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Verfahren zur Erregung von Wechselstrommaschinen unter Verwendung
eines Erregerumformers mit Strom- und Spannungstransformatoren. Die Erfindung betrifft
ein Erregungsverfahren für Wechselstrommaschinen. Es sind Erregungsverfahren bekannt,
bei welchen sich eine Verbundwirkung einstellt, indem der von einem Erregerumformer
gelieferte Gleichstrom in .der Weise veränderlich gemacht ist, Saß die Spannung
der Wechselstrommaschine bei jeder Belastung konstant bleibt, oder mit der Belastung
wächst.
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Demgegenüber verfolgt die Erfindung den Zweck, die Amplitude der Schwingungen,
denen die Wechselstrommaschinen beim Kuppeln untereinander oder mit Gas-, Petroleumu.
dgl. Motoren ausgesetzt sind, und den Maximalstrom, welchen sie bei KurzschluB liefern,
herabzusetzen und besteht in einem Erregungsverfahren für Wechselstrommaschinen
unter Verwendung eines Erregerumformers mit Strom- und Spannungstransformatoren,
bei welchem die Ankerwicklung des Erregerumformers mit den Sekundärwicklungen der
Transformatoren derart verbunden ist, daß durch die Sekundärströme der Transformatoren
ein Gegenfeld zu dem normalen Induktionsfeld in der Erregerumformermaschine erzeugt
wird.
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Die Erregermaschine kann in Reihe oder im Nebenschluß mit Gleichstrom
erregt werden. Man kann den Erregerumformer durch eine auf den Elektromagneten gewickelte
Gleichstromzusatzerregung stabilisieren,welche durch eine zweite Erregermaschine
entweder für jede Wechselstrommaschine oder für einzelne Gruppen oder für alle parallellaufenden
Maschinen einer Anlage geliefert wird, oder durch eine Akkumulatorenbatterie, eine
Dynamo o. dgl. Diese zweite Erregermaschine kann dann durch eine von der Wechselstrommaschine
unabhängige Welle oder von einem asynchronen oder synchronen Motor angetrieben werden,
oder sie kann selbst ein Umformer sein, der von einem Nebenschlußtransformator gelieferten
Wechselstrom erhält.
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Endlich kann man auch eine teilweise Erregung der Erregermaschine
vermittels der schwankenden Ströme vorsehen, welche im Erregerstromkreis der Feldmagnete
der Wechselstrommaschine während der Pende15chwingungen der letzteren oder bei plötzlicher
Überlastung entstehen. Dieses wind erreicht vermittels einer besonderen Erregerwicklung,
in welcher eine elektromotorische Kraft von einem Reihenschlußtransformator induziert
wird. Die Erregermaschine erzeugt dann in sich selbst eine Gegenverbundwirkung,
jedoch nur für lie Geschwindigkeitschwankungen der von ihr
erregten
Wechselstrommaschine, da die induzierten Ströme :Sie Frequenz der Ankerausgleichströme
bei ungefähr mittlerer Geschwinrligkeit Haben, finit anderen Worten: die für diesen
Fall vorgesehene Wicklung erzeugt für diese Frequenz den gleichen Effekt, wie eine
in den Stromkreis rler Feldmagnete eingschaltete.
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Da rlie Transformatoren finit GegenverbtinilwIrkung ini Fall eines
Kurzschlusses im Leitungsnetz oder in den iie Wechselstronimrtschine finit den Saininelschienen
verbindenden Leitungen einen starken entmagnetisierenden Strom im Anker Ier Erregermaschine
liefern, wodurch @leren Spannung herabgesetzt wird. werden die Wirkungen ries Kurzschlusses
abgachwächt,was I:irch rieb @influl@ der I@Tebenscaltißerregung n;#cli unterstützt
wird. Auch rüe Anordnung einer Selbstinriuktion begünstigt len Spannungsabfall.
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Die Gegenverbtuiaancr Inung gestattet eine @Yünstig°re und billigere
Au:;fiihrung .der Wechselstroniniaschinen, cla der Luftzwischenraum und folglich
auch lie Anl>eroc-in dungen auf len Feldmagneten verringert werden können.
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Die Abü, i his 3 zeigen verschiedene Schaltbii ler.
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Abb.6 stellt iiie Wirkurgles Erregers, Abl>. ; rien Rhe;,staten eines
Spanntingsr d
CgIers ar.
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1n der Zeichnung ist cier 1-infachheit wegen in allen Fällen einphasiger
Wechselstrom an-#"enoinnien: Iie @Vec:iselstroininascliinen können natürlich, elie:iso
flie Transformatoren, eine beliebige Anzahl Phasen und Pole haben.
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Ahli. r stellt eine Anlage rlar, welche für jede Wechselstrominaschine
einer Erregero#1er Empfängerstelle einen Erregerumformer vorsieht, rleer auf Jer
Wechselstroniseite von lein resultierenden Stro@n zweier Transformatoren in Reihe
und parallel gespeist wird. .1 ist der Anker der @#,'ecliselstronnnascliine, .Jti
eren Erregerwicklung, f,, f 2 sind die einer Phase entsprechenden Leitungen aus
der Wechselstroinniaschine (f ., f, Iie Leitungen einer parallel zit schaltenden
zweiten ;Maschine), B,, B,, B,;. B, sin l Sannnelschienen, von denen die Speiseleittnzgen
ausgehen. 1_,.l_, die Verbindungsleitung der Sammelschienen, I_-', ist die Erregerinasciiine,
ein Einankeruniformer be@iebiger Bauart. J,. J_ sinrl ihre Feldmagnete, h,, h, <lie
Schleifringe ihrer Ankerwicklung, 1), und I)" sind die beiden Transformatoren, ini_I
zwar 7D in Reihe, I)" parallel zu Alen Drähsen f,, f, der Wechselstromniaschine
oder einer Grippe von Saminelschietien B,. B., bzw. B,, B, R" K., sind Widerstandregler
im Erregerkreis, S ist eine Selbstinduktion.
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Gemäß der Erfindung sind nun die Sekundärwicklungen der Transformatoren
Ds und Dp j finit der Ankerwicklung der ErregerrnaschineEl so verbunden, @daß sie
im entgegengesetzten Sinne wirken, wie zur Erzielung der Kornpoundierung erforderlich
wäre, daß sie also eine Gegenverhun lwirkung hervorrufen:, indem sie zu dem nornialea
Inluktionsfeld der Erregermaschine ein Gegenfeld erzeugen.
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Wenn der Transformator Dr mehreren parallel geschalteten Wechselstrommaschinen
gemeinschaftlich ist, wird seine Sekundärwicklung an die Sammelschienen B,, B" angeschlossen,
von denen die Drähte ausgehen, welche die betreffenden Erregermaschinen F_, auf
der Wechselstrcniseite speisen (hier hl, b,).
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A:bb. z -zeigt eine ähnliche Anlage, bei welcher jedoch jede Erregermaschine
F_1 die Spannungsbeträge des ReihentransforinatorsDz und des parallel geschalteten
TransforrnatorsD" in zwei getrennten Wicklungen erhält, mit denen die SekunrIärwicklungen
der Transformatoren erfindungsgemäß zur Gegenbundwirkung verbunden sind (hier bei
hl, h, und hj. b,).
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Abb. 3 stellt die Anlage dar, bei welcher die Frregerniaschine El
den Stroin nur eines Transformators, und zwar des Reihentransformators 1)s über
die Schleifringe hl, b., erhält, der erfindtings-emäß zur Gegenverbundwirkung finit
ihr verbunden ist. Außerdem ist die Stabilisierung der Erregermaschine El durch
eine unabhängige zusätzliche Gleichstromerregung, z. B. durch eine Dynamo oder Erregermaschine
E,, oder durch Akkumulatorenbatterie A" vorgesehen. J; und J, sind die Feldmagnete
der Erregermaschine E- C,. C, ist ein Kontaktpaar für zwei Richtungen und bestimmt,
die Erregerschienen B;, B, entweder mit der Erregermaschine E.; zu verbinden oder
finit der Akkumulatorenbatterie N , falls eine solche für die Zusatzerregung
benutzt wird. P ist ein Lichtbcgenspannungshegrenzer oder ein Spannungshe.grenzer
beliebiger anderer Bauart, der natürlich in jeder der Iargestellten Anlagen vorgesehen
sein kann.
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Zur Unterbrechung des Erregerstromes im Falle eines Kurzschlusses
oder einer zu großen Stromlieferung der Wechselätrommaschine dient ein selbsttätiger
..Ausschalter 1, dessen 2 agnetstab von der Wicklung fitz, gesteuert werden
kann, wenn der Erregerstrom zuviel wächst, gier vom Transformator I) und der Wicklung
in- wenn der Strom der Wechselstronimaschine zuviel wächst. Derselbe Ausschalter
kann in jeder der dargestellten An- i 1 'a II gen entweder in den zu den
Feldmagneten der Wechselstrommaschine gehenden Leitungen oler in den Leitungen f1,
f, vorgesehen sein. Die Spule »cl ist in Nebenschluß zu den Klemmen der Erregermaschine
El geschaltet, kann aber auch in Reihe (Abb. q.) eingeschaltet werden.
Die
Abb. q. und 5 veranschaulichen besondere Erregerwicklungen für eine vollkommene
oder eine nur teilweise Erregung der Erregermaschine vermittels einer Umformung
der schwankenden Ströme, welche im Erregerstromkreis der Feldmagnete der Wechselstrommaschine
während der Pendelschwingungen der letzteren oder bei plötzlicheriÜberbelastung
entstehen, also zur Erhöhung oder Vermehrung der scheinbaren Selbstinduktion der
Erregerstromkreise der Wechselstv.ommaschine. Durch die Sekundärwicklung eines Erregertransformators
De, dessen Primärwicklung in Reihe mit dem Erregerstrom geschaltet ist, wird
ein besonderer Strom auf die Feldmagnete der Erregermaschine El gebracht.
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Diese Anordnung kann bei all den Anlagen nach Abb. r bis 3 vorgesehen
sein, wobei diese Erregerwicklungen natürlich über andere Wicklungen gelegt sein
oder eine derselben ersetzen können. Man wird selbstverständlich einen gewissen
Widerstand R4 in diesen Induktionsstromkreis einschalten, damit der erzeugte Strom
in Phase steht mit der in der Sekundärwicklung des Transformators De erzeugten
elektromotorischen Kraft. Diese Wicklung kann sowohl den Erregerstromkreis einer
Erregermaschine E, wie den einer Erregermaschine E, versorgen, falls eine solche
vorgesehen ist. Die Wirkung bleibt die gleiche.
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Abb.6 stellt die Gegenverbundwirkung gemäß der Erfindung dar. Die
Amperewindungen sind als Abszissen, die elektromotorischen Kräfte als Ordinaten
aufgetragen. 0M ist die Leerlaufcharakteristik der Erregermaschine, MN die
Widerstandcharakteristik seiner Feldmagnete (tang. a proportional dem Widerstand
der Nebenschlußerregerwicklung), A, sind die Amperewindungen der Nebenschlußerregung,
AZ die Amperewindungen der getrennten Erregung, A3 die Amperewindungen der Gegenkompoundierung,
welche als Gegenamperewindungen von rechts nach links (also im negativen Sinne)
aufgetragen werden müssen (sie können gleichzeitig die Gegenamperewindungen des
Erregerankers und .diejenigen einer Reihenwicklung auf den Feldmagneten der Erregermaschine
umfassen). OP sind die resultierenden Amperewindungen, M ist der Punkt der Wirkung,
PM die Spannung an den Bürsten der Erregermaschine.
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Unter dem Einfluß der Gegenkompoundierung wird die Linie
MN parallel nach links verschoben. Wenn die Grenzstellung M', N' überschritten
wird, z. B. bei Kurzschluß, wird die Erregermaschine außer Tätigkeit gesetzt.
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Um die nicht unbeträchtliche Erhöhung der Spannungsschwankungen infolge
der nahezu plötzlichen Wirkung der Gegenverbun_.danordnung auszugleichen, kann man
selbsttätige Spannungsregler T" T2 bekannter Bauart (Thury, Tirrill, Brown-Boveri
u. dgl.) vorsehen. Man wird naturgemäß nur einen für jede parallel geschaltete Gruppe
verwenden. Der Regler hat seinen Hauptstromkreis in Reihe geschaltet, entweder in
.den Erregerstromkreis der Erregermaschine E, oder E_. In beiden Fällen besteht
seine Wirkung in einer allmählichen Änderung -der Klemmenspannung der Feldmagnete
der Wechselstrommaschine trotz der Gegenwirkung der Gegenverbunderregermaschine
(Abb. z bis 3). Durch diese Kombination der Gegenkompoundierung mit dem selbsttätigen
Spannungsregler tritt also eine korrigierende Wirkung ein, welche aus zwei einander
entgegengesetzten Wirkungen resultiert.
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Um zu verhindern, @daß der Regler im Falle eines Kurzschlusses die
Wirkung der Gegenverbunderregermaschine im Überschuß ausgleicht, ist er derart einzustellen,
daß er bei normalem Betrieb der Wechselstrommaschine keinen stärkeren Erregungsstrom
liefert, als die ungünstigste Belastung erfordert. Man kann den Regler auch mit
einem Kontakt ausstatten, welcher seinen Stromkreis unterbricht oder einen großen
Zusatzwiderstand R (Abb. 7) einschaltet, so daß der Regler, nachdem die Erregung
auf einen sehr hohen Betrag getrieben ist, in Fortsetzung seiner Wirkung die Erregung
plötzlich auf einen Minimalwert herabbringt.