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Anordnung zur Verstärkung der Erregung von asynchronen Blindleistungsmaschinen
Die Verwendung von Asynchronmaschinen sowohl zur Wirk- als auch zur Blindleistungserzeugung
beim Parallelbetriebe von Kraftwerken über lange Leitungen macht genau wie bei Synchronmaschinen
zur Erhöhung der Betriebstabilität eine schnellere Erregung der Maschine erforderlich,
um den Einfluß von Laststößen, die eine Spannungssenkung herbeiführen, auszugleichen.
Die Asynchronmaschine besitzt bei großen Leistungen für ihre Erregung eine in den
Sekundärstromkreis, eingeschaltete Kommutatorhinterznaschine, die im Ständer mit
Schlupffrequenz erregt wird und die zur Verbesserung der Kommutierung im Ständer
mit ausgeprägten Polen (zwischen denen Wendepole liegen) ausgerüstet ist. Die Erregung
der Kommutatorhintermaschine und damit auch der Asynchronmaschine ist nun derart
in Abhängigkeit von der Netzspannung gebracht, daß bei einem Sinken der Netzspannung
selbsttätig die Erregung verstärkt wird und damit dein Sinken der Netzspannung entgegengewirkt
wird. Die Anordnung dazu kann in verschiedener Weise ausgebildet sein, z. B. gemäß
Patent 507 547. Diese Erregungssteigerung bei sinkender Netzspannung ist
zwar in bezug auf Schnelligkeit etwas günstiger als bei Synchronmaschinen mit Erregermaschine
und einer Hilfserregermaschine, da die Ansprechzeit des Spannungsreglers wegfällt
und die Asynchronmaschine infolge ihrer verteilten Läuferwicklung an und für sich
eine geringere Zeitkonstante der Läuferwicklung besitzt. Die Zeitkonstanten der
Kommutatorhintermaschine und der für diese erforderlichen Hilfserregermaschine liegen
jedoch in der gleichen Größenordnung wie die bei Synchronmaschinen und sind für
den Auferregungsvorgang auch in gleicher Weise wirksam, da die Periodendauer des
Schlupffrequenz führenden Erregerstromes im Betrieb groß gegenüber den Maschinenzeitkonstanten
ist. Die für die Stabilität der mit der Asynchronmaschine zusammenarbeitenden Synchronmaschinen
notwendige Bedingung der Spannungseinregelung möglichst innerhalb einer viertelpendelschwingungsdauer
der Synchronmaschinen läßt sich daher nur durch besondere Maßnahmen erreichen.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die eine besonders schnelle
Steigerung der Erregung an der asynchronen Blindleistungsmaschine bei sinkender
Netzspannung gestattet. Die Asynchronmaschine besitzt dabei eine ständererregte
Kommutatorhintermaschine mit ausgeprägten Polen. Erfindungsgemäß ist ein Relais
vorgesehen, das beim Sinken der Netzspannung in den Sekundärstromkreis der Blindleistungsmaschine
eine Zusatzspannung einschaltet, die eine Verstärkung des auf die Phasenkompensierung
einwirkenden Erregerstromes im Sekundärkreis der Blindleistungsmaschine herbeiführt.
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Die Einführung einer Zusatzspannung kann in verschiedener Weise erreicht
werden.
Nachfolgend sind einige Ausführungsbeispiele dafür angegeben.
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In Abb. i der Zeichnung stelle i eine asynchro,.e Blindleistungsmaschine
dar, in deren Sekundärstromkreis eine Kommutatorhintermaschine 2 der geschilderten
Bauart eingeschaltet ist. 3 ist die Antriebsmaschine für die Kommutatorhintermaschine.
Die Schlupffrequenz führende Erregerwicklung q. im Ständer der Kommutatorhintermaschine.
wird über einen kompensierten Frequenzwandler 5 und einen Regeltransformator 6 vom
Netze gespeist. Um nun bei Spannungssenkungen des Netzes .die Erregung der Kommutatorhintermaschine
zu verstärken, ist noch ein Transformator 9 vorgesehen, dessen Primär- -wicklung
in Reihe mit Drosselspulen 8 an das Netz angeschlossen ist und dessen Sekundär wicklung
in die Verbindungen zwischen dem Transformator 6 und dem Frequenzwandler, 5 eingeschaltet
ist: Die mit' Eisenkern ausgerüsteten Drosselspulen 8 sind derart bemessen, daß
sie infolge Eisensättigung bEi -normaler Netzspannung aus dem Netz einen großen
Magnetisierungsstxom entnehmen. Die am Transformator 9 auftretende Sekundärspannung
wirkt der Spannung des Transformators 6 entgegen und vermindert so die Erregerspannung
an den: Schleifringen .des Frequenzwandlers 5. Bei einem' Sinken der h?etzspargiung
tritt nun eine sehr starke Verminderung des Magnetisierüngsstromes an den Drosselspulen
8 auf. In demselben Maße vermindert sich die von den Transformator 9 in den- Sekundärstromkreis
des Transformators:6 eingeführte Gegenspannung, so daß die resultierende Spannung
an den Schleifringen des Frequeniwandlers 5 und damit an 'der Erregerwicklung der
Kommutatorhintermaschine 2 ansteigt, trotzdem die Netzspannung.sinkt.
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Damit nun diese Verstärkung der Erregung beim Sinken der Netzspannung
auch an der asynchronen Blindleistungsmäschine i rasch zur Geltung kommt, wird gemäß
der Erfindung beim Sinken der Netzspannung in den Sekundärstromkreis eine Reihenscblußmaschine
io eingeschaltet. Diese Reihenschlußmaschineläuft mit konstanter Drehzahl, beispielsweise
infolge Kupplung mit der Asynchronmaschine i. Sie stellt bei generatorischem Lauf
einen negativen Widerstand dar und, verhindert daher das Abklingen des die Spannung
haltenden freien Drehfeldes in der Maschine i, bis die Verstärkung der Erregung
mittels der Kommutatorhintermaschine im Sekundärkreis der Asynchronmaschine wirksam:
wird. . Für die selbsttätige Einschaltung der Reihenschlußmaschine l o ist ein an
das Netz angeschlossenes Spannungsrückgängsrelais 1i vorgesehen, das einen Schalter
12 steuert, der die Reihenschlußmaschine io in den Sekundärstromkreis ein- und ausschaltet.
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Bei der Anordnung nach Abb. 2 sind zwei Kommutatorhintermaschinen
13 und 14 vorgesehen, deren Erregerwicklungen in den Ständern in- Reihe geschaltet
sind und von dem Frequenzwandler 5 in derselben Weise wie bei der Anordnung nach
Abb. i gespeist werden. Die Kommutatoren der beiden Hintermaschinen sind während
des normalen Betriebes der asynchronen Blindleistungsmaschine i in Parallelschaltung
in den Sekundärstromkreis der Asynchronmaschine eingeschaltet, wobei der Schalter
15 die gezeichnete Stellung einnimmt. Beim Sinken der @etz.-spannung werden nun
die beiden Kommütatorhintermaschinen 13 und 14 derart umgeschaltet,.._daß. sie die
Sekundärwicklung der Asynchronmaschine i in Reihe speisen. Um dies zu erreichen,
-ist die Sekundärwicklung der Maschine i als offene Wicklung ausgeführt und an je
drei Schleifringe angeschlossen. Der Schleifringsatz 16 ist bei der Parallelschaltung
der Kommutatorhintermaschinen im normalen Betriebe kurzgeschlossen. Für die Reihenschaltung
wird dieser Kurzschluß durch das Spannungsrückgangsrelais i i aufgehoben und- gleichzeitig
durch dasselbe Relais der Schalter 15 auf den rechten Kontakt umgelegt, wodurch
die Reihenschaltung der beiden Kommutatorhintermaschinen hergestellt ist. Nachdem
bei der Reihenschaltung der Hintermaschinen die doppelte Spannung für die Erzeugung
des Erregerstromes in der Maschine i zur Verfügung steht, so wird dadurch die Erregung
sehr gesteigert.
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Ein weiteres Mittel zur Ausführung der Erfindung besteht darin, daß
man bei plötzlichen Strom- oder Spannungsänderungen im Netz die Drehzahl der Kommutatorhintermaschine
steigert, wodurch diese auch eine größere Erregerspannung abzugeben in der Lage
ist. Dies kann bei der Anordnung nach Abb. i dadurch erreicht werden, daß der Antriebsmoto.r
3 für die Kommutatorhintermaschine mittels Polumschaltung auf eine höhere Drehzahl
gebracht wird. Die Polumschaltung wird wieder von dem Relais i i aus selbsttätig
herbeigeführt.
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Wenn die Kommutatörhintermaschine mit der, asynchronen Blindleistungsmaschine
mechanisch gekuppelt ist, so kann man bei plötzlichen Strom- oder Spannungsschwankungen
zur Verminderung der Zeitkonstanten des Sekundärstromkreises der Asynchronmaschine
auch eine Verdrehung der Welle der Kommutatorhintermäschine gegenüber der Welle
der Asynchrönmaschine mittels einer drehbaren Kupplung vornehmen. Das Läuferstrombild
in der Asynchronmaschine bleibt bei plötzlichen Spannungsschwankungen während
des
Ausgleichsvorganges am Läufer haften. Dadurch können Ausgleichsströme im Ständer
auftreten, die den Läufer in Schwingungen versetzen. Durch die Verdrehung der beiden
Wellen wird dies verhindert, da durch diese Phasendrehung das Läuferstrombild den
Stromverhältnissen des Ständers angepaßt wird.