DE611409C

DE611409C - Anordnung zur Regelung der Spannung in Wechselstromnetzen

Info

Publication number: DE611409C
Application number: DES111093D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Blumentritt
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-09-23
Filing date: 1933-09-23
Publication date: 1935-03-29

Description

Anordnung zur Regelung der Spannung in Wechselstromnetzen Für dieRegelung der Spannung vonWechselstromnetzen kann man der Netzspannung die Spannung eines Zusatzsynchrongenerators hinzufügen, welche die Netzspannrng auf den gewünschten Betrag bringt. Es ist dann aber erforderlich, das Erregerfeld des Zusatzgenerators jeweils auf einen Betrag zu bringen, der die gewünschte Zusatzspannung liefert. Man muß also das Erregerfeld des Zusatzgenerators von einem besonderen Spannungsregler aus steuern. Es ist ferner zur Spannungsregelung bekannt, in das Drehstromnetz einen Drehtransformator einzuschalten, wobei die Zusatzspannung dieses Drehtransformators an sich eine konstante Größe aufweist. Die Regelung erfolgt durch Verdrehung des Drehtransformators; wobei dann die Zusatzspannung mit der Netzspannung einen sich ändernden Phasenwinkel einschließt, so daß die Gesamtspannung die gewünschte Änderung in der Größe erfährt. Diese Verdrehung des Drehtransformators muß aber wieder entweder von Hand oder mit Hilfe eines besonders von der Netzspannung gesteuerten Motors durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Spannung in Wechselstromnetzen mit Hilfe einer reit den Netzleitern in Reihe geschalteten Reihensynchronmaschinc, bei der ebenfalls die Regelung durch Drehung der Zusatzspannung in der Phasenlage gegenüber der Netzspannung erfolgt. Die neue Einrichtung hat den Vorteil, daß diese Drehung vollkommen selbsttätig und ohne Zuhilfenahme eines besonderen Spannungsreglers oder eines Hilfsmotors durchgeführt wird. Erfindungsgemäß wird bei einer Änderung der Wirklast des Reihensynchrongenerators das Polradfeld dieses Generators in der Phasenlage gegenüber der Netzspannung gedreht, und durch diese Drehung verkleinert oder vergrößert die vom Zusatzgenerator eingeführte Zusatzspannung die Netzspannung im Sinne der gewünschten Regelung etwa in der Art, wie dies bei Regelung der Netzspannung durch Drehtransformatoren geschieht. Die Verdrehung des Polradfeldes des Zusatzgenerators in Abhängigkeit von der Wirklast des Generators kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Man kann z. B. den Zusatzgenerator mit einer an die Netzspannung angeschlossenen synchronen Antriebsmaschine kuppeln und eine besondere Einrichtung vorsehen, durch die sich hei einer Änderung. der Belastung des Zusatzgenerators das Polrad gegenüber dem Ständerdrehfeld der Antriebsmaschine um einen starken Winkel verdreht. Eine solche Einrichtung besteht z. B. darin, daß die Antriebsmaschine so ausgebildet ist; daß ihr. Läufer bei Laständerungen gegenüber dem von der Netzspannung erzeugten Ständerdrehfeld eine starke Verdrehung erfährt. Dies ist bei allen Synchronmotoren mehr oder weniger stark der Fall, insbesondere jedoch bei einem Polrad,, das keine ausgeprägten Pole besitzt. Besonders zweckmäßig erweist sich für die Erfindung eine synchrone Antriebsmaschine, deren Polrad zwar ausgeprägte Pole besitzt und evtl. eine Dämpferwicklung, jedoch keine Erregerwicklung aufweist. Derartige Synchronmaschinen haben die Eigenschaft, daß bei zunehmender Belastung der Läufer gegenüber dem Ständerdrehfeld stark, bis etwa 6o°, zurückbleibt, um denselben Winkel verdreht .sich dann auch der Läufer und damit der Spannungsvektor des Zusatzgenerators. Man kann ferner den Zusatzgenerator mit der Antriebsmaschine über eine elastische Kupplung kuppeln, so daß beim Anwachsen der Belastung sich der Läufer des Zusatzgenerators gegenüber dem Läufer der Antriebsmaschine verdreht. Selbstverständlich kann man die geschilderten Maßnahmen auch miteinander vereinigen.
Handelt es sich darum, mit Hilfe der Einrichtung nach der Erfindung die Netzspannung möglichst genau konstant zu halten, so erweist es -sich als zweckmäßig, die Phasenlage der Spannung des Zusatzgenerators gegenüber der Netzspannung derart einzustellen, daß bei Leerlauf die Spannung des Zusatzgenerators gegenüber der Netzspannung voreilt, beispielsweise um etwa 6o°. Bei Belastung nimmt dann diese Voreilung immer mehr ab, und die Spannung des Zusatzgenerators kommt mit der Netzspannung immer mehr in Phase und gleicht dadurch trotz konstanter oder etwas sinkender Größe die Verminderung der Netzspannung. infolge der 'stärkeren Belastung aus.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Diagramme der Fig. i und 2 der Zeichnung näher erläutert. Fig. i zeigt das Vektordiagramm für den Leerlauf des Zusatzgenerators. OB ist der Vektor der Netzspannung, BD der Vektor der Zusatzspannung, der um etwa 6o° voreilt. Bei Belastung vermindert sich die Größe der Netzspannung von dem Betrage OB auf den Betrag 0A (Fig.2). Diese Verminderung wird aber dadurch ausgeglichen, daß der Vektor der Zusatzspannung gemäß Fig. 2 in die Lage AC hineingedreht wird. Der Vektor AC hat dabei gegenüber dem ursprünglichen Vektor &D der Zusatzspannung eine Verminderung in der Größe erfahren, die auf die Ankerrückwirkung und den Spannungsabfall des Zusatzgenerators zurückzuführen ist. Trotzdem behält aber der resultierende Vektor von-Netz- und Zusatzspannung OG in Fig. 2 dieselbe Größe wie der entsprechende Vektor 0D in Fig. i, da Zusatzspannung und Netzspannung nunmehr in Phase sind. Der Winkel, um den allgemein die Zusatzspannung gegenüber der Netzspannung vorauseilt, muß den Belastungsverhältnissen angepaßt sein, wobei auch die Verdrehung, die das Polradfeld des ` Zusatzgenerators oder der Läufer allgemein ` bei Änderung der Belastung erfährt, entsprechend anzupassen ist.
Fig. 3 der Zeichnung zeigt das Schaltbild bei einer Anordnung nach der Erfindung. i ist ein Drehstromtransformator, der mit seiner in Dreieck geschalteten Sekundärwicklung ein Netz speist, dessen Spannung konstant gehalten werden soll. Zu diesem Zweck sind in die einzelnen Phasen der Sekundärseite des Transformators i über die Einphasentransformatoren 2, 3 und q. drei einphasige Zusatzgeneratoren 5, 6 und 7 eingeschaltet. Die Verwendung dreier Einphasenzusatzgeneratoren hat den Vorteil, daß bei einer. =symmetrischen Belastung des Netzes die Spannung in jeder Phase gemäß der Belastung dieser Phase ausgeregelt wird. Mit den drei Zusatzgeneratoren sind nun als Antriebsmaschinen drei Synchronmotoren 8, g und io gekuppelt, deren Polräder ausgeprägte Pole ohne Erregerwicklung aufweisen, so daß die Polräder bei Belastung gegenüber den Ständerdrehfeldern stark zurückbleiben, wie oben -geschildert. Die drei Synchronmotoren werden über einen gemeinsamen Sterndreieckschalter i i von dem Primärnetz gespeist. Das Einschalten der Maschinen 5, 6 und 7 in die einzelnen Netzphasen muß unter Berücksichtigung der Tatsache geschehen, daß die Motoren 8, B und io grundsätzlich zwei synchrone Lagen einnehmen können, die um i8o° voneinander abweichen, da ja besondere Erregerwicklungen an den Synchronmotoren nicht vorgesehen sind. Es sind deshalb noch drei Umschalter 12, 13 und 1q. vorgesehen, die als Phasenwähler benutzt werden. Mit der beschriebenen Einrichtung läßt sich- die Sekundärspannung des Transformators i grob ausregeln. Für die feine Ausregelung- sind nun noch drei an die geregelte Spannung angeschlossene Spannungsregler 15,16 und 17 vorgesehen, die auf den Erregergleichstrom der Generatoren 5, 6 und 7 einwirken. Die Regelung dieser Spannungsregler vollzieht sich in, an sich bekannter Weise.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung der Spannurig in Wechselstromnetzen mit Hilfe einer in dass Wechselstromnetz eingeschalteten Reihensynchroumas.chine, die mit einer an dieNetzspannung angeschlossenen synchronen Antriebsmaschine gekuppelt ist,.- dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabweichung; die der Läufer der Reihensynchronmaschine bei Änderung der Wirkleistung gegenüber dem von der Netzspannung erzeugten Drehfeld der Antriebsmaschine erfährt, durch besondere, die elastische Nachgiebigkeit zwischen dem Läufer der Reihensynchronmaschine und dem von der Netzspannung erzeugten Drehfeld der Antriebsmaschine erhöhende Einrichtungen zusätzlich vergrößert ist, derart, daß durch diese Winkelabweichung die von der Reihensynchronmaschine eingeführte Zusatzspannung die Netzspannung im Sinne der gewünschten Regelung vergrößert oder verkleinert.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der synchronen Antriebsmaschine das Polrad gegenüber dem Ständerdrehfeld bei Belastungsänderungen eine starke Winkelverschiebung erfährt und insbesondere ausgeprägte Pole ohne Erregerwicklung besitzt.
3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihensynchronrnaschine mit der synchronen Antriebsmaschine über eine elastische Kupplung gekuppelt ist. q..
Anordnung nach Anspruch i zur Konstanthaltung der Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Leerlauf der Reihensynchronmaschine der Vektor der Zusatzspannung gegenüber dem Netzspannungsvektor um einen Winkel in der Größenordnung von 6o° vorauseilt.
5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß noch ein besonderer Spannungsregler für die Feinregelung der Netzspannung vorgesehen ist, während die Grobregelung durch Drehung des Läufers der Reihensynchronmaschine erfolgt.