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Einrichtung zur Stabilisierung parallel laufender elektrischer Wechselstrommaschinen.
Die selbsttätige Einzelregulierung parallel laufender Wechselstrom-Maschinen ist
nur dann möglich, wenn sie stabil ist, d.h. wenn die aus irgendeinem Grunde bewirkte
Überregulierung eines Reglers durch. die Rückwirkung des von der Erregung abhängigen
Maschinenstromes keine weitere Überregulierung und damit Vergrößerung oder Verkleinerung
des Maschinenstromes und schließlich ein Pendeln oder Umkippen der Regulierung bewirkt.
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Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn jeder Regler für sich statisch
reguliert. Ein statischer Spannungsregler reguliert bei zunehmendem Maschinenstrom
oder, diesem entsprechend, bei zunehmender Erregung nicht auf eine konstante, sondern
auf eine in einem bestimmten Verhältnis abnehmende Maschinenspannung. Wenn demnach
bei einem der parallel arbeitenden Generatoren aus irgendeinem Grunde die Stromaibgabe
und die Erregung verstärkt werden-, so entspricht dem neuen Zustand eine niedrigere
Generatorenspannung. Die übrigen Generatoren übernehmen deshalb wegen ihrer höheren
induzi-erten Spannung einen Teil des Stromes, so daß der erstere wieder entlastet
und der Strom auf aIle Generatoren mehr oder weniger gleichmäßig verteilt wird.
Die statischen Regter haben indessen den Nachteil, daß sie die Klemmenspannung der
Anlage nicht konstant, sondern mit zunehmender Belastung abnehmend regulieren. Demgegenüber
erfordern die Betriebsbedingungen, daß die Klemmenspannung konstant oder -auch mit
zunehmender Belastung zunehmend reguliert werden soll.
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Die nachbeschriebene Erfindung besteht in ein-er Stabilisierungssehaltung
des selbsttätigen elektrischen Schnellreglers (Vibrationsreglers) nach Patent
309092, welche den Nachteil des statischen Reglers dadurch behebt, daß der
Regler durch die Wattkomponente des Maschinenstromes im Sinneeiner mit zunehmender
Belastung ebenfalls zunehmenden regulierten Spannung beeinflußt wird. Da die Wattkomponente
des Maschinenstromes im wesentlichen von der Erregung nicht abhängig ist, so werden
durch diese Kompensierung die statischen Eigenschaften der Regulierung nicht berührt.
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Der Regler wird also in der nachbeschriebenen Schaltung bei Zunahme
der Erregerspannung oder des Erregerstromes oder aber der wattlosen, phasenverzögerten
Komponente des Maschinenstromes auf eine abnehmende Klemmenspannung der Maschine
regulieren. Durch die Wattkomponente des Maschinensfronies
wird
der Regler aber derartig 'beeinflußt, daß der durch diese Statisierung bedingte
Spannungsabfall entweder kompensiert wird, so daß der Regler, konstante Spannung
hält, oder daß er eine Überkompoundierung, also eine mit zunehmender Belastung zunehmende
Spannung bewirkt.
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Ein Vorzug der Schaltung dieser Erfindung gegenüber anderen bekannten
Schaltungen, welche aus anderem Wege denselben Zweck anstreben, liegt außerdem noch
darin, daß zwischen den Reglern der einzelnen Maschinen keinerlei Verbindungsleitungen
oder Hilfsschalter nötig sind, was eine bedeutende Vereinfachung darstellt.
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In Fig. i ist die Stabilisierungsschaltung des Vibrationsreglers nach
Patent 309c92 dargestellt, bei welcher die Statisierung durch die wattlose Komponente
des Maschinenstromes bewirkt wird.
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Es bedeuten a, b, c die drei Phasen des Drehstromgenerators
g und des Dreiphasennetzes, q den Starkstromschalter, durch den der Generator
an das Netz angeschlossen wird. t, ist der Spannungswandter, an dessen Sekundärklemmen
die Spannungsspule s des
Reglers geschaltet ist, t, der Statisierungsstromwandler,
t, der Kompensationsstromwandler. Die Erregerspule p des Reglers ist an die Klemmen
der Erregermaschine e angeschlossen und wirkt auf den magnetischen Zylinder
o, in dem der unmagnet ' ische Kolben h der Flüssigkeitsrückführung spielt
und über letzteren auf den schwingenden Kontakthebelm, 1 ist der feste Gegenkontakt.
Der Feldwiderstand w ist zwischen die Kontakte 1
und k geschaltet.
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Die Wirkungsweise der Stabilisierungsschaltung ist folgende: Der Sekundärstrom.
des Stromwandlers. t, der in derjenigen Phase liegt, deren Phasenspgnnung senkrecht
zu der auf die Reglerspute s einwirkenden verketteten Spannung steht und welcher
dem Phasenstrom 1, der Phase c proportional ist, bringt im Widerstand.il'eine Zusatzspannung
hervor. Diese Zusatzspannung addiert sich algebraisch zu der auf die Reglerspule
s wirkenden Spannung, wenn in der Leitung ein phasenverzÖgerter, wattloser Strom
fließt. Die von der Wattkomponente des Maschinenstromes erzeugte Zusatzs.pannung
addiert sich dagegen geometrisch unter rechtem Winkel zu derselben Spannung und
ändert deshalb die Klemmenspannung an der Spüle s, nachdem die Zusatzspannung nur
wenige Prozente der ersteren beträgt, nicht merklich, so daß ihr Einfluß vernachlässigt
werden kann. Die Beeinflussung des Reglers geschieht somit nur durch die wattlose
Komponente,des Maschinenstromes, und zwar in dem Sinne, daß der Regler mit zunehmendem
Strom auf eine abnehmende Spannung reguliert.
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Der Sekundärstrom des Stromwandlers tin einer zweiten Phase
b verteilt sich in den beiden aus dem Widerstand r und der Reaktanz. x bestehenden
Zweigen in die beiden Teilströme Jb, und lb, Falls der in der Phase b fließende
Strom ein Wattstrom ist, so ist der Teilstrom Jb, bei geeigneter WahI des Widerstandes
r und der Reaktanz x mit der Klemmenspannung Ek gleichgerichtet. Die Wattkomponente
Ib' des Stromes Tb er-
zeugt deshalb im Widerstand r eine Zusatz#-spannung,
welche sich von der Klemmenspannung Ek algebraisch subtrahiert. Von dieser Zusatzspannung
kann durch einen verschiebbaren Laufkontakt ein beliebiger Bruchteil abgenommen
werden und die Regulierung kompensiert oder auch kompoundiert werden. Da sich die
Zusatzspannung von der Generatorspannung Ek subtrahiert, die Klemmenspannung an
der Spule s durch den Regler aber konstant gehalten wird-, so geht daraus
hervor, daß die Generatorspannung Ek größer sein muß und mit zunehmendem Wattstrom
zunehmend reguliert wird, wodurch die erforderliche Kompensierung oder Kompoundierung
erzielt wird. Die wattlose Komponente des Stromes dieser Phase erzeugt eine Zusatzspannung,
welche sich geometrisch unter rechtem Winkel zur Klemmenspannung addiert und diese
nur unmerklich beeinflußt.
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In Fig. 2 ist das Spannungs- und Strome diagramm der Schaltung dar-gestellt.
Der zur Statisierung herangezogene Phasenstrom J,
besitzt bei dem Phasenverschiebungswinkel
cp die Wattkomponente- J,' und die wattlose Komponente _T' , welch letztere
im Widerstand r' die Zusatzspannung Z,"r' erzeugt. Der für #die Kompensierung herangezogene
Phasenstrom Tb besteht aus der wattlosen Komponente Jb". und der Wattkomponente
ii-Diese letztere wird durch die Parallelschaltung des Widerstandes r und der Reaktanz
x in die beiden Komponenten li,. und J,'" zerlegt, von welchen die erstere im Widerstand..r
die Zusatzspannung Ib',.r hervorbringt, welche der Zusatzspannung J'C'r' entgegengesetzt
ge-
richtet ist. Die zu diesen Spannungen rechtwinkligen Zusatzspannungen
der übrigen Komponenten sind in Eig. 2 nicht eing2ezeichnet, weil sie ohne Wirkung
auf die Regulieru#ng sind-. _ Die Strecke a-b entspricht der Klemmenspannung
am Spannungswandler. Die Strecke a-u ist gleich der auf die Spule s
einwirkenden-.Spannung,
welche von diesem konstant reguliert wird. Es besteht bei zunehmender Belasttm.g
Spannungsabfall, wenn a-b kleiner als a#-u und Spannungszunahme, wenn a-b größer
alg a-u ist.
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In Fig. 3 ist diejenige Stabilisierungsschaltung
dargestellt,
bei welcher die Statisierung nicht -,durch die wattlose Komponente .des Maschinenstromes,
sondern durch die Erregerspannung bewirkt wird. In diesem Falle ist in den magnetischen
Zylinder o der Flüssigkeitsrückführung eine Feder f, eingelegt, welche bei
steigender Erregung einen zunehmenden Druck auf den Kolben h ausübt und dadurch
den Regler zwingt, auf eine kleinere Spannung, also statisch, zu regulieren. Die
Kompensierung des Spannungsabfalles und die Kompoundierung erfolgt ebenso wie bei
der Schaltung nach Fig. i.
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Durch geeignete Kombinationen von Widerständen und, Reaktanzen in
den Sekundärstromkreisen der Stromwandler können nach Belieben die Phasen gewechselt
werden und beliebige Pfiasenströme zu Erzeu-Z, Olung der, der Klemmenspannung gleichphasigen,
Zusatzspannungen in Abhängigkeit der wattlosen und der Wattkomponente des Maschinenstromes
herbeigezogen werden.
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Die für die Zusatzspannungen zur Beeinflussung der Regler, erforderlichen
Phasenverschiebungen können auch dadurch erzielt werden, daß mehrere Stromwandler,
unter Umständen auch mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen angewendet werden.
Die erforderlichen Phasenverschiebungen können auch durch Anbringung von Nebenschlüssen
aus Widerständen und Reaktanzen an den Primärklemmen der Stromwandler hervorgebracht
werden.