DE628243C - Verfahren zum Betrieb von asynchronen Blindleistungsmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 4, NOVEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

. 621243-

KLASSE 21 d ² GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Juni 1930 ab

Für den Betrieb von asynchronen Blindleistungsmaschinen ist es von Wichtigkeit, daß diese von Spannungs- und Frequenzschwankungen des Netzes möglichst unabhängig sind. S Die Maschinen sollen selbst bei Spannungsrüekgängen bis zu 30% der Nennspannung noch stabil im Betrieb bleiben. Wenn irgend möglich, soll jedoch auch bei weitergehenden Spannungsabsenkungen der Hauptschalter der Maschine nach Möglichkeit eingeschaltet bleiben, um eine Betriebsunterbrechung zu vermeiden.

Mit Spamiungsschwankungen der Blindleistungsmaschine sind bekanntlich Drehzahlschwankungen derselben verbunden, und wenn die Spannung bis auf Werte von 50 bis 70% des Nennwertes absinkt, sinkt die Drehzahl so stark, daß besondere Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen, wenn die Maschine im Betrieb bleiben soll und bei Wiederkehr der Netzspannung ohne Störungen in den normalen Betriebszustand zurückversetzt werden soll. Die Störungen entstehen dadurch, daß mit sinkender Drehzahl die Schlupfspannung der Maschine zunimmt und damit der im Sekundärkreis fließende Strom. Würde man,'-nachdem die Drehzahl infolge Spannungsabsehkung erheblich abgenommen hat, die wiederkehrende volle Netzspannung ungehindert auf die Maschine einwirken lassen, so würde im Sekundärkreis ein Strom fließen, der wesentlich größer ist als für die Maschine zulässig, und es würde außer der Beanspruchung der Wicklungen der Maschine durch den Strom auch noch ein starker Beschleunigungsstoß von der Blindleistungsmaschine aufgenommen werden müssen.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist vorgeschlagen worden, bei starken Spannungsbzw. Drehzahlabsenkungen Widerstände in den Läuferkreis zu schalten und diese bei wiederkehrender Spannung allmählich wieder auszuschalten. Bei größeren Maschinen macht dies Jedoch Schwierigkeiten, weil dazu teuere Schalt apparate erforderlich sind.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten auf einem neuartigen Wege gelöst, der den bisher üblichen Verfahren gegenüber erhebliche Vorteile bietet und die Möglichkeit gibt, die Maschine auch, bei sehr starken Drehzahlabsenkungen in Betrieb zu lassen, ohne daß unzulässige Beanspruchungen durch hohe Ströme oder starke Beschleunigungsstöße entstehen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Wirkung, welche durch Einschalten von Widerstandenen dem Rotorkreis erreichbar ist, auch dadurch erzielt werden kann, daß man eine Hilfsspannung in den Rotorkreis schaltet. Bekanntlich hängt die Größe des im Rotorkreis fließenden Stromes von der in diesem Kreis wirksamen Spannung ab. Schaltet man keine Widerstände in den Rotorkreis, so muß, abgesehen von den Spannungsfällen der Maschinenwicklungen, die volle induzierte Span-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hellmuth Ehemann in Berttn-Siemensstadt.

621243

nung, welche von der jeweiligen Drehzahl äb-

* hängig ist, von dem Ohmschen Spannungsabfall gedeckt- werden. Schaltet man dagegen eine Hüfsspannung in" den Rotorkreis," die mit der induzierten Spannung in Phase Hegt, so übernimmt diese Hilfsspannung zum Teil.die Rolle des Ohmschen Spannungsabfalles, und letzterer wird entsprechend kleiner, was eine Verminderung des Sekundärstromes der Maschine zur Folge hat.

Gemäß der Erfindung wird die Hilfsspannung im Sekundärkreis der BHndleistungsmaschine dadurch erzeugt, daß bei starkem Abfall der Netzspannung der Vektor der von der

t5 Kommutatorhintermaschine gelieferten Erregerspannung um 90° gedreht wird. Für den Betrieb als BUndleistungsmaschine muß dieser Vektor bekanntlich auf dem Vektor der induzierten Spannung der Hauptmaschine senkrecht , ao stehen. Dreht man ihn jedoch um 90°, so wirkt er als drehzahlregelnde Zusatzspannung im Rotorkreis der Blindleistungsmaschine und vermindert in der vorstehend geschilderten. Weise den im Rotorkreis fließenden Strom. Nach Rückkehr der Spannung wird der Vektor der Erregerspannung selbsttätig wieder in die ursprüngliche, die Blindleistungserzeugung bewirkende Lage senkrecht zum Vektor der in-

• duzierten Spannung der Hauptmaschine gebracht. -.-...

In der Zeichriung ist das Schaltungsschema einer asynchronen BHndleistungsmaschine dargestellt, welche gemäß dem Verfahren nach der Erfindung arbeitet. An dem Drehstromnetz 11 liegt über dem Schalter 12 die asynchrone BHndleistungsmaschine 13, welche mit einer Kommutatornintermaschine 14 mechanisch gekuppelt ist. In dem Lauf erkreis der Maschine 13 Hegt ein fester Widerstand 15, welcher zum Anlassen dient. Die Maschine 13 wird bei ausgeschaltetem Schalteriö angefahren und dann über den Schalter 16 an die Kommutatorm^termaschine angeschlossen, so daß der Widerstand 15 dadurch abgeschaltet ist. ■ Die Eommutatorhintermaschine ist in ub-■: Heber Weise mit einer .Kompensationswicklung 21 und einer Ständerwicklung 24 ausgerüstet, die.über einen Widerstand25 an eine Erregermaschine 26 angeschlossen ist. Zur Erregung der letzteren dient ein Drehtransformator 22, dessen drehbarer Teil mit einem Steuermotor 23 gekuppelt ist. Von der Stellung dieses Drehtransformators hängt somit die Lage der Erregerspannung im Sekundärkreis der asynchronen BHndleistungsmaschine 13 ab. Im normalen Betrieb ist der Drehtransformator so eingestellt, daß die Erregerspannung auf der induzierten Spannung der Hauptmaschine senkrecht steht.

Zur Steuerung des Steuermotors 23 dient ein an das Wechselstromnetz Ii angeschlossenes Spannungsrelais 27. Gemäß der Erfindung wird durch dieses als Spannungsrückgangsrelais ausgebildete Relais der Drehtransformator bei starken Spannungsabsenkungen derart verstellt, daß der Vektor der Erregerspannung im Sekundärkreis der BHndleistungsmaschine die ■Richtung der induzierten Spannung einnimmt. Die durch die Drehzahlabsenkung bedingte Vergrößerung der induzierten Spannung wird dadurch zum Teil ausgegHchen, ujid es wird verhindert, daß im Sekundärstromkreis der BHndleistungsmaschine unzulässig hohe Ströme auftreten, wenn die Spannung des Netzes wieder ihren vollen Wert annimmt. In dem Maße, wie die Netzspannung wiederkehrt, wird durch das Relais 27 der Steuermotor 23 und damit der Drehtransformator 22 in seine betriebsmäßige Ausgangslage zurückverstellt.

Die Bedeutung des Betriebsverfahrens nach der Erfindung sei an einem Zahlenbeispiel erläutert. Eine 15 ooq BkVA-Blindleistungsmaschine fällt in 12 Sek. um etwa 1,5 °/₀ in ihrer Drehzahl ab, wenn die 'Netzspannung sinkt. Dieser Drehzählabfall ist so groß, daß die Maschine ohne besondere Schutzmaßnahmen nicht wieder an die volle Spannung angeschlossen werden kann. Der Hauptschalter der Maschine müßte daher ausgeschaltet werden, und die Maschine müßte unter Vermittlung des Schalters 16 und des Widerstandes 15" wieder von neuem angelassen werden. Wendet man dagegen die Schutzschaltung nach der Erfindung an, so kann man dem zum Ausschalten des Hauptschalters dienenden Relais eine Zeitverzögerung in der Größenordnung von 6 bis 10 Sek. geben. Alle Spannungsabsenkungen, welche kürzere Zeit dauern, werden durch das Betriebsverfahren nach der Erfindung ausgegHchen. Für den Fall, daß der Kurzschluß, der das Ausbleiben der Spannung verursacht in nächster Nähe der Maschine sich befindet und daß infolge generatorischen Arbeitens der BHndleistungsmaschine ein beträchtlicher Drehzahlabfall, d, h, also größer als zulässig, verursacht wird, kann der Hauptschalter durch ein Spannungsrückgangsrelais ausgelöst werden, das mit einer Tachometerdynamo, die mit der BHndleistungsmaschine mechanisch gekuppelt ist, zusammenarbeitet. Der Schutz der Maschine ist dann für alle Fälle gewährleistet und die UnempfindHchkeit gegen Spannungsschwankungen gesichert.

Statt, wie in der Abbildung dargestellt, den Sekundärteil des Erregertransformators 22 zu verdrehen, kann das Drehen des Erregervektors um 90⁹ auch dadurch herbeigeführt werden, daß der Bürstensatz der Erregermaschine 26 drohbar ausgebildet wird und beispielsweise durch einen Elektromagneten über eine selbsttätig in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerte Einrichtung verdreht wird.

Claims (2)

1. 621243

   Patentansprüche:

   ι. Verfahren zum Betrieb von asynchronen Blindleistungsmaschinen mit Erregung durch Kommutatorhintermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß bei starkem Abfall der Netzspannung der Vektor der Erregerspannung derart gedreht wird, daß eine dadurch erzeugte drehzahlregehide Zusatzspannung im Rotorkreis der Blindleistungsmaschine wirkt und daß nach Rückkehr der Netzspannung der Vektor der Erregerspannung selbsttätig wieder in die ursprüngliche, die Blindleistungserzeugung bewirkende Lage gebracht wird.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerkreis der Blindleistungsmaschine ein- Drehtransformator (22) angeordnet ist, der in Abhängigkeit von einem Spannungsrückgangsrelais (27) verstellbar ist. ·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen