es nun ermöglicht, Generatoren von normaler Größe für derartige Betriebe zu verwenden dadurch, daß man die sonst übliche Forderung der geringen Spannungsänderung fallen,· läßt, die Maschinen vielmehr mit recht großer Spannungsänderung baut und sie dafür so schwach magnetisch sättigt, daß sie im normalen Betriebe unter dem Knie ihrer magnetischen. Charakteristik arbeiten. Ihre Wirkungsweise unterscheidet sich dann für den Dauerbetrieb nicht wesentlich von der der zuerst beschriebenen Generatoren. Diese Generatoren können jedoch während der Steuerperioden des Motors nunmehr sehr hohe Ströme an den Motor abgeben, wie an Fig. 3 gezeigt werden roll. Die stark ausgezogene'Kurve stellt darin die magnetische Charakteristik eines derartigen un-According to this invention it is now possible to use generators of normal size for to use such establishments by making the otherwise customary demand of the low The change in voltage causes the machines to drop with a rather large change in voltage builds and saturates them so weakly magnetically that they under normal operation the knee of their magnetic. Characteristic work. Their mode of action differs then does not differ significantly from that of the generators described first for continuous operation. However, these generators can now be used during the engine's control periods deliver very high currents to the motor, as shown in Fig. 3 roll. The strongly drawn out curve represents the magnetic one Characteristic of such an un-

gesättigten Generators dar. Der Leerlaufstrom i₀ und der Erregerstrom i_± für die normale Belastung bei cos φ = 0,8 ist dort wieder eingetragen. Würde man den Generator bei konstant gehaltenem Erregerstrom belasten oder entlasten, so würde seine Feldstärke und Spannung außerordentlich- stark schwanken. Durch die geringe Krümmung der magnetischen Charakteristik ist es hiersaturated generator. The no-load _{current i 0} and the excitation current i _± for the normal load at cos φ = 0.8 are entered there again. If the generator were to be loaded or unloaded while the excitation current was kept constant, its field strength and voltage would fluctuate extremely strongly. Because of the slight curvature of the magnetic characteristic, it is here

ίο jedoch erreicht, daß man bei doppelter, dreifacher oder vielfacher Stromabgabe des Generators, was durch die Belastungsdreiecke 2. und 3 dargestellt ist, beim Nachregeln der Felderregung Erregerströme zur Aufrechterhaltung der Felder im Generator braucht, die zwar größer als die normalen Erregerströmeίο achieves, however, that one with double, triple or multiple current output of the generator, which is shown by the loading triangles 2. and 3, when readjusting the Field excitation Excitation currents to maintain the fields in the generator that needs although larger than the normal excitation currents

"sind, die sich aber doch in "ausführbaren"are, but still in" executable

Grenzen halten. Die Ströme i₂ und i₃, die ebenfalls für cos 9 = 0,8 be.ecb.net sind, zeigen das zum Beispiel. Gemäß der Erfindung sollen daher derartige Generatoren für Einzelantrieb von Motoren während der Steuerperioden derart geregelt werden, daß ihr Erregerstrom auf ein Vielfaches seines normalen Wertes gesteigert wird.Keep boundaries. The currents i ₂ and i ₃ , which are also for cos 9 = 0.8 be.ecb.net, show this, for example. According to the invention, generators of this type for individual drive of motors are therefore to be regulated during the control periods in such a way that their excitation current is increased to a multiple of its normal value.

Bei Generatoren normaler Bauart mit Magnetcharakteristiken nach Fig. 1 wäre eine derartige Regelung nicht ohne Aufwand ganz . besonderer Mittel ausführbar, wie die Fig. 1 zeigt.' Bereits bei Abgabe doppelten Stromes rückt das Belastungsdreieck 2 wegen der starken Neigung der Charakteristik so weit nach rechts, daß eine außerordentliche Vergrößerung des Erregerstromes erferderlich ist. Bei dreifacher Belastung fällt das Dreieck und der Erregerstrom schon außerhalb der Zeichnung. Da die Wärmeerzeugung quadratisch vom Erregerstrom abhängt, so sind derartig enorme, wenn auch kurzzeitige Steigerungen des Stromes im allgemeinen nicht ausführbar. Durch die geringe Sättigung von Generatoren nach Fig. 3 wird es jedoch ermöglicht, auch bei höhen kurzzeitigen Überlastungen des Generators unter Aufwand erträglich großen Erregerstromes die Spannungen und Feldstärken in den Maschinen einigermaßen aüfrechtzu-In the case of generators of normal construction with magnetic characteristics according to FIG. 1, one would be such a scheme not entirely without effort. special means can be carried out, such as FIG. 1 shows.' The load triangle 2 moves already when double current is supplied because of the strong Inclination of the characteristic so far to the right that an extraordinary magnification the excitation current is necessary. With a triple load, the triangle and falls the excitation current outside of the drawing. Because the heat generation is quadratic depends on the excitation current, there are such enormous, albeit short-term increases of the current generally not feasible. Due to the low saturation of generators According to FIG. 3, however, it is made possible even with high, brief overloads of the generator the voltages and field strengths in the machines to some extent to be corrected with expenditure of tolerable high excitation current.

. halten. Es ist dabei natürlich gleichgültig, ob die Belastung der Generatoren stets mit dem gleichen Leistungsfaktor erfolgt, wie in Fig. ι und 3 gezeichnet, oder ob derselbe sich mit zunehmender Belastung ändert, wodurch ein anderer Punkt des Belastungsdreiecks für den Erregerstrom maßgebend würde.. keep. It is of course immaterial whether the load on the generators is always with it the same power factor takes place, as drawn in Fig. ι and 3, or whether the same changes with increasing load, creating a different point of the load triangle for the excitation current would be decisive.

Will man mit elektrischen Kraftübertragungssystemen nach dem Schema der Fig. 2 Motoren schnell anlassen oder umsteuern, so ist es zweckmäßig, den Erregerstrom des Generators während der Steuerperioden möglichst schnell auf seinen der Charakteristik nachIf you want to use electrical power transmission systems according to the scheme of FIG Starting or reversing the engine quickly, it is useful to control the excitation current of the generator according to its characteristics as quickly as possible during the tax periods

§0 Fig. 3 entsprechenden Sollwert zu bringen.§0 Fig. 3 to bring the corresponding setpoint.

Hierzu dient am besten eine der bekannten Schnellerregungsmethoden, beispielsweise das kurzzeitige Einschalten von Widerstand in den Erregerkreis, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Es ist dort angenommen, daß das Anlassen oder Umsteuern der Drehstrommotoren m dadurch geschieht, daß die Anlage zunächst durch Aberregen des Generators g. stromlos gemacht wird, daß alsdann der Steuerschalter S im stromlosen Zustande in die gewünschte Stellung für Vorwärts- oder Rückwäitsfahrt gebracht wird und daß schließlich die Generatorerregung durch den Schalter s möglichst schnell wieder eingeschaltet wird. Hierzu wird nach Fig. 2 zur Beschleunigung des Stroinanstieges zunächst ein passend bemessener Widerstand r vorgeschaltet und schließlich die Erregerspannung direkt an die Schleifringe des Generators gelegt. Der Generator ist also während des nach dem Einschalten erfolgenden Steuerns des Motors durch Ändern von dessen Geschwindigkeit und dadurch bedingter erhöhter Stromaufnahme stark übererregt. Nach beendeter Steuerperiode kann er durch Zurückdrehen des Schalters s auf den Widerstand r oder auf eine ähnliche bekannte Weise wieder normal für Dauerbetrieb erregt werden.One of the known high-speed excitation methods is best used for this, for example briefly switching on a resistor in the excitation circuit, as indicated in FIG. 2. It is assumed there that the starting or reversing of the three-phase motors m takes place in that the system is initially energized by de-energizing the generator g . is made currentless, that then the control switch S in the currentless state is brought into the desired position for forward or backward travel and that finally the generator excitation is switched on again as quickly as possible by the switch s. For this purpose, according to FIG. 2, a suitably dimensioned resistor r is first connected upstream in order to accelerate the increase in current, and finally the excitation voltage is applied directly to the slip rings of the generator. The generator is therefore severely overexcited while the motor is being controlled after it is switched on by changing its speed and the resulting increased power consumption. At the end of the control period, it can be re-energized normally for continuous operation by turning switch s back to resistor r or in a similar known manner.

Das Verfahren ist in ganz analoger Weise für beliebige Steuerungsarten von Motoren mit Einzelantrieb durch Generatoren verwendbar, sowohl für das Anlassen wie für das Umsteuern als auch für das Überschalten bei beliebig geänderten Polzahlen von Generatoren oder Motoren oder für jede sonstige Regelung von Geschwindigkeits- oder Belastungsvefhältnissen. The procedure is completely analogous for any type of engine control Can be used with individual drive by generators, both for starting and for Reversing and switching over when the number of poles of generators has changed as required or motors or for any other regulation of speed or load conditions.

Claims

Patent Claims:

1. A method for controlling asynchronous motors with high torque, which are fed by synchronous generators in the individual drive, characterized in that, while the generators work in normal operations with a one excitation current that does not saturate them up to the knee of the magnetic characteristic, the excitation current is increased to a multiple of its normal value during the tax period. ■ · - · '' ■ '-'- ■

2. excitation arrangement for generators for performing the method according to claim i, characterized by the use of high-speed excitation methods for the generator excitation current. ■ ■■>'■' \

3. A method for controlling -vonAsyn- ^: chronomotors according to claim r, characterized in that first the generator field is de-excited that then the jao

Switching is made for a different speed of the motor, that 3 Furthermore, the generator excitation is increased to a multiple of the normal value and that finally, after the engine has run in its new state, the normal field excitation of the generator for unsaturated state below the knee!. a magnetic characteristic established will. ίο

For this purpose ι BIa! t drawings.