DE543583C

DE543583C - Sicherheitseinrichtung, insbesondere bei Netzkurzschluessen, fuer asynchrone Blindleistungsmaschinen

Info

Publication number: DE543583C
Application number: DES74255D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-04-25
Filing date: 1926-04-25
Publication date: 1932-02-06

Description

Für den Betrieb von asynchronen Blindleistungsmaschinen, die durch eine Kommutatorhintermaschine erregt werden, ist im allgemeinen eine Regelung der Spannung erforderlich. Zu diesem Zweck werden in den Erregerkreis der Kommutatormaschine Stufentransformatoren oder Synchronmaschinen geschaltet. Letztere haben zwar gegenüber den Stufentransformatoren den Vorteil einer feinstufigen Regelung, sind aber von der Netzspannung nicht abhängig, so daß ζ. Β. beim Auftreten eines Kurzschlusses im Netz die Maschinenspannung im wesentlichen aufrechterhalten bleibt und die Maschine mit voller Spannung auf den Kurzschluß arbeitet. Dieser Nachteil kann gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß in den Erregerkreis der Kommutatormaschine eine zweite von der Netzspannung abhängige Erregerspannung eingeführt wird.

Bei Regelsätzen ist es zwar bereits vorgeschlagen worden, in den Erregerkreis eine im gleichen Sinne wirkende, vom Netz abhängige Spannung einzuführen, jedoch erfolgte dies nur zu dem Zweck, eine feinstufige Drehzahlregelung für großen Regelbereich zu erzielen. Eine derartige Anordnung hat demgemäß auch eine ganz andere Wirkung als die gemäß der Erfindung, da sie beim Auftreten eines Kurzschlusses eine Änderung nur hinsichtlich der Drehzahl, aber nicht in bezug auf die Spannung ergibt. Eine Entregung der Maschine findet nicht statt. Infolgedessen kann das Entstehen eines starken Kurzschlußstromes beim Auftreten eines Kurzschlusses hierdurch nicht verhindert werden. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wirkt hingegen die zusätzliche Spannung auf der Erregung der Hauptmaschine und kann der Kurzschlußstrom niedrig gehalten werden, wenn die von der Netzspannung abhängige Komponente der Erregerspannung um so viel größer bemessen wird als die von der Synchronmaschine gelieferte Erregerkomponente, daß der der Größe dieser Erregerkomponente entsprechende Kurzschluß strom so klein bleibt, daß er praktisch ohne schädlichen Einfluß ist. Die von der Netzspannung abhängige Erregerkomponente wird zweckmäßig von einem an das Netz angeschlossenen Transformator geliefert, dessen Sekundärwicklung in" den Erregerkreis eingeschaltet ist.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Asynchronmaschine 1 ist hier mit einer Kommutatormaschine 2 mechanisch gekuppelt und elektrisch in Kaskade geschaltet. 3 und 4 bedeuten einen synchronen Erregerumformer, 5 einen Transformator, dessen Primärwicklung 6 von der Frequenz des Drehstromnetzes R₁ S, T gespeist wird, während seine Sekundärwicklung 7 in Reihe zu der Maschine 3 auf die Schleifringe 8 der Kommutatormaschine geschaltet ist. Die gesamte Erregerspannung, die den Schleifringen der Kommutatormaschine aufgedrückt wird, setzt

sich also zusammen aus der Spannung a des Umformers 3 und der Spannung b in den Sekundärwicklungen 7 des Transformators 5. Bei einem Netzkurzschluß wird die Transformatorspannung Null, und die Erregerspannung im Erregerkreis wird auf den Betrag α der Umformerspannung verringert. Der Transformator wird nun gemäß den in den Abbildungen 2 bis 4 dargestellten Verhältnissen bemessen. Nach Abb. 2 wird der Transformator 5, wenn die maximale Erregerspannung E_max ist und der Regelbereich des Synchronumformers einen Spannungswert α umfaßt, so bemessen, daß er die feste Grundspannung b = E_max — α liefert, während der Umformer eine Regelung von Null bis zu dem Betrage a_max gestattet. Bei einem plötzlichen Kurzschluß wird der Vektor b zu Null, und der Dauerkurzschlußstrom wird dann nur noch von dem Erregervektor α gespeist, der je nach dem Zustand der Regelung einen von Null bis a_max schwankenden Betrag haben kann. Im Vergleich zu der bei bekannten Schaltungen auftretenden Spannung £_mas ist jedenfalls die Größe α klein.

Noch günstiger gestalten sich die Kurzschlußverhältnisse, wenn nach Abb. 3 der

Transformator mit einer Spannung b -\- —

ausgeführt wird, der Erregerumformer aber

lediglich für eine Spannung +_ —, also z. B.

mit umkehrbarem Regler. Im Falle eines Kurzschlusses wird der Dauerkurzschlußstrom gemäß Abb. 3 nur noch von einer Spannung gespeist, die im ungünstigsten

Falle + — _maK ist, im günstigsten Falle aber

sogar eine Gegenerregung von _max

liefert, die eine künstliche Entmagnetisierung der Maschine bewirkt und ein noch schnelleres Abklingen des Stoßkurzschlußstromes auf Null veranlaßt. Die Anordnung nach Abb. 3 wird auch billiger als die nach Abb. 2, da die

Erregermaschine nur für +_— ausgeführt zu

werden braucht. Die Vergrößerung des Erregertransformators mit dem gleichen Betrag — kostet aber weniger, als an der Erregermaschine gespart wird.

Schließlich kann man auch den Erregertransformtaor gemäß Abb. 4 mit einer Spannung a + 6 ausführen, die Erregermaschine dagegen für eine Spannung α bemessen, die der Transformatorspannung entgegengeschaltet wird. Der ungünstigste Fall tritt hier ein, wenn die Erregermaschinenspannung Null wird. Auch in diesem Falle verhält sich aber die Asynchronmaschine nur ebenso wie Anordnungen mit reiner Transformatorerregung, deren Kurzschlußverhältnisse sich als genügend betriebssicher erwiesen haben.

An Stelle des Transformators 5 könnte auch eine besondere Erregerwicklung auf dem Läufer der Erregermaschine verwendet werden, die aus dem Netz unmittelbar oder über einen Transformator mit Hilfe besonderer Schleifringe gespeist wird.

Die Erfindung läßt sich auch anwenden für den Fall, daß die- Kommutatormaschine ständererregt, d. h. mit Schlupf frequenz erregt ist; es ist ferner gleichgültig, ob die Kommutatormaschine mit Kompensationswicklung oder als reiner Frequenzwandler ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Sicherheitseinrichtung, insbesondere bei Netzkurzschlüssen, für asynchrone Blindleistungsmaschinen, deren Kommutatorhintermaschine von einer Synchronmaschine erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerkreis der Kommutatorhintermaschine eine zweite Erregerspannung eingeführt ist, die im gleichen Verhältnis wie die Netzspannung zu- oder abnimmt und mit der ersten Erregerspannung gleichphasig ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerkreis die Sekundärwicklung eines an das Netz angeschlossenen Transformators eingeschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator entweder für die volle maximale oder die um die Hälfte der vom Umformer zu liefernden Regelspannung verminderte maximale Erregerspannung der Kommutatormaschine bemessen ist, wobei im ersteren Falle Umformerspannung und Grundspannung einander entgegenwirken.

Hierzu ^ Blatt Zeichnungen