DE706650C - Anordnung zur Erregung von Synchronmaschinen, deren Erregerwicklung ueber Gleichrichter aus dem Netz gespeist wird - Google Patents

Description

Es ist bekannt, zur Erregung von Synchronmaschinen die Erregerwicklung der Maschine über Gleichrichter von der Netzspannung aus zu speisen. Es ist auch bekannt, den Gleichrichtern die Summe zweier Spannungen (Ströme) zuzuführen, von denen die eine der Maschinenspannung und die andere dem Maschinenstrom proportional ist. In Fig. ι der Zeichnung ist eine derartige An-Ordnung dargestellt. Der Generator ist mit 1, seine Erregerwicklung mit 2 bezeichnet. Die Erregerwicklung 2 wird über eine Gleichrichteranordnung 3 gespeist, welcher die Summe zweier Wechselspannungen zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist die Gleichrichteranordnung an die in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen eines Spannungswandlers 4 und eines Stromwandlers S angeschlossen. Der Spannungswandler 4 wird von der Netzspannung erregt, die Primärwicklung des Stromwandlers liegt in der vom Generator ausgehenden Leitung. In Fig. 2 ist durch die Kurve G die Generatorspannung U in Abhängigkeit von dem Generatorerregerstrom / dargestellt. Die Kurve B zeigt den Zusammenhang zwischen der treibenden Spannung im Erregerwechselstromkreis, wie sie an den Wechselstromklemmen des Gleichrichters auftritt, und dem Erregerstrom / an. Beim Erregerstrom Null besitzt der Generator bereits eine kleine Remanenzspannung U_r. Im Bereich kleiner Ströme besitzt der Gleichrichter, falls es sich um einen Trockengleichrichter handelt, einen sehr hohen Widerstand, so daß eine bestimmte Spannung U₀ notwendig ist, damit der Gleichrichter einen merklichen Strom liefert. In dem gezeichneten Falle ist U₀ größer als U_n so daß keine Selbst-

erregung eintreten würde. Erst wenn die Generatorspannung den Schnittpunkt B überschreitet, wird der vom Gleichrichter gelieferte Strom größer als der zu dieser Spannung erforderliche Erregerstrom des Generators, und die Maschine erregt sich bis zum Schnittpunkt A. Bisher hat man, um eine sichere Selbsterregung zu erreichen, mit Hilfe eines Schalters kurzzeitig eine Batterie parallel zur Erregerwicklung geschaltet. Zu dem gleichen Zweck könnte man auch dauernd eine sehr hohe treibende Spannung im Erregerkreis verwenden und den Strom durch einen entsprechend bemessenen Stromwandler 5 begrenzen. Dies gibt jedoch einen größeren Aufwand und einen dauernd großen Blindleistungsverbrauch.

Gemäß der Erfindung wird parallel zum Gleichrichter ein Kondensator 6 geschaltet, dessen Größe so gewählt ist, daß sein Widerstand ungefähr gleich ist dem inneren Widerstand Xi der den Gleichrichter speisenden Einrichtung, also im wesentlichen gleich dem induktiven Widerstand des Stromwandlers 5.

In diesem Falle ist der Strom durch den

Jr

R ι —

Im Anfangsbereich bei einem unendlich groß angenommenen Widerstand R tritt zwar infolge der Dämpfung des Resonanzkreises keine unendlich hohe Spannung am Gleichrichter auf, aber immerhin etwa das 20fache der treibenden Spannung e. Bei dieser Anordnung wird eine erhebliche Vergrößerung und ein dauernder Blindleistungsverbrauch des Stromwandlers vermieden und trotzdem wird gleichzeitig ein in viel stärkerem Maße erzwungener Erregerstrom erreicht. Der Kondensator kompensiert außerdem noch den einen Teil der Blindleistung des Stromwandlers.

An sich ist es bereits bekannt, bei Synchronmaschinen, deren Erregerwicklung über Gleichrichter von den in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen eines Spannuugs- und eines Stromwandlers gespeist wird, in Reihe mit der Wechselstromseite des Gleichrichters einen Kondensator einzuschalten. Dieser Kondensator ist so bemessen, daß seine Kapazität die Selbstinduktion der Sekundärwicklung des Stromwandlers aufhebt. Dadurch soll für den Fall, daß durch die Primärwicklung des Stromwandlers kein Strom fließt, die Drosselwirkung dieses Stromwandlers für den vom Spannungswandler gelieferten Strom aufgehoben werden, da diese Drossehvirkung die Selbsttätigkeit der Spannungsregelung stört. Demgegenüber ist bei Gleichrichter unabhängig von der Größe des Gleichrichter- und Erregerwiderstandes und

besitzt den Wert -~r~, worin e die innere Span-

■Λ-L

nung der den Gleichrichter speisenden Einrichtung ist. In Fig. 3 ist das Ersatzschaltbild dargestellt, e ist die innere Spannung, welche durch den Spannungswandler 4 und den Stromwandler 5 geliefert wird, Xi ist der innere Widerstand dieser Einrichtung, X_c der Widerstand des parallel zum Gleichrichter liegenden Kondensators und R der Widerstand des Gleichrichters und der Erregerwicklung. Die innere Spannung e kann man erhalten, wenn man den Generator fremd erregt und bei abgeschaltetem Gleichrichter die von dem Spannungswandler 4 und dem Stromwandler S gelieferte Spannung mißt (Leerlaufspannung). Wie bereits erwähnt, wird der Strom /# des Gleichrichters in dieser Schaltung von der Größe des Widerstandes R im wesentlichen unabhängig, so daß eine sichere Selbsterregung gewährleistet ist. Der Strom errechnet sich zu

für X_c —

der Erfindung der Kondensator zum Gleichrichter parallel geschaltet, und sein Zweck besteht darin, durch Resonanz mit der Induktivität der den Gleichrichter speisenden An-Ordnung am Gleichrichter eine besonders hohe Resonanzspannung zu erzeugen, so daß dieser trotz der geringen, von der Synchronmaschine gelieferten speisenden Spannung noch sicher anspricht. Dieser Zweck ist bei der bekannten Anordnung nicht erreichbar, da der Kondensator zum Gleichrichter nicht parallel geschaltet ist und daher die an ihm auftretende Resonanzspannung keinen Einfluß auf den Strom durch den Gleichrichter hat.

Da der Erregerstrom im wesentlichen von der Größe des Widerstandes R unabhängig ist, so hat die Anordnung noch den weiteren Vorteil, daß der von der Temperatur abhängige Erreger- und Gleichrichterwiderstand ohne Einfluß auf die Höhe der Generatorspannung bleibt. Ferner findet bei erzwungenem Erregerstrom eine sehr schnelle Erregung und damit auch schnelle Ausregelung von Belastungsschwankungen statt. Da der

Erregerstrom gleich -^- ist, nimmt er auch

bei Erhöhung der Frequenz ab. Um bei Änderung der Frequenz den Erregerstrom so zu ändern, daß die Generatorspannung genau iao konstant bleibt, kann man auch außerhalb der Resonanz arbeiten, indem man Xq kleiner

wählt als X_L, so daß bei Erhöhung der Frequenz der Erregerstrom noch stärker abnimmt als bei genauer Resonanzabstimmung. Zweckmäßig wird man den Widerstand R, der bei größeren Strömen vorhanden ist, ungefähr gleich Xi machen.

Auch bei der bekannten Anordnung, bei der der Gleichrichtertransformator von einer Stromtransformatorschaltung mit einer belastungsunabhängigen und einer belastungsabhängigen Erregerstromkomponente gespeist wird, kann man durch Parallelschalten eines entsprechend bemessenen Kondensators zur Primär- oder Sekundärwicklung des Gleich-

•5 richtertransformators - erreichen, daß eine sichere Selbsterregung und eine Unabhängigkeit von der Größe des Widerstandes der Gleichrkhteranordnung erreicht wird. Wird bei der bekannten Anordnung die am Netz

ao Hegende und die belastungsunabhängige Erregerstromkomponente liefernde Drosselspule durch einen Kondensator ersetzt, so muß man parallel zur Gleichrichteranordnung eine Drosselspule schalten, um so wieder eine

as Stromkonstanthalteschaltung zu erreichen. Die Drosselspule wird dann in ihrem Widerstand so gewählt, daß dieser ungefähr gleich dem Widerstand des Kondensators ist. Auch in diesem Falle kann man, wenn man von der Resonanzabstimmung etwas abweicht, Unabhängigkeit von Frequenzschwankungen erzielen.

Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht nur anwendbar, wenn Trockengleichrichter verwendet werden, sondern auch dann, wenn gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße angewendet sind, weil bei diesen eine gewisse Zündspannung notwendig ist, bevor ein Strom durch den Gleichrichter geht.

Da bei Kurzschlüssen eine vollständige Entmagnetisierung auftreten kann, gegenüber der die erfindungsgemäße Schaltung nichts helfen würde, ist es unter Umständen zweckmäßig, für den Erregerteil bei Generatoren Permanentmagnetstahl zu verwenden, indem man beispielsweise einen Teil des Poles aus solchem Stahl herstellt und diesen Teil von den übrigen parallel liegenden Eisenteilen durch nichtmagneüsierbares Material trennt,

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Erregung von Synchronmaschinen, deren Erregerwicklung über Gleichrichter aus dem Netz gespeist wird, insbesondere von Synchronmaschinen, bei denen der Gleichrichter die Summe zweier Spannungen (Ströme) gleichrichtet, von denen die eine der Generatorspannung, die andere dem Generatorstrom proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Gleichrichter ein Blindwiderstand geschaltet ist, dessen Widerstand ungefähr gleich dem inneren Widerstand der den Gleichrichter 6g speisenden Einrichtung ist, jedoch entgegengesetzten Phasenwinkel wie dieser besitzt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Gleichrichter an die in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen eines von der Netzspannung erregten Spannungswandlers und eines vom Strom des Generators durchflossenen Stromwandlers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Gleichrichter ein Kondensator geschaltet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Gleichrichter und Erregerwicklung gebildete Widerstand ungefähr gleich dem inneren Widerstand der die Gleichrichteranordnung speisenden Einrichtung ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand derart von dem sich aus der Resonanzabstimmung ergebenden Wert abweicht, daß Änderungen der Frequenz · keinen Einfluß auf die Höhe der Generatorspannung besitzen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen