DE658454C - Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer als Generator arbeitenden Kaskade aus Asynchronmaschine und Kommutatorhintermaschine - Google Patents

Description

Arbeitet ein gewöhnlicher Asynchrongenerator auf ein Wechselstromnetz, so ist die von ihm elektrisch abgegebene Leistung in jedem Augenblick proportional seinem Schlupf, S d. h. der Differenz zwischen der Frequenz des Netzes und der Umdrehungsfrequenz des Läufers. Ändert sich nun die abzugebende Leistung, die Frequenz des Netzes, die Drehzahl der Antriebsmaschine oder gleichzeitig mehrere der vorgenannten Werte, so muß durch den Kraftmaschinenregler wieder die richtige Drehzahl eingestellt werden. Infolge der unvermeidlichen Trägheit dieser Regelorgane entstehen unerwünschte Schwankungen der Leistungsabgabe des Asynchrongenerators. Es ist nun bekannt, diese Schwankungen dadurch zu beseitigen, daß man an die Schleifringe des Asynchrongenerators eine Drehstromkommutatormaschine anschließt, die dem

ao Läufer der Asynchronmaschine eine annähernd der Schlupfspannung entgegengesetzte Spännung zuführt. Die zur Erreichung dieses Zieles bisher bekanntgewordenen Schaltungen sind außerordentlich verwickelt. Für größere

as Leistungen sind mir die ständererregten Kommutatormaschinen verwendbar, da ihre Erregeiieistung nur einen Bruchteil der Erregerleistung läufererregter Kommutatormaschinen beträgt, wodurch die Regelorgane entsprechend kleiner werden. Ferner ist die Kommutierung der ständererregten Maschinen leichter zu beherrschen, während läufererregte Maschinen von einer bestimmten Größe ab nicht mehr ausführbar sind. Nun beruhen die bisher bekannten Schaltungen darauf, daß man der Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine Spannungen aufdrückt, die nach irgendwelchen Gesetzen geregelt werden. Da nun ein festes Verhältnis zwischen Erregerstrom und aufgedrückter Spannung bestehen muß, sind Korrektionseinrichtungen erforderlich, um den Einfluß des mit dem Schlupf und der Belastung sich ändernden induktiven Widerstandes der Erregerwicklung auszuschalten oder wenigstens stark zu mildem.

Die oben angeführten Schwierigkeiten werden durch das Verfahren nach der Erfindung dadurch vermieden, daß unter Anwendung einer aus Asynchronmaschine und Kommutatorhintermaschine bestehenden Kaskade, bei der der Erregerstrom der Kommutatorhintermaschine entweder unmittelbar oder über weitere Kommutatormaschinen von einem oder mehreren sekundär parallel geschalteten Stromwandlern mit insgesamt mindestens zwei Primärwicklungen geliefert wird, von denen die eine mit der Primärwicklung der Asynchronmaschine, die andere mit einem von der Belastung der Kaskade annähernd unab-

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

Erich Reimann in Berlin-Neukölln.

hängigen Stromverbraucher in Reihe liegt, die die als Generator arbeitende Kaskade antreibende Kraftmaschine entweder auf angenähert konstanter oder auf einer der Jeweiligen Netzfrequenz angenähert proportionalen Drehzahl gehalten und die Leistungsabgabe der Kaskade durch die entweder von Hand oder selbsttätig erfolgende Änderung der Leistungsaufnahme der mit den erreger_: ίο stromliefernden Stromwandlerprimärwicklungen in Reihe liegenden, von der Belastung der Kaskade annähernd unabhängigen Stromverbraucher geregelt wird. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung dadurch, daß die mit den von der Belastung der Kaskade annähernd unabhängigen Stromverbrauchern in Reihe geschalteten Primärwicklungen des oder der Stromtransformatoren so bemessen und geschaltet sind, daß die von ihnen aufgenommenen oder abgegebenen Leistungen ein Mehrfaches der Erregerleistung der Kommutatorhintermaschine betragen. Hierdurch wird erreicht, daß geringe Änderungen der Leistungsabgabe des Asynchrongenerators größe Änderungen des Erregerstromes der Kommutatorhintermaschine hervorrufen, und zwar in dem Sinne, daß die durch die Änderung der Erregung bewirkte Änderung der dem Läufer des Asynchrongenerators aufgedrückten Spannung der Änderung des Läuferstromes und damit auch der Änderung der Leistungsabgabe des Asynchrongenerators entgegenwirkt. Die Kommutatorhintermaschine zwingt also dem Generator eine bestimmte und im wesentlichen durch die Leistungsaufnahme der unabhängigen Stromverbraucher bedingte Leistung auf, während der Kraftmaschinenregler die Drehzahl der Kraftmaschine nur ungefähr konstant oder proportional der Frequenz des Netzes zu halten braucht. Während des Regelvorganges wird die Differenz zwischen zugeführter mechanischer und abgegebener elekirischer Energie, von den Maschinenverlusten abgesehen, zur Verzögerung oder Beschleunigung der umlaufenden Massen verwendet. Hierdurch wird die Leistungsabgabe des Asynchrongenerators während des Regelvorganges nur ganz unwesentlich beeinflußt.

Die Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kraftmaschine 2 treibt den Asynchrongenerator a, an dessen Schleif . ringe b die kompensierte Kommutatormaschine c angeschlossen ist. Die Erregerwicklung m der Kommutatormaschine c wird über den Frequenzwandler ρ von den Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren q_x und q₂ gespeist. Die beiden Primärwicklungen W₁, W₃ der Stromtransformatoren liegen in Reihe mit der Primärwicklung des Asynchrongenerator und mit den regelbaren Ohmschen bzw. induktiven Widerständen/ bzw. h, deren Scheinleistungsaufnahme ein Mehrfaches der Leistung des Transformators q_s beträgt.

Die beiden Stromtransformatoren q_t und q.₂ sind so bemessen und geschaltet, daß die von ihren Sekundärwicklungen Jf₄, W₅ über die Schleifringe λ des Frequenzwandlers q an die Kollektormaschine c abgegebene Erregerleistung die Differenz der von den beiden Stromtransformatoren aufgenommenen und abgegebenen Leistungen darstellt, wobei die von dem Transformator q_x nach dem Transformator ^₂ oder umgekehrt übertragene Leistung ein Mehrfaches der im Mittel erforderlichen Erregerleistung beträgt.

Wird nun durch Änderung der Widerstände / oder h der in der Primärwicklung W₁ fließende Strom geändert, so wird auch die Erregung der Kommutatormaschine und damit die Leistungsabgabe des Generators geändert.

Da, wie oben gezeigt, die zur Erregung der Kommutatormaschine erforderliche Leistung nur einen Bruchteil der in den Wicklungen W₁ und W₅ übertragenen Leistung beträgt, so wird sich die Stromstärke im Ständer des Äsynchrongeneratörs und damit seine Leistungsabgabe sofort auf einen solchen Wert einstellen, daß die Amperewindungen in der Wicklung W₃ annähernd gleich und entgegengerichtet jenen in der Wicklung W₁ sind. Da zunächst die Kraftmaschine ihre bisherige Leistung weiter abgibt, der Generator aber eine geänderte Leistung liefert, muß die Drehzahl des Aggregates steigen oder sinken. Nun greift der Maschinenregler ein und regelt entweder auf annähernd konstante oder annähernd der Netzfrequenz proportionale Drehzahl.

Die erfindungsgemäße Schaltung der Abb. 1 kann noch dahingehend abgeändert werden, daß statt der Ohmschen und induktiven Widerstände / und h leerlaufende, von der Belastung der Kaskade annähernd unabhängige Synchronmaschinen verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt die Abb. 2. Es wird dabei ein Stromtransformator q mit drei Primärwicklungen W₁, W₂ und W₃ und einer Sekundärwicklung W₄ verwendet, von denen die eine Primärwicklung W₃ mit dem Asynchrongenerator α und die beiden anderen, W₁ und W₂, mit den leerlaufenden Synchronmaschinen k_x und k₂ in Reihe geschältet sind. Selbstverständlich können statt des einen Stromtransformators mit drei Primärwicklungen auch drei Stromtransformatoren verwendet werden, deren Sekundärwicklungen parallel geschaltet sind. Die beiden Synchronmaschinen A₁ und k₂ werden durch eine

Gleichstromquelle erregt, und ihre Erregung wird durch die Regler/^ und r₂ beeinflußt. Steuert man diese beiden Regler in Abhängigkeit irgendwelcher Betriebsgrößen, beispielsweise in Abhängigkeit von der Spannung und der Frequenz, so wird damit gleichzeitig die Blind- und Wirkleistungsabgabe des Asynchrongenerators gesteuert, ähnlich wie dies in Abb. ι durch die beiden induktiven bzw.

ίο Ohmschen Widerstände It bzw. / erfolgt.

Es kann auch die Wirkungsweise des induktiven bzw. Ohmschen Widerstandes A bzw. j durch entsprechende Schaltung der Stromtransformatoren -oder durch entsprechende Änderung des Kupplungswinkels zwischen dem Asynchrongenerator α und der Kommutatorhintermaschine c vertauscht werden, d.h. der Widerstand// kann zur Drehzahl- (Wirkleistungs-) Regelung" und der Widerstand/ zur Leistungsfaktor- (Blindleistungs-)Regelung verwendet werden. Ebenso ergeben sich durch Anzapfungen der Stromtransformatoren oder durch deren Ausbildung als Drehtransformator zusätzliche Verwendungsmöglichkeiten.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Regelung einer als Generator arbeitenden Kaskade aus Asynchronmaschine und Kommutatorhintermaschine, bei der der Erregerstrom der Kommutatorhintermaschine entweder unmittelbar oder über weitere Kommutatormaschinen von einem oder mehreren sekundar parallel geschalteten Stromwandlern mit insgesamt mindestens zwei Primärwicklungen geliefert wird, von denen die eine mit der Primärwicklung der Asynchronmaschine, die andere mit einem von der Belastung der Kaskade annähernd unabhängigen Stromverbraucher in Reihe liegt, 'dadurch gekennzeichnet, daß die die Kaskade antreibende Kraftmaschine (2) entweder auf angenähert konstanter oder auf einer der jeweiligen Netzfrequenz angenähert proportionalen Drehzahl gehalten und die Leistungsabgabe der Kaskade durch die entweder von Hand oder selbsttätig erfolgende Änderung der Leistungsaufnahme der mit den erregerstromliefernden Stromwandlerprimärwicklungen (W₁ oder W₁, W₂) in Reihe liegenden, von der Belastung der Kaskade annähernd unabhängigen Stromverbraucher (Ji, j oder &ι> k₂) geregelt wird.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den von der Belastung der Kaskade annähernd unabhängigen Stromverbrauchern (/', h oder k_l;k₂) in Reihe geschalteten Primärwicklungen (1F₁ oder IC₁, W₂) des oder der Stromtransformatoren (q.₂ oder q) so bemessen und geschaltet sind, daß die von ihnen aufgenommenen oder abgegebenen Leistungen ein Mehrfaches der Erregerleistung der Kommutatorhintermaschine (c) betragen-

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen