DE824368C

DE824368C - Exciter converter for synchronous generators

Info

Publication number: DE824368C
Application number: DEP2015A
Authority: DE
Inventors: Dr F Muellner
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-12-10

Description

Erregerumformer für Synchrongeneratoren Beim Antrieb der Erregermaschine eines Synchrongenerators durch einen vom Netz gespeisten X-fotor muß dafür gesorgt werden, daß dieser auch bei starken Spannungssenkungen im Netz, z. B. bei Netzkurzschlüssen nicht kippt, sondern stabil weiterläuft. Man hat hierzu vorgeschlagen, den Antriebsmotor der Erregermaschine nicht nur über einen Spannungstransformator vom Netz aus zu speisen, sondern ihm auch noch über einen Stromtransformator Energie zuzuführen (Stützschaltung). Bei Netzkurzschlüssen wird dann zwar der Spannungstransformator spannungslos, aber der Stromtransformator erzwingt in der Ständerwicklung des Antriebsmotors der Erregermaschine einen Strom und hält ihn weiter in Lauf. Bei den bisherigen Antrieben von Erregerumformern ergeben sich jedoch unerwünschte Rückwirkungen; bei Bemessung des Stütztransformators derart, daß der Betrieb des Erregerumformers auch bei Kurzschlüssen noch mit Sicherheit aufrechterhalten werden kann, treten Beeinflussungen an den Klemmenspannungen des Antriebsmotors auf; auch der Leistungsfaktor des Generators wirkt unerwünscht auf die Spannung am Antriebsmotor ein, die auch im normalen Betrieb merkliche Abweichungen erfahren kann. Zu beachten ist auch, daß bei den am häufigsten vorkommenden zweipoligen Kurzschlüssen am Drehstrommotor bremsende Momente erzeugt werden.Exciter converter for synchronous generators When driving the exciter a synchronous generator by an X-fotor fed by the network must take care of this be that this even with strong voltage drops in the network, z. B. in case of network short-circuits does not tip over, but continues to run stably. It has been proposed to use the drive motor the exciter not only via a voltage transformer from the mains feed, but also supply it with energy via a current transformer (Support circuit). In the event of a mains short-circuit, the voltage transformer will then dead, but the current transformer forces in the stator winding of the drive motor the exciter generates a current and keeps it running. With the previous ones Drives of exciter converters, however, result in undesirable repercussions; at Dimensioning of the backup transformer in such a way that the exciter converter also operates can still be maintained with certainty in the event of a short circuit, influences occur at the terminal voltages of the drive motor; also the power factor of the generator has an undesirable effect on the voltage at the drive motor, which also occurs during normal operation can experience noticeable deviations. It should also be noted that the most common Occurring two-pole short circuits on the three-phase motor generates braking torques will.

Die Erfindung betrifft einen Erregerumformer für Synchrongeneratoren, dessen Antriebsmaschine über einen Spannungs- und über einen Stromtransformator gespeist wird, bei dem jedoch die nachteiligen Erscheinungen bekannter Antriebe vermieden sind. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß mit der Erregerwelle mindestens zwei Einphaseninduktionsmotoren gekuppelt werden und die Leistungsabgabe des einen Motors von der Spannung, diejenige des anderen Motors von der Höhe des Generatorstromes abhängig gemacht wird. Es erfolgt also beim Erfindungsgegenstand gegenüber den bekannten Antriebsarten eine klare Trennung zwischen einer spannungs- und andererseits einer stromabhängigen Leistungsabgabe, so daß irgendwelche gegenseitigen Beeinflussungen und unerwünschte Rückwirkungen vermieden sind. Im Leerlauf gibt nur der spannungsabhängige Motor Leistung ab, während der stromabhängige Motor leer mitläuft. Im Kurzschlußfalle liegen die Verhältnisse gerade umgekehrt, während bei Belastung beide Motoren anteilig ihre Drehmomente an die Umformerwelle abgeben. Der Leistungsfaktor des Generators spielt keine Rolle mehr, da jeder der beiden Antriebsmotoren des Umformers ein mit der doppelten Netzfrequenz pulsierendes Drehmoment entwickelt, dessen Mittelwert an die Umformerwelle abgegeben wird. Die arithmetische Summe der beiden Drehmomente ist unabhängig von der gegenseitigen Phasenlage der Pulsationen der beiden Drehmomente. Es ist dabei gleichgültig, ob der Generator in üblicher Weise in Stern oder in Dreieck geschaltet ist. Der spannungsabhängige Motor wird zweckmäßig zwischen den Nullpunkt des sterngeschalteten Generators und eine Netzklemme, der stromabhängige Motor an die gleiche Phase zweckmäßig transformatorisch geschaltet. Bei dreieckgeschalteten Generatoren wird der stromabhängige Motor an diejenige Phase angeschlossen, zwischen deren Netzklemmen der spannungsabhängige Motor liegt. Bei besonders ungünstigen Verhältnissen, wie sie etwa bei Maschinen mit Vollpolen, z. B. Turbogeneratoren, vorliegen, kann es empfehlenswert sein, noch einen dritten, und zwar stromabhängigen Motor für den Antrieb des Umformers vorzusehen, der in eine der freien Generatorphasen geschaltet wird. Für gewöhnlich wird man die Speisung der Antriebsmotoren des Umformers über Transformatoren vornehmen, doch können bei entsprechenden Spannungsverhältnissen der Spannungstransformator, ebenso bei entsprechenden Stromstärken der oder die Stromtransformatoren entfallen. Der Anlauf des Umformers erfolgt vorteilhaft vom Spannungsmotor aus über eine Hilfsphase.The invention relates to an exciter converter for synchronous generators, its prime mover via a voltage transformer and a current transformer is fed, in which, however, the disadvantageous phenomena of known drives are avoided. This is achieved according to the invention in that with the exciter shaft at least two single-phase induction motors are coupled and the Power output of one motor from the voltage, that of the other motor is made dependent on the level of the generator current. So it takes place with the subject matter of the invention compared to the known types of drive, there is a clear separation between a voltage and on the other hand a current-dependent power output, so that any mutual Influences and undesirable repercussions are avoided. Idle there only the voltage-dependent motor from power, while the current-dependent motor is empty runs along. In the event of a short circuit, the situation is reversed, while at Load both motors share their torques on the converter shaft. The power factor of the generator no longer matters as either of the two Drive motors of the converter generate a torque pulsating with twice the mains frequency developed, the mean value of which is sent to the converter shaft. The arithmetic The sum of the two torques is independent of the mutual phase position of the Pulsations of the two torques. It does not matter whether the generator is connected in the usual way in star or in delta. The voltage dependent Motor is expediently between the zero point of the star-connected generator and a mains terminal, the current-dependent motor to the same phase expediently transformer switched. In the case of delta-connected generators, the current-dependent motor is started that phase is connected, between whose mains terminals the voltage-dependent Engine is lying. In particularly unfavorable conditions, such as with machines with full poles, e.g. B. turbo generators, it may still be advisable to provide a third, current-dependent motor to drive the converter, which is switched to one of the free generator phases. Usually one will supply the drive motors of the converter via transformers, but the voltage transformer can also do the same if the voltage conditions are appropriate with corresponding current strengths, the current transformer or transformers are not required. Of the The converter is advantageously started up from the voltage motor via an auxiliary phase.

Die Zeichnung läßt beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten erkennen. Abb. i zeigt die Anordnung bei sterngeschaltetem, Abb.2 bei dreieckgeschaltetem Generator.The drawing shows, for example, implementation options. Fig. I shows the arrangement with a star-connected, Fig.2 with a delta-connected Generator.

Bei der Ausführung nach Abb. i liegt der Generator G mit in sterngeschalteten Phasen R, S, T am Netz. Die Erregerwicklung E wird in üblicher Weise vom Hilfsgenerator H des Umformers gespeist, mit dessen Welle W die beiden Motoren Mi und M, gekuppelt sind. Der spannungsabhängige Motor Meist über den Transformator T,, der Stromabhängige Motor M; über den Transformator Ti an die Phase R angeschlossen. Während der Spannungsmotor M, bei jeder Belastung mit gleichbleibender Spannung gespeist wird, tritt der Strommotor Mi je nach der Größe des Belastungsstromes im Generatorkreis in Wirksamkeit, was mit dem mit der Belastung anwachsenden Bedarf an Erregerleistung in Einklang steht. Bei Kurzschluß im Netz ergeben sich folgende Verhältnisse: Bei dreipoligem Kurzschluß bricht die Spannung in allen drei Phasen zusammen, der Strommotor Mi hält den Betrieb des Umformers aufrecht, der Spannungsmotor M, läuft leer mit.In the embodiment according to Fig. I, the generator G is connected to the network with phases R, S, T connected in star. The excitation winding E is fed in the usual way by the auxiliary generator H of the converter, to whose shaft W the two motors Mi and M are coupled. The voltage-dependent motor Me is via the transformer T ,, the current-dependent motor M; connected to phase R via transformer Ti. While the voltage motor M is fed with constant voltage with every load, the current motor Mi comes into effect depending on the magnitude of the load current in the generator circuit, which is consistent with the demand for excitation power that increases with the load. In the event of a short circuit in the network, the following conditions arise: In the case of a three-pole short circuit, the voltage collapses in all three phases, the current motor Mi keeps the converter running, the voltage motor M runs idle.

Bei zweipoligem Kurzschluß zwischen den Phasen R und S oder R und T kommt es zu einem Zusammenbruch der Spannung in der Phase 0-R, der Strommotor Ml erhält auch in diesen beiden Fällen Strom und hält den Betrieb des Umformers aufrecht.In the event of a two-pole short circuit between phases R and S or R and T , the voltage in phase 0-R collapses, the current motor Ml receives current in these two cases and keeps the converter running.

Bei zweipoligem Kurzschluß zwischen den Phasen S und T speist die in der Phase 0-R verbleibende Spannung den Motor 111e, und der Strommotor Mi erhält je nach der dem Kurzschluß vorangegangenen Belastung mehr oder weniger Strom.In the event of a two-pole short circuit between phases S and T, the feeds voltage remaining in phase 0-R is supplied to motor 111e, and current motor Mi is received depending on the load preceding the short circuit, more or less current.

Der stabile Betrieb des Umformers ist somit für alle vorkommenden Kurzsclilußfiille gesichert. Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 zeigt die Schaltung bei einem dreieckgeschalteten Generator G, die Teile sind mit deii gleichen Bezugzeichen wie bei der Ausführungsform nach Abb. i versehen. Die Wirkungsweise ist bei der Schaltung nach Abb. 2 die gleiche wie diejenige bei der Schaltung nach Abb. i. Der Strommotor tli und der Spannungsmotor M, sind beide in die Phase R-S geschaltet, und zwar auch bei diesem Ausführungsbeispiel unter Vermittlung von Strom- bzw. Spannungstransformatoren T; und T,.The stable operation of the converter is thus occurring for all Short term file secured. The embodiment according to Fig. 2 shows the circuit in the case of a delta-connected generator G, the parts have the same reference numerals as provided in the embodiment according to Fig. i. The mode of action is with the The circuit according to Fig. 2 is the same as that in the circuit according to Fig. I. Of the Current motor tli and the voltage motor M are both switched to phase R-S, namely also in this embodiment with the mediation of current or voltage transformers T; and T ,.

Es ist, wie schon erwähnt, unter Umständen zweckmäßig, bei stern- oder dreieckgeschalteten Generatoren G noch einen dritten stromabhängigen Motor auf der Welle W des Umformers vorzusehen, der in eine der beiden freien Phasen geschaltet wird. Man kann z. B. bei der Ausführungsform nach Abb. i diesen dritten stromabhängigen Motor in die Phase S einbauen. Bei Kurzschluß zwischen den Phasen S-T wirkt dann dieser zweite Strommotor zur Unterstützung des Spannungsmotors 111e.As already mentioned, it is sometimes useful to or delta-connected generators G still have a third current-dependent motor to be provided on the shaft W of the converter, which is switched into one of the two free phases will. You can z. B. in the embodiment according to Fig. I this third current-dependent Install the motor in phase S. In the event of a short circuit between the phases S-T then takes effect this second current motor for supporting the voltage motor 111e.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Exciter converter for synchronous generators, whose Drive machine is fed both voltage and current dependent, thereby characterized in that finite the exciter shaft (W) at least two single-phase induction motors (M ,, 111i) are coupled and the power output of a motor (1'17e) from the Voltage, that of the other motor or motors (Mi) depending on the level of the generator current are dependent.

2. exciter converter according to claim i, characterized in that the voltage-dependent motor (111e) between the zero point (O) of the star-connected Generator (G) and a power terminal, the current-dependent motor (Mi) to the same Phase (0-R), expediently transformer, are connected.

3. Exciter converter after Claim i, characterized in that the current-dependent motor (M1) is connected to the Phase (R-S) of the delta-connected generator (G) connected between whose mains terminals the voltage-dependent motor (M ") is located.

4. Exciter converter according to claim i to 3, characterized in that to support the voltage-dependent Motor a third, current-dependent motor is switched to one of the free generator phases is.

5. exciter converter according to claim i to 4, characterized in that the start-up of the converter takes place from the voltage motor via an auxiliary phase.