DE958309C - Anordnung zur Regelung der Erregung von Synchronmaschinen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Regelung der Erregung von Synchronmaschinen Bekanntlich kann man für die Erregung von Synchronmaschinen und für die selbsttätige Ausregelung der Netzspannung deir Maschine in Abhängigkeit vom. Belastungsstromänderungen. eine Anordnung vorsehen., bei der der Erregerwicklung der Synchronmaschine in Stromüberlagerung und über Gleichrichter zwei Erregerstromanteile zugeführt werden, von. denen der eine dem Belastungsstrom der Synchronmaschine, der andere ihrer Spannung verhältnisgleich ist. Damit diese beiden Erregerstromanteile sich unabhänglig voneinander ausbilden können, wirkt die Netzspannung auf die Erregung über eine Drosselspule ein, die derart groß bemessen ist, daß sie, unabhängig von der Spannung an der Erregerwicklung der Synchron: masclvne, dien spannungsabhängigen Erregerstromenteil vorschreibt. Es besteht manchmal der Wunsch, über die durch die Schaltung als solche bereits. bewirkte Grobregelung der Spannung noch eine zusätzliche Feinregelung durchzuführen, um die Spannungsgenauigkeit zu verbessern. Man kann dies z. B. in, der Weise bewirken:, daß man die Leistung der den. Grundanteil vorschreibenden Drosselspule beeinflußt. Es ergibt sich dabei jedoch ein ziemlicher Regeleufwand:, weil die Leistung dieserDrosselspule verhälrtnismäßiggroß ist. Bildjet man den Gleichrichterumspanner regelbar aus, so ist nachteilig, daß die Spannung an dieser Stelle je nach der Belastung in weiten Grenzen und; schnell schwanken muß.
• Gemäß der Erfindung wird bei einer Synchronmaschine, bei der der Erregerwicklung in Stromüberlagerung zwei Erregerstromanteile zugeführt werden, von denen, der eine spannungs-, der andtre stromabhängig ist, der geschilderte Nachteil dadurch vermieden, daß für die Lieferung des. spann nungsverhältnisgleichen Erregerstromanteils eine aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehende Konstantstromanordnung vorgesehen; ist, die von der Netzspannung über eine Regeleinmichtung gespeist wird und an der der Strom der Invduktivität und der Kapazität mit gleicher Phasenlage den die Erregerwicklung über Gleichrichter speisenden Erregerumspanner speisen.. Bei dieser Anordnung fließen also die verhältnismäßig starken Blindströme der Kapazität und der Induktivntät der Konstants@tromanordnung nicht über die vorgeschaltete Rege1vinrichtung, da sie sich hier infolge ihrer Phasenlage gegenseitig aufheben. Über die Regeleinrichtung fließt nur die geometrische Differenz der beiden Ströme, die dem Grundanteil der tatsächlich benötigtem. Erregerleistung entspricht und die gegenüber den Blindströmen verhältnismäßig klein ist. Andererseits übt aber die Konstantstromanordnung dieselbe Wirkung aus wie die obergenannte Drosselspule, nämlich: die Erzwingung einer voneinander unabhängigen Überlagerung der strom- und spannungsabhängigen Erregerstromanteile an der Erregerwicklung. Man kann datier der Komstants.tromanord'ung eine regelbare Anordnung vorschalten, die entsprechend ihrem Regelbereich lediglich für einen Bruchteil der Grunderregerleistung der Synchronmaschine bemessen zu werden braucht. Die Konstantstromanordnung hat außerdem den Vorteil, daß sie bei der Resonanzfrequenz die Selbsterregung dLCs Generators durch die Resonanz ermöglicht.
• Im folgenden ist die Erfindung an Hand der AusfühTungsbeispiele der Fig. i bis 3 der Zeichnung näher erläutert.
• In Fig. i ist r eine an ein Dreiphasenmetz angeschlossene Synchronmaschine, 2 ist ihre Antriebsmaschine. Für die Erregung der Synchronmaschine über Schleifringe dient ein Erregerumspanmer 4, der über die dreiphasige Gleichrichterschaltung 3 die.: Erregerwicklung speist. Dem Gleichrichterumspanner werden nun die strom- und spannungsab, hängigen Erregerstromunteile dadurch zugeführt, daß erstens ein Teil seiner Zweitwicklung mit, der Ständerwicklung der Maschenei i in Reihe geschalt-t und zweitens seine Erstwicklung über die Konstantstromschaltung und über etine Regeleinrichtung an die Netzspannung angeschlossen ist. Zu diesem Zweck sind der Anfang und das Ende der drei Phasen der Erstwicklung einerseits an Drosselspulen 5, andererseits an Kondensatoren ti angeschlossen. Die Kondensatoren sind - wie dargestellt - in Dreieck geschaltet, und -die drei Eckpunkte sinn: an die unteren Enden der drei Phasen der Erstwicklung von. 4 angeschlossen.. Die Erstwicklung besitzt Mittenanzapfungem., die über die Regeleinrichtung 7 an, dien Netzspannung angeschlossen sind. Diese Schaltung hat, wie aus den eingezeichneten Pfeilen zu erkennen ist, zur Folge, da,ß _ in den drei Phasen. der Erstwicklung die Ströme oberhalb und unterhalb der Mitten.-anzapfung im wesentlichen gleichphasig sind und dem Strom. der Drosselspule bzw. dem des Kondensators entsprechen. In dien Verbindung zwischen der Mittenanzapfung und dien Netz fließt hingegen der vektorielle Summenstrom von Drosselspule und, Kapazität, der bei Abstimmung dlieser beiden. auf die Resonanz mit der Netzfrequenz, wie dies für Konstantstromschaltungen bekannt ist, der vom Gleichrichterumspanner ¢ für. die Speisung der Erregerwicklung entwickeltem Spannung entspricht. Der von der Anordnung gelieferte Strom für die Grunderregung ist ja unabhängig von. der Bürde konstant.
• Der Grundanteil des Erregerstromes. der Synchronmaschine wird nun dadurch. geregelt, daß der Kontarntstromschaltung vom Netz eine regelbare Spannung zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist die Konstantstromschaltung über einen: Zusatzurnspanner 7 an die Netzspannung angeschlossen.. Dieser ist als. einfacher Drehumspanner ausgebildet; seine Erstwicklung wird: von der Netzspannung gespeist, seine Zweitwicklung ist mit der Netzspannung in Reihe geschaltet, und je nach der Stellung des Läufers bewirkt sie eine Verminderung oder eine Vergrößerung der der Konstantstromschaltung zugeführten. Spannung. Der Drehumspanner könnte auch als Doppeldrehumspanner ausgeführt sein, so daß seine Zweitspannung sich nur in. der Größe ändert. Jedoch ist dies, sofern; der Grundanteil der Erregung der Synchronmaschine nur in geringem Umfang geregelt wird, im allgemeinen nicht erforderlich. Durch den Regelumspanner 7 wird die Spannung am Glenchrichterumspanner 4 und an der Drosselspule 5 bzw. an dem Kondensator 6 um den kleinen Betrag verändert, der für die genaue Ausregelung der Spannung der Synchronmaschine erforderlich ist.
• Die Anordnung nach Fig.2 unterscheidet sich von der der Fig, i nur dadurch, daß die Regeleinrichtung für die Konstantstromschaltung aus eiinem gewöhnlichen Drenphasenumspanner 9 besteht, dessen. Zweitwicklung wieder mit der Netzspannung in Reihe geschaltet ist, während seine Erstwicklung über eine regelbare Drosselspulenanordnung 8 von. der Netzspannung gespeist wird. Diese regelbare Drosselspulenanordnung 8 ist nun, als Magnetverstärker ausgebildet, wobei ein steuernder Gleichstrom die Sättigung der Drosselspulen und damit ihren Widerstandswert auf der Wechselstromseite beeinflußt. Zweckmäßig handelt es sich dabei um einen Magnetverstärker mit Spannungssteuerung und mit Selbstsättigung, wobei dann in bekannter Weise mit den beiden Drosselspulen. des Verstärkers noch Gleichrichter i i (Trockengleichrichter) in Reihe geschaltet sind. Diese Selbstsättigungsschaltung mit Spannungssteuerung besitzt einen besonders hohen Verstärkungsgrad und eine geringe Steuerleistung, so daß die der Glei.chstromvoTmagnetisiarungswiaklung zugeführte Leistung trotz geringer Größe eine schnelle und starke Änderung der Erregung der Synchronmaschine herbeiführt. Die Gleichstrromvormagnetisierung des Magnetverstärkers wird in einer bekannten Weise von der Netzspannung der Synchronmaschine gesteuert.
• In Fig.3 ist noch dargestellt, wie man auch durch Zwischenschaltung eines Steilwiderstandes io zwischen der Netzspannung und der Konstantstromschaltung denGrundanteil des. Erregerstromes nach Belieben steuern oder regeln kann.. Der Steilwiderstand io braucht wiederum nur für einen Bruchteil der ohmschen Erregerleistung der Synchronmaschine bemessen: zu werden, so daß man mit kleinem Aufwand und kleinen Leistungen. für diesen Widerstand auskommt. Außerdem entfällt hierbei der Nachteil, den, ein für Regelzwecke parallel zum Gleichrichter 3 liegender Widerstand aufweisen würde, daß nämlich beim Laststoß ein großer Teil des Erregerstromes in dem: Parallelweg mit seiner kleinen Zeitkonstante (Null) ger drängt wird.
• Die beschriebenen Anordnungen können, auch für Netzersatzanlagen (z. B. in Verstärkerämtern) verwendet werden, wobei die das Ersatznetz speisende Synchronmaschine einerseits rain einem aus dem Versorgungsnetz gespeisten Antriiebsmotor, andererseits mit einem Schwungrad gekuppelt ist, aus dem bei einem Ausfall des. Versorgungsnetzes der Synchrongenerator so lange Energie bezieht, bis 'der Antriebsmotor auf eine Ersatzs.tromquelle umgeschaltet ist.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung der Erregung von. Synchronmaschinen, bei der der Erregerwicklung in Stromüberlagerung zwei Erregers.tromanteile zugeführt werden, von denen der eine denn Strom der Synchronmaschune, der zweite deren Spannung verhältnisgleich ist, dadurch' gekennzeichnet, daß für die Lieferung des. spannungsverhältnisgleichen Erregerstromanteils eire aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehende Konstants.tromanordnung vorgesehen ist, die von der Netzspannung über eine Regeleinrichtung gespeist wird und von der die geometrische Differenz des. Drossel- und des. Komdensatorstrames dien die Erregerwicklung über Gleichrichter speisenden Erregerumspanner zugeführt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch ger kennzeichnet, daß die von der Netzspannung der Konstantstromanordnung zugeführte Spannung in ihrer Größe geregelt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch. gekennzeichnet, daß zwischen dem Netz und er Konstantstromanordnung ein regelbarer Umspanner eingeschaltet ist, dessen Zweitspannung der Netzspannung zu- oder gegengeschaltet ist. q..
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Drehumspanner für dhe Spannungsregelung.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, da,-durch gekennzeichnet, daß ein Umspanner mit seiner Zweitwicklung in Reihe mit dem Netz die Konstantstroman;ordnung speist, während seine Erstwicklung über regelbare Drosselspulen von der Netzspannung erregt wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbaren Drosselspulen als Magnetverstärker mit Spannungss@beuemang (Selbstsättigung) ausgebildet sind.
7. 7. Anordnung nach Anspruch i, dadurch ge kennzeichnen, daß dem Gleichrichterumspanner auch der dem Belastungsstrom der Synchronmaschine verhältnisgleiche Erregerstromanteil zugeführt wird, z. B. durch Einschaltung eines Teils einer Umspamnenvicklung in den Ständerstromkreis der Synchronmaschine.