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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.
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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.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der AusfühTungsbeispiele der
Fig. i bis 3 der Zeichnung näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.