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Einrichtung zur Verteilung der Belastung eines Wechselstromnetzes
zwischen Generatoren und einem aus zwei mechanisch gekuppelten Wechselstrommaschinen
bestehenden Umformer Es ist bekannt, Wechselstromnetze miteinander durch einen Umformer
zu verbinden, dessen Frequenzbelastüngscharakteristik durch Regelorgane in mindestens
einer L`mformerhälfte geändert werden kann. Ein solcher Umformer besteht z. B. zur
einen Hälfte aus einer Svnchronmaschine, die auf das eine Netz geschaltet ist, und
zur anderen Hälfte aus einem aus Induktionsvordermaschine und Iiommutatorhintermaschine
gebildeten Regelsatz, der mit dem anderen Netz verbunden ist. Die Belastungscharakteristik
eines solchen Umformers kann z. B. dadurch geregelt werden, daß die Iiommutatorhintermaschine
durch eine Drehzahl bestimmende Drehstromhilfsmaschine, die mit Regeleinrichtungen
versehen ist, erregt wird.
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Wird ein Wechselstromnetz aus dem anderen lediglich mittels eines
solchen Umformers gespeist, so genügen im allgemeinen die bekannten Regeleinrichtungen,
um einen gesicherten Betrieb des gespeisten Netzes aufrechtzuhalten. Sehwierigkeiten
ergeben sich jedoch, wenn auf das gespeiste Netz noch andere Generatoren arbeiten.
In diesem Falle ist nämlich auf die richtige Verteilung der Belastung Rücksicht
zu nehmen. Werden die Leerlaufsdrehzahlen des Umformers und der Generatoren auf
dieselbe Periodenzahl eingestellt, so wird sich die Gesamtbelastung des gespeisten
Netzes gemäß den einzelnen Charakteristiken verteilen.
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In Diagramm r ist der gewöhnlich vorliegende Fall dargestellt, daß
die Charakteristiken (Frequenz über Leistung) des Umformers und der Generatoren
geradlinig verlaufen. Die Generatorcharakteristik ist hier mit a, die Umformercharakteristik
mit b bezeichnet. Für diesen Fall wird sich ein bestimmtes Belastungsverhältnis
bei sämtlichen Belastungen im zu speisenden Netz ergeben.
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Wenn z. B. bei Cberlastung einer Maschine eine Änderung dieses Belastungsverhältnisses
notwendig ist, so erfolgt diese Änderung am zweckmäßigsten durch Regelung des Umformers,
nicht durch Regelung der Generatoren. Eine Regelung der Belastungscharakteristik
der Generatoren würde - z. B. bei Verwendung von Synchrongeneratoren -nur in der
Weise möglich sein, daß man die Federspannungen der Fliehkraftregler für die Antriebsmaschinen
verändert und so eine andere Drehzahl und dadurch einen Periodenabfall bei einer
bestimmten Belastung einstellt.
Diese Einstellungen verursachen
erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere, wenn es sich um die Einstellung von mehreren
Maschinen handelt. Deshalb wird die Verteilung der Belastung, wie schon bemerkt,
am besten am Umformer selbst erfolgen. Es ist für diesen Zweck notwendig, die Regeleinrichtung
zur Veränderung der Belastungscharakteristik so vorzusehen, daß die Charakteristik
sich unter Aufrechterhaltung der Geradlinigkeit in gewissen Grenzen verdrehen läßt,
Es ist bekannt, Änderungen der Neigung der Charakteristik mit Hilfe von Regeleinrichtungen
zu veranlassen, die entweder mit Verlusten (Schlupfwiderstände) oder verlustlos
(Regelung mit in Kaskade geschalteten Kommutatormaschinen) arbeiten. Beide bekannten
Arten der Regelung haben jedoch ihre Nachteile. Bei Schlupfwiderständen erfolgt
zwar die Regelung momentan, jedoch haftet dieser Regelungsart der Nachteil an, daß
in den Schlupfwiderständen größere Verluste entstehen, die mit in Kauf genommen
werden müssen. Kommutatormaschinen erfordern in solchen Fällen zusätzliche Regelapparate,
deren Ansprechen immer eine gewisse Zeit dauert, so daß die gewünschte Regelwirkung
erst eintritt, wenn sie vielleicht nicht mehr notwendig ist. Diese Schwierigkeiten
werden besonders groß, wenn z. B. ein Dreiphasennetz großer Leistung mit einem Bahnnetz
elektrisch gekuppelt wird und in dem Bahnnetz zahlreiche Belastungsstöße auftreten.
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Erfindungsgemäß werden nun die geschilderten Schwierigkeiten dadurch
überwunden, daß in dem Erregerkreis der regelbaren Umformerhälfte ein Drehstrom-Gleichstrom-Einankerutnformer
vorgesehen wird, der die Erregung einer zur Regelung der Kommutatorhintermaschine
dienenden Drehstromhilfsmaschine in Abhängigkeit von der Belastung beeinflußt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist durch Abb.
2 schematisch veranschaulicht. Hier bedeutet i ein Dreiphasennetz und 2 ein Einphasennetz.
das durch einen Synchronregelsatzumformer gekuppelt wird. Die Synchronmaschine der
einen Umformerhälfte ist die Maschine 3, die andere Urnformerhälfte besteht aus
einem Regelsatz, und zwar aus einer Induktionsvordermaschine q., die mit dem Netz
i elektrisch gekuppelt ist, und einer mechanisch gekuppelten Kommutatorhintermaschine
5, die schleifringseitig von einem Erregerumformer erregt wird. Dieser Umformer
besteht aus einer Drehstromhilfsmaschine 6, die von einem Synchromnotor 7 angetrieben
wird. Die eine Drehzahl regelnde Erregerwicklung ä der Hilfsmaschine 6 erhält eine
zusätzliche Spannung durch einen Drehstrom-Gleichstrorn-Einankerumformer 9, der
über Schleifringe durch einen Stromtransformator io erregt wird, während die zweite
senkrecht zur Wicklung 8 liegende Erregerwicklung zur Beeinflussung des Leistungsfaktors
dient. Ein gemeinsames Gleichstromnetz i i dient der Erregung des Synchronmotors
7 sowie der Hilfsmaschine 6. Das Netz z wird durch die Synchronmaschine 3 gespeist,
außerdem aber auch durch besondere Generatoren 12. Die Drehzahl bestimmende Wicklung
der Hilfserregermaschine G ist noch über einen Widerstand 13 geführt, der zum Einstellen
der Leerlaufsdreh.zahl dient. Mit Hilfe des Drehstrom-Gleichstrom-Einankerumformers
kann eine Drehung der geradlinigen Charakteristik des Umformers um den Leerlaufpunkt
bewirkt werden, wie sie die punktiert gezeichneten Linien in Diagramm i angeben.
Hierdurch wird erreicht, daß man ein gewünschtes Verhältnis der Belastung erhält,
wobei die Charakteristik der Generatoren ungeändert bleibt.
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Wie man leicht erkennt, wird mit Hilfe des Drehstrom -Gleichstrom
-Ein ankerumformers die Belastungscharakteristik des Hauptumformers momentan geändert,
da weder der Transformator io noch der Drehstrom-Gleichstrom-Einankerumformer 9
verstellbare Regelmittel benötigen.
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Es ist für die Erfindung belanglos, ob die beiden Netze, die der Umformer
verbindet, dieselbe Perioden- oder Phasenzahl haben oder nicht. Ebenso ist es gleichgültig,
ob nur die eine Umformerhälfte mit Einrichtungen zur Regelung versehen ist oder
beide Hälften. Letzteres ist unter Umständen für die Bemessung der Hintermaschinen
sogar günstiger.
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Die Verdrehung der Charakteristik kann auch, wie ebenfalls aus der
Abb. i ersichtlich, entgegengesetzt dem natürlichen Schlupf erfolgen. Hierdurch
wird die Charakteristik des Umformers härter als seine natürliche gemacht. Zur Einstellung
der Charakteristik können auch Kompoundierungstransformatoren oder Einrichtungen
mit Elektronenröhren vorgesehen werden.
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Die vorstehend angestrebte Belastungsverteilung hat zur Voraussetzung,
daß die Frequenz des den Umformer speisenden Wechselstromnetzes genügend starr ist.