DE942941C

DE942941C - Verfahren zum Erregen von Synchrongeneratoren

Info

Publication number: DE942941C
Application number: DEG7050A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Franz Heiles
Original assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Current assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Priority date: 1951-09-28
Filing date: 1951-09-28
Publication date: 1956-05-09

Description

Verfahren zum Erregen von Synchrongeneratoren Die Erzeugung des Erregerstroms für Synchrongeneratoren stößt auf keine technischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten, wenn die Nenndrehzahl der Synchronmaschine wenigstens einige hundert Umläufe je Minute beträgt. Die Erregermaschine wird dann im allgemeinen unmittelbar mit der Synchronmaschine gekuppelt und hat die gleiche Drehzahl wie diese. Diese Anordnung wird aber um so unvorteilhafter, je geringer die Nenndrehzahl der Synchronmaschine ist, da die langsam laufende Erregermaschine größer und ihre Herstellungskosten im Vergleich zu denen des ganzen Maschinensatzes zu hoch werden. Eine Möglichkeit, zu einer kleineren und billigeren Erregermaschine zu kommen, besteht darin, diese nicht direkt mit der Hauptmaschine zu kuppeln, sondern sie über Getriebe oder Riemen mit höherer Drehzahl anzutreiben. Für Dauerbetrieb sind derartige Antriebe wegen der ihnen anhaftenden betrieblichen Nachteile wenig geeignet.
Zweckmäßig ist es in diesem Fall, einen besonderen schnell laufenden Umformersatz für die Erregung vorzusehen, bei dem als Antriebsmaschine in üblicher Weise ein Drehstrommotor dient. Dies ist ohne weiteres möglich, wenn unabhängig von der zu erregenden Maschine schon ein Drehstromnetz vorhanden ist, also z. B: dann, wenn es sich um Synchronmotoren oder um Generatoren für Kraftwerke mit mehreren Maschinensätzen handelt. Schwierigkeiten treten jedoch auf, wenn es sich um Generatoren für Einzelbetrieb handelt. Im stationären Betrieb kann dann zwar der Antriebsmotor des Erregerumformers von der Synchronmaschine gespeist werden, aber es gelingt nicht ohne weiteres, in diesen stationären Zustand hineinzukommen.
Es bedarf dazu zunächst offenbar eines Energiespeichers, dessen Energie ausreicht, um das magnetische Feld der Synchronmaschine aufzubauen. Als Energiespeicher kann z. B. eine Akkumulatorenbatterie Verwendung finden, die zur Erregung der Synchronmaschine so lange herangezogen wird, bis die steigende Drehstromspannung den Betrieb mit dem Umformersatz ermöglicht. Die Benutzung einer Batterie für diesen Zweck ist jedoch teuer und außerdem mit den bekannten Nachteilen verknüpft, welche jede Benutzung einer derartigen Batterie mit sich bringt.
Ausgehend von einem bekanntgewordenen Vorschlag zur Beseitigung der technischen Schwierigkeiten beim direkten Kuppeln -von Erregermaschinen mit dem Generator bei hohen Drehzahlen, nach welchem ein mit dem Hauptgenerator gekuppelter Hilfsgenerator als Hilfserregermaschine die Erregung des Synchrongenerators so lange mit Strom beliefert, bis dieser selbst Energie zum Antrieb des eigentlichen Erregeraggregats abgeben kann, schlägt die Erfindung vor, lediglich eine kleine Hilfsgeneratormaschine mechanisch mit dem Synchrongenerator zu kuppeln und das eigentliche Erregeraggregat über dessen als Motor geschaltete Gleichstrommaschine im kinetischen Sinne eventuell unter Verwendung eines mit dem Erregerumformersatz in an sich bekannter Weise gekuppelten Schwungrades hochzufahren, worauf das Aggregat nach Abschaltung des Hilfsgenerators vermöge der ihm innewohnenden kinetischen Energie die Erregung des Synchrongenerators übernimmt. Der auf diese Weise erregte Generator speist anschließend in an sich bekannter Weise seinerseits das Erregeraggregat drehstromseitig.
Das Aufladen dieses Energiespeichers kann zwar grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, wird aber im allgemeinen zweckmäßig vom Synchrongenerator bzw. dessen Antriebsmaschine aus durchgeführt.
Die Leistung und damit die Größe der Hilfserregermaschine, die sich bei der Einrichtung, von der die Erfindung ausgeht, etwa auf ein Viertel der Größe des Haupterregers reduzierte, kann bei der Ausbildung des entsprechenden Hilfsgenerators nach der Erfindung, je nachdem, welche Zeitspanne für das Verfahren zur Verfügung steht, beinahe beliebig klein gewählt werden.
In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens dargestellt.
Der Synchrongenerator I speist in stationärem Zustand (über den Transformator 2) den Drehstrommotor 3, der die Erregermaschine 4 antreibt. Diese speist über den Schalter 7 (Schalterstellung links) die Indüktorwicklung der Synchronmaschine. Wenn (wie es meistens der Fall sein wird) das natürliche Schwungmoment der beiden Maschinen 3 und 4 als Energiespeicher nicht ausreicht, wird noch ein besonderes Schwungrad 5: vorgesehen.
Zum Aufladen des Energiespeichers bei der Inbetriebsetzung der Anlage ist noch der mit der Synchronmaschine gekuppelte Gleichstromgenerator 6 (Hilfsgenerator) vorgesehen, von ihm wird über den Schalter 7 (Schalterstellung rechts) die vorübergehend als Motor arbeitende Erregermaschine 4 gespeist. Der Gleichstromgenerator 6 kann in seinen Abmessungen bedeutend kleiner gehalten werden als eine unmittelbar mit der Hauptmaschine gekuppelte Erregermaschine; er ist überdies nur so lange in Betrieb, bis das Aufladen des Energiespeichers beendet ist.
Der Hilfsgenerator wird noch kleiner und billiger, wenn man ihn über Riemen oder Getriebe mit -höhere Drehzahl antreibt. Die betrieblichen Nachteile fallen. hier der geringeren Leistung wegen weniger ins Gewicht als bei einer auf diese Weise angetriebenen Erregermaschine. Da überdies der Hilfsgenerator nur für die Zeit der Aufladung des Energiespeichers benötigt wird, kann man .ihn später (etwa mittels einer ausrückbaren Kupplung oder einer Leerscheibe) stillsetzen.
Das Inbetriebsetzen der Anlage geht also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in folgender Weise vor sich: Der Synchrongenerator I wird mittels seiner Antriebsmaschine hochgefahren; gleichzeitig wird dabei der Hilfsgenerator 6 auf seine Nenndrehzahl gebracht. Über den Schalter 7 (Schalterstellung rechts) wird dann die Erregermaschine 4 .(als Motor) und mit ihr das Schwungrad 5 und der Drehstrommotor 3 hochgefahren. Dies kann geschehen bis etwa zur synchronen Drehzahl. Nach dem Hochfahren des Umformersatzes mit Schwungrad wird der Schalter 7 in die linke Stellung umgelegt. Die Erregermaschine wird nun :zum Generator und baut das Magnetfeld der Synchronmaschine auf. Die dazu benötigte Arbeit wird der Bewegungsenergie der umlaufenden Massen entnommen; die Drehzahl des Umformersatzes sinkt also ab. Gleichzeitig steigt aber die Spannung an der Synchronmaschine und damit auch am Drehstrommotor 3. Von einem bestimmten Augenblick an überwiegt dann das Drehmoment des Motors 3, das Lastmoment der Erregermaschine q.. Der Umformersatz wird dann wieder beschleunigt, bis der normale Betriebszustand erreicht ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Erregen von Synchrongeneratoren, die mit einem mechanisch mit ihnen gekuppelten Hilfsgenerator und einem gesonderten, aus Drehstrommotor und Gleichstromgenerator bestehenden Erregeraggregat ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufbau des Erregerfeldes des Synchrongenerators (i) benötigte Arbeit der Bewegungsenergie der umlaufenden Massen des Erregeraggregates (3, 4) entnommen wird, die dem Aggregat zuvor von dem Hilfsgenerator (6) über die vorübergehend als Motor geschaltete Gleichstrommaschine (4) des Erregeraggregates (3, 4) zugeführt wurde.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator (6) vom Synchrongenerator (I) abkuppel- und stillsetzbar ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator (6) mittelbar über Zwischengetriebe mit dem Synchrongenerator gekuppelt ist.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregeraggregat (3, 4) zusätzlich in an sich bekannter Weise mit einem Schwungrad ausgerüstet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 615 370, 461 843, 819 71o, 687 001.