DE761125C - Anordnung an in Stromschaltung erregten Drehstrom-Regelsaetzen - Google Patents

Anordnung an in Stromschaltung erregten Drehstrom-Regelsaetzen

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DE761125C
DE761125C DES142816D DES0142816D DE761125C DE 761125 C DE761125 C DE 761125C DE S142816 D DES142816 D DE S142816D DE S0142816 D DES0142816 D DE S0142816D DE 761125 C DE761125 C DE 761125C
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DE
Germany
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exciter
converter
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excitation
circuit
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DES142816D
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English (en)
Inventor
Hermann Dipl-Ing Harz
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/34Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter
    • H02K17/38Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter with a commutator machine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung an in Stromschaltung erregten Drehstrom-Regelsätzen Für die Erregung von Drehstrom-Regelsätzen, Netzkupplungsumformern usw.hat sich in neuerer Zeit als ,zweckmäßigste Erregungsart die Stromschaltung eingebürgert, die dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem Erregerkreis der ständererregten Kommutatorhintermaschine Ströme zuführt, die man aus Stromkreisen entnimmt, deren Leistung groß gegenüber der Leistung des Erregerkreises ist. Auf diese Weise kann man verhindern, daß sich der mit der Schlupffrequenz veränderliche Scheinwiderstand der Erregerwicklung nachteilig auf Größe und Phasenlage der von der Hintermaschine gelieferten Spannung und damit auf die Regelung der Hauptmaschine auswirkt. Die übliche Schaltung erfolgt dabei in der Wieise, daß den Schleifringen des Erregerfrequenzwandlers über regelbare Stromwandler die zur Regelung der Drehzahl und des Leistungsfaktors 'benötigten Ströme zugeführt werden. Diese regelbaren Stromwandler werden häufig als Doppeldrehumspanner ausgeführt, um stetige Regelung zu erreichen. Obwohl die Stromschaltung es ermöglicht, das Regelzubehör nur für die Erregerleistung der Hintermaschine zu bemessen. da keinerlei zusätzliche Widerstände benötigt werden, erreicht es mitunter, namentlich bei größeren Leistungen und Regelbereichen, doch größere Abmessungen. Dies wirkt sich dann auch nachteilig auf die Größe der Regler aus, von denen die regelbaren Stromwandler betätigt werden. Man hat zu diesem Zweck schon vorgeschlagen, den Erregerfrequenzwandler über Erregerumformer zu speisen. Erregerumformer normaler Bauart haben jedoch nicht die für Stromschaltung erwünschten Eigenschaften. Sie verstärken wohl die zugeführte Energie, doch ist dabei ihre abgegebene Spannung dem zugeführten Erregerstrom verhältnisgleich, während die Stromschaltung verlangt, daß der abgegebene Strom dem zugeführten entspricht und die Spannung sich frei einstellen soll, entsprechend dem jeweils vorhandenen Scheinwiderstand des Erregerkreises. Man ist dann genötigt, zwischen Erregerumformer und Frequenzwandler einen großen Scheinwiderstand zu schalten (Drosselspule), der genügend groß gegenüber dem wechselnden Scheinwiderstand des Erregerkreises ist. Dadurch wird der Erregerumformer unnötig vergrößert.
  • Vorliegende Erfindung zeigt, wie man das Wesen der Stromschaltung bei Verwendung eines Erregerumformers beibehal ten kann, ohne dessen Abmessungen unnötigerweise zu vergrößern. Es wird ein Erregerumformer mit starker Ankerrückwirkung, d.li. mit kleinem Erregerstrombelag und großem Laststrombelag verwendet, so daß bei festgehaltenem Läuferstrombelag sich der Ständerstrombelag nur unwesentlich mit der Spannung ändert. Der Ständerstrom des Erregerumformers folgt daher größen- und phasengleich dem zugeführten Läuferstrom. Dieser selbst wird wieder durch einen unkompensierten Frequenzwandler gespeist, bei dem auch wieder durch Kleinhaltung des eigenen Erregerstromes Verhältnisgleichheit zwischen Strornwenderstrom und Schleifringstrom hergestellt wird. Man kann nun noch einen Schritt weitergehen und die Regelung der Erregerströme in den Erregerumformer hineinverlegen. Dadurch kommen die regelbaren Stromwandler ganz in Fortfall. Der Erregerumformer erhält dadurch den Aufbau einer Wechselstrom-Stromwendermaschine. Die zu regelnden Ströme werden dem Stromwender über je einen regelbaren Doppelbürstensatz zugeführt.
  • Einige Ausführungsbeispiele sollen zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen.
  • In Fig. i bedeuten eine Asvnchronmaschine. die durch die ständererregte Stromwenderhintermaschine 2 in Drehzahl und Leistungsfaktor geregelt wird. Deren Erregerwicklung wird durch den Frequenzwandler 3 gespeist. dieser wiederum über den Erregerumformer 6, 7 in der bekannten Erregerschaltung mit den beiden Doppeldrehumspannern 5 und 9 für Drehzahl und Leistungsfaktor, die über den Isolierumspanner io und die große Drosselspule i i am Netz liegen. Über die beiden Umspanner 12 und 13 wird noch der Strom der Hauptmaschine i den Schleifringen des Frequenzwandlers 6 zugeführt. Dieser speist wieder die Schleifringe der Maschine 3, deren Aufbau einer Asynchronniaschine entspricht. Durch entsprechende Bemessung beträgt ihr Laststrombelag ein Vielfaches, z. B. .4- bis iofaches des Erregerstrombelages. Dies wird erreicht durch kleinen Luftspalt und große Amperewindungszahl. Bei einer solchen Maschine entspricht dann der Ständerstrom nach Größe und Phase nahezu stets dem La uferstrom, gleichgültig ob der Ständer kurzgeschlossen ist oder auf einen veränderlichen Scheinwiderstand arbeitet. In ähnlicher «'eise wird auch der Frequenzwandler 6 bemessen, so daß sein Erregerstrom ebenfalls klein gegenüber dem Laststrom wird. Der Motor ; dient lediglich dem Antrieb des Erregerumformer' zur Deckung seiner Verluste. Da der Erregerumformer nahezu mit synchroner Drehzahl läuft, kann in seinem Läufer eine Dämpferwicklung untergebracht werden. Diese verhindert, daß fremde Frequenzen in den Erregerkreis gelangen, während die -Netzfrequenz ungehindert durch den Erregerumformer hindurchgeht. Auch im Ständer des Frequenzwandlers kann diese Wicklung untergebracht werden. Die drei Ströme zur Regelung der Drehzahl, des Leistungsfaktors und zur Erzielung eines Drehzahlabfalls bei Belastung (Kompoundierung) werden im Erregerumformer überlagert, verstärkt und alsdann dem Frequenzwandler 3 zugeführt. Eine unmittelbare Einspeisung des hompoundstroines in den Frequenzwandler 3 findet nicht statt. Im übersynchronen Regelbereich wirkt die Erregerleistung der Hintermaschine kapazitiv auf den Erregerumformer zurück. L m zu verhindern. daß sich dieser auf diese Kapazität unerwünscht erregt, ist die Drosselspule .1 vorgeschaltet, die jedoch in keiner Weise der Erhaltung der Phasenlage des dem Frequenzwandler zugeführten Stromes dient. in welchem Fall sie für ein Mehrfaches der Frequenzwandlerleistung bemessen sein müßte. Sie ist lediglich so bemessen, daß sie die Frequenzwandlerleistung beim größten übersynschronen Schlupf etwas überragt, so daß für den Erregerumformer die Belastung stets, wenn auch in geringem 11a1. induktiv bleibt. Dadurch ist sein Ständerstroin immer etwas kleiner als der Läuferstrom und kann durch diesen sicher gesteuert werden. Die Drosselspule 4 wirkt demnach im übersvnchronen Bereich nur verkleinernd auf den Erregerumformer. Im untersynchronen Bereich ist die Erregerleistung vorwiegend induktiv, so daß der Erregerumformer auch ohne Drosselspule 4 einwandfrei geregelt werden kann. Diese kann daher in diesem Bereich kurzgeschlossen werden, da sie sonst nur unnötigerweise der Erregerumformer vergrößern würde.
  • In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt, bei der die Regelung der Ströme in den Erregerumformer verlegt ist. 14 bedeutet den Erregerumformer, eine Stromwendermaschine nach Art eines Drehstrom-Reihenschluß- oder -Nebenschlußmotors. Er ist jedoch wie oben mit kleinem Erregerstrom- und großem Laststrombelag ausgeführt. Der Stromwender besitzt je nach Bedarf für jeden der zu regelnden Ströme einen regelbaren Doppelbürstensatz nach Art eines läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmotors, so daß nur die Größe des Stromes, nicht aber seine Phasenlage geändert wird. Die gewählte Stromschaltung sichert Unabhängigkeit der Ströme voneinander. Der die Drehzahl der Hauptmaschine beeinflussende Strom wird z. B.. durch den Zweitstrom des Umspanners zo gebildet. Der gleiche Strom durchfließt in Reihe den Umspanner 15, dessen Zweitwicklung den Strom für die Leistungsfaktor-Regelung an den zugehörigen Bürstensatz liefert. Die Reihenschaltung der Umspanner ermöglicht das. Bestehen von Spannungen verschiedener Größe und Phasenlage an den zugehörigen Bürstenträgern. Die Maschine 14 wird zur Deckung ihrer Verluste durch den Motor 7 angetrieben. Sie arbeitet stets in der Nähe ihrer synchronen Drehzahl. Daher tritt im Läufer so gut wie gar keine Flußwechselspannung auf. Der Läufer kann daher für eine hohe Stillstandspannung und kleinen Strom ausgeführt werden, so daß der Stromwender trotz der drei Bürstensätze klein wird. Die leichtgehenden Bürstenträger können durch kleine Regler betätigt werden, so daß sich ein erheblicher Vorteil gegenüber der Regelung mit Drehumspannern und ihren großen Reglern ergibt. Zur Fernhaltung fremder Frequenzen kann der Läufer eine Käfigwicklung erhalten, der gleichzeitig der Stromwendung zustatten kommt. Kapazitive Belastung auf die Erregerwicklung der Hintermaschine wird wie oben durch die Drosselspule 4 verhindert.
  • Um den eigenen Erregerstrom der Maschinen 3, 5, 6 und 14 klein gegenüber ihrem Laststrom zu machen, kann ein Teil dieses Erregerstromes auch durch Kondensatoren parallel zu ihren Klemmen geliefert werden. Diese Kondensatoren müssen dann lediglich so bemessen sein, zumindest bei den Maschinen 5 und 14, daß sie nicht den ganzen Erregerstrom liefern können, damit keine Selbsterregung zustande kommt. Bei den Frequenzwandlern 3 und 6 besteht diese Möglichkeit nicht, sofern sie keine Wicklung im Ständer haben und daher kein Drehmoment entwickeln, demnach auch nicht generatorisch arbeiten können.
  • Ein Vorteil der Erregung über Erregerumformer liegt auch darin, daß man die spannungsabhängigen Verluste im Erregerkreis ausgleichen kann. Man braucht nur durch entsprechende Einstellung des Bürstenwinkels am Frequenzwandler 6 bzw. an der Maschine 14 den Erregerumformer etwas generatorisch arbeiten zu lassen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung an in Stromschaltung über große Scheinwiderstände erregten Drehstrom-Regelsätzen, deren Kommutatorhintermaschine im Ständer mit Schlupffrequenz über einen Frequenzwandler erregt wird und bei der die Schleifringe des Erregerfrequenzwandlers unter Zwischenschaltung eines Erregerumformers gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Laststrombelag desErregerumformers groß gegenüber seinem Erregerstrombelag ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerumformer in an sich bekannter Weise aus einer Asynchronmaschine mit Frequenzwandler besteht, dessen Schleifringen die Erregerströme über regelbare Stromwandler in Stromschaltung zugeführt werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerumformer aus einerDrehstrom-Stromwendermaschine besteht, deren Stromwender die Erregerströme, gegebenenfalls über j e einen regelbaren Doppelbürstensatz, in Stromschaltung zugeführt werden.
  4. 4. Anordnung' nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlupffrequenzkreis, des Erregerumformers bzw. des zugehörigen Frequenzwandlers eine Dämpferwicklung vorgesehen ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis .4, bei der der Erregerumformer die Schleifringe des Frequenzwandlers der Hintermaschine über eine Drosselspule speist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule gerade so groß ist, daß die Erregerleistung der Hintermaschine im übersynchronen Betrieb niemals kapazitiv auf den Erregerumformer wirken kann.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule im untersynchronen Bereich kurzgeschlossen ist. Anordnung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Laststrombelag : Erregerstrombelag dadurch groß erscheint, daß ein Teil des Erregerstromes durch Kondensatoren gedeckt wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen "vorden Deutsche Patentschriften 1 r. 64-1856, 566 16;7.
DES142816D 1940-11-05 1940-11-05 Anordnung an in Stromschaltung erregten Drehstrom-Regelsaetzen Expired DE761125C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE566167C (de) * 1926-06-29 1932-12-10 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Aggregat fuer die Erregung von Kommutatorhintermaschinen mit Netzfrequenz
DE644856C (de) * 1935-01-29 1937-05-14 Aeg Kaskade, bestehend aus einer Asynchronmaschine (Hauptasynchronmaschine) und einer staendererregten Drehstromkommutatorhintermaschine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE566167C (de) * 1926-06-29 1932-12-10 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Aggregat fuer die Erregung von Kommutatorhintermaschinen mit Netzfrequenz
DE644856C (de) * 1935-01-29 1937-05-14 Aeg Kaskade, bestehend aus einer Asynchronmaschine (Hauptasynchronmaschine) und einer staendererregten Drehstromkommutatorhintermaschine

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