DE566099C

DE566099C - Erregung von asynchronen Blindleistungsmaschinen durch Kommutatorhintermaschinen, die mittelbar oder unmittelbar mit Netzfrequenz erregt sind

Info

Publication number: DE566099C
Application number: DE1930566099D
Authority: DE
Inventors: Erich Reimann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-02-01
Filing date: 1930-02-01
Publication date: 1932-12-13

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
13. DEZEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Februar 1930 ab

Asynchrone Blindleistungserzeuger, die durch eine mittelbar oder unmittelbar vom Netz erregte Drehstromerregermaschine erregt werden, haben in der Regel die Eigenschaft, daß bei Kurzschlüssen, wenn die Netzspannung auf einen Bruchteil des Nennwertes sinkt, auch die eingestellte Blindleistung in gleichem Verhältnis sinkt. Diese Eigenschaft ist oft erwünscht, weil der dem Kurzschluß zufließende Strom verkleinert wird. Es kommen aber auch Netzverhältnisse vor, die es erwünscht sein lassen, bei starkem Absinken der Netzspannung die Blindleistung der Phasenschieber zu steigern, um die Netzspannung so hoch zu halten, daß die Synchronerzeuger nicht aus dem Tritt fallen. Die Anwendung mechanischer Regler ist ungeeignet, da diese zu träge sind.

Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, eine Leistungssteigerung des asynchronen Blindleistungserzeugers bei fallender Netzspannung dadurch zu erreichen, daß an einer oder mehreren Stellen des Erregerstromkreises der Hintermaschine bei der normalen

as Netzspannung der Hauptmaschine Eisensättigung herrscht, und daß durch besondere Anordnungen der für die Eisensättigung erfor-. derliche Magnetisierungsstrom eine die Erregung der Hintermaschine vermindernde Hilfsspannung in den Erregerstromkreis einführt.

Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, daß sie nur verwendbar ist, wenn die Betriebsspannung des Netzes konstant bleibt. Nun wird aber oftmals die Spannung des Hochspannungsverteilungsnetzes, an das gewöhnlich die Blindleistungsmaschinen angeschlossen sind, je nach den Belastungsverhältnissen geändert, um die Spannung beim Verbraucher konstant zu halten. Es sind daher bei der bekannten Anordnung noch Regelapparate notwendig, die bei betriebsmäßiger Änderung der Netzspannung die obengenannte Sättigung im Erregerkreis aufrechterhalten. Im übrigen arbeitet die bekannte Anordnung nur bei verhältnismäßig kleinen Spannungsänderungen in der gewünschten Weise. Bei erheblichen Spannungsabsenkungen nimmt die Blindleistungsabgabe wieder ab. Schließlich erschwert der infolge der Eisensättigung verzerrte Magnetisierungsstrom die Kommutierung der Kommutatorhintermaschine.

Es ist nun bekannt, daß der unabhängig von der Netzspannung erregte Synchronphasenschieber die Eigenschaft hat, bei sin-

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Erich Reimann in Berlin-Neukölln.

kender Netzspannung steigende Blindleistung zu liefern.

Erfindungsgemäß erhält nun der Asynchronblindstromerzeuger dieselbe Eigenschaft dadurch, daß er über einen Stromwandler durch eine kleine am Netz liegende Hilfssynchronmaschine erregt wird, deren Stromaufnahme nur wenige Prozente der Stromaufnahme der asynchronen Blindleistungsmaschine ίο beträgt.

Abb. ι zeigt die einfachste Ausführung des Erfindungsgedankens, α ist der asynchrone Blindleistungserzeuger, der mit der kompensierten oder unkompensierten Drehstrom erregermaschine k in Kaskade geschaltet ist. k erhält den Erregerstrom i₃ von der Sekundärwicklung des Stromwandlers t, dessen Primärwicklung von dem Strom des Synchrongenerators s durchflossen wird. Durch Einstellung des Erregerstromes i_s der Maschine g wird die Blindleistung von dem höchsten kapazitiven bis zu dem höchsten induktiven Wert eingestellt. Sinkt nun die Netzspannung, so liefert der Synchrongenerators einen zusätzlichen, einer Übererregung entsprechenden Blindstrom und erregt den asynchronen Blindleistungserzeuger α dementsprechend. Diese Wirkung ist um so größer, je größer der Luftspalt des Synchrongenerators s ist.

Die durch Vergrößerung des Luftspaltes hervorgerufene Verteuerung der Synchronmaschine ist belanglos, da die Synchronmaschine im Verhältnis zur Leistung der Asynchronmaschine außerordentlich klein ist, 'wie die folgende Überlegung zeigt. Die Kommutatorhintermaschine hat die Kupferverluste im Läuferkreis der Asynchronmaschine zu decken. Bei den für Phasenschieber in Frage kommenden Größen und Drehzahlen dürfte die Leistung der Kommutatormaschine etwa ι 0/0 der erzeugten Blindleistung betragen. Bei einer läufererregten Kommutatormaschine beträgt die Erregerleistung etwa 25 0/0, bei einer ständererregten, in Anbetracht des geringen Schlupfes, etwa 2 bis 3 o/_o ihrer Nennleistung. Nun wählt man die Größe der Synchronmaschine etwa gleich der 5- bis 8fachen Erregerleistung der Kommutatormaschine, um die durch den Stromtransformator hervorgerufene Spannungsänderung an den Klemmen der Synchronmaschine klein zu halten. Daraus ergibt sich die Größe der Synchronmaschine zu etwa o, 1 bis 2 o/_o der abgegebenen Blindleistung.

Natürlich kann auch durch andere an sich bekannte Mittel, z.*B. Sättigung der Synchronmaschine oder Verwendung von Kompoundtransformatoren im Erregerkreis der Synchronmaschine, die bei einer synchronen Blindleistungsmaschine an sich immer vorhandene Abhängigkeit der Bündleistungslieferung von der Netzspannung verstärkt werden. Doch wird bei der oben angegebenen geringen Größe der Hilfssynchronmaschine die Vergrößerung ihres Luftspaltes in den meisten Fällen das einfachste und wirtschaftlichste Mittel sein.

Bei größeren Leistungen ist es zweckmäßig, die Drehstromerregermaschine gemäß Abb. 2 in eine Haupterregermaschine k und eine Hilfserregermaschine e zu unterteilen.

Die Maschine α arbeitet so lange als Blindstromerzeuger, als die von der Drehstromerregermaschine k erzeugte Erregung ausreicht, den Magnetisierungsstrom der Asynchronmaschine zu decken. Wird die Erregung der Synchronmaschine so weit geschwächt, daß sie keine Blindleistung mehr abgibt, so nimmt die Asynchronmaschine ihre Leerlaufblindleistung auf. Wird die Erregung der Synchronmaschine noch weiter vermindert, so daß sie Blindleistung aufnimmt, so kehrt sich die Richtung des Stromes Z₃ bzw. i_e und damit auch die Richtung der in der Maschine k erzeugten EMK um. Der Sekundärstrom/, fließt dann in entgegengesetzter Richtung, und die Asynchronmaschine nimmt Blindleistung über ihre Leerlaufleistung hinaus auf. Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Schaltung, daß man stufenlos mit einem Regler ohne jede Umschaltung allein durch Änderung der Erregung der Synchronmaschine jede beliebige kapazitive oder induktive Blindleistung einstellen kann. Jedoch liegt die Gefahr vor, daß die Synchronmaschine bei schwacher Erregung und stark abgesunkener Netzspannung aus dem Tritt fällt. Es ist daher vorteilhaft, in den Fällen, wo mit erheblichen Spannungserniedrigungen zu rechnen ist, der Synchronmaschines eine Drosselspule d gemäß Abb. 2 parallel zu schalten. Der Stromwandler hat jetzt zwei gegeneinanderwirkende Primärwicklungen, von denen die eine vom Strom i_s, die andere vom Strom id der Drosselspule d durchflossen wird; i₃ entspricht also der Differenz zV bis z'_s. Statt dessen sind auch zwei sekundärseitig gegeneinandergeschaltete Stromwandler möglich.

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Claims

Patentansprüche:

i. Erregung von asynchronen Blindleistungsmaschinen durch Kommutatorhintermaschinen, die mittelbar oder unmittelbar mit Netzfrequenz erregt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom (Z₃) der Kommutatorhintermaschine (k) der Sekundärwicklung eines Stromtransformators (t) entnommen wird, dessen Primärwicklung in den Wechselstromkreis einer j getrennt angeordneten, aber an dem gleichen Netz wie die asynchrone Blindlei-

stungsmaschine (α) liegenden leer laufenden Hilfssynchronmaschine (s) in einer solchen Schaltung gelegt ist, daß die Stromaufnahme (I₁) der asynchronen Blindleistungsmaschine (α), von ihrem Leerlaufstrom abgesehen, der Größe nach annähernd proportional der Stromaufnahme (i_s) der Hilfssynchronmaschine (s) ist, die nur wenige Prozente der Stromaufnahme der asynchronen Blindleistungsmaschine beträgt.
2. Erregung von asynchronen Blindleistungsmaschinen nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromtransformator (t) noch eine zweite Primärwicklung besitzt, die von dem Strome einer am Netz liegenden Drosselspule (d) derart durchflossen wird, daß die von der übererregten Synchronmaschine (s) und die von der Drosselspule (d) in dem ao Stromtransformator (t) erzeugten Amperewindungen einander entgegenwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen