DE688087C

DE688087C - Arrangement for automatic activation of the excitation of asynchronously starting synchronous machines

Info

Publication number: DE688087C
Application number: DE1938A0087861
Authority: DE
Inventors: David R Shoults
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-08-20
Filing date: 1938-08-20
Publication date: 1940-02-12

Description

Es ist bereits eine Anordnung zum selbsttätigen Einschalten der Erregung von asynchron anlaufenden Synchronmaschinen bekannt, die einen Einweggleichrichter und ein Zeitrelais enthält. Diese Elemente liegen in Reihenschaltung an einem Teil des Entladewiderstandes im Läuferkreis eines Synchronmotors und bewirken das Einschalten des Erregerstromes, wenn die Frequenz des Schlupfstromes, der in der Haupterregerwicklung' des untersynchron laufenden Motors erzeugt wird, unter einen bestimmten Wert gesunken ist. Das Zeitrelais beginnt bekanntlich dann anzusprechen, wenn der induzierte Strom in der Haupterregerwicklung gleich null ist Dieser Zeitpunkt ist für die Zuführung der Erregung am günstigsten. Infolge der Schaltzeit des Zeitrelais und desjErregerschalters wird aber die Erregerwicklung des Motors erst mit Gleichstrom erregt, wenn der Läufer der Maschine die günstigste Synchronisierstellung bereits wieder überschritten hat.There is already an arrangement for automatically switching on the excitation of asynchronous starting synchronous machines known, which have a half-wave rectifier and a timing relay contains. These elements are connected in series to part of the discharge resistor in the rotor circuit of a synchronous motor and cause the excitation current to be switched on, when the frequency of the slip current in the main field winding 'of the subsynchronous running engine has dropped below a certain value. As is well known, the timing relay begins to respond when when the induced current in the main excitation winding is zero This The time is most favorable for the application of the excitation. Due to the switching time of the The timing relay and desjErregerschalters are only activated with direct current excited when the rotor of the machine is already in the most favorable synchronization position has exceeded again.

Bei anderen bekannten Anordnungen zum Zuschalten der Erregung hat man daher dafür gesorgt, daß der Schaltvorgang etwas früher eingeleitet wurde, um die Zeit zum Umlegen der Schalter und zur Ausbildung des Erregerstromes zu berücksichtigen.In other known arrangements for switching on the excitation one has therefore for it made sure that the switching process was initiated a little earlier, at the time for the changeover the switch and the formation of the excitation current.

Bei der eingangs genannten Anordnung sollen die geschilderten ^Nachteile erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß auf dem Läufer der Synchronmaschine eine um einen bestimmten Betrag gegenüber der Achse der Haupterrege wicklung verschobene Hilfswicklung angeordnet ist, deren Stromkreis durch einen als Spannungsteuer für das; mit dem Einweggleichrichter in Reihe geschaltete Zeitrelais benutzten Entladewiderstand geschlossen ist, und hierbeiIn the case of the arrangement mentioned at the beginning, the described disadvantages are intended according to the invention be avoided that a certain on the rotor of the synchronous machine Amount relative to the axis of the main excitation winding shifted auxiliary winding arranged is whose circuit is controlled by a voltage control for the; with the half-wave rectifier in Series switched timing relays used discharge resistor is closed, and here

die Hilfswicklung gegenüber der Haupterregerwicklung und der Einweggleichrichter im Spannungsteilerkreis derart angeordnet sind, daß die Schaltzeiten der zum Einschalten der Erregung benutzten Schaltelemente durch eine entsprechend frühere Erregung des Zeitrelais ausgeglichen werden. Wenn die Maschine mit untersynchroner Drehzahl läuft, führt die Hilfswicklung einen Schlupfstrom der frequenzabhängigen Einrichtung zu, dessen Phasenlage von der Phasenlage des Stromes in der zweiten Wicklung entsprechend der Verschiebung der beiden Wicklungsachsen abweicht.the auxiliary winding opposite the main excitation winding and the half-wave rectifier in the Voltage divider circuit are arranged such that the switching times for switching on the Excitation used switching elements by a correspondingly earlier excitation of the timing relay be balanced. If the machine is running at subsynchronous speed, the Auxiliary winding to a slip current of the frequency-dependent device, its phase position of the phase position of the current in the second winding according to the shift of the deviates on both winding axes.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.The invention is shown in the drawing, for example illustrated.

Die Ankerwicklung 2 des Synchronmotors 1 kann mittels eines Schalters 4 beliebiger Bauart an eine mehrphasige Stromquelle 3 geschaltet werden. An Stelle des gezeichneten handbetätigten Schalters 4 kann natürlich auch ein ferngesteuerter Schalter verwendet werden. Der Synchronmotor 1 ist außerdem mit einer Kurzschlußwicklung 5 und einer Haupterregerwicklung 6 versehen. Letztere kann mittels eines Schalters 8 mit einer Erregerstromquelle 7 verbunden werden. Bei geöffnetem Schalter 8 ist ein Entladewiderstand 9 an die Enden der Erregerwicklung 6 angeschlossen.The armature winding 2 of the synchronous motor 1 can be of any design by means of a switch 4 can be switched to a multiphase power source 3. Instead of the hand-operated switch 4 shown, it is of course also possible a remote switch can be used. The synchronous motor 1 is also with a Short-circuit winding 5 and a main excitation winding 6 are provided. The latter can be done by means of a switch 8 can be connected to an excitation current source 7. With the switch open 8 a discharge resistor 9 is connected to the ends of the excitation winding 6.

Die Ankerwicklung 2 ist im Ständer des Motors i, die Haupterregerwicklung 6 dagegen im Läufer angeordnet, so daß die Gleichstromerregung über die Schleifringe 11 und 12 zugeführt werden muß.The armature winding 2 is in the stator of the motor i, the main excitation winding 6 on the other hand arranged in the rotor so that the direct current excitation is supplied via the slip rings 11 and 12 must become.

Damit die Erregerwicklung in dem günstigsten Augenblick mit Gleichstrom erregt wird, ist zur Steuerung der Schaltspule 10 des Erregerschalters 8 in dem Läufer des Motors eine Hilfswicklung 13 vorgesehen und derart angeordnet, daß ihre Achse zu derjenigen der Haupterregerwicklung 6 verschoben ist. Die in dieser Hilfswicklung 13 induzierte Schlupfspannung ist daher mit der in der Haupterregerwicklung 6 induzierten Spannung nicht mehr; in Phase. Die Hilfswicklung ist mit ihrem einen Ende an den Schleifring 12 und mit ihrem anderen Ende an den dritten Schleifring 14 angeschlossen. Die Schleifringe 12 und 14 sind mit einem Steuerstromkreis mit einem Widerstand 15 verbunden. An. einem Teil dieses Widerstandes liegen in Reihenschaltung ein Einweggleichrichter 16 und die Wicklung 17 eines Zeitrelais 18 mit verzögertem Ankerabfall.So that the excitation winding is excited with direct current at the most favorable moment for controlling the switching coil 10 of the exciter switch 8 an auxiliary winding 13 is provided in the rotor of the motor and arranged in such a way that that its axis is shifted to that of the main excitation winding 6. The slip voltage induced in this auxiliary winding 13 is therefore not with the voltage induced in the main excitation winding 6 more; in phase. The auxiliary winding is at one end to the slip ring 12 and connected with its other end to the third slip ring 14. The slip rings 12 and 14 are connected to a control circuit with a resistor 15. At. one Part of this resistor are a half-wave rectifier 16 and the series connection Winding 17 of a timing relay 18 with delayed armature dropout.

Die Kontakte 19 des Relais 18, die geschlossen sind, wenn das Relais nicht erregt ist, liegen in dem Stromkreis der^ Schaltspule 10 des Erregerschalters 8. Um zu verhindern, daß der Enegerschalter 8 geschlossen wird, wenn der Schalter 4 noch offen ist, sind in dem Stromkreis der Schaltspule 10 des Erregerschalters 8 die Kontakte 20 eines Zeitrelais 21 vorgesehen, welches seine Kontakte 20 schließt, sobald der Schalter 4 geschlossen worden ist. Zu diesem Zweck sind in dem Stromkreis der Relaiswicklung 21 Kontakte 22 vorgesehen, die beim I Einlegen des Schalters 4 geschlossen werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Soll der Motor angelassen werden, so wird der Schalter 4 geschlossen und dadurch die Spannung des Netzes 3 der Ankerwicklung 2 zugeführt. Der Motor läuft dann an und erreicht annähernd seine synchrone Drehzahl. Sobald die Motorankerwicklung 2 erregt wird, wird in der Haupterregerwicklung 6 und auch in der Hilfswicklung 13 eine Schlupfspannung induziert. Die in der Hilfswicklung 13 induzierte Schlupfspannung ruft in dem den Widerstand 15 enthaltenden Stromkreis einen Strom hervor, von dem ein Teil durch den Einweggleichrichter 16 und die Wicklung 17 des Relais 18 während einer Halbwelle des Schlupfstromes fließt.The contacts 19 of the relay 18, which are closed are when the relay is not energized, lie in the circuit of the ^ switching coil 10 of the exciter switch 8. To prevent the Enegerschalter 8 is closed when the Switch 4 is still open, are in the circuit of the switching coil 10 of the exciter switch 8 the contacts 20 of a timing relay 21 is provided, which closes its contacts 20 as soon as the Switch 4 has been closed. For this purpose, contacts 22 are provided in the circuit of the relay winding 21, which when I insert the switch 4 to be closed. The device according to the invention works as follows: Should the engine be started are, the switch 4 is closed and thereby the voltage of the network 3 of the Armature winding 2 supplied. The motor then starts up and almost reaches its synchronous one Rotational speed. As soon as the motor armature winding 2 is energized, the main excitation winding 6 and also in the auxiliary winding 13 induces a slip voltage. the In the auxiliary winding 13 induced slip voltage calls in the resistor 15 containing Circuit produces a current, part of which is passed through the half-wave rectifier 16 and the winding 17 of the relay 18 during a half-wave of the slip current flows.

Größe und Frequenz dieses Schlupfstromes haben solche Werte, daß das Relais sofort anspricht, wenn der Schalter 4 geschlossen ist und seine Kontakte 19 offen hält, bis der Motor etwa seine synchrone Drehzahl erreicht hat. Nachdem der Schalter 4 geschlossen ist, bewirkt auch das Relais 21 nach kurzer Zeit das Schließen seiner Kontakte 20. Da jedoch die Kontakte 19 des Relais 18 offen sind, bleibt die Schaltspule 10 des Erregerschalters 8 unerregt. Das Relais 21 ist gewöhnlich so eingestellt, daß es seine Kontakte 20 erst dann schließt, wenn das Relais 18 genügend Zeit hatte, seine Kontakte 19 zu öffnen.The size and frequency of this slip current have such values that the relay immediately responds when the switch 4 is closed and its contacts 19 keeps open until the Motor has reached its synchronous speed. After switch 4 is closed, The relay 21 also causes its contacts 20 to close after a short time the contacts 19 of the relay 18 are open, the switching coil 10 of the exciter switch 8 remains unexcited. The relay 21 is usually set so that its contacts 20 only then closes when the relay 18 has had enough time to open its contacts 19.

Sobald der Motor die Drehzahl erreicht, bei der er synchronisiert werden soll, ist die Halbwelle des induzierten Stromes, bei der die Wicklung 17 des Relais 18 von keinem Strom durchflossen wird, so lang, daß das Relais am Ende der Halbwelle abfallen und seine Kontakte 19 schließen kann. Dadurch wird der Stromkreis der Schaltspule 10 geschlossen und die Erregerwicklung 6 durch Betätigung des Erregerschalters 8 mit der Stromquelle 7 verbunden. As soon as the motor reaches the speed at which it is to be synchronized, the half-wave is of the induced current, in which the winding 17 of the relay 18 has no current is traversed so long that the relay drop out at the end of the half-wave and its contacts 19 can close. As a result, the circuit of the switching coil 10 is closed and the excitation winding 6 is connected to the current source 7 by actuation of the excitation switch 8.

Da das Relais 18 seine Kontakte 19 in einem bestimmten Punkte der Halbwelle des durch die Hilfswicklung 13 fließenden Schlupf stromes schließt und die Schaltzeit des Erregerschalters 8 ebenfalls einen bestimmten Wert hat, kann natürlich durch geeignete Anordnung der Hilfswicklung 13 -auf den Erregerpolen des Motors das Relais 18 derart beeinflußt werden, daß die Erregung bei der günstigsten Winkelstellung der Erregerwicklung 6 und des umlaufenden Ankerflusses eingeschaltet wird. In Verbindung mit der frequenzabhängigen Einrichtung ist die Hilfswicklung 13 um annähernd elektrische Grade in einer der Drehrichtung des Läufers entgegengesetzten DrehrichtungSince the relay 18 its contacts 19 in one certain points of the half-wave of the slip current flowing through the auxiliary winding 13 closes and the switching time of the exciter switch 8 also has a certain value, can of course by suitable arrangement of the auxiliary winding 13 -on the exciter poles of the Motor, the relay 18 can be influenced in such a way that the excitation at the most favorable angular position the excitation winding 6 and the circulating armature flux is switched on. In In connection with the frequency-dependent device, the auxiliary winding 13 is approximately electrical degrees in a direction of rotation opposite to the direction of rotation of the rotor

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verschoben, so daß der Schlupfstrom in der Hilfswicklung 13 dem Schlupfstrom in der Haupterregerwicklung 6 voreilt. · Bei einer solchen Einrichtung wird die Haupterregerwicklung mit der Erregerstromquelle bei der günstigsten Winkellage der Erregerwicklung zu dem umlaufenden Ankerfluß verbunden, wodurch das höchstmögliche Synchronisiermoment erzielt wird.
10 shifted so that the slip current in the auxiliary winding 13 leads the slip current in the main excitation winding 6. With such a device, the main excitation winding is connected to the excitation current source in the most favorable angular position of the excitation winding to the rotating armature flux, whereby the highest possible synchronization torque is achieved.
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Claims

Patent claims:

i. Arrangement for the automatic activation of the excitation of asynchronous starting Synchronous machines in the most favorable time for synchronization by means of a half-wave rectifier and a Time relay, characterized in that the machine rotor is one opposite the axis the main excitation winding has shifted auxiliary winding, whose circuit is through a as a voltage divider for the timing relay connected in series with the half-wave rectifier used discharge resistor is closed, and that the auxiliary winding opposite the main excitation winding and the half-wave rectifier are arranged in the voltage divider circuit in such a way that the switching times for switching on the excitation used switching elements by a correspondingly earlier excitation of the timing relay be balanced.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the auxiliary winding in a direction of rotation opposite to the direction of rotation of the rotor by approximately 90 electrical degrees with respect to the main field winding is shifted.

1 sheet of drawings