DE616794C - Regeleinrichtung fuer einen zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dienenden Umformer - Google Patents

Regeleinrichtung fuer einen zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dienenden Umformer

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DE616794C
DE616794C DE1930616794D DE616794DD DE616794C DE 616794 C DE616794 C DE 616794C DE 1930616794 D DE1930616794 D DE 1930616794D DE 616794D D DE616794D D DE 616794DD DE 616794 C DE616794 C DE 616794C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/34Arrangements for transfer of electric power between networks of substantially different frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung für einen zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dienenden Umformer Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Umformer, der zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dient und aus einer Synchronmaschine und einer Asynchronmaschine mit I%oinmutatorhintermaschine besteht. Gemäß der Erfindung ist ein außer dem Hauptleistungsregler vorgesehener und von der Frequenz des Netzes der Synchronmaschine abhängiger Zusatzregler derart eingerichtet, daß er vom Absolutwert der Frequenz des Netzes der Synchronmaschine unabhängig ist und nur auf rasch verlaufende Frequenzänderungen anspricht, die in dem von der Synchronmaschine gespeisten Netz durch Belastungsstöße auftreten. Ein mit einem Regler nach der Erfindung ausgerüsteter Netzkupplungsumformer hat den Vorteil, daß Belastungsänderungen, welche kurzzeitig und stoßweise in dem von der Synchronmaschine gespeisten Netz auftreten, sich nicht auf das die Asynchronmaschine speisende Netz übertragen können. Ferner wird der den Umformer steuernde Hauptleistungsregler wesentlich entlastet, «Teil er nur die langsam verlaufenden Laständerungen auszuregeln braucht. Eine schnell und stoßartig verlaufende Laständerung wird dagegen von dem Zusatzregler aufgefangen. Das Auftreten von L eistungspendelungen wird bei der Regelung nach der Erfindung weitgehend vermieden. Die Erfindung ist dabei von besonderer Bedeutung für Bahnnetze, welche mit 162/$ Perioden betrieben werden und über den Umformer an ein 5o-Periodennetz angeschlossen sind, denn ein Bahnnetz ist in besonderem Maße Belastungsstößen unterworfen.
  • Regelungseinrichtungen für Netzkupplungsumformer, bei denen außer dem Hauptleistungsregler noch ein Zusatzregler vorgesehen ist, welcher von der Frequenz des Netzes der Synchronmaschine abhängig ist, sind an sich bekannt, jedoch dienten diese Zusatzregler einem anderen Zweck und waren daher so eingerichtet, daß sie auch bei langsam verlaufenden Frequenzänderungen, nicht dagegen nur bei schnell verlaufenden Frequenzänderungen ansprechen. Der bekannten Einrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eindeutige Abhängigkeit der Umformerleitung nur von der Frequenz des Netzes der Synchronmaschine zu erreichen. Der Zusatzregler des bekannten Umformers wirkt daher nicht im Sinne einer Entlastung des Hauptreglers von zusätzlichen Beanspruchungen, die durch Belastungsstöße des Netzes der Synchronmaschine bedingt sind.
  • In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Schaltungen dargestellt. Abb. i zeigt die Schaltung eines Umformers, der zum Kuppeln eines 5o-periodischen Drehstromnetzes i i mit einem 162/3 periodischen Einphasennetz 12 dient. Der Umformer besteht aus der ständerseitig an das Einphasennetz 12 angeschlossenen Synchronmaschine 13 und der vom Drehstromnetz i t gespeisten Asynschronmaschine 14, die mecha nisch miteinander gekuppelt sind. Auf der Umformerwelle sitzt ferner eineHilfserregermaschine 1,;, deren Bürsten an die Erregerwicklung 16 einer Kommutatormaschine 17 angeschlossen sind. Diese ist in den Läuferkreis der Asynchronmaschine 14 geschaltet und wird von einem am Drehstromnetz i i hängenden Motor i 8 angetrieben. Die Schleifringe der Hilfserregermaschine 15 sind an die Sekundärwicklung eines Drehtransformators i9 angeschlossen, dessen Primärwicklung über einen zweiten Drehtransforrnator 2o am Drehstromnetz i 1 liegt. Der drehbare Teil des Transformators ig ist mit der Ausgleichswelle 2i eines Differentialgetriebes 22 gekuppelt, das die beiden am Einphasennetz i2 hängenden Synchronmotoren-23 und 24 miteinander kuppelt. Von diesen ist der Synchronmotor 24 mit einer Schwungmasse 25 versehen. Der Drehtransformator 2o wird durch einen Regler 26 gesteuert, der in Abhängigkeit von dem Ständerstrom der Asynchronmaschine 14 arbeitet und zur Einstellung der Übertragungsleistung des Umformers dient.
  • Bei normalem Betrieb haben die beiden Synchronmotoren 23 und 24 genau die gleiche Drehzahl bzw. die gleiche Phasenlage relativ zum Einphasenwechselstromnetz 12, da die beiden Motoren unbelastet sind. Hierbei soll der Drehtransformator ig keine zusätzliche Regelspannung in dem Erregerstromkreis der Kommutatormaschine 17 erzeugen. Steigt die Belastung des Netzes 12 plötzlich an und sinkt dementsprechend die Frequenz des Netzes 12, so ändert sich die Drehzahl der das Netz 12 speisenden Synchronmaschine 13 im Sinne einer Drehzahlsenkung. Die Schwungmassen des Umformers 13, 14 geben ihre kinetische Energie in Form elektrischer Energie an das Netz i2 ab.
  • Da der Synchronmotor 24 eine größere Schwungmasse 25 hat, so ist dieser bei einer Frequenzv erringerung bestrebt, generatorisch auf das Netz 12 zu arbeiten. Hierbei ändert sich die Vektorlage seines Läufers gegen die des Netzvektors. Der Synchronmotor 23 dagegen, der ein vernachlässigbar kleines Schwungmoment haben soll, behält nach wie vor die gleiche Vektorlage bei. Die Läufer der beiden Synchronmotoren 23 und 7,4 werden daher um einen gewissen Winkel gegeneinander verdreht, so daß die Ausgleichswelle 21 des Differentialgetriebes 22 eine gewisse Drehung erfährt. Hierdurch wird auch der Drehtransformator ig verstellt, durch den der Erregerspannung eine zusätzliche Komponente aufgedrückt wird. Die Folge hiervon ist, daß die Asynchronmaschine eine geringere Drehzahl erhält und dadurch die in dem Einphasennetz 12 aufgetretene Überlastung vom Umformer ferngehalten wird.
  • Wenn die Frequenz . im Einphasennetz 12 wieder ihren normalen Wert erreicht hat, geht auch der Synchronmotor 24 vom generatorischen wieder zum motorischen Arbeiten über und nimmt seine ursprüngliche Vektorlage ein, so daß der Drehtransformator i9 in seine Normalstellung zurückgeht.
  • Die Einrichtung wirkt also stark dämpfend auf die Belastungsschwankungen, die vom Einphasennetz herrühren, wobei es gleichgültig ist, ob es sich um eine Erhöhung oder Verringerung der Belastung handelt. Auch beim Ansteigen der Frequenz im Einphasennetz wirkt diese Regeleinrichtung günstig, weil der Zusatztransformator i9 in diesem Falle selbsttätig eine Drehzahlerhöhung der Asynchronmaschine 14 bewirkt.
  • Abb.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier besteht der zum Kuppeln des Drehstromnetzes 31 mit dem Einphasennetz 32 dienende Umformer aus der Synchronmaschine 33 und der Asynchronmaschine 34, die mit der im Läuferkreis der Asynchronmaschine 34 liegenden Kommutatormaschine 35 mechanisch gekuppelt ist. Die Kommutatormaschine 35 wird schleifringseitig über die beiden Drehtransformatoren 36 und 37 vom Drehstromnetz 31 erregt. Die Primärwicklungen der beiden Transformatoren liegen untereinander parallel am Netz, während ihre Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind. Die betriebsmäßige Steuerung des Umformers 33, 34 erfolgt durch den auf den Transformator 37 arbeitenden Regler 38, der durch ein Leistungsrelais in Abhängigkeit von der von der Asynchromnaschine 34 aufgenommenen Leistung verstellt wird. Der Transformator 36 -kann durch ein Schütz 39 zu- oder abgeschaltet werden, dessen Spule über einen Transformator 4o vom Einphasennetz 32 gespeist wird. Der Erregerkreis des Schützes wird durch ein Relais 41 in Abhängigkeit von dem Ständerstrom der Synchronmaschine 33 geöffnet oder geschlossen.
  • Bei einer starken Belastungsänderung in dem Einphasennetz 32, beispielsweise bei einer plötzlichen Belastungszunahme erhöht sich augenblicklich der von der Synchronmaschine 33 gelieferte Strom, und zwar wird die Mehrleistung zunächst durch die kinetische Energie des Umformers gedeckt. Um die Asynchronmaschine 34 vor einer überlastung zu schützen bzw. den Regler 38 zu entlasten, muß die Drehzahlcharakteristik plötzlich herabgesetzt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Stromrelais 41 anspricht, so daß das Schütz 39 die Primär- Wicklung des Drehtransformators 36 einschaltet. Gleichzeitig spricht der Verstellmotor 42 des Transformators 36 an und verstellt diesen so, daß die von ihm gelieferte Zusatzspannung allmählich abnimmt. Infolge der Verringerung der Erregerspannung muß der Leistungsregler 38 mittels des Transformators 37 die Erregerspannung in stärkerem Maße vergrößern als sie durch den Zusatztransformator 36 vermindert wird. In dem Augenblick, in dem die vom Transformator 36 gelieferte Zusatzspannung den Wert Null erreicht, fällt durch einen Hilfskontakt das Schütz 39 ab und schaltet den Transformator 36 ab. Sein Antriebsmotor 4.2 läuft jedoch so lange weiter, bis sich der Transfor-mator wieder auf die größte Zusatzspannung eingestellt hat. Diese bleibt bis zum nächsten Auftreten eines Belastungsstoßes im Einphasennetz 32 wirkungslos, da der Transformator 36 primärseitig vom Drehstromnetz 31 getrennt ist. Damit die Erregerspannung nicht im unerwünschten Sinne beeinflußt werden kann, muß der Drehtransformator 37 schneller verstellt werden als der Drehtransformator 36.
  • Die Erfindung eignet sich auch- für andere Arten von Netzkupplungsumformern, beispielsweise auch für Umformer zum Kuppeln zweier Drehstromnetze. Auch kann die Stoßerregung auf andere Weise durchgeführt werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regeleinrichtung für einen zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dienendenUmformer, der aus einer Synchronmaschine und einer Asvnchronmaschine mit Kommutatorhintermaschine besteht und mit konstanter Leistung betrieben werden soll, wobei außer dem Hauptleistungsregler noch ein von der Frequenz des Netzes der Synchronmaschine abhängiger Zusatzregler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Frequenz des Netzes der Synchronmaschine abhängige Zusatzregler vom Absolutwert der Frequenz dieses Netzes unabhängig ist und nur auf rasch verlaufende Frequenzänderungen, die in dem von der Synchronmaschine gespeisten Netz durch Belastungsstöße auftreten, anspricht.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an das von der Synchronmaschine gespeiste Netz zwei synchrone Hilfsmotoren angeschlossen sind, von denen einer eine zusätzliche Schwungmasse hat, und die durch ein Differentialgetriebe miteinander gekuppelt sind, dessen Ausgleichswelle den Zusatzregler steuert.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die @l@s@l@@C welle des Differentialgetriebes einen Zu # f satzdrehtransformator verstellt, d"s#. Sekundärwicklung im F.rregerl@reis %e-er Asynchronmaschine und dessen Primärwicklung am Netz der Asynchronmaschine liegt. ¢. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptdrehtransformator primärseitig an das Netz der Asynchronmaschine, sekundärseitig in Reihe mit der Primärwicklung des Zusatzdrehtransformators geschaltet ist und durch ein Leistungsrelais in Abhängigkeit von der Belastung der Asynchronmaschine verdreht wird. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerkreis der Kommutatormaschine ein Haupt-und ein Zusatzdrehtransformator geschaltet sind, von denen der letztere bei Belastungsstößen plötzlich eine Zusatzspannung in den Erregerkreis einführt. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Zusatzdrehtransformators durch Relais in Abhängigkeit vom Ständerstrom der Synchronmaschine parallel zu der Primärwicklung des Hauptdrehtransformators an das Netz der Asynchronmaschine geschaltet wird, während die Sekundärwicklungen der beiden Drehtransformatoren in Reihe geschaltet sind. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung des im Erregerkreis liegenden Hauptdrehtransformators mit größerer Regelgeschwindigkeit arbeitet als die des Zusatzdrehtransformators.
DE1930616794D 1930-07-22 1930-07-22 Regeleinrichtung fuer einen zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dienenden Umformer Expired DE616794C (de)

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