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Anordnung zur lastabhängigen Erregung von Synchronmaschinen Zur selbsttätigen
lastabhängigen Erregung von Synchronmaschinen sind sog. Stromschaltungen bekannt,
bei denen ein lastabhängiger und ein lastunabhängiger Strom mit Netzfrequenz in
einem Umspanner überlagert, gleichgerichtet und hierauf der Erregungswicklung zugeführt
werden (vgl. z. B. Patentschrift 648 3o2). Derartige Anordnungen halten ohne Regler
die Spannung auch bei wechselnder Belastung und veränderlichem Leistungsfaktor nahezu
konstant und sichern auch bei Klemmenkurzschluß die Aufrechterhaltung des Erregerstromes.
Der lastunabhängige Erregerstrom wird dabei meist durch eine Drosselspule geeigneter
Größe vorgeschrieben, die parallel zu den Generatorklemmen liegt, und der lastabhängige
Erregerstrom durch den Generatorstrom selbst. Es ist auch bekannt, zur Einleitung
der Erregung die Erregerschleifringe aus einer fremden Spannungsquelle anzutippen
oder in Reihe mit der Drosselspule oder parallel zum Gleichrichter einen Kondensator
vorzusehen, um die geringe Remanernzspannung des Generators auf den mehrfachen Wert
durch Resonanz zu steigern, so daß der Gleichrichter leicht anspricht-und die Erregung
des Generators einleitet. Dies geht besonders leicht vor sich, wenn als Gleichrichter
ein Trockengleichrichter verwendet wird, der keinen besonderen Erregerlichtbogen
benötigt. Man erhält auf diese Weise Anordnungen, bei denen mit dem Generator keine
weitere Maschine gekuppelt zu werden braucht, so daß durch den Wegfall der unmittelbar
gekuppelen:, langsam laufenden Haupt- und Hilfserregermaschine eine große Vereinfachung
gewonnen wird. Diesen Anordnungen haftet jedoch noch der Nachteil an, daß damit
keine Feinregelung der Spannung vorgenommen werden kann. Diesen Nachteil könnte
man z. B.
vermeiden, . wenn , man die dem Gleichrichterumspanner
zügeführtea Ströme mittels Anzapfungen an der Erstwicklung des Transformators regelt,
eine Regelungsart, die recht unvollkommen ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur lastabhängigen Erregung
von Synchronmaschinen über Trockengleichrichter in Stromschaltung, die über eine
.parallel zur Synchronmaschine geschalteteDrosselspule vomMehrfachen der Erreger-leistung
mit einem lastunabhängigen und mit dem Ankerstrom der Synchronmaschine
als lastabhängigen Strom gespeist werden, bei welcher diese Regelung in einfacherer
Weise vorgenommen wird. Gemäß der Erfindung werden beide Ströme in der Erstwicklung
eines einzigen Umspanners Überlagert, dessen Zweitwicklung an den Trockengleichrichter
angeschlossen ist, und es ist ein regelbarer Parallelweg zu dem Teil vorgesehen,
welcher den Summenstrom führt. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise parallel
zur Erregerwicklung der Synchronmaschine eine fremdangetriebene, schnell laufende
GIeichstromerregermaschine vorsehen, deren Erregerwicklung durch einen von der Ma=
schinenspannung betätigten Regler beeinflußt wird. Man kann aber auch beispielsweise
an die Zweitwicklung".dee Urnspan4ers,einen von der Generatorspannung beeinflußten,
gittergesteuerten Gleichrichter anschließen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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.In Fig. i bezeichnet i in einphasiger Darstellung einen Drehstromsynchrongenerator,
der über einen Trockengleichrichter 2 erregt wird. Dieser Trockengleichrichter wird
in Stromschaltung von dem ebenfalls nur einphasig dargestellten Gleichrichterumspanner
3 gespeist, dem auf der Erstseite über die Drosselspule 4 ein lasturnbhängiger Strom
und als lastabhängiger Strom der Generatorstrom selbst zugeführt wind. Bei induktiver
Belastung des Generators überlagern sich beide Ströme in der Erstwicklung algebraisch.
An eine geeignete Windungszahl der Zweitwicklung ist der Kondensator 5 angeschlossen,
der bei Netzfrequenz oder vorzugsweise unterhalb der Netzfrequenz auf Resonanz
mit der Drosselspule abgestimmt ist, so daß eine geringe Remanerraspannung dies
Generators eine mehrfache Spannung am Gleichrichter erzeugt und die Selbsterregung
des Generators sicher einleitet. Da bei dieser einfachen Anordnung noch geringe
Abweichungen der Spannung von ihrem Sollwert auftreten, ist zur genauen Einregelung
der Spannung erfindungsgemäß noch eine kleine Erregermaschine 6 parallel zum Gleichrichter
2 geschaltet. Diese ist als schnell laufende Maschine ausgeführt und wird von einem
besonderen Asyndironmotor 7, der unmittelbar von der Generatorspannung gespeist
wird, angetrieben. Solange der Generator noch nicht auf Spannung gekommen ist, wird
die Erregermaschine 6 nicht benötigt. Damit sie bei Stillstand nicht die Auferregung
des Generators behindert, ist ein Schütz 8 vorgesehen. Dieses Schütz schließt seinen
Kontakt erst, wenn der Antriebsmotor 7 mit zunehmender Generatorspannung angelaufen
ist, so_daß nunmehr die Erregermaschine 6 die Feinregelung übernimmt. Diese wird
durch einen von der Generatorspannung betätigten Regler 9 so gesteuert, daß die
Erregermaschine bald als Generator, bald als Motor arbeiten kann. Dadurch liefert
die Erregermaschine bald Zusatzstrom, bald nimmt sie den Überschußstrom vom Gleichrichter
auf, und es kann dadurch-die Generatorspannung leicht auf ihren Sollwert eingeregelt
werden, ohne daß man für die Erregermaschine mit Zubehör zu große Abmessungen erhält.
Es genügt im allgemeinen eine Regelung des Erregerstromes des Generators um etwa
± io °/o. Tritt ein Spannungseinbruch auf, so öffnet das Schütz 8 seinen Kontakt,
die Erregermaschine wird abgeschaltet und der Generator arbeitet ohne Feinregelung,
so daß die Spannung sehr schnell mit Überschußerregung hochgefahren wird.
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Es ist im allgemeinen erwünscht, daß der Generator bzw. die unmittelbar
gekuppelte Erregermaschine beim Hochfahren schon möglichst frühzeitig auf Spannung
kommt. damit die Drehzahlregelung der Antriebsmaschine (Wasserturbine oder ähnliche)
zum Einsatz kommen kann. Diese Regelung erfolgt über das Reglerpendel, das seinen
Antrieb normalerweise von einem synchronen oder asynchronen Drehstrommotor erhält,
der seinerseits über Schleifringe der Hilfserregermaschine mit einer derDrehzahl
des Generators verhältnisgleichen Frequenz gespeist wird. Da bei der Anordnung nach
der Erfindung keine unmittelbar gekuppelte Erregermaschine vorhanden ist, die zur
Speisung des Antriebsmotors für das Pendel dienen könnte, wird der Pendelantriebsmotor
an eine geeignete Anzapfung des Gleichrichtertransformators 3 angeschlossen. Im
Ausführungsbeispiel ist das Pendel mit i i und der synchrone oder asynchrone Antriebsmotor
für das Pendel mit io bezeichnet. Durch die Resonanzschaltung der Drosselspule 4
und des Kondensators 5 herrscht auch am Motor io beim Anfahren eine genügend hohe
Spannung, so daß der Anlauf des Pendels gesichert ist. Durch die Wahl der Größe
des Kondensators hat man es in der Ilan.d, die Resonanz mit der Drosselspule möglichst
bei niedrigen Frequenzen zu legen, so daß sich der Anlauf des Pendels und die Auferregung
des Generators schon bei niedrigen Drehzahlen vollziehen kann.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Fig. 2. Die
Bezugszeichen i bis 5 und io bis i i haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. i.
Bei der Anordnung nach Fig.2 liegt ein gittergesteuerter Gleichrichter 12 parallel
zur Zweitwicklung des Gleichrichterumspanners 3. Wenn der Gleichrichter gezündet
hat, schließt er den Umspanner 3 kurz, so daß dem Gleichrichter 2 von der Wechselstromseite
kein Strom mehr zugeleitet wird. Bleibt der Steuergleichrichter 12 über eine
längere Dauer voll ausgesteuert, so verliert der Generator i seine Spannung. Wird
er nur über ein Teil einer Halbwelle ausgesteuert, so wird der Erregerstrom des
Generators nur in diesem Teil der Halbwelle geschwächt; bei völliger Sperrung wird
dagegen
der volle Umspannerstron über den Gleichrichter 2 gleichgerichtet.
Je nach dem Aussteuergrad des Gleichrichters 12 kann demnach der Erregerstrom des
Generators i genau eingeregelt werden. Der Antrieb des Reglerpendels i i erfolgt
wieder durch den Motor io, der parallel zur Zweitwicklung des Umspanners 3 liegt.
Zweckmäßig schaltet man mit dem Kondensator 5 eine Drosselspule 13 in Reihe, um
den Entladestromstoß des Kondensators 5 beim Kurzschluß durch den Gleichrichter
1-2 zu dämpfen und dem Antriebsmotor io eine genügend hohe Spannung zu sichern.
Durch eine von der Generator-Spannung betätigte Steuerungseinrichtung 14, die nur
schematisch dargestellt ist, erfolgt die richtige Steuerung des Gleichrichters 12.
Der Gleichrichter wird so an die Zweitwicklung angeschlossen, daß der Gleichrichter
für kleine Ströme und hohe Spannungen bemessen werden kann, so daß er günstige Abmessungen
erhält. Sein Anschluß erfolgt im Ausführungsbeispiel an die gleiche Zweitwicklung
des Umspanners 3, der auch den Hauptgleichrichter 2 und den Kondensator 5 speist.
Es sind lediglich passende Anzapfungen vorzusehen. Zusätzliche Wicklungen sind daher
nicht erforderlich. Beim Anfahren des Generators hat der Steuergleichrichter 12
noch nicht gezündet und ist daher ohne Wirkung. Der ganze Erregerstrom fließt dalier
ungeschwächt dem Gleichrichter 2 zu. Bei der Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 werden keine umlaufenden Maschinen, sondern nur ruhende Geräte benötigt,
so daß diese Anordnung besonders vorteilhaft ist.