DE724887C

DE724887C - Method and device for controlling the polar wheels of multi-pole synchronous machines working in parallel

Info

Publication number: DE724887C
Application number: DEB169132D
Authority: DE
Inventors: Georg Boehlke; Hermann Bosse; Dipl-Ing Albert Bourier
Original assignee: Braunkohle Benzin A G; AEG AG
Current assignee: Braunkohle Benzin A G; AEG AG
Priority date: 1935-03-23
Filing date: 1935-03-23
Publication date: 1942-11-04

Description

Verfahren und Einrichtung zur Einsteuerung der Polräder parallel arbeitender mehrpoliger Synchronmaschinen Es besteht in manchen Fällen die Forderung, das Polrad fnehrpoliger Syrchronmaschinen in einer ganz bestimmten Lage zu synchronisieren. Diese Forderung ergibt sich etwa daraus, daß beim gleichzeitigen Arbeiten mehrerer mit Synchronmaschinen gekuppelter Kolbenmaschinen elektrische Belastungsschwankungen auftreten können, die sich ungünstig auf das Netz auswirken. Außerdem können aber auch von den Kolbenmaschinen herrührende mechanische Schwingungen des Fundamentes und der Gebäude in ungünstiger Weise eintreten.Method and device for controlling the pole wheels working in parallel multipole synchronous machines In some cases there is a requirement that the pole wheel To synchronize five-pole synchronous machines in a very specific position. This requirement arises from the fact that when several work at the same time with synchronous machines coupled piston machines electrical load fluctuations can occur that have an adverse effect on the network. But also can mechanical vibrations of the foundation caused by the piston machines and enter the building in an unfavorable manner.

Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man bereits bei einer bekannten Polradeinsteuerung für parallel arbeitende Synchronmaschinen, die in einer bestimmten relativen Versetzung der Polräder -zueinander synchronisiert werden sollen, die Erregung willkürlich umgepolt. Dabei werden die Polräder der Propellermotoren während des synchronen Laufes -durch das Umpolen .der Erregung so lange von Polteilung zu Polteilung verdreht, bis die gewünschte Stellung der Propellerflügel erreicht ist. Man hat auch bereits Einrichtungen vorgeschlagen, mit denen es möglich ist, die Synchronmaschinen von vornherein in einer ganz bestimmten Polradstellung zu synchronisieren. Um ein falsches Synchronisieren zu vermeiden, hat man dabei Zeitrelais angeordnet. In den Fällen jedoch, in denen das Reaktionsmoment der Synchroninaschine derart groß ist, daß es die Maschine von selbst in Tritt zu ziehen vermag, bevor der dem Erregerkreis vorgeschaltete Widerstand kurzgeschlossen ist, kann unabhängig von der Synchronisiereinrichtung ein Intrittfallen der Synchronmaschine bereits vor Erreichen der geforderten Versetzung eintreten. Andererseits aber zeigt sich in manchen Fällen, daß eine nachträgliche Änderung der Polradstellung erforderlich ist, etwa um mechanische Fundamentschwingungen zu beseitigen, die beispielsweise durch Stillsetzer einer Maschine hervorgerufen sein können.In order to eliminate these disadvantages, one already has a known one Pole wheel control for synchronous machines working in parallel, which are in a specific relative displacement of the pole wheels should be synchronized to each other, the Arousal arbitrarily reversed. Thereby the pole wheels of the propeller motors are during of the synchronous run - by reversing the polarity. of the excitation so long from pole pitch to Pole pitch rotated until the desired position of the propeller blades is reached. Means have also been proposed to enable the Synchronize synchronous machines from the outset in a very specific pole wheel position. In order to avoid incorrect synchronization, timing relays have been arranged. In those cases, however, in which the reaction torque of the synchronous machine is so what is great is that the machine can pull itself into operation before the Excitation circuit upstream resistor is short-circuited, can be independent of the synchronizing device already occurs before the synchronous machine occurs Reaching the required transfer occur. On the other hand, however, in some cases that a subsequent change in the pole wheel position is necessary is, for example, to eliminate mechanical foundation vibrations, for example can be caused by the shutdown of a machine.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Einsteuerung der Polräder parallel arbeitender mehrpoliger Synchronmaschinen, bei dem zur Unterdrückung von durch zwei oder mehr Antriebswellen hervorgerufenen Schwingungen eine bestimmte relative Versetzung der Polräder durch Umpolen der Erregung hergestellt wird. Die Umpoltthg der Erregung wird jedoch nicht erst dann vorgenommen, wenn sich die Maschinen bereits in vollem Synchronismus befinden, vielmehr besteht die Erfindung darin, daß noch während des asynchronen Hochlaufes vor dem Erreichen der vollständigen Synchronisierung dem Läufer der einzusteuernden Maschine durch Umpolen der Erregung in vorbestimmtem Takt eine willkürliche Schlupffrequenz so lange aufgedrückt wird. bis die verlangte relative Versetzung erreicht ist. Falls während des Synchronlaufes der Maschinen eine neuerliche Versetzung der Polräder der weiterlaufenden Gruppen, etwa durch Stillsetzen einer Maschine, erforderlich werden sollte, so kann dies durch das bekannte willkürliche Umpolen der Erregung erreicht werden. Die Umpolung der Erregung in vorbestilnintem Takt während des asynchronen Hochlaufes, die insbesondere bei dem Schlupf vorgenommen werden soll, bei dem das Reaktionsmoment schon groß genug wäre, um die Maschine in Tritt zu ziehen, hat den großen Vorteil, daß nach erfolgtem Synchronisieren ein weiteres Umpolen der Erregung Überflüssig wird. Wenn auch bis zum Hochlaufen in =Nähe der synchronen Drehzahl noch kein erheblicher Zeitgewinn erzielt wird, so wirkt sich doch das erfindungsgemäße Verfahren nunmehr derart aus, daß von diesem Augenblick an das mit Schlupffrequenz umlaufende Polrad beim weiteren Umpolen sehr viel schneller und leichter in die richtige, geforderte Lage zurückfällt, als wenn die Maschine bereits synchron laufen würde und das Polrad aus dem Synchronismus heraus zurückgeworfen werden müßte. Es wird daher beim Anlassen der Maschine an Zeit gespart, und außerdem werden Bedienungsfehler durch den Schaltwärter zufolge der periodischen Umpolung weitestgehend ausgeschaltet.The invention now relates to a method for controlling the Pole wheels of multi-pole synchronous machines working in parallel, in which for suppression one of the vibrations caused by two or more drive shafts relative displacement of the pole wheels is produced by reversing the polarity of the excitation. the Umpoltthg the excitement is not only made if the machines are already in full synchronism, rather it exists the invention is that even during the asynchronous run-up before reaching complete synchronization to the rotor of the machine to be controlled Reversing the polarity of the excitation in a predetermined cycle an arbitrary slip frequency so is pressed for a long time. until the required relative displacement is reached. If a renewed displacement of the pole wheels during the synchronous running of the machines of the groups that continue to run, e.g. by shutting down a machine should be, this can be done by the well-known arbitrary polarity reversal of the excitation can be achieved. The polarity reversal of the excitation in pre-determined clock during the asynchronous Run-up, which should be carried out in particular with the slip in which the The reaction torque would be large enough to pull the machine into gear great advantage that after synchronization has taken place, a further polarity reversal of the excitation Becomes superfluous. Even if it is close to the synchronous speed until run-up no significant gain in time has yet been achieved, the effect according to the invention is effective The method is now in such a way that from this moment on with the slip frequency revolving pole wheel much faster and easier in the further reversal of polarity correct, required position falls back as if the machine were already running synchronously and the pole wheel would have to be thrown back out of synchronism. It therefore, time is saved in starting the engine, and operator errors become more frequent largely switched off by the switchman due to the periodic polarity reversal.

Die periodische Umpolung der Erregung geschieht vorteilhaft erst bei einem Schlupf, bei dem das Reaktionsmoment der Maschine das Intrittfallen ermöglichen würde. Bei großem Schlupf vermag ja das Reaktionsmoment nicht die Maschine in Synchronismus zu ziehen. Man kann daher die periodische Umpolung so lange unterlassen, bis man in die Nähe jenes Schlupfes kommt, hei dem ein Intrittfallen auf Grund des Reaktionsmomentes möglich wäre. Dieser Schlupf hängt in jedem Falle voll den Eigenschaften der betreffenden Svnchromnaschine ab.The periodic polarity reversal of the excitation takes place advantageously only at a slip where the machine's reaction torque enables it to fall would. In the case of large slip, the machine cannot synchronize the reaction torque to pull. One can therefore omit the periodic polarity reversal until one comes close to that slippage, that is, a fall in step due to the moment of reaction it is possible. This slippage depends in each case fully on the properties of the relevant Svnchromnaschine off.

Die Umpolung der Erregung kann beispielsweise durch mechanische oder optische Einrichtungen, durch Wärmerelais oder durch Zeitrelais erfolgen. Der langsamste Takt der Umpolung ergibt sich daraus, daß jeweils beim möglichen Intrittfallen die Umpolung erfolgen soll. Eine genaue Einhaltung dieses Taktes ist jedoch nicht unbedinät erforderlich, denn die periodische U inpolung erfolgt in jedem Falle so lange, bis das Polrad in die geforderte Lage eingesteuert ist. Diese geforderte Lage wird mittels. der obeitgenannteil Synchronisiereinrichtungen festgelegt, <l. h. die Umpolung der Erregung wird in dein Augenblick beendigt, in dein die Svnchronisiereinrichtung anzeigt, daß das Polrad in der geforderten Stellung umläuft.The polarity reversal of the excitation can, for example, by mechanical or optical devices, heat relays or time relays. The slowest The cycle of polarity reversal results from the fact that each time the Polarity reversal should take place. However, it is not essential to adhere to this cycle exactly required, because the periodic polarity reversal takes place in any case until the pole wheel is controlled in the required position. This required position is achieved by means of. of the above-mentioned synchronizing devices specified, <l. H. the polarity reversal the excitement is ended in your moment, in your synchronizing device indicates that the pole wheel is rotating in the required position.

Die willkürliche Umpolung der Erregung kann entweder derart erfolgen, dali die selbsttätige Umpoleinrichtung umgesteuert wird, wodurch es möglich ist, das Polrad um eine willkürliche Anzahl Polteilungen schlüpfen ztt lassen, oder daß man eine einfache Utnpolvorrichtung betätigt, die einen Schlüpf des Polrades nur tun eine Polteilung bewirkt. Es kann aber auch zur Feinsynchronisierung ein Feinzeitrelais vorgesehen werden, das den Feldwiderstand kurzzeitig, z. B. o, 1,5 Sekunden, gegebenenfalls unter Umpolung der Erregung, einschaltet, so daß das Polrad nur um wenige, beispielsweise um eine oder zwei Polteilungen schlüpft.The arbitrary polarity reversal of the excitation can either be done in such a way that dali the automatic polarity reversal device is reversed, which makes it possible let the pole wheel slip by an arbitrary number of pole pitches, or that one operates a simple Utnpolvorrichtung that only a slip of the pole wheel do a pole division causes. A fine time relay can also be used for fine synchronization be provided that the field resistance briefly, z. B. o, 1.5 seconds, if necessary with polarity reversal of the excitation, turns on, so that the pole wheel only by a few, for example slips by one or two pole pitches.

An Hand der Zeichnung soll ein Anwendungsbeispiel der Erfindung beschrieben -%verden. i ist eine Synchronmaschine, die etwa mit einem Kolbenkompressor gekuppelt ist. 2 ist der mittels des Relais 3 kurzschließbare Erregerwiderstand, der, sofern die Erregerspannung gering ist, aber auch fehlen kann, da ja eine Umpoleinrichtung vorhanden ist. Das Relais 3 kann durch eine Synchronisiereinrichtunggesteuert werden, die dann anspricht, wenn das Polrad in einer vorgeschriebenen Stellung ist. 4 und ä stellen eine erfindungsgemäße Umschalteinrichtung für die Erregung dar. Sie kann sowohl mittels des Relais 5 als auch des Druckknopfes 6 betätigt ,werden. Das Relais 5 arbeitet vorteilhaft mit der Synchronisiereinrichtung zusammen. Es fällt dann ab, wenn die Synchronisiereinriclitung die richtige Polradstellung anzeigt bzw. mittels des Relais 3 den Erregerwiderstand kurzschließt.An application example of the invention is to be described with reference to the drawing -% verden. i is a synchronous machine that is roughly coupled to a reciprocating compressor is. 2 is the exciter resistance which can be short-circuited by means of the relay 3 and which, if the excitation voltage is low, but it can also be absent, since there is a polarity reversal device is available. The relay 3 can be controlled by a synchronizing device, which responds when the pole wheel is in a prescribed position. 4 and ä represent a switching device according to the invention for the excitation. You can both by means of the relay 5 and the push button 6 are actuated. The relay 5 cooperates advantageously with the synchronizer. It then falls when the synchronization device shows the correct pole wheel position or by means of the relay 3 short-circuits the excitation resistor.

Die Umpolrelais .4 werden durch die Steuereinrichtung 8 in einem bestimmten Takt gesteuert. Dieser Takt wird entweder durch ein Zeitrelais oder ein Wärmerelais eingehalten. Es ist auch möglich, die Umpolung mittels mechanischer oder optischer Einrichtungen, beispielsweise Spiegel mit Photozellen, zu steuern.The polarity reversal relay .4 are controlled by the control device 8 in a certain Clock controlled. This cycle is controlled either by a time relay or a heat relay adhered to. It is also possible to reverse the polarity by means of mechanical or optical means Devices such as mirrors with photocells to control.

Uni ein einmaliges Umpolen, d. h. einen Schlupf um eine einzige Polteilung, zu erreichen, wird der Schalter 7 umgelegt. Die Umpoleinrichtung 4 spricht dann nur ein einziges Mal an. Beim Drücken des Knopfes 6 arbeitetdieUmpoleinrichtung so lange, alsder Knopf niedergedrückt ist. Die ganze Steuer-und Umpoleinrichtung liegt an einer Spannungsquelle io, die unter Umständen mit dem Erregernetz 9 identisch sein kann.Uni a one-time reversal of polarity, d. H. a slip by a single pole pitch, to reach, the switch 7 is thrown. The polarity reversal device 4 then speaks only once. When the button 6 is pressed, the polarity reversal device operates as long as the button is depressed. All the tax and Polarity reversal device is on a voltage source io, which may be identical to the excitation network 9 can be.

Die Einschaltung des Relais 5 und damit der Beginn -der periodischen Umpolung kann vorteilhaft in Abhängigkeit von der Drehzahl (Fliehkraftschalter, Drehzahldynamo und ähnliches) erfolgen. Sie kann selbstverständlich auch durch ein Zeitrelais geschehen.The activation of the relay 5 and thus the beginning of the periodic Polarity reversal can be advantageous depending on the speed (centrifugal switch, Speed dynamo and the like). You can of course also by a Timers happen.

Die Erfindung wird besonders dann bedeutende Vorteile bieten, wenn es sich um die Synchronisierung einer größeren Anzahl von Maschinen handelt und wenn nach erfolgter Grobsynchronisierung durch die eingangs erwähnten Einrichtungen noch mechanische oder elektrische Schwingungen auftreten. Diese Schwingungen können dann durch die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgenommene Feinsynchroniserung vollkommen oder doch z.umimdest bis auf einen, unschädlichen Betrag beseitigt werden.The invention will offer significant advantages particularly when it is about the synchronization of a large number of machines and if after coarse synchronization has been carried out by the devices mentioned at the beginning mechanical or electrical vibrations occur. These vibrations can then by the fine synchronization carried out with the device according to the invention be eliminated completely or at least partially except for a harmless amount.

Claims

PATENT CLAIMS; i. Procedure for controlling the pole wheels in parallel working multi-pole synchronous machines, in which to suppress by two or more drive shafts caused vibrations a certain relative displacement the pole wheels is produced by reversing the polarity of the excitation, characterized in that that by reversing the excitation in a predetermined cycle during the asynchronous Run-up to the runner of the to be controlled before reaching full synchronization Machine to overcome the reaction torque an arbitrary slip frequency so is pressed for a long time until the required relative displacement is reached. a. procedure for controlling the pole wheels of multi-pole synchronous machines working in parallel according to claim i, wherein an offset of the pole wheels of the synchronously running machines has to take place, characterized in that the new transfer by the Arbitrary polarity reversal of the excitation known per se during the synchronous run is made. 3. Device for performing the method according to claim i and 2, characterized in that for arbitrary polarity reversal both a simple polarity reversal device, which causes a slip of the pole wheel by only one pole pitch is provided as also a device which switches on the periodic polarity reversal device and a Slip caused by an arbitrary number of pole pitches. ¢. Facility to exercise of the method according to claim i, characterized by a fine time relay, the purpose of Fine synchronization temporarily reduces the field resistance, e.g. B. o, 15 seconds, given-- if with polarity reversal of the excitation, switches on. .