DE550345C

DE550345C - Arrangement for multi-phase alternating current machines, in which an additional voltage which is approximately constant according to its size is inserted into the resolved zero point with the help of an additional transformer

Info

Publication number: DE550345C
Application number: DEA49599D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Robert Pohl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1926-12-24
Filing date: 1926-12-24
Publication date: 1932-05-17

Description

Bei Ausdehnung des Netzes ist es häufig mit Rücksicht auf den Spannungsabfall auf den Leitungen erforderlich, gleichzeitig eine Änderung der Betriebsspannung vorzunehmen. Um dies ohne Umänderung an den Wicklungen der Stromerzeuger durchzuführen, hat man Induktionsregler in die einzelnen Phasen zwischen die Maschinenklemmen und das Netz eingebaut. Diese Induktionsregler gestatten zwar eine stetige Regelung der an das Netz abgegebenen Spannung in verhältnismäßig weiten Grenzen, es haftet ihnen aber der Nachteil an, daß infolge der Beweglichkeit der einen Wicklung die Isolation des Induktionsreglers schwierig und die ganze Anordnung kostspielig ist. Um diese Isolationsschwierigkeiten zu vermeiden, hat man den Induktionsregler in den geöffneten Systemnullpunkt gelegt.When expanding the network, it is often due to the voltage drop the lines required to change the operating voltage at the same time. In order to do this without changing the windings of the power generator, induction regulators are used in the individual phases Installed between the machine terminals and the network. Allow these induction regulators a steady regulation of the voltage delivered to the network in proportion wide limits, but they have the disadvantage that as a result of their mobility the one winding the insulation of the induction regulator difficult and the whole arrangement is costly. In order to avoid these insulation difficulties, the induction regulator has to be in the open system zero point placed.

Gemäß der Erfindung wird diese bekannte Anordnung in mehrfacher Hinsicht verbessert. Da die Regelung der Netzspannung durch Veränderung der Phasenlage der Zusatzspannung gegen diejenige des Stromerzeugers erfolgt, wobei die Zusatzspannung selbst mindestens angenähert konstant bleibt, wird diese konstante Spannung außer zur Regelung auch zur Speisung der eine niedrige, konstante Spannung benötigenden Hilfsbetriebe mitbenutzt. Es wird hierdurch ein besonderer Transformator für diese Hilfsbetriebe erspart. Wo eine stetige Regelung der Netzspannung in weiteren Grenzen nicht benötigt wird, kann erfindungsgemäß noch eine Vereinfachung vorgenommen werden, indem an Stelle des Induktionsreglers ein Transformator mit feststehenden Wicklungen verwendet wird, wobei die Regelung der Netzspannung in der gebräuchlichen Weise an den Stromerzeugern erfolgt.According to the invention, this known arrangement is improved in several ways. As the regulation of the mains voltage by changing the phase position of the additional voltage takes place against that of the power generator, with the additional voltage itself remains at least approximately constant, this constant voltage becomes except for Control also for supplying the auxiliary systems that require a low, constant voltage shared. This makes it a special transformer for these auxiliaries saved. Where a constant regulation of the mains voltage within further limits is not required is, according to the invention, a simplification can be made by using a transformer instead of the induction regulator with fixed windings is used, with the regulation of the mains voltage takes place in the usual way at the power generators.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird ferner die Anordnung auch zur Sicherstellung des Erdschlußschutzes nutzbar gemacht, indem man der Zusatzspannung beispielsweise mittels der Sterndreieckschaltung oder anderer Maßnahmen eine Phasenverschiebung gegen die Phasenspannung der Maschine gibt. Hierdurch wird in an sich bekannter Weise ein zuverlässiges Ansprechen des Erdschlußschutzes auch dann bewirkt, wenn der Erdschluß im Nullpunkt der Wicklungen selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe eintritt.In a further development of the concept of the invention, the arrangement is also used to ensure of the earth fault protection made usable by adding the additional voltage, for example phase shift by means of the star-delta connection or other measures against the phase voltage of the machine. This results in a reliable response in a manner known per se of the earth fault protection is also effected if the earth fault is at the zero point of the windings occurs itself or in its immediate vicinity.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen beschrieben werden.The invention is to be described in some exemplary embodiments with reference to the drawings will.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Lug. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Lug. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.

In Abb. ι stellt ι die Ständerwicklung eines dreiphasigen Wechselstromgenerators dar, die über einen Hauptausschalter 2 mit den Sammelschienen 3, 4 und 5 verbunden ist. Um die Spannung an den Sammelschienen gegenüber der von der Maschine gelieferten Spannung zu erhöhen, sind Jiier die Sekundärwicklungen eines gewöhnlichen Transformators 6 in die Nullpunktsenden der Wicklungsphasen der Maschine eingeschaltet. Die Primärwicklung dieses Transformators kann an die Netzenden der Wicklungsphasen der Maschine geschaltet werden. Zweckmäßig wird man sie zwischen der Maschinenwicklung und dem Hauptausschalter anschließen, so daß sie bei Ausschaltung des Hauptschalters vom Netz getrennt wird.In Fig. Ι, ι represents the stator winding a three-phase alternator, which has a main switch 2 with the busbars 3, 4 and 5 is connected. To the voltage on the busbars The secondary windings are only used to increase the voltage supplied by the machine an ordinary transformer 6 switched into the zero point ends of the winding phases of the machine. the Primary winding of this transformer can be connected to the network ends of the winding phases Machine can be switched. It is expedient to use them between the machine winding and connect to the main switch so that when the main switch is switched off is disconnected from the mains.

Der Nullpunkt des Systems ist bei der Anordnung nach Abb. 1 beispielshalber in der ao üblichen Weise über einen Erdungswiderstand 7 und ein Erdschlußrelais 8 geerdet. Wie Abb. 1 ferner zeigt, ist an die von dem Transformator 6 gelieferte Zusatzspannung die Primärwicklung 9 eines Motors angeschlossen, der irgendwelche Hilfsmaschinen, beispielsweise die Pumpen der Kondensationsanlage oder eine Erregermaschine, antreiben mag.The zero point of the system is in the arrangement according to Fig. 1 by way of example in ao the usual way via a ground resistor 7 and a ground fault relay 8 grounded. As Fig. 1 also shows, the additional voltage supplied by the transformer 6 is present the primary winding 9 of a motor connected to any auxiliary machinery, for example, drive the pumps of the condensation system or an exciter like.

Abb. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Zusatzspannungen entweder im Sinne einer Erhöhung oder einer Erniedrigung zu den Phasenspannungen der Maschine hinzugefügt werden können. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Primärwicklung des Transformators 6 nicht unmittelbar, sondern in an sich bekannter Weise über Umschalter an die Netzenden der Maschine angeschlossen ist. Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in Abb. i, so daß sich eine Wiederholung im einzelnen erübrigt. Durch die dreipoligen Schalter 10 und 11, die zweckmäßig derart miteinander gekuppelt sind, daß beispielsweise, wie in der Zeichnung dargestellt, der Schalter 10 die freien Enden der Primärwicklung an die Maschinenspannung anlegt, während der Schalter 11 den Nullpunkt der Primärwicklung des Transformators 6 schließt oder umgekehrt, ist man in der Lage, die Primärwicklung des Transformators 6 so anzuschließen, daß die Sekundärspannungen des Transformators sich zu den Spannungen der Wicklungsphasen der Maschine entweder addieren oder von ihr subtrahieren. Statt der Primärwicklung kann man auch die Sekundärwicklung des Zusatztransformators umschalten, doch sind dann für die volle Stromstärke der Maschine bemessene Umschalter erforderlich.Fig. 2 shows a further embodiment in which the additional voltages either in the sense of an increase or a decrease in relation to the phase voltages of the machine can be added. This is made possible by the fact that the primary winding of the transformer 6 is not directly, but connected in a manner known per se to the network ends of the machine via changeover switches is. Identical parts are again denoted by the same reference numerals as in Fig. I, so that there is a repetition in individual unnecessary. By the three-pole switches 10 and 11, the appropriate such are coupled together that, for example, as shown in the drawing, the Switch 10 applies the free ends of the primary winding to the machine voltage, while the switch 11 closes the zero point of the primary winding of the transformer 6 or vice versa, it is possible to connect the primary winding of the transformer 6 in such a way that that the secondary voltages of the transformer become the voltages of the Either add or subtract the winding phases of the machine. Instead of the Primary winding you can also switch the secondary winding of the additional transformer, but then sized changeover switches are required for the full amperage of the machine.

Um einen möglichst kleinen Zusatztransformator verwenden zu können, kann man die gemäß dem vorgesehenen Regelungsbereich des Generators niedrigste Spannung um die Zusatzspannung des Transformators höher bemessen als die niedrigste verlangte Netzspannung und die Transformator-Zusatzspannung so anschließen, daß sie sich zunächst von der niedrigsten Generatorspannung subtrahiert. Hat man dann beim Höherregulieren der Spannung die obere Grenze des Regelungsbereiches der Maschine erreicht, so wird die Transformator - Primärwicklung so umgeschaltet, daß die in der Sekundärwicklung induzierte Zusatzspannung sich zur Generatorspannung addiert, und dann die weitere Steigerung der Spannung wiederum durch Höherregeln der Generatorspannung von dem bei der Umschaltung gleichzeitig wieder eingestellten Niedrigstwert aus bewirkt. In order to be able to use the smallest possible additional transformer, one can the lowest voltage according to the intended regulation range of the generator dimension the additional voltage of the transformer higher than the lowest required Connect the mains voltage and the additional transformer voltage in such a way that they initially subtracted from the lowest generator voltage. Then you have to regulate higher When the voltage reaches the upper limit of the machine's control range, the transformer becomes the primary winding switched so that the additional voltage induced in the secondary winding becomes Generator voltage added, and then the further increase in voltage in turn by increasing the generator voltage from that at the same time when switching reset the lowest value.

Beispielsweise soll die Generatorspannung in den Grenzen von 6 000 bis 6 600 Volt also um ι ο % veränderlich sein. Der Generator erhält eine niedrigste Spannung von 6150 Volt und eine höchste Spannung von 6450 Volt. Der Regulierbereich des Generators allein ist somit 300 Volt. Der Zusatztransformator bekommt eine Sekundärspannung von 150 Volt, die in Zu- oder Gegenschaltung zur Spannung des Generators addiert wird. Schaltet man go die 150 Volt des Transformators in Gegenschaltung zur Generatorspannung, so kann man mit 6 000 Volt anfangen und bis 6 300 Volt regulieren. Schaltet man den Transformator in Zuschaltung >zur Generatorspannung, so kann man von 6 300 bis 6 600 Volt regulieren. Die Maschine würde in diesem Falle trotz der ioprozentigen Spannungssteigerung nur umFor example, the generator voltage should be within the limits of 6,000 to 6,600 volts be changeable by ι ο%. The generator receives a lowest voltage of 6150 volts and a maximum voltage of 6450 volts. The regulation range of the generator alone is thus 300 volts. The additional transformer receives a secondary voltage of 150 volts, which is added to the voltage of the generator in connection or counter connection. If you switch go the 150 volts of the transformer in counter circuit to the generator voltage, so can start with 6,000 volts and regulate to 6,300 volts. Turns on the transformer when connected> to the generator voltage, you can regulate from 6,300 to 6,600 volts. In this case, despite the 10 percent increase in voltage, the machine would only shift

5 °/o größer werden, als wenn sie für konstant5 ° / o greater than if they were considered constant

6 000 Volt bemessen wäre. Dabei beträgt die Leistung des Zusatztransformators nur 2V₂ ⁰/,, der Maschinenleistung. Ohne Verwendung des letzteren müßte der Generator für eine um io% größere Leistung bemessen werden,6,000 volts would be rated. The output of the additional transformer is only 2V ₂ ⁰ / ,, of the machine output. Without using the latter, the generator would have to be dimensioned for an output that is 10% greater,

als für konstante Spannung benötigt. -than needed for constant voltage. -

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Abb. ι und 2 ist die Anordnung so getroffen, daß die Zusatzspannungen in Phase mit den zugehörigen Phasenspannungen der Maschine sind. Es werden sich hier also die Zusatzspannungen zu den Phasenspannungen der Maschine algebraisch addieren. Es kann aber auch erwünscht sein, daß die Zusatzspannungen von den Phasenspannungen der; Maschine um einen gewissen Phasenwinkel abweichen, so daß sie sich zu den Phasenspannungen der Maschine geometrisch addieren. Dies wird z. B. dann zweckmäßig sein, wenn man mit der Anordnung gemäß der Erfindung eine Einrichtung zur Sicherung der Maschine gegen Erdschluß ähnlich Patent 456 761 vereinigen will. Denn dann wird bei der vor-In the embodiments according to Figs. Ι and 2, the arrangement is made so that the additional voltages are in phase with the associated phase voltages of the machine are. So here the additional voltages will add algebraically to the phase voltages of the machine. But it can also be desirable that the additional voltages from the phase voltages of the; machine deviate by a certain phase angle, so that they correspond to the phase voltages of the Add machine geometrically. This is z. B. then be useful if you are with the arrangement according to the invention a device for securing the machine against earth faults similar to patent 456 761 unite want. Because then the previous

liegenden Anordnung auch bei Gegenschaltung der Zusatzspannung gegen die Phasenspannung der Maschine kein Punkt der Maschinenwicklung gegen Erde das Potential Null besitzen. Es wird somit dann eine zur Betätigung des Erdschlußrelais ausreichende Spannung zur Verfügung stehen, an welcher Stelle auch ein Isolationsdefekt in der Generatorwicklung eintreten mag. Durch die un~ mittelbare leitende Verbindung der Hilfsbetriebe mit der die Zusatzspannung liefernden Sekundärwicklung des Transformators ergibt sich gleichzeitig der weitere Vorteil, daß die Hilfsbetriebe in die Generatofschutzeinrichtung mit einbezogen sind.horizontal arrangement even when the additional voltage is connected in opposition to the phase voltage of the machine, no point of the machine winding to earth has zero potential. It then becomes a Actuation of the earth fault relay, sufficient voltage is available at which Place an insulation defect in the generator winding may also occur. Through the un ~ indirect conductive connection of the auxiliaries with those supplying the additional voltage Secondary winding of the transformer also has the further advantage that the auxiliaries are included in the generator protection device.

Eine geeignete Phasenabweichung zwischen den Zusatzspannungen und den zugehörigen Phasenspannungen der Maschine läßt sich beispielsweise auf einfache, an sich bekannte Weise dadurch erreichen, daß der die Zusatzspannung erzeugende Transformator primär in Dreieck, sekundär in Stern geschaltet ist. Die Zusatzspannungen weichen dann gegen die Phasenspannungen der Maschine um einen Winkel von 30⁰ ab. Die Zu- und Gegenschaltung läßt sich auch hierbei mit bekannten Schaltmitteln erreichen.A suitable phase deviation between the additional voltages and the associated phase voltages of the machine can be achieved, for example, in a simple manner known per se in that the transformer generating the additional voltage is connected primarily in delta and secondarily in star. The additional voltages then deviate from the phase voltages of the machine by an angle of 30 ^° . The connection and counter connection can also be achieved here with known switching means.

Es können auch Fälle eintreten, in denen eine stetige Regelung der Spannung an den Sammelschienen nicht erforderlich ist, sondern in denen es genügt, die Spannung in drei Stufen zu verändern. In solchem Falle kann man beispielsweise bei iooprozentiger Gesamtänderung der Spannung den Transformator mit einer Leistung von 5 % der Maschinenleistung ausführen und ihn wie oben erläutert zu- und gegenschalten, ferner aber auch ganz abschalten. Beispielsweise kann man mit einem Transformator von 300 Volt Spannung eine Maschine von 6 300 Volt auf 6 000 und 6 600 Volt bringen. Bei 6 300 Volt wird die sekundäre Transformatorspannung von der Maschinenspannung gänzlich abgeschaltet, wobei die Einrichtung aber so zu treffen ist, daß der Betrieb der Hilfsmotoren von der Sekundärspannung des Zusatztransformators ungestört weitergeht.There may also be cases in which the voltage at the Busbars is not required but in which it is sufficient to put the voltage in to change three levels. In such a case you can, for example, at 10% Total change in voltage the transformer with a power of 5% of the machine power execute it and switch it on and off as explained above, but also switch it off completely. For example, can one with a transformer of 300 volts voltage on a machine of 6,300 volts Bring 6,000 and 6,600 volts. At 6,300 volts it becomes the secondary transformer voltage completely disconnected from the machine voltage, but the device is so too is that the operation of the auxiliary motors from the secondary voltage of the auxiliary transformer goes on undisturbed.

Auch für Anlagen, bei denen die durch die Zusatzspannung bewirkte Änderung des Nullpunktpotentials gemäß dem Patent 457 321 kompensiert ist, ist die Anordnung nach der Erfindung mit dem gleichen Vorteil anwendbar. Also for systems in which the change in the zero point potential caused by the additional voltage is compensated according to the patent 457,321, the arrangement is according to the Invention applicable with the same advantage.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Dreiphasensysteme, wobei an Stelle einer umlaufenden Maschine 1 genau so gut auch ein stillstehender Transformator treten kann. Unter sinngemäßer Abänderung läßt sich die dargestellte Einrichtung auch für zwei- oder mehr als dreiphasige Systeme anwenden, ohne daß hierdurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen würde.The embodiments shown in the drawing relate to three-phase systems, where a rotating machine 1 is just as good as a can occur when the transformer is at a standstill. With a corresponding change, the The device shown can also be used for two- or more than three-phase systems without that this would deviate from the basic idea of the invention.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for polyphase alternating current machines, in which in the resolved Zero point with the help of an additional transformer an additional voltage that is approximately constant according to its size is inserted, characterized in that this constant voltage for the connection the auxiliaries and, if necessary, also to ensure earth-fault protection serves.

2. Arrangement according to claim 1 for the operation of such earth fault protection devices, which require an auxiliary voltage that is phase-shifted with respect to the main voltage, characterized in that the additional voltage is generated by the circuit of the excitation winding, for example by a star-delta connection of the additional transformer in which the phase position is shifted.

For this purpose ι sheet of drawings

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