DE525578C - Einrichtung zur Kompoundierung von Synchronmaschinen fuer ein- oder mehrphasigen Wechselstrom - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN ABI
26. MAI 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV* 525 KLASSE 21 d² GRUPPE

S 63443 VIllb\2id? lag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 7. Mai

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Einrichtung zur Kompoundierung von Synchronmaschinen für ein- oder mehrphasigen Wechselstrom

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Juli 1923 ab

Die Verwendung von synchron laufenden Maschinen ist in vielen Fällen durch die Höhe des jeweils in den Maschinen vorhandenen Kippmomentes bestimmt. Das Kippmoment einer Maschine ist von ihrer Erregung und daher von dem Leistungsfaktor abhängig, der bei irgendeiner Belastung eingestellt worden ist. Ist die Maschine starken Belastungsschwankungen unterworfen oder treten aus irgendeinem Grunde Pendelungen ein, so kann unter Umständen das sich bei der gerade vorhandenen Erregung ergebende Kippmoment nicht dazu genügen, die Maschine im synchronen Lauf zu erhalten. Man könnte diesem Mißstand begegnen, indem man von vornherein eine so hohe Erregung wählt, daß das Kippmoment für alle Fälle genügt. Dem steht aber einerseits ein stark voreilender Leistungsfaktor bei kleinen Belastungen, anderseits das Erfordernis entgegen, die Erregermaschine sehr groß zu bemessen.

Es sind nun Anordnungen bekannt, die eine selbsttätige Einstellung des Erregerstromes bei Belastungen unter Zwischenschaltung von Schützen, Reglern usw. erreichen. Solche Anordnungen brauchen jedoch vom Regelreiz bis zur Regelwirkung eine gewisse Zeit, die bei plötzlichen und heftigen Belastungsschwankungen und insbesondere bei starken Pendelungen zu lange sein kann, um das Außertrittfallen der synchron laufenden Maschine rechtzeitig zu verhüten.

Zur Erzielung einer schnellen Regelwirkung hat man vorgeschlagen, die Erregerwicklung der synchron laufenden Maschine in zwei Achsen mittels Gleichstrom zu erregen, wobei durch diese Erregung die magnetomotorische Kraft des primären Wattstromes bei jeder Belastung durch Aufhebung des Ankerquerfeldes vollständig kompensiert wird.

Ob mit einer solchen Einrichtung der Kompoundierungsvorgang tatsächlich sichergestellt wird, ist zweifelhaft, da die hiermit angestellten Versuche kein befriedigendes Ergebnis zeigen. Außerdem bedarf eine solche Einrichtung der abnormalen Ausführung der Hauptmaschine.

Man hat ferner vorgeschlagen, eine mit Gleichstrom erregte Synchronmaschine dadurch zu kompoundieren, daß man die zugehörige Erregermaschine als Umformer ausbildet und ihrer Ankerwicklung Wechsel-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Michael Lhvschit\ in Berlin-Charlottenburg und Dipl.-Ing. Günther Scharowsky in Berlin-Grunewald.

strom zuführt, der mit der Verbrauchsenergie des Ständers der Synchronmaschine über einen Stromwandler verkettet ist. Eine derartige Lösung mag bei neu zu entwerfenden Anlagen am Platze sein. Sie eignet sich aber nicht zur nachträglichen Anordnung an einer bereits vorhandenen, z.B. mit einer normalen Gleichstromerregermaschine versehenen Synchronmaschine.

ίο Ein anderer bekannter Vorschlag geht dahin, die Erregerwicklung einer Synchronmaschine oder die Feldwicklung einer ihr zugeordneten Erregermaschine mit den Ankerbürsten eines Einankerumformers gleichstromseitig hintereinanderzuschalten, dessen Schleifringe über einen Stromwandler mit einem dem Belastungsstrom der Synchronmaschine proportionalen Wechselstrom gespeist werden. Eine derartige Anordnung hat aber den Nachteil, daß sich die durch den Einankerumformer erzeugte Zusatzspannung über einen der Erregerwicklung vorgeschalteten regelbaren Widerstand auswirken muß, so daß die \^ergrößerung des Kippmomentes von der zufälligen Stellung dieses Reglers abhängig ist.

Schließlich ist vorgeschlagen worden, eine durch einen Stromwandler erhaltene Zusatzspannung mittels Unipolarzellen gleichzurichten und die so gewonnene Gleichspannung unmittelbar auf die Erregung der Synchronmaschine (oder deren Erregermaschine) einwirken zu lassen. Auch diese Lösung leidet jedoch an dem Mangel, daß im Erregerstromkreise der Synchronmaschine (oder ihrer Erregermaschine) Regelwiderstände vorgesehen sein müssen, deren jeweiliger Widerstandswert das Kippmoment der Synchronmaschine beeinflußt.

Soll nun eine vorhandene Synchronmaschine für Ein- oder Mehrphasenstrom, insbesondere ein synchronisierbarer Drehstromasynchronmotor unter Benutzung einer vorhandenen Gleichstromerregerquelle und ohne wesentliche Änderung der vorhandenen Maschinen nachträglich mit einer Kompoundierungseinrichtung versehen werden, die auch bei starken Belastungsschwankungen in jedem Augenblick ein ausreichendes Kippmoment der Synchronmaschine gewährleistet, so kann man diese Aufgabe unter Verwendung einer zusätzlichen Gleichstromerregerspannung, die man in an sich bekannter Weise durch Gleichrichtung eines mit der Verbrauchsenergie des Ständers der Synchronmaschine über einen Stromwandler verketteten Wechselstromes erhält, gemäß der Erfindung dadurch lösen, daß man im Erregerstromkreise der Synchronmaschine (oder einer diese erregenden Gleichstrommaschine) mit einer vorhandenen Gleichstomerregerqüelle eine Elektronenröhre hintereinanderschaltet und deren Stromstärke durch die erwähnte zusätzliche Gleichspannung beeinflussen läßt. Man erhält auf diese Weise ein trägheitsloses Regelorgan, das auf eine bestimmte Grunderregung einstellbar ist und auf alle Änderungen der Stromstärke im Sinne einer entsprechenden Veränderung der Erregerstromstärke anspricht. Die Gleichrichtung kann dabei mit Vorteil durch eine Ventilröhre bewirkt werden, doch könnten ebensogut auch andere geeignete Einrichtungen verwendet werden.

Abb. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel. 1, 2, 3 ist ein Drehstromnetz. Der Drehstrom fließt dem Synchronmotor 4 über einen Schalter 5 zu. Der Synchronmotor 4 wird über seine Schleifringe von der in üblicher Schaltung liegenden Erregermaschine 6 erregt. Zwischen der einen Bürste der Erregermaschine und dem Schleifring ist eine Vakuumstrecke 7 mit freier Elektronenentladung (Elektronenröhre) eingeschaltet. Die Anode 8 ist mit einem Schleifring, die durch den Transformator 9 gespeiste Glühkathode 10 mit einer Bürste der Erregermaschine verbunden. Das Sperrgitter 11 wird durch einen Stromwandler 12 über eine Ventilröhre 13 unter gleichzeitiger Wirkung einer Zusatzgleichspannung 14 beeinflußt. Die Zusatzspannung 14 ermöglicht einen bestimmten Stromdurchgang durch die Vakuumstrecke 7, welcher der regelrechten Erregung der Maschine 4 entspricht. Der Wandler 12 erzeugt eine der Stromstärke des synchron laufenden Motors 4 verhältnisgleiche Spannung, die in der Ventilröhre 13 gleichgerichtet wird und sich der Zusatzspannung 14 überlagert. Diese Überlagerungsspannung des Wandlers 12 erhöht je nach ihrer Größe die Spannung des Sperrgitters 11 und damit die Erregung der synchron laufenden Maschine 4. Tritt nun eine plötzliche Überlastung ein, so wird die Erregung der Maschine 4 ohne Verzögerung durch mechanische Zwischenglieder verstärkt, wodurch das Kippmoment erhöht und Außertrittfallen verhindert wird. In vielen Fällen wird es nicht möglich sein, die erregungsverstärkende Wirkung durch eine Vorrichtung hervorrufen zu lassen, die mit der Erregermaschine der synchron laufenden Maschine in Reihe geschaltet ist. Namentlich bei größeren Maschinen werden die Erregerstromstärken zu hohe Werte annehmen. Man kann in diesem Falle die erregungsverstärkende Wirkung dadurch hervorrufen, daß man die Elektronenröhre auf den Erregerstomkreis der Erregermaschine einwirken läßt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung zweier Wicklungen in der Erregermaschine, wie es in Abb. 2 dargestellt ist.

Die Erregerwicklung 18 liegt in der üblichen Schaltung. Die Erregerwicklung 19 ist in der gleichen Weise geschaltet wie die Erregerwicklung der Maschine 4 in der Abb. 1. Sie liegt nämlich an der Bürstenspannung der Maschine 6 unter Zwischenschaltung einer Vakuumstrecke (Elektronenröhre 7), deren Stromfluß durch eine Magnetspule 22 beeinflußt wird. Die Spule 22 wird vom Stromwandler 12 über eine Ventilröhre 13 unter gleichzeitiger Wirkung einer Zusatzspannung Γ4 gespeist. Diese Zusatzspannung 14, die veränderlich gemacht werden kann, regelt die Charakteristik der Vakuumstrecke 7. Das Kippmoment wird also unabhängig vom gewöhnlichen Regler 17 der Erregermaschine 6 erhöht. Die Erhöhung des Kippmomentes kann überdies durch einen besonderen Regler 2i in ihrer Wirkung eingestellt werden.

Benutzt man einen mechanischen Gleichrichter, so muß dieser synchron mit dem Drehstrom angetrieben werden. Am einfachsten wird dies durch Kupplung mit der Welle des Synchronmotors erreicht.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf doppelt gespeiste Drehstrommotoren mit Synchroncharakteristik, bei denen die eine zugeführte Drehstromspannung mit Hilfe eines Gleichstromfeldes veränderbar ist und die Höhe des Kippmomentes bestimmt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Kompoundierung von Synchronmaschinen für ein- oder mehrphasigen Wechselstrom, insbesondere zur Verhütung des Außertrittfallens eines durch Gleichstromzufuhr zu seinem Läufer synchronisierten Drehstromasynchronmotors, bei der durch Gleichrichtung eines mit der Verbrauchsenergie des Ständers der Synchronmaschine über einen Stromwandler verketteten Wechselstromes eine zusätzliche - Gleichstromerregerspannung erhalten wird, gekennzeichnet durch eine Elektronenröhre, die im Erregerstromkreise der Synchronmaschine (oder einer diese erregenden Gleichstrommaschine) mit einer vorhandenen Gleichstromquelle hintereinandergeschaltet ist und deren Strom durch die erwähnte zusätzliche Gleichspannung beeinflußt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen