DE602557C - Einrichtung zur Aufrechterhaltung des stabilen Betriebes bzw. Regelung der Spannung von elektrischen Maschinen bei ploetzlichen Belastungsaenderungen - Google Patents

Einrichtung zur Aufrechterhaltung des stabilen Betriebes bzw. Regelung der Spannung von elektrischen Maschinen bei ploetzlichen Belastungsaenderungen

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Publication number
DE602557C
DE602557C DEA63523D DEA0063523D DE602557C DE 602557 C DE602557 C DE 602557C DE A63523 D DEA63523 D DE A63523D DE A0063523 D DEA0063523 D DE A0063523D DE 602557 C DE602557 C DE 602557C
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DE
Germany
Prior art keywords
circuit
wave
voltage
control
discharge vessel
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Expired
Application number
DEA63523D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Barz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft

Description

  • Einrichtung zur Aufrechterhaltung des stabilen Betriebes bzw. Regelung der Spannung von elektrischen Maschinen bei plötzlichen Belastungsänderungen Bei plötzlichen Änderungen der Impedanz eines Netzes, sei es infolge einer plötzlichen Belastungsänderung, eines Kurzschlusses o. dgl., entstehen elektrische Schwingungen in den angeschlossenen Maschinen, insbesondere in den Generatoren, und zwar sowohl in den Ständerwicklungen als auch in den Läuferwicklungen. Vorliegende Erfindung bezweckt eine Nutzbarmachung dieser Schwingungen für Regelvorgänge, d. h. bei Auftreten dieser Schwingungen soll bei Parallelbetrieb mehrerer Maschinen der stabile Betrieb aufrechterhalten bzw. bei Alleinbetrieb einer Maschine die Spannung geregelt werden.
  • Die Entstehung der elektrischen Schwingungen sei für den Fall eines allein arbeitenden Synchrongenerators erläutert. Solange stationäre Verhältnisse bestehen, wird der Kraftmaschinenregler der zugehörigen - Antriebsmaschine auf eine entsprechende Füllung eingestellt. An den Klemmen der Läuferwicklung liegt eine konstante Gleichspannung. Wenn sich nun die Belastung des speisenden Netzes plötzlich vergrößert, so wird der erhöhte Leistungsbedarf im ersten Augenblick aus der kinetischen Energie des Läufers gedeckt. Die Folge ist, daß die Läuferdrehzahl abnimmt und gleichzeitig der Läufer in mechanische Drehschwingungen gerät, die sich der umlaufenden Bewegung des Läufers überlagern. Diese mechanischen Schwingungen werden von elektrischen Schwingungen begleitet, die je nach dem Vorzeichen der Belastungsänderung mit einer positiven bzw. negativen nalbwelle einsetzen.
  • Gemäß der Erfindung wird das Regelorgan in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der ersten Halbwelle der bei Änderung der stationären Verhältnisse im Läufer oder Ständer der Maschine auftretenden elektrischen Schwingungen gesteuert. Dadurch wird erreicht, daß schon im Entstehen der Belastungsänderung die Regelung beginnt und nicht erst, wenn die Belastungsänderung bereits einen vorbestimmten Betrag angenommen hat. Bei Regelvorgängen der letztgenannten Art ist es mitunter nicht mehr möglich, den Netzbetrieb aufrechtzuerhalten, d. h. der Regler spricht zu spät an, um - das Außertrittfallen der Maschinen verhüten zu können.
  • -.-Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden für die Erfassung des Regelsinns zwei elektrische Ventile mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, insbesondere gittergesteuerte Entladungsgefäße mit Dampf- oder Gasfüllung, derart mit dem Kreis, in dem die als Kriterium benutzten Schwingungen auftreten, gekuppelt, daß j e nach - defn Vorzeichen der ersten Halbwelle in vorbestimmter Weise eines der beiden Ventile anspricht und den erforderlichen Steuervorgang einleitet.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Regelung ist in Abb. i dargestellt. Hierbei bedeutet A denjenigen Stromkreis, in dem die Schwingungen auftreten, also z. B. den Rotorstromkreisdes Generators. - d ist die Primärwicklung eines in diesen Stromkreis eingeschalteten Stromwandlers. Der Stromwandler besitzt zwei Sekundärwicklungen b und c. Die eine liegt in dem Stromkreis B, die andere in dem Stromkreis C. Der Stromkreis B dient' zur Erfassung der ersten positiven Halbwelle der in dem Kreis A auftretenden Schwingungen. Der Kreis C dient zur Erfassung der ersten negativen Halbwelle. Die Sekundärwicklungen b und c des Stromwandlers sind mit den Steuerröhren d und e derart verbunden, daß die Röhre d normalerweise nur die positiven Halbwellen und die Röhre c nur die negativen Halbwellen der Schwankungen hindurchläßt.
  • Tritt nun in dem Stromkreis A eine elektrische Schwingung auf, deren erste Halbwelle in den Sekundärkreisen B und C positiv ist, so wird der Strom dieser Halbwelle nur von der in dem Stromkreis B liegenden Röhre d hindurchgelassen. Dieser Strom ruft in dem Widerstand feinen Spannungsabfall hervor, der zur Steuerung der Gitter der Röhren g und la verwendet wird. Die Röhren g und lt liegen. in einer Vollweggleichrichterschaltung D und werden von dem Transformator i über dessen Sekundärwicklung k gespeist. Werden die Gitter der Röhren g und lt von der Spannung an dem Widerstand f erregt, so werden die Röhren g und h leitend, und es fließt durch jede Röhre je eine Halbwelle des Stromes der Transformatorwicklung k, die sich beide über den bei l angeschlossenen Stromkreis schließen. Bei l ist der Stromkreis für das zu betätigende Regelorgan, das die Regelung in der einen Richtung vornehmen soll, angeschlossen, also z. B. ein Verstellmotor für die Verstärkung der Kraftmittelzufuhr des zu regelnden Generators.
  • Parallel zu dem Widerstand f liegt ein Kondensator en. Die Zeitkonstante dieser aus Kondensator und Widerstand bestehenden Parallelschaltung ist derart gewählt, daß während der Zeit zwischen Beendigung der ersten positiven Halbwelle und der Wiederkehr der nächsten Halbwelle mit dem gleichen Vorzeichen die auf dem Kondensator aufgeladene Spannung sich nur unwesentlich verringert. Hierdurch wird erreicht, daß der Widerstand f, solange die Schwingungen in dem Stromkreis A andauern, seine Spannung beibehält und die Röhren g und lx dauernd leitend bleiben.
  • Um nun zu vermeiden, daß bei der zweiten (negativen) Halbwelle der Schwingungen des Kreises A in dem Stromkreis C ein Strom fließt, ist eine besondere Sperrschaltung vorgesehen. Es liegt zu diesem Zwecke in dem Anodenstromkreis der Röhren g und h ein Widerstand n. An diesem Widerstand wird durch den den Regelstromkreis l und die Röhren g und h durchfließenden Strom ein Spannungsabfall erzeugt. Von dem Widerstand n ist nun diese Spannung abgenommen und dem Gitter der Röhre e zugeführt. Die Schaltung ist dabei so getroffen, daß durch den Spannungsabfall an dem Widerstand n die Röhre e eine solche negative Gitterspannung erhält, daß sie nicht mehr leitend wird. Es kann infolgedessen, nachdem einmal die Stromkreise B und 'D durch die erste positive Halbwelle zum Ansprechen gekommen sind, die zweite negative Halbwelle den Stromkreis C nicht zum Ansprechen bringen.
  • Wenn die Schwingungen in dem Stromkreis A mit negativem Vorzeichen einsetzen, so spricht der Stromkreis C an. Durch den Spannungsabfall an dem Widerstand o werden die Gitter der Röhren p und q der Vollweggleichrichterschaltung E derart gesteuert, daß sie leitend werden. Es fließt alsdann durch die Sekundärwicklung r des Transformators ein Strom über den Regelstromkreis s. Der Regelstromkreis s ist bei der Regelung eines Generators so ausgebildet, daß der ihn durchfließende Strom eine Regelung im entgegengesetzten Sinne bewirkt wie ein den Regelstromkreis Z durchfließender Strom.
  • Parallel zu dem Widerstand o liegt der Kondensator t, der sich während der zweiten Halbwelle der Schwankung mit einer entsprechend großen Zeitkonstante nur ganz langsam über den Widerstand o entlädt, so daß die Spannung an dem Widerstand o und den Gittern der Röhren p und q auch während derjenigen Halbwelle aufrechterhalten bleibt, während der die Röhre e stromlos ist.
  • Zur Sperrung des Stromkreises B dient der Widerstand u, dessen Spannungsabfall dem Gitter der Röhre d als negative Spannung aufgedrückt wird.
  • Falls die in den Stromkreisen B und C erzeugten Ströme sehr gering sind, so können sie durch zusätzliche Verstärker beliebig vergrößert werden.
  • Statt der Gleichrichterschaltungen D und E läßt sich auch ein polarisiertes Relais verwenden, dessen beide Wicklungen an die Klemmen l und s der in Abb. a dargestellten Schaltung angeschlossen werden. In dieser Schaltung sind B und C wieder die beiden Steuerstromkreise, welche auf die verschiedenen Vorzeichen der ersten Halbwelle der elektrischen Schwingungen im Kreise A ansprechen. f und m bzw. o und t stellen wieder die in den Kreisen B und C liegende Parallelschaltung dar, deren Spannung unmittelbar oder über Verstärker den Stromkreisen 1 bzw. s zugeführt wird. Die Spannung dieser Parallelschaltung ist hierbei unmittelbar zur Sperrung der anderen Röhre verwendet. Das an die Klemmen 1 bzw. s angeschlossene polarisierte Relais schaltet, wenn ein Strom durch den Stromkreis l fließt, die Regelvorrichtung in dem einen, und wenn ein Strom durch den Stromkreis s fließt, in dem anderen. Sinne ein.
  • Man kann an die Klemmen L und s bei den Schaltungen nach den beiden Abbildungen auch zwei in entgegengesetztem Sinne wirkende Feldwicklungen eines Regelmotors; anschließen. Der Motor läuft dann in dem einen Sinne, wenn die an die Klemmen L angeschlossene Feldwicklung Strom erhält, und in dem anderen Sinne, wenn die an die Klemmen s angeschlossene Wicklung Strom erhält.
  • Verwendet man die beschriebene Einrichtung zur Regelung eines Generators, so ist es zweckmäßig, die bei einer Störung im Stator auftretenden Schwankungen als Kriterium zu verwenden und dem Stromkreis A zuzuführen, da die Schwankungen des Stators wesentlich ausgeprägter sein werden als die des Rotors, da letztere durch die fast immer vorhandene kräftige Dampferwicklung stärker gedämpft auftreten.
  • Die in der Weise geregelten Generatoren sind außer der beschriebenen Einrichtüng noch mit ihren normalen Drehzahlreglern versehen, die nach dem Abnehmen der Störungsschwingung die Regelung der Maschine übernehmen. Es ist evtl. zweckmäßig, zur Vermeidung einer Überregelung eine Rückführung vorzusehen oder in die Regelstromkreise Unterbrecher einzuschalten, welche den Regelimpuls in durch Pausen unterbrochene Teilimpulse zerlegt.
  • Die beschriebene Einrichtung läßt sich nicht nur für die Regelung von Generatoren verwenden, sondern überall dort, wo als Kriterium für eine Regelung elektrische Schwingungen, Schwebungen o. dgl. dienen können, die bei Änderung der stationären Verhältnisse auftreten und in dem einen oder anderen Sinne einsetzen, beispielsweise auch bei Blindleistungsmaschinen und Motoren, die gleichzeitig auch zur Blindleistungsregelung dienen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Aufrechterhaltung des stabilen Betriebes bzw. zur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinen bei plötzlichen Belastungsänderungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der ersten Halbwelle der bei Änderung der stationären Verhältnisse im Läufer oder Ständer der Maschine auftretenden elektrischen Schwingungen gesteuert wird. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei elektrische Ventile mit eindeutiger Stromdurchlaßeinrichtung, insbesondere Entladungsgefäße mit Dampf- oder Gasfüllung, derart mit dem Kreis, in dem die als Kriterium benutzten Schwingungen auftreten, gekuppelt sind, daß je nach dem Vorzeichen der ersten Halbwelle in vorbestimmter Weise eines der beiden Ventile anspricht und den erforderlichen Steuervorgang einleitet. 3. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anodenkreis jedes der beiden Ventile eine Parallelschaltung aus Kondensator und Widerstand eingefügt ist. q.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Parallelschaltung derart gewählt ist, daß während der Zeit zwischen Beendigung der einen Halbwelle der als Kriterium benutzten Schwingung und der Wiederkehr der nächsten Halbwelle mit dem gleichen Vorzeichen die am Kondensator liegende Spannung sich nur unwesentlich verringert. 5. Einrichtung nach Anspruch a oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Anodenkreis des zuerst leitenden Entladungsgefäßes eine derartige Gittersteuerspannung, vorzugsweise in Verbindung mit einer Einrichtung nach Anspruch 3 und q., für das andere Entladungsgefäß abgegriffen wird, daß dieses gesperrt ist. 6. Einrichtung nach Anspruch :2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstromkreis des jeweils leitenden Entladungsgefäßes auf ein polarisiertes Regelrelais einwirkt. Einrichtung nach Anspruch z oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstromkreis des jeweils leitenden Entladungsgefäßes (Steuerröhre d bz-w. e) die Gitter von gittergesteuerten Gleichrichtern (D bzw. E) steuert, deren Anodenstrom zur Betätigung der Regelorgane dient.
DEA63523D 1931-09-25 1931-09-25 Einrichtung zur Aufrechterhaltung des stabilen Betriebes bzw. Regelung der Spannung von elektrischen Maschinen bei ploetzlichen Belastungsaenderungen Expired DE602557C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE890423C (de) * 1935-03-10 1953-09-17 Atlas Werke Ag Vorrichtung zur Richtungsbestimmung von im Raum sich ausbreitender Wellenenergie
DE1057210B (de) * 1952-01-30 1959-05-14 Richard Modlinger Dr Ing Anordnung zur Erhoehung der Stabilitaet einer Synchronmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE890423C (de) * 1935-03-10 1953-09-17 Atlas Werke Ag Vorrichtung zur Richtungsbestimmung von im Raum sich ausbreitender Wellenenergie
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