DE895327C

DE895327C - Device for stabilizing the number of turbines in networks with predominantly ohmic loads

Info

Publication number: DE895327C
Application number: DEP28053A
Authority: DE
Inventors: Robert Keller
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1947-05-29
Filing date: 1948-12-30
Publication date: 1953-11-02

Description

Einrichtung zur Stabilisierung der Turbinenzahl bei Netzen mit vorwiegend Ohmscher Belastung Für die Stabilisierung,der Drehzahlregelung bei Netzen mit vorwiegend Ohmscher Belastung ist es bekannt, Mittel vorzusehen, die die Netzspannung in Abhängigkeit von der Frequenz so ändern, daß eine selbsttätige Regelung für stabile Drehzahl erreicht wird. Diese frequenzabhängige Spannungsänderung wird nämlich benutzt, um das entgegenwirkende Lastdrehmoment des Netzes demjenigen eines Netzes mit frequenzabhängiger Last ähnlich zu machen, so daß eine gleich günstige Regelung erzielt wird, wie dies bei Netzen mit ausschließlicher Motorbelastung der Fall ist.Device to stabilize the number of turbines in networks with predominantly Ohmic load For stabilization, speed control in networks with predominantly Ohmic load, it is known to provide means that the line voltage as a function change the frequency so that an automatic control for stable speed is achieved. This frequency-dependent voltage change is used to the opposing load torque of the network to that of a network with frequency-dependent To make the load similar, so that an equally favorable regulation is obtained as this is the case in networks with exclusive motor load.

Es sind ferner bereits Anordnungen vorgeschlagen worden, bei welchen ein Wechselstromregler für die Änderung der Spannung in Abhängigkeit der Frequenz verwendet wird. Mit einer solchen Anordnung ergibt sich eine geradlinige Charakteristik A-A des Frequenzeinflusses auf den Spannungsregler, wie aus der Fig. i ersichtlich ist, wo die Netzspannung U als Ordinate und die Frequenz f als Abszisse aufgetragen ist.There have also already been proposed arrangements in which an alternating current regulator for changing the voltage as a function of the frequency is used. With such an arrangement, the characteristic is straightforward A-A of the frequency influence on the voltage regulator, as can be seen from FIG is where the mains voltage U is plotted as the ordinate and the frequency f as the abscissa is.

Bei der Stabilisierung der Drehzahlregelung kommt es aber vorwiegend auf die Steilheit und nicht auf die Größe der frequenzabhängigen Spannung, d. h. auf den Wert im Bereich der Nennfrequenz an. Mit einer Spannungsfrequenzcharakteristik A-A, wie sie in Fig. i dargestellt ist, ergeben sich bei kleinen Abweichungen von der Sollfrequenz zu kleine Spannungsänderungen.When stabilizing the speed control, however, it is mainly the slope that is important and not the size of the frequency-dependent voltage, ie the value in the range of the nominal frequency. With a voltage frequency characteristic AA, as shown in FIG.

Zweck der Erfindung ist nunmehr, diesen Mangel zu beseitigen, und dies wird dadurch erreicht, daß die Änderung der Netzspannung in Abhängigkeit von der Frequenz durch einen Spannungsregler erfolgt, auf -dessen Meßsystem Mittel derart einwirken, daß die für die Stabilisierung erforderliche Spannungsänderung auf kleine Abweichungen von der Sollfrequenz beschränkt bleibt.The purpose of the invention is now to eliminate this deficiency, and this is achieved in that the change in the line voltage in Depending on the frequency, a voltage regulator takes place on its measuring system Means act in such a way that the voltage change required for stabilization is limited to small deviations from the target frequency.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Weise dargestellt, wobei in beiden Fällen .die Mittel, die den Frequenzeinfluß auf den Spannungsregler bestimmen, verschieden sind.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown schematically Way shown, with in both cases .the means that the frequency influence on determine the voltage regulator are different.

In Fig. 2 bedeutet i ein Netz mit vorwiegend Ohmscher Belastung, welches von einem Wechselstromgenerator 2 gespeist wird. Für die Erregung des Wechselstromgenerators :2 ist eine mit ihm unmittelbar gekuppelte Erregermaschine 3 vorgesehen. Um die Drehzahlregelung zu stabilisieren,, wird durch eine Änderung der Netzspannung in Abhängigkeit von der Netzfrequenz das entgegenwirkende Lastdrehmoment des Netzes künstlich demjenigen eines Netzes mit frequenzabhängiger Last ähnlich gemacht. Zu diesem Zweck ist ein Wechselstromregler 4 vorgesehen, der auf die Erregerwicklung 5 der Erregermaschine 3 einwirkt und eine Spannungsänderung der Maschine 2 bewirkt. Der Meßstromkreis des Reglers 4, bestehend aus der Erregerspule 6 und dem Widerstand 7, ist über einen Stromwandler 8 mit einem Resonanzkreis gekuppelt. Dieser aus Kapazität 9 und Induktivität io bestehende Resonanzkreis ist auf die Sollfrequenz des Netzes i abgestimmt. Tritt nun eine Frequenzänderung infolge einer Drehzahländerung des Generators.2 ein, so wird der Spannungsregler 4 ansprechen, da dieser durch den angekoppelten Resonanzkreis 9, i o innerhalb kleiner Abweichungen von der Sollfrequenz frequenzempfindlich gemacht worden ist. Die Spannungsänderung in Abhängigkeit von der Frequenzänderung, d. h. der Wert hat jetzt den durch die Kurve B-B in Fig. i angedeuteten Verlauf und bewirkt somit eine selbsttätige Regelung der Drehzahl. Infolge der größeren Steilheit der Kurve B-B werden schon bei sehr geringen Frequenzabweichungen genügend große Spannungsänderungen für die Stabilisierung erhalten.In FIG. 2, i denotes a network with a predominantly ohmic load, which is fed by an alternating current generator 2. For the excitation of the alternator: 2, an exciter 3 directly coupled to it is provided. In order to stabilize the speed control, the counteracting load torque of the network is artificially made similar to that of a network with a frequency-dependent load by changing the network voltage depending on the network frequency. For this purpose, an alternating current regulator 4 is provided which acts on the excitation winding 5 of the excitation machine 3 and causes a voltage change in the machine 2. The measuring circuit of the controller 4, consisting of the excitation coil 6 and the resistor 7, is coupled to a resonance circuit via a current transformer 8. This resonance circuit consisting of capacitance 9 and inductance io is matched to the setpoint frequency of network i. If a frequency change occurs as a result of a change in the speed of the generator. 2, the voltage regulator 4 will respond, since it has been made sensitive to frequency within small deviations from the setpoint frequency by the coupled resonance circuit 9, io. The change in voltage as a function of the change in frequency, ie the value now has the course indicated by the curve BB in FIG. i and thus effects an automatic control of the speed. As a result of the greater steepness of the curve BB, sufficiently large voltage changes for stabilization are obtained even with very small frequency deviations.

In Fig.3 ist eine weitere Einrichtung veranschaulicht, die sich von der bereits beschriebenen dadurch unterscheidet, daß es in diesem Fall auf sehr einfache Weise möglich ist, die Steilheit der Charakteristik einzustellen und den Bereich der Drehzahlstabilisierung zu bestimmen.In Figure 3, a further device is illustrated, which differs from that already described in that it is possible in this case in a very simple manner, the steepness of the Set the characteristic and determine the range of the speed stabilization.

In Fig. 3 bedeutet i wieder ein Netz mit vorwiegend Ohmscher Belastung, welches vom Wechselstromgenerator 2 gespeist wird. Die Erregung des Wechselstromgenerators .2 erfolgt über die Erregermaschine 3, und der Wechselstromregler 4 wirkt auf die Erregerwicklung 5 der Erregermaschine 3, um die Drehzahl in bereits beschriebener Weise zu stabilisieren. Im Meßstromkreis des Reglers 4 ist ein Widerstand i i eines Frequenzreglers 12 angeordnet, der über einen Transformator 13 mit dem Netz i gekuppelt ist, so daß bei einer Frequenzänderung im Netz dieser Frequenzregler den Spannungsregler 4 steuert. Im Resonanzstromkreis des Reglers i2 ist eine Kapazität 14 und eine Induktivität bzw. eine Drossel 15 angeordnet, mittels welcher in an sich bekannter Weise der Sollwert des Reglers bestimmt wird. Durch Abstimmung des Resonanzkreises 14,15 auf die Sollfrequenz des Netzes i wird daher erreicht, daß bei einer kleinen Frequenzabweichung infolge einer Änderung der Drehzahl des Generators.2 der Spannungsregler 4 durch die Einwirkung des Frequenzreglers auf das Meßsystem dieses Spannungsreglers anspricht. Es entsteht dann eine Spannungsänderung, die eine selbsttätige Stabilisierung der Drehzahlregelung der Maschine 2 bewirkt.In FIG. 3, i again means a network with a predominantly ohmic load, which is fed by the alternating current generator 2. The excitation of the alternator .2 takes place via the exciter 3, and the AC regulator 4 acts on the exciter winding 5 of the exciter 3 in order to stabilize the speed in the manner already described. In the measuring circuit of the controller 4, a resistor ii of a frequency controller 12 is arranged, which is coupled to the network i via a transformer 13, so that when the frequency changes in the network, this frequency controller controls the voltage regulator 4. A capacitance 14 and an inductance or a choke 15 are arranged in the resonance circuit of the controller i2, by means of which the setpoint value of the controller is determined in a manner known per se. By tuning the resonance circuit 14, 15 to the nominal frequency of the network i, it is achieved that in the event of a small frequency deviation as a result of a change in the speed of the generator.2, the voltage regulator 4 responds through the action of the frequency regulator on the measuring system of this voltage regulator. A voltage change then arises which automatically stabilizes the speed control of the machine 2.

Mit einer Einrichtung gemäß Fig. 3 erhält man eine - -Charakteristik, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Steilheit der Kurve C-C sowie die Größe der Stabilisierungszone kann durch eine Änderung der Statik des Frequenzreglers 12 ohne weiteres eingestellt werden, was sehr günstig ist, da man in diesem Fall eine selbsttätige Regelung bei außerordentlich kleinen Frequenzabweichungen erhält.With a device according to FIG. 3 one obtains a - -Characteristic as shown in Fig. 4. The steepness of the curve CC and the size of the stabilization zone can easily be adjusted by changing the droop of the frequency controller 12, which is very beneficial because in this case automatic control is obtained with extremely small frequency deviations.

Wenn das Netz i parallel mit einem anderen großen Netz geschaltet werden muß, besteht die Gefahr, daß die Spannungsänderung, die durch die Stabilisierungseinrichtung hervorgerufen wird, zu einem zu großen Blindstrom führen kann, wenn das große Netz die Frequenz nicht genau einhält. Damit daher sich diese künstliche Spannungsänderung nicht ungünstig auswirkt, kann man den Sollwert des Frequenzreglers 12 automatisch entsprechend der herrschenden Betriebsfrequenz nachstellen. Zu diesem Zweck ist ein Verstellmotor 16 vorgesehen, der den Drehanker 17 der Drossel 15 verstellt und somit die Selbstinduktion dieser letzteren ändert. Bevor der Frequenzregler in eine seiner Endlagen - kommt, wird dann durch den Reglersektor ein Kontakt 18 betätigt und der Stromkreis des Motors 16 geschlossen, wodurch ein selbsttätiges Nachstellen des Reglers gegen die Mittellage erfolgt. Auf diese Weise tritt nur eine vorübergehende Spannungsänderung ein, die zwecks Stabilisierung der Drehzahlregelung verwendet wird, aber sonst bleibt die Spannung dauernd unabhängig von der Frequenz.When the network i is connected in parallel with another large network must be, there is a risk that the voltage change caused by the stabilization device caused, can lead to a too large reactive current if the large network does not keep the frequency exactly. Hence this artificial voltage change does not have an unfavorable effect, the setpoint value of the frequency controller 12 can be set automatically Adjust according to the prevailing operating frequency. To that end is an adjusting motor 16 is provided which adjusts the rotating armature 17 of the throttle 15 and thus the self-induction of the latter changes. Before converting the frequency controller into a its end positions - comes, a contact 18 is then actuated by the regulator sector and the circuit of the motor 16 is closed, whereby an automatic readjustment of the controller takes place against the central position. That way, only a temporary one occurs Voltage change that is used to stabilize the speed control is, but otherwise the voltage remains permanently independent of the frequency.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for stabilizing the turbine speed in networks with predominantly ohmic loads by changing the network voltage in Dependence on the frequency, characterized in that the change in the mains voltage depending on the frequency by a voltage regulator, on whose Measuring system means act in such a way that .the necessary for stabilization Voltage change for small deviations from the target frequency remains limited. a. Device according to claim i, characterized in that the The voltage regulator's measuring system is coupled to a frequency-sensitive resonance circuit which limits the frequency-dependent voltage change to a certain value. 3. Device according to claim i, characterized in that a frequency controller is provided is, which acts on the measuring system of the voltage regulator in such a way that the frequency-dependent Change in voltage does not exceed a predetermined value. q .. establishment according to claim 3, characterized in that the frequency regulator has an adjusting device is equipped which automatically adjusts the setpoint of the frequency controller according to the adjusts to the prevailing network frequency. 5. Device according to claim q., Characterized in that that the adjusting device consists of an adjusting motor that is driven by the movement of the frequency controller is switched on and the self-induction in the excitation circuit of the regulator arranged choke coil and consequently also the setpoint of the regulator changes.