DE660522C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Erregung von Synchronmaschinen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Erregung von Synchronmaschinen Bei Synchronmaschinen, welche parallel mit anderen Maschinen arbeiten, ist für einen einwandfreien Parallelbetrieb eine Überwachung der Blindleistung notwendig. Je nach den Spannungsverhältnissen des Netzes muß die Blindleistung durch Veränderung der Erregung der Synchronmaschinen ausgeglichen werden. Es gibt hierfür selbsttätige Einrichtungen, welche direkt in Abhängigkeit von der Blindleistung oder Phasenverschiebung die Erregung regeln. Ferner werden auch die selbsttätigen Spannungsregler derart von dem auftretenden Blindstrom beeinflußt, daß sie die von ihnen überwachte Spannung so ändern, daß die Blindströme sich nach einem gewissen Maßstab auf die einzelnen Maschinen verteilen.
• Bei jenen, den reinen Blindleistungsreglern, gleicht sich die Spannung der Synchronmaschine den Schwankungen der Netzspannung an, während bei dem vom Blindstrom beeinflußten Spannungsregler die Spannung je nach dem Grad der Beeinflussung und den Netzverhältnissen mehr oder weniger schwankt.
• Nun besteht aber oft der Wunsch, besonders bei den zur Stärkung der Spannung dienenden Synchronmaschinen, die Spannung, soweit die Leistungsfähigkeit der Maschine ausreicht, konstant zu halten. Um dies zu ermöglichen, wird die Arbeitsweise des die Spannung konstant haltenden Reglers durch einStrombegrenzungsrelaisüberwacht, welches bei Überschreiten des Grenzstromes die Erregung der Synchronmaschine herabsetzt. Diese Anordnung reicht aber nicht aus, wenn die Synchronmaschine kapazitiv belastet ist und das Grenzstromrelais anspricht, da dann durch Herabsetzen der Erregung der Strom noch weiter steigt.
• Diese Schwierigkeiten lassen sich auch durch Einrichtungen nicht beheben, welche einen beliebigen Leistungsfaktor im Netz konstant halten, unabhängig von der Spannung des Netzes und der Größe der Blindlast.
• Die Erfindung sucht nun dem Vorzeichen der zu liefernden Blindlast und den hierdurch erforderlichen Schaltmaßnahmen dadurch Rechnung zu tragen, daß beim Ansprechen eines vom Überstrom abhängigen Organs die Erregung geschwächt wird, wenn die Stellung des Regelorgans einer Übererregung entspricht, und verstärkt wird, wenn die Stellung des Regelorgans einer Untererregung entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß die Blindleistung der Synchronmaschine begrenzt wird, damit sie in erster Linie zur Spannungskonstanthaltung beitragen kann. Insbesondere wird dabei berücksichtigt, ob es sich um die Lieferung einer kapazitiven oder induktiven Blindleistung handelt, da hierdurch die zweckmäßige Steuerung des Erregerkreises der Synchronmaschine bestimmt wird.
• DieAusführung dieses Erfindungsgedanken; soll an Hand der Abbildungen durch drei be=a spielsweise Ausführungsformen därge1egt1 werden. In Abb. z und 2 sind Träg- oder Eilregler und in Abb. 3 Schnellregler benutzt.` Die Erregerspannung des Generators G wird nach Abb. z durch einen Regulierwiderstand r verändert, der durch einen Verstellmotor in mit Vorwärts- und Rückwärtslauf eingestellt wird. Die Energie wird dabei nur beispielsweise einer Batterie entnommen; man könnte sie auch dem Erregernetz entnehmen. Die Regulierkurbel des Widerstandes r trägt auf ihrer Verlängerung ein Schleifstück f, das auf den Schleifkontakten b, c und g schleift. Je nach der Stellung der Regulierkurbel wird durch das Schleifstück -f der Schleifkontaktg mit b oder mit s verbunden. Die Anordnung der Schleifkontakte b und e ist nun derart, daß, wenn durch die Regulierkurbel ein kleinerer Widerstand von y als normal eingestellt ist (also Übererregung), das Schleifstück f die Schleifkontakte b und g und, umgekehrt; wenn größere Widerstandswerte (also Untererregung) eingestellt sind, c und g verbindet: Spricht nun infolge Erreichens des Grenzstromes da' Grenzstromrelais a an, so wird; wenn das Schleifstück f die Schleifkontakte b und g verbindet, der Verstellmotor in die Regulierkurbel des Widerstandes r derart verstellen, daß die Erregung des Generators G geschwächt wird, andererseits, wenn das Schleifstück f die Schleifkontakte g und c verbindet, wird die Regulierkurbel den wirksamen Widerstand von r verringern, also die Erregung verstärken. Das Vorwärts- und Rückwärtsverstellen des Motors m wird z. B. dadurch erreicht, daß die Schleifkontakte b und c in Serie mit den Erregerwicklungen des Motors m liegen, die verschiedenen Wicklungssinn haben.
• An Stelle der Schleifkontakteinrichtung der Abb. z sind in Abb. 2 zwei Erregerspännungsrelais d und e vorgesehen. Bei übererregter Synchronmaschine G würde das Relais d sich öffnen und das Relais e sich schließen. Umgekehrt bei Untererregung öffnet sich e, und d wird geschlossen. Damit wird also, wenn das Grenzstromrelais a anspricht, der Verstellmotor m aufwärts oder abwärts regeln, je nachdem ob das Relais rl oder e geschlossen ist. Um nun zu ermöglichen, daß der Grenzwert des induktiven Blindstromes größer oder kleiner gehalten werden kann als der des kapazitiven Blindstromes, sind erfindungsgemäß zwei parallel geschaltete Grenzstromrelais a und h mit verschiedenen Ansprechwerten vorgesehen. Nach der Abb.2 würde also bei Untererregung bzw. kapazitiver Blindleistung das Grenzstromrelais a über das geschlossene Erregerspannungsrelais d denVeratellmotor m betätigen, dagegen bei Übereirregung der Maschine, also induktiver Blind-'l@iäung, das Grenzstromrelais h über das nun .;geschlossene Erregerspannungsrelais e auf den Verstellmotor na einwirken.
• Die Erfindung kann auch auf Maschinen angewandt werden, deren Spannung durch einen Schnellregler nach dem Tirrillprinzip überwacht wird. Eine beispielsweise Schaltung ergibt sich aus Abb.3. i ist ein normaler Tirrillregler, h und l sind Grenzstromrelais. Die Wirkungsweise der beiden Grenzstromreläis k und l unterscheidet sich voneinander dadurch, daß durch verschiedene Anordnung des Drehpunktes bei Erreichen des Grenzstromes der Kontakt des Grenzstromrelais l sich nach oben und der von k nach unten bewegt. Die Aufwärtsbewegung der Kontakthebel der beiden Grenzstromrelais k und l wird einerseits durch feste Anschläge o und p begrenzt, andererseits durch bewegliche, q und s. Die Lage der beweglichen Anschläge q und s wird durch die Erregerspannungsrelais t und u eingestellt. Durch diese Anschläge o, . p, q, s wird erreicht, daß beim Grenzstromrelais k eine bestimmte einstellbare mittlere Erregerspannung nicht unterschritten und bei Relais Z nicht überschritten werden kann.
• Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Bei normalen Stromverhältnissen an der Maschine G sind die Kontakte des Grenzstromrelais k geschlossen und die von L offen. Beim Auftreten eines Überstromes werden die Kontakthebel der beiden Grenzstromrelais k und l nach oben gedrückt. Ist der Überstrom induktiver Natur (übererregte Maschine G), so wird der Kontakt des Grenzstromrelais Z nicht den Anschlag s berühren können, da dieser wegen der hohen Erregerspannung durch das Erregerspannungsreläis zi so hoch gelegt wird, daß der Kontakthebel von Relais l vorher auf den festen Anschlag p trifft. Andererseits trennt sich der Kontakt des Grenzstromrelais h vom Anschlag q. Dadurch wird der Kurzschlußkreis des Tir rillreglers i unterbrochen, was zur Folge hat, daß die Erregerspannung geschwächt wird.
• Ist der Grenzstrom ein kapazitiver Blindstrom, die Maschine G also untererregt, so wird die Verbindung zwischen dem Kontakthebel von k und dem Anschlag q nicht unterbrochen. Außerdem wird der Nebenschlußregier n infolge Berührens des Kontakthebels von L mit dem Kontakt s kurzgeschlossen und dadurch die Erregerspannung heraufgesetzt.
• Die Ansprechwerte der Relais können verschieden hoch gewählt werden, um die Einrichtung den Bedürfnissen des Betriebes anzupassen. Auch ist es möglich, den Erfindungsgedanken bei anderen Schnellreglerkonstruktionen anzuwenden, wenn das Ansprechgrider für den über- oder untererregten Blindstrom in Betracht kommenden Einrichtungen auf einen bestimmten Teil des Erregerspannungsbereichs beschränkt ist. Es ist das der Fall, wenn die Bewegung der Kontakthebel mechanisch begrenzt wird oder wenn entsprechend der Abb. 2 die Kontaktreise durch besondere vom Erregerzustand (Spannung oder Strom) abhängige Relais überwacht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Erregung von Synchronmaschinen, bei der im Erregerkreis ein die Spannung konstant haltendes Regelorgan vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des induktiven bzw. kapazitiven Blindstromes beim Ansprechen eines vom Überstrom abhängigen Organs (a) die Erregung geschwächt wird, wenn die Stellung des Regelorgans einer Übererregung (Bereich v) entspricht, und verstärkt wird, wenn die Stellung des Regelorgans einer Untererregung (Bereich c) entspricht. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwärts-oder Abwärtsregeln der Erregerspannung von der Einstellung des Erregerwiderstandes bzw. der Stellung der Regulierkurbel (f) abhängig ist (Abb. i). 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwärts-oder Abwärtsregeln der Erregerspannung durch zwei von dieser beeinflußte entgegengesetzt wirkende Relais (d, e) bestimmt wird (Abb. 2). Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die der Grenzwert des induktiven Blindstromes größer oder kleiner gehalten werden kann als der des kapazitiven Blindstromes. 5. Einrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur verschiedenen Begrenzung des kapazitiven oder induktiven Blindstromes zwei parallel geschaltete Grenzstromrelais (a, h) mit verschiedenen Ansprechwerten vorgesehen sind. 6. Einrichtung nach Anspruch i, bei der als Spannungsregler Schnellregler, insbesondere Tirrillregler, verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die bei Erreichen des Grenzstromes und bei übererregten Synchronmaschine der Kurzschlußkreis des Schnellreglers unterbrochen und bei untererregter Synchronmaschine der im Erregerkreis liegende Nebenschlußregler kurzgeschlossen wird. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Unterbrechen des Kurzschlußkreises des Schnellreglers bzw. zum Kurzschließen des Nebenschlußreglers Grenzstromrelais (k, l) dienen, von denen das eine (k) in Reibe mit den Kontakten des Schnellreglers (i) und das andere (l) parallel zum Nebenschlußregler (n) geschaltet ist (Abb. 3). B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschlag der Grenzstromrelais in einer Richtung durch feste Anschläge (o, p); in der anderen Richtung durch bewegliche, in ihrer Lage durch Erregerspannungsrelais (2S, t) eingestellte Anschläge (q, s) begrenzt wird.