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Schaltung von elektrischen Maschinen mit besonderer Erregermaschine.
Es ist häufig erforderlich, elektrische Maschinen bei Störungen der Anlage, beispielsweise
im KurzschluMalle, auszuschalten und möglichst rasch ihre Erregung herabzudrükken.
So werden z. B. zur Vermeidung des Hochschnellens der Spannung beim Abschalten stark
belasteter Wechselstromgeneratoren, zur Schonung der Generatorölschalter beim Abschalten
im Kurzschluß und vor allem zur Herabdrückung des Kurzschlußstromes auf einen ungefährlichen
Wert größere Generatoren mit Einrichtungen zur selbsttätigen Feldschwächung versehen.
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So wird bei Generatoren mit unmittelbar gekuppelter Erregermaschine
ein hoher Widerstand in den Feldkreis der Erregermaschine eingeschaltet, so daß
die Generatorspannung oder der Kurzschlu3strom in einer Exponentialkurve auf einen
Endwert abklingt, der von der Höhe des Widerstandes und der Remanenz abhängt. Die
Zeit des Abklingens hängt von der magnetischen Trägheit des. Haupterregerkreises
ab. Sie beträgt bei größeren, insbesondere langsam laufenden Generatoren erheblich
mehr als t o Sekunden, so daß trotz der Aberregung bei Kurzschluß durch Stehenbleiben
des Lichtbogens in der Hauptwicklung erhebliche Zerstörungen eintreten können.
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Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei welchen die Feldwicklungen
aus zwei Teilen bestehen, die im Normalbetrieb sich unterstützen, die aber im Kurzschlußfalle
so umgeschaltet werden, daß sie einander entgegenwirken. Abgesehen davon, daß die
hierzu notwendige Umschaltung, insbesondere bei hoher Selbstinduktion der Feldwicklung,
unangenehm ist, können auch diese Einrichtungen die Erregung der Hauptmaschine nicht
rasch genug herbeiführen, da man hierbei zwar die Erregeramperewindungen rasch auf
1\u11 herabdrücken kann, aber nicht in der Lage ist, die magnetischen Kraftlinien
ebenso rasch zum Verschwinden zu bringen. Um eine rasche Aberregung zu erreichen,
die in allen Fällen schnell genug wirkt, genügt es nämlich nicht, die Erregeramperewindungen
zum Verschwinden zu bringen, man muß vielmehr für kurze Zeit das Feld im entgegengesetzten
Sinne erregen. Man darf aber nicht, wie dies bisher bekannt geworden ist, diese
Gegenerregung durch Umschalten der Nebenschlußwicklung oder eines Teiles derselben
herbeiführen, da dann bei nicht aufmerksamer Bedienung die Gegenerregung leicht
zu lange aufrechterhalten bleibt und infolgedessen die Gefahr besteht, daß ein Umpolen
der Maschine eintritt.
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Eine allen Anforderungen genügende Schaltungseinrichtung für elektrische
Maschinen mit besonderer Erregermaschine, bei denen die Erregermaschine außer einer
Nebenschlußwicklung noch eine besondere, im Betriebe überbrückte und der Nebenschlußwicklung
entgegenwirkende Hauptstromwicklung besitzt,
erhält man gemäß der
Erfindung dadurch, daß .im Gefahrfalle, z. B. bei Kurzschluß, gleichzeitig die Hauptstromgegenwicklung
eingeschaltet und die NebenschluSerregung völlig abgeschaltet wird, so daß das Feld
der Erregermaschine vorübergehend umgepolt wird, bis die Erregung der Hauptmaschine
verschwunden ist.
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Man kann naturgemäß gleichzeitig auch einen Feldschwächungswiderstand
im Nebenschlußkreis anordnen. Die Auslösung der Hauptstromwicklung und des Feldschwächungswiderstandes
erfolgt in bekannter Weise durch Relais, Kontakte am Ölschalter oder sonstige Schutz-
oder Regelapparate.
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Zur Erläuterung ist in Abb. i ein. Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. a ist ein Drehstromgenerator mit der Erregerwicklung b, die über den
Regelwiderstand c von der Erregermaschine- d gespeist wird. Die Maschine d besitzt
eine Nebenschlugerregerwicklung e, in deren Stromkreis der Nebenschlußregler f und
der im normalen Betriebe durch den Schalter h überbrückte Feldschwächungswiderstand
g liegt, und eine Hauptstromwicklung i, welche der Nebenschlußwicklung e entgegenwirkt
und welche im normalen Betriebe durch den Schalter k überbrückt ist. l ist ein Überstromr@elais,
durch dessen Ansprechen die Schalter h und h
sowie der Ölschalter m
ausgelöst werden.
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Wenn die Erregermaschine d von eitler besonderen Hilfserregermaschine
erregt wird, wird zweckmäßig letztere mit einer der Nebenschluhfeldwicklung entgegenwirkenden
Haüpt@ stromwicklung versehen. Man kann auch den Feldschwächungswiderstand fortlassen
und .statt dessen den Nebenschlußkreis vollständig öffnen.
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In Abb. a ist der zeitliche Verlauf der verschiedenen Ströme und Spannungen
dargestellt. Die Kurve I zeigt den Verlauf der Generatorspannung bei den bisher
bekannten Einrichtungen, bei denen die Hauptstromwicklung i fehlt. Wie man erkennt,
geht die Generatorspannung mit Rücksicht auf die große magnetische Trägheit der
nur sehr langsam herab, trotzdem die Erregung der Erregermaschine und die Erregerspan
nung sehr rasch abfällt. -Kurve 11 zeigt den Verlauf der Erregerspannung unter dem
Einfluß-Wder Nebenschluß- und Hauptstrornwicklung. Im ersten Moment nimmt diese
Spannung mit Rücksicht auf die von einem kräftigen Strom durchflossene Hauptstromwicklang
i negativen Wert an, erzeugt also eine kräftige Gegenspannung, die mit fallendem
Erregerstrom geringer wird und die den durch die Kurve III dargestellten Erregerstrom
sehr schnell zum Verlöschen bringt. Dadurch wird auch die Remanenz der Erregermaschine
vernichtet, so daß die Generatorspannung entsprechend der Kurve IV sehr rasch verschwindet.
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Die Zeit des Abklingens ist ziemlich unabhängig von der Höhe des anfangs
bestehenden Erregerstromes, da mit dieser die Wirkling der Hauptstromwicklung wächst;
die Zeit beträgt bei geeigneter Bemessung der Wicklung etwa 2 bis 3 Sekunden. Da
diese nur während dieser kurzen Zeit eingeschaltet ist, kann sie geringen Querschnitt
haben und auch nachträglich aufgebracht werden.
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Die Wirkung der Hauptstromwicklung und des Feldschwächwiderstandes
tritt am besten gleichzeitig ein; es ist jedoch bei Maschinen, bei denen die magnetische
Trägheit im Nebenschlußkreis verhältnismäßig groß ist, zweckmäßig, zuerst den Feldschwächwiderstand
zur Wirkung zu bringen, bei sehr trägen Generatoren mit Hilfserregermaschine ist
die umgekehrte -'Reihenfolge zweckmäßig, matt kann auch unter Wegfall des Feldschwächwiderstandes
den Nebenschlußkreis vollkommen öffnen.