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Anordnung zur Speisung der Erregerwicklung einer Synchronmaschine
aus dem Wechselstromnetz über Gleichrichter Es ist üblich, -die Erregerwicklungen
von Synchronmaschinen auf dem Läufer unterzubringen und ihnen den Erregergleichstrom
über Schleifringe zuzuführen. Da derKostenanteil für eine besondere Erregermaschine
zur Lieferung des Erregergleichstromes unter Umständen verhältnismäßig groß ist,
hat man bereits Schaltungen entwickelt, bei denen der Erregergleichstrom unter Zwischenschaltung
einer Gleichrichteranordnung dem Wechselstromnetz entnommen wird. Hierbei ergibt
sich dann gleichzeitig noch der Vorteil, daß man durch entsprechende Ausbildung
der Schaltung eine Abhängigkeit des Erregerstromes von den Betriebsgrößen der Synchronmaschine
in regelndem Sinne erhalten kann.
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Bei den bekannten Erregeranordnungen der genannten Art wurden zur
Gleichrichtung Quecksilberdampfgleichrichter benutzt. Abweichend hiervon wird gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, für den gleichen Zweck einen mechanischen Schaltgleichrichter
zu verwenden, der aus drei um 1200 versetzten, über gesättigte Schaltdrosseln mit
den Phasenanschlüssen verbundenen festen Kontakten und aus einem an den einen Pol
der Gleichstromerregerwicklung angeschlossenen umlaufenden Gegenkontakt besteht,
der so breit ist, daß sich die Einschaltzeiten der Phasenanschlüsse zeitlich überlappen.
Der andere Pol der Erregerwicklung wird dann bei Dreieckschaltung des Wechselstromnetzes
über eine gleichartige, jedoch winkelverschobene Einrichtung geführt, die bei Sternschaltung
durch einen Schleifring mit an .den Sternpunkt angeschlossener fester Schleifbürste
ohne zwischengeschaltete gesättigte Drossel ersetzt wird. Der Vorteil, der durch
die Erfindung ,gegenüber der bisher benutzten Gleichrichteranordnung. erzielt wird,
besteht zunächst darin, daß der Schaltstromrichter einen wesentlich. niedrigeren
Spannungsabfall hat als der Quecksilberdampfgleichrichter. Bei den Erregerleistungen
für Synchronmaschinen handelt es sich bekanntlich bei oft recht beträchtlichen Strömen
nur um verhältnismäßig geringe Spannungen; infolgedessen bedeuten schon geringe
Spannungsabfälle im Erregerkreis einen erheblichen Leistungsverlust, bezogen auf
die gesamte Erregerleistung.
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Aber noch in einer anderen Hinsicht bedeutet die Erfindung eine grundlegende
Verbesserung. Der Schaltgleichrichter ist nämlich im Gegensatz zum Quecksilberdampfgleichrichter
ohne Umschaltung auch imstande, Energie in umgekehrter Richtung, im
vorliegenden
Fall also aus der Erregerwick. Jung in. das Wechselstromnetz, zu führen Das ist
gerade für die Erregung von Syn. chronmaschinen von außerordentlicher Wich tigkeit.
Es tritt häufig die Notwendigkeit auf, die Synchronmaschine schnell zu entregen.
Nun besitzt aber insbesondere bei Synchronmaschinen mit großen Luftspalter. das
Erregerfeld eine außerordentlich hohe magnetische Energie, die bei der Entregung
vernichtet werden muß. Diese Energie kann unter Vermeidung der sonst notwendigen
Hilfsbelastungswiderstände und Umschalteinrichtungen durch den Schaltgleichrichter
ohne weiteres in das Wechselstromnetz zurückgeführt werden.
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Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Schaltdrosseln dienen der Verbesserung
.der Kommutierung. An sieh sind solche Schaltdrosseln, die sich bereits bei Überschreitung
eines verhältnismäßig niedrigen Stromwertes sprunghaft sättigen, als Kommutierungshilfsmittel
für Schaltgleichrichter bekannt. Im vorliegenden Fall sind sie von besonderer Wichtigkeit,
da wegen -der Änderung der Synchronlage, die der Synchronmaschinenläufer bei Belastungsänderungen
erfährt, eine genaue Innehaltung bestimmter Schaltzeitpunkte nicht möglich ist.
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Wichtig für den Erfindungsgegenstand ist ferner- die Anordnung,der
umlaufenden Gegenkontakte unmittelbar auf der Welle der Synchronmaschine, wodurch
zusätzliche Schleifringe, wie sie bei Benutzung einer von Synchronmaschinen getrennter.
Erregerstromquelle erforderlich sind, in Fortfall kommen.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung
eines Synchrongenerators und des zugehörigen Erregergleichrichters dargestellt.
Der Synchrongenerator i speist das Drehstromnetz 3. Die Erregerwicklung 4, die auf
dem Läufer -des Synchrongenerators untergebracht sein möge, soll aus dem Drehstromnetz
3:.gespeist werden. Zu diesem Zweck ist die Gleichrichteranordnunga vorgesehen,
die im wesentlichen aus den rotierenden Schaltkontakten 5 und den festen Gegenkontakten
6 besteht. Die rotierenden Kontakte 5 sind dabei auf der Welle der Synchronmaschine
angeordnet. Dadurch, daß die Gleichrichteranordnung in der sogenannten Graetzschen
Schaltung, geschaltet ist, wird erreicht, daß beide Gleichstrompole der Gleichrichteranordnung
durch rotierende Kontakte dargestellt werden, so daß man in diesem Falle vollkommen
ohne Schleifringe zur Übertragung des Erregerstromes auf die Läuferwicklung auskommt.
Es ist auch möglich, statt der Graetzschen Schaltung eine gewöhnliche Gleichrichterschaltung
zu verwenden, bei der man für drei Phasen nur drei feste Kontakte und einen rotierenden
Kontakt benötigt. Das ist jedoch nur möglich, wenn die Gleichrichteranordnung über
einen besondezen Transformator gespeist wird, der einen Nullpunkt besitzt, oder
wenn der Nullpunkt fleh; Drehstromnetzes verfügbar ist. Da einer dieser Nullpunkte
dann den zweiten Gleichstrompol darstellt, so ist zur Verbindung dieses Poles mit
dem entsprechenden Pol der Erregerwicklung ein Schleifring erforderlich. Neben der
Ersparnis eines Schleifringes bietet also die Graetzsche Schaltung gegenüber der
gewöhnlichen Gleichrichterschaltung in vielen Fällenden Vorteil, daß ein besonderer
Transformator zur Speisung der Gleichrichteranordnung fortfallen kann.
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Zur Verbesserung der Kommutierung der Gleichrichteranordnung, insbesondere
zur Plerabsetzung des zu unterbrechenden Stromes in den Schaltkontakten, sind den
festen Kontakten Drosselspulen 7 vorgeschaltet, die hochgesättigt sind und beim
Herabsinken des Stromes auf einen gewissen Mindestbetrag die gesamte Spannung übernehmen.
Die Regelung des Erregerstromes kann dadurch erfolgen; daß die festen Kontakte 6
in ihrer räumlichen Stellung verdreht werden. Auf diese Weise läßt sich der Zeitpunkt
der Kommutierung,,bezogen auf die Spannungswelle des Drehiströmnetzes, beliebig
verlegen, so daß der Aussteuerungsgrad der Gleichrichteranordnung und damit die
von ihr gelieferte Gleichspannung verändert wird. Man kann aber auch zur Erreichung
des .gleichen Zwekkes .auf der Weohselstromseite der Gleichrichteranordnung irgendeine
:der bekannten willkürlichen oder selbsttätigen Regeleinrichtungen anordnen.
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Wenn die E:rfnidung auch von besonderer Bedeutung für die Erregung
von Synchronmaschinen ist, so ist sie doch nicht auf dieses Gebiet beschränkt, sondern
kann überall da Anwendung finden, wo es sich darum handelt, eine rotierende Gleichstromwicklung
über eine Gleichrichteranordnung aus einem Wechselstromnetz zu speisen.