DE553990C

DE553990C - Device for increasing the reactive power consumption of asynchronous machines with a commutator phase shifter that are parallel to the network, either emitting or consuming reactive power

Info

Publication number: DE553990C
Application number: DES69044D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1925-02-28
Filing date: 1925-02-28
Publication date: 1932-07-02

Description

Es ist bekannt, Wechsel- und Drehstrommaschinen synchroner oder asynchroner Art durch entsprechende Erregung entweder zur Abgabe oder zum Verbrauch von Blindleistung zu veranlassen. Je nach dem Bedarfsfall erweist sich nun die Abgabe ebenso wie der Verbrauch von Blindleistung in gleicher Weise als notwendig, um in Wechselstromnetzen die Spannung zu regeln. Bereits beiIt is known that AC and three-phase machines of a synchronous or asynchronous type by appropriate excitation either for the delivery or for the consumption of reactive power to cause. Depending on the need, the delivery as well as the consumption of reactive power turn out to be the same Manner as necessary to regulate the voltage in AC networks. Already at

ίο einer durch Verstärkung der Erregung hervorgerufenen Abgabe von Blindstrom (kapazitivem Blindstrom) haben Asynchronmaschinen vor Synchronmaschinen Vorteile. Diese liegen z. B. in den geringeren Verlusten und in der leichten Anlaßmöglichkeit der asynchronen Maschinen. Weiterhin verhalten sich Asynchronmaschinen bei Kurzschluß günstiger, wenn entsprechende Erregermaschinen vorgesehen werden.ίο one caused by amplification of arousal Output of reactive current (capacitive reactive current), asynchronous machines have advantages over synchronous machines. These lie z. B. in the lower losses and in the easy start possibility of the asynchronous Machinery. Furthermore, asynchronous machines behave more favorably in the event of a short circuit, if appropriate excitation machines are provided.

In noch höherem Maße zeigt sich diese Überlegenheit, wenn die Asynchronmaschinen als Blindleistungsverbraucher mit induktivem Blindstrom arbeiten, insofern es möglich ist, sie völlig unerregt laufen zu lassen, während die Synchronmaschine stets wenigstens etwas erregt sein muß, um nicht außer Tritt zu fallen. Mithin kann eine Asynchronmaschine an sich schon ein Netz mit mehr Blind-kVA belasten als eine Synchronmaschine der gleichen Leistung. Man kann infolgedessen bei Verwendung einer Asynchronmaschine auch einen größeren Spannungsabfall im Netz ausregeln. This superiority is shown to an even greater extent when the asynchronous machines work as reactive power consumers with inductive reactive current, insofar as it is possible to let it run completely unexcited, while the synchronous machine always at least something must be excited so as not to fall out of step. An asynchronous machine can therefore in itself load a network with more reactive kVA than a synchronous machine of the same Power. As a result, you can also use an asynchronous machine regulate a larger voltage drop in the network.

Erfindungsgemäß werden die der Asynchronmaschine innewohnenden Vorzüge noch offenkundig er, wenn ihre Erregerspannung zwecks Steigerung des induktiven Blindstromes betriebsmäßig umkehrbar gemacht wird. Eine solche Umkehrung der Erregung ist bei einer Synchronmaschine nicht möglich, da sie sofort wieder in die gleichphasige Lage zurückspringt und ihr Verbrauch an Blindleistung hierdurch wieder erheblich zurückgeht. Bei der Asynchronmaschine dagegen gelingt die Umkehrung der Erregerspannung ohne weiteres; denn hier liegt die Lage des Feldvektors gegenüber dem primären Spannungsvektor grundsätzlich fest. Andernfalls würde nämlich die sekundär aufgedrückte Spannung nicht zur Magnetisierung, sondern zur Veränderung der Drehzahl der Maschine dienen. Das Vektordiagramm der Abb. 1 veranschaulicht die Umkehr der Erregerspannung für eine verlustlos gedachte Asynchronmaschine bei Synchronismus. Der Gefahr der Selbsterregung wird durch Umkehr der Erregerspannung ebenfalls vorgebeugt, weil die umgekehrte Erregerspannung der dem Netz entnommenen Selbsterregungskomponente entgegenwirkt.According to the invention, the advantages inherent in the asynchronous machine are still achieved Obviously, if your excitation voltage is used to increase the inductive reactive current is made operationally reversible. Such a reversal of the excitation is not possible with a synchronous machine, since it immediately jumps back into the in-phase position and its consumption of reactive power this decreases again considerably. In the case of asynchronous machines, on the other hand, the excitation voltage is reversed just like that; because here is the position of the field vector in relation to the primary voltage vector basically fixed. Otherwise the secondary voltage would not become magnetization, but serve to change the speed of the machine. The vector diagram of Fig. 1 illustrates the reversal of the excitation voltage for a lossless asynchronous machine with synchronism. The danger self-excitation is also prevented by reversing the excitation voltage, because the reverse excitation voltage of the self-excitation component taken from the network counteracts.

ι bedeutet hier den Vektor der Primärspannung, wie er durch die Netzspannung gegeben ist. Ihm gegenüber um 90⁰ verschoben liegt der Vektor der sekundär aufgedrückten Spannung 2. Durch Umkehren dieses Vektors in die Lage 3 wird die Asynchronmaschine ver-Here ι means the vector of the primary voltage as it is given by the mains voltage. ^{The vector of the secondary applied voltage is shifted by 90 0} compared to it. By reversing this vector to position 3, the asynchronous machine is

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anlaßt, bei fester Netzspannung ohne weiteres einen erhöhten Magnetisierungsstrom, d. h. eine erhöhte Blindleistung, aufzunehmen.starts, with a fixed mains voltage, an increased magnetizing current, i. H. an increased reactive power.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil soll an Hand eines Vergleichs zwischen einer Synchronmaschine und einer Asynchronmaschine von je 1500 kVA noch näher erläutert werden. Die Asynchronmaschine wäre als Blindleistungserzeuger in der Lage, 1500 B-kVA aufzubringen. Als Verbraucher würde sie ohne eigene Erregung das Netz mit etwa 50 o/_o ihrer Leistung belasten. Sie wäre also an sich, d. h. ohne besondere Erregung, schon im Stande, einen Spannungsabfall entsprechend 2250 B-kVA auszuregelii. Wird nach der Erfindung die Erregung umgekehrt, so kann die Asynchronmaschine als Blindleistungsverbraucher nunmehr das Netz mit 1500 B-kVA belasten, so daß bezüglich der Spannungsregelung ihr gesamter Wirkungsbereich auf 3000 B-kVA gesteigert wird. Eine 1500 kVA Blindleistungsmaschine synchroner Art dagegen könnte als Verbraucher das Netz mit etwa 30 Of₀ ihrer vollen Leistung belasten, so daß sich der gesamte Wirkungsbereich der synchronen Blindleistungsmaschine, d. h. als Blindleistungsverbraucher und Erzeuger, auf höchstens 2000 B-kVA stellen würde.The advantage achieved by the invention will be explained in more detail using a comparison between a synchronous machine and an asynchronous machine of 1500 kVA each. As a reactive power generator, the asynchronous machine would be able to generate 1500 B-kVA. As a consumer, if it were not energized, it would load the network with around 50 _{% of} its power. In itself, that is, without any particular excitement, it would be able to regulate a voltage drop corresponding to 2250 B-kVA. If, according to the invention, the excitation is reversed, the asynchronous machine, as a reactive power consumer, can now load the network with 1500 B-kVA, so that its entire range of action is increased to 3000 B-kVA with regard to the voltage regulation. A 1500 kVA reactive power machine of a synchronous type, on the other hand, could load the network with about 30 Of _{0 of} its full power as a consumer, so that the entire range of the synchronous reactive power machine, ie as reactive power consumer and generator, would be at most 2000 B-kVA.

Die Abb. 2 stellt das Schaltbild einer asynchronen Blindleistungsmaschine dar. 4 ist die asynchrone Vordermaschine, S die Drehstromerregermaschine, die in diesem Falle fremderregt über den Transformator 6 magnetisiert wird. Dessen Sekundärwicklung"], die in der schematischen Darstellung in der Abbildung nur einphasig gezeichnet ist, hat einen Sternpunkt 8 in der Wicklungsmitte und Regelkontakte 9, von denen die Spannung abgenommen wird. Je nachdem nun, ob oberhalb oder unterhalb des Sternpunktes die Erregerspannung abgenommen wird, dreht sich deren Phase um i8o°. Die Umkehr der Erregung kann auf die verschiedenste Art und Weise erfolgen. So kann man im dargestellten Beispiel auch die Anzapfung in die Mitte verlegen und dafür den Sternpunkt veränderlich machen. Zur Drehung des Erregervektors können auch alle anderen bekannten Mittel benutzt werden, die eine Verdrehung des Erregervektors bewirken. Z. B. können . hierzu zyklische Vertauschungen zwischen Vordermaschine und Erregermaschine benutzt werden. Es können auch räumliche Verdrehungen von Maschinenteilen dabei in Frage kommen, z. B. kann der Ständer der Hauptmaschine oder der der Erregermaschine oder bei der Verwendung eines Synchron-Synchron-Umformers an Stelle des Erregertransformators der Ständer einer der beiden Umformermaschinen verdreht werden. Diese mechanische Lösung der Aufgabe kann auch durch verstellbare Kupplung oder durch betriebsmäßig in der Winkellage verstellbare Getriebe zwischen Vordermaschine und Erregermaschine oder zwischen den beiden genannten Umformermaschinen erreicht werden. Genügt eines dieser Mittel nicht, um die gewünschte Drehung um i8o° zu erreichen, so kann man entweder eine gleichzeitige Drehzahländerung der Blindleistungsmaschine in Kauf nehmen oder eine Kombination von zwei passenden Mitteln wählen; z.B. kann mit Hilf e der zyklischen Vertauschung und eines Zickzacktransformators eine Verdrehung von I2o°-j-6o° erreicht werden.Fig. 2 shows the circuit diagram of an asynchronous reactive power machine. 4 is the asynchronous front machine, S the three-phase exciter, which in this case is magnetized separately via the transformer 6. Its secondary winding "], which is only shown single-phase in the schematic representation in the figure, has a star point 8 in the middle of the winding and control contacts 9 from which the voltage is taken. Depending on whether the excitation voltage is taken above or below the star point , their phase rotates by 180 °. The excitation can be reversed in the most varied of ways. In the example shown, the tapping can also be moved to the center and the star point can be changed. All others can also rotate the excitation vector known means can be used, which cause a rotation of the exciter vector. For example, cyclic interchanges between the front machine and the exciter machine can be used for this purpose. Spatial rotations of machine parts can also come into question, e.g. or when using a synchronous-synchronous converter a n the position of the excitation transformer, the stator of one of the two converter machines is rotated. This mechanical solution to the problem can also be achieved by means of an adjustable clutch or by means of gears that are operationally adjustable in the angular position between the front machine and the exciter machine or between the two converter machines mentioned. If one of these means does not suffice to achieve the desired rotation of 180 °, one can either accept a simultaneous change in the speed of the reactive power machine or choose a combination of two suitable means; For example, a rotation of I2o ° -j-6o ° can be achieved with the help of the cyclical exchange and a zigzag transformer.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf asynchrone Blindleistungsmaschinen mit Hintermaschine ohne jegliche Abgabe von Wirkleistung, sondern auf Asynchronmaschinen aller Art, 'denen mit Hilfe eines Kommutators die Möglichkeit gegeben ist, Blindströme zu erzeugen. So kann z. B. die Erregermaschine mit der Vordermaschine nach Art der kompensierten Motoren in eine Maschine zusammengebaut sein. In diesem Fall würde die Umkehr der Erregung am einfachsten durch Verschiebung der Bürsten erreicht werden. Es ist auch ohne weiteres möglich, diese Art von Blindleistungsmaschinen gleich-. zeitig zum Wirkleistungsbetrieb heranzuziehen, sie würden dann z. B. als Motor laufend bei Blindleistungsabgabe mit einem größeren Leistungsfaktor als o, beim Blindleistungsverbrauch mit einem schlechteren Leistungsfaktor laufen, als wenn sie überhaupt nicht erregt wären.The invention relates not only to asynchronous reactive power machines with a rear machine without any output of active power, but on asynchronous machines of all kinds, 'those with the help of a commutator the possibility is given to generate reactive currents. So z. B. the exciter assembled into one machine with the front machine in the manner of compensated motors be. In this case reversal of the excitation would be easiest can be achieved by moving the brushes. It is also easily possible this type of reactive power machine is the same. to be used in good time for active power operation, they would then z. B. running as a motor with reactive power output with a larger one Power factor than o, with reactive power consumption with a worse power factor walk as if they weren't aroused at all.

Claims

Patent claims:

1. Device for increasing reactive power consumption of asynchronous machines that are parallel to the network and either emit or consume reactive current with commutator phase shifter, characterized in that the excitation voltage of the machine is operational is reversible.

2. Device according to claim 1, characterized by a step transformer mator with a star point or the current draw in the middle of the secondary winding as a means of reversing the excitation voltage.

1 sheet of drawings