DE475809C

DE475809C - Anordnung zur Stabilisierung selbsterregter Dynamomaschinen

Info

Publication number: DE475809C
Application number: DES61174D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1921-11-17
Filing date: 1922-10-20
Publication date: 1929-06-07

Description

Anordnung zur Stabilisierung selbsterregter Dynamomaschinen Selbsterregte Dynamomaschinen können bekanntlich bei reiner Nebenschlußregelung im geradlinigen Teil ihrer Charakteristik nicht eindeutig geregelt werden. Dies hat seine Ursache darin, daß die Maschinenspannung in diesem Bereiche dem Erregerstrom proportional ist. Da auch der Spannungsverbrauch des Erregerkreises bei ein und demselben Widerstand dem Erregerstrom proportional ist, gibt es einen bestimmten Erregerkreiswiderstand, für den beide Proportionalitätsbeziehungen zusammenfallen, für den also bei verschiedenen Erregerströmen die Maschine gerade so viel Spannung liefert, wie der Erregerkreis verbraucht. Die Maschinenspannung ist dann durch den Widerstand des Nebenschlusses nicht eindeutig bestimmt. Steigert man den Widerstand über jenen bestimmten Wert, so würde der Nebenschluß bei jedem Erregerstrom mehr Spannung verbrauchen, als die Maschine liefern kann, daher sinkt der Erregerstrom und damit die Maschinenspannung auf Null. Der Zustand der Maschine ist also unterhalb des Knies ihrer Charakteristik unstabil. Man hat diese Schwierigkeit wohl erkannt und sich unter Verzicht auf die reine Nebenschlußregelung oder auf die reine Neberischlußerregung mit HauptschIußregelung oder Nebenschluß = Hauptschlußregelung oder auch mit Hilfserregung durch zusätzliche Erregerwicklung beholfen. Hauptschlußregler sind aber teuer und unwirtschaftlich; Zusatzwicklungen erfordern eine Sonderbauart der zu stabilisierenden Maschine. Vorhandene Maschinen mit reiner Nebenschlußregelung und ohne Zusatzwicklung sind mit keiner der bekannten Einrichtungen ohne Umbau zu stabilisieren. Außerdem werden die meisten bekannten Anordnungen durch eine Störung an der Hilfserregung betriebsunfähig oder regelunfähig und erfordern zur Fortführung des Betriebes Urischaltungen, Einfügung von Ersatzteilen o. dgl. Die vorliegende Erfindung ermöglicht dagegen, sowohl vorhandene Maschinen mit reiner Nebenschlußregelung und ohne Zusatzwicklung, ohne Umbau zu stabilisieren als auch bei Störung der Stabilisierungseinrichtung den Betrieb weiterzuführen, da an der Maschine und ihrem Nebenschlußregler nichts geändert wird.
Erfindungsgemäß wird zur Stabilisierung selbsterregter Dynamomaschinen, deren Spannung durch einen mit der Erregerwicklung in Reihe liegenden Nebenschlußregler geregelt wird, in den an die Ankerklemmen der Maschinen angeschlossenen Erregerkreis eine zusätzliche Spannungsquelle in Reihe mit der Nebenschlußwicklung und dem Nebenschlußregler geschaltet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. x.
In. den Nebenschlußerregerkreis der Maschine a ist in Reihe mit dem Reglerwiderstand c und der Erregerwicklung eine zweckmäßig konstante, zusätzliche, d. h. im Sinne des Erregerstromes wirkende Spannungsquelle d eingeschaltet. Dies hat zur Folge, daß die obenerwähnte Proportionalität zwischen Maschinenspannung und Erregerstrom reit der Proportionalität zwischen Spannungsverbrauch im Erregerkreise und Erregerstrom für keinen Widerstandswert zusammenfallen kann. Dadurch wird die Maschinenspannung mittels des Nebenschlußreglers c bis auf Null herab eindeutig regelbar. Nur in der Nähe der Spannung Null macht die Regelung beim Unterbrechen des Erregerkreises einen Sprung in der Höhe der kleinen Zusatzspannung (0', 0 in Abb. 2), die aber nur wenige Prozente der Betriebsspannung betragen muß. Erleidet die Zusatzspannungsquelle einen Kurzschluß, so ist der Betrieb ohne weiteres fortführbar, da ja die Maschine a als gewöhnliche Nebenschlußmaschine mit Nebenschlußregler betriebsfähig bleibt. Tritt an der Zusatzspannungsquelle eine Stromunterbrechung auf, so ist sie einfach kurzzuschließen, und der Betrieb geht ungestört weiter, nur der Regelbereich ist in diesen Fällen auf den der gewöhnlichen Nebenschlußmaschine beschränkt, bis die Zusatzspannungsquelle wieder in Gang gesetzt ist.
Abb. 2 zeigt das Spannungsdiagramm dieser Anordnung. Zum Erregerstrom i als Abszisse ist die Gesamtspannung e des Erregerkreises als Ordinate aufgetragen. Diese setzt sich aus der Zusatzspannung e, und der Klemmenspannung der Maschine ei; zusammen. Die Charakteristiken des Spannungsverbrauches im Erregerkreise sind Gerade G, die durch den Ursprung 0 gehen. Jedem Werte des Nebenschlußwiderstandes entspricht eine solche Gerade G, und alle Geraden ergeben mit der Maschinencharakteristik C eindeutige Schnittpunkte, durch die bestimmte Betriebszustände definiert sind. Bei fehlender Zusatzspannung e, gehen die Geraden G' durch den Ursprung 0', und es gibt einen Wert des Nebenschlußwiderstandes, für den die entsprechende Gerade G'" mit dem geradlinigen Teil der Charakteristik C zusammenfällt und keinen eindeutigen Schnittpunkt mit dieser besitzt. Der Betriebszustand der Maschine ist dann unbestimmt.
Die Abb. 3 und q. zeigen zweckmäßige Ausführungsformen des Erfindungsgedankens in Anwendung auf die Erregeranordnung eines Wechselstromgenerators e, der in weiten Grenzen geregelt werden soll. Der Generator e wird nach Abb. 3 durch die Gleichstrommaschine a erregt, in deren Erregerkreis als zusätzliche Spannungsquelle eine Zusatzmaschine b eingeschaltet ist. Diese wird durch einen aus dem Wechselstromnetz gespeisten Motor f angetrieben. Solche Zusatzmaschinen können aber ungewollt umpolarisiert werden. Um die Polarität der Zusatzmaschine im Sinne des Erregerstromes zu sichern, erhält die Zusatzmaschine erfindungsgemäß eine Kompound-Wicklung d oder sonstige bekannte Vorrichtungen zur Sicherung der Polarität.
In Abb. q. ist statt des Motorgenerators f, b der Abb.3 ein Einankerumformer in Verwendung. Bei dessen Zuschalten muß die richtige Polarität herbeigeführt werden, am einfachsten mittels des Umschalters g unter Beobachtung eines die Spannungsrichtung anzeigenden Instrumentes h. Die zusätzliche Spannungsquelle kann auch von beliebiger anderer Art sein, z. B. auch ein aus dem Wechselstromnetz gespeister Gleichrichter. Die zuletzt beschriebenen Erregeranordnungen erlauben das von fremder Stromquelle unabhängige Anlassen des Hauptgenerators e. Im @ Interesse eines störungsfreien Betriebes ist bei diesen Anwendungen der Erfindung vorauszusetzen, daß der Hauptgenerator seinerseits im gesättigten Bereich seiner eigenen Charakteristik arbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Stabilisierung selbsterregter Dynamomaschinen, deren Spannung durch einen mit der Erregerwicklung in Reihe liegenden Nebenschlußregler geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Ankerklemmen der Maschine angeschlossene Erregerkreis eine mit der Nebenschlußwicklung und dem- Nebenschlußregler in Reihe geschaltete zusätzliche Spannungsquelle enthält.
2. Ausführungsform nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Batterie als zusätzliche Spannungsquelle.
3. Ausführungsform nach Anspruch =, gekennzeichnet durch eine Zusatzmaschine als zusätzliche Spannungsquelle. q..
Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Zusatzmaschine durch besondere Vorkehrungen, z. B. eine Kompoundwicklung (d, Abb. 3), im Sinne des Erregerstromes gesichert wird.
5. Ausführungsform nach Anspruch 3 und q. zur Erregung von größeren Dynamomaschinen (e), dadurch gekennzeichnet, daß die im Nebenschluß der Erregermaschine (cc) liegende Zusatzmaschine (b) als Motorgenerator ausgebildet ist und aus dem Netz der Dynamomaschine (e) gespeist wird (Abb. 3).
6. Ausführungsform nach Anspruch 3 und q. zur Erregung von größeren Wechselstrommaschinen (e), dadurch gekennzeichnet, daß die im Nebenschluß. der Erregermaschine (a) liegende Zusatzmaschine (b) als Einanker umformer oder Gleichrichter ausgebildet ist und aus dem Netz der Wechselstrommaschine (e) gespeist wird (Abb. q.).