DE974771C

DE974771C - Selbsttaetige Regelung von Synchron- oder Asynchronmaschinen

Info

Publication number: DE974771C
Application number: DES3576D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Leukert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-04-17
Filing date: 1942-04-17
Publication date: 1961-04-27

Description

Selbsttätige Regelung von Synchron- oder Asynchronmaschinen Zur selbsttätigen Regelung von Synchron- oder Asynchronmaschinen werden bekanntlich mechanische Regler verwendet, bei denen neben zu bewegenden Massen auch bewegte Kontakte vorhanden sind. Vor allem bei großen Erregerleistungen bzw. großer Regelgeschwindigkeit ist es daher erwünscht, diese Regler zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, beispielsweise zur Kompoundierung asynchroner Blindleistungsmaschinen, die Erregung aus zwei gegeneinanderwirkenden Komponenten zusammenzusetzen, von denen die eine sich mit der Netzspannung mehr als proportional ändert. In den Fig. i und 2 ist eine solche Erregung an Hand einer Synchronmaschine erläutert. Die in Fig. i dargestellte Synchronmaschine SM ist mit ihrem Ständer S an das Netz N angeschlossen. Ihr Läufer wird über die Schleifringe SR von der Erregermaschine EM her erregt, deren Läufer mit dem der Synchronmaschine mechanisch gekuppelt ist. Die Erregermaschine EM besitzt zwei Erregerwicklungen W1 und W2, die gegeneinanderwirkende Felder erzeugen. Hierbei wird die eine Wicklung über den Transformator T und die Gleichrichteranordnung h1 und die zweite über die mit Eisenkern versehene Drosselspule D, den Stromwandler ST und die Gleichrichteranordnung V2 gespeist.
Im Kreis der Erregerwicklung W1 liegt der regelbare Widerstand R, durch den der Sollwert der einzuregelnden Spannung vorgeschrieben wird. Ferner kann in den Kreis der Erregerwicklung W2 ein zusätzlicher Widerstand eingeschaltet werden, um die gegenseitige Kopplung zwischen den beiden Erregerkreisen und damit die Dämpfung zu verringern.
Zur Erregung der Erregermaschine EM wirkt also eine allein von der Spannung des Netzes N abhängige Komponente einer durch die Netzspannung und die Sättigung der Eisendrosselspulen D bedingten Komponente entgegen. Dies sei an Hand der in der Fig. 2 angegebenen. Kennlinien erläutert. Hierbei ist in der Abszi.ssenrichtung die Spannung E, in der Ordinatenrichtung der durch die Erregerwicklung W1 fließende Strom i"" der der Erregerwicklung W2 zugeführte Strom id bzw. der resultierende Erregerstrom i, aufgetragen. Wie dem Schaubild entnommen werden kann, steigt der Strom i", im wesentlichen proportional der Spannung an. Die Kennlinie des Stromes id ist hingegen mit Rücksicht auf die von einer bestimmten Spannungshöhe ab sich stark auswirkende Sättigung der Eisendrosselspulen stark gekrümmt. Sie steigt nach einem anfänglichen flachen Verlauf bei höheren. Spannungen sehr steil an. Der Übergang zwischen dem flach verlaufenden Ast und dem steilen Teil kann beliebig beeinflußt werden. Dazu können die Eisenwege der Drosseln z. B. durch Verstellung von Kernstücken bzw. von Luftspalten veränderlich sein. Auch Anzapfungen an den Drosselspulen können vorgesehen werden. Die Form der Kennlinie id läßt sich ferner durch die Wahl des Werkstoffes für den Eisenweg, insbesondere Eisenkern, weitgehend beeinflussen. Wie aus dem Schaubild zu ersehen ist, ergibt sich der Erregerstrom im wesentlichen als Differenz zwischen den Strömen id und i", bei einer bestimmten Spannung E. Die dargestellte Erregerstromlinie ist mit Rücksicht auf die dabei nicht berücksichtigte, in den Erregerkreisen vorhandene Sättigung etwas überhöht. Sie wird praktisch etwas flacher sein.
Durch die Erfindung wird eine solche Erregeranordnung mit zwei gegeneinanderwirkenden Erregerkomponenten, von denen die eine sich mit der Netzspannung mehr als proportional ändert, verbessert. Gemäß der Erfindung wird die zweite Erregerkomponente aus zwei gegeneinandergeschalteten Anteilen zusammengesetzt, von denen der eine entweder gleichbleibt oder proportional der Netzspannung zu- oder abnimmt, während der zweite beispielsweise infolge Sättigung von Eisendrosselspulen mit der Netzspannung mehr als proportional ansteigt. Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn man in Weiterbildung des Erfindungsgedankens die für die Nichtlinearität der ersten Erregerkomponente benutzten Eisendrosselspulen gleichzeitig dazu verwendet, den zweiten Anteil der zweiten Erregerkomponente sich mehr als proportional mit der Netzspannung ändern zu lassen. Auf diese Weise ergibt sich bei geringem Aufwand eine hohe Ansprechempfindlichkeit auch bereits bei kleinsten Netzspannungsänderungen. Gleichzeitig wird eine hohe Regelgeschwindigkeit erzielt.
An Hand des Diagramms der Fig. 3 sei die Erfindung erläutert. Dieses Diagramm, das in seiner Darstellungsart dem Diagramm der Fig.2 entspricht, läßt erkennen, daß die Erregerkomponente i", durch die beiden Anteile i",, und i",2 gebildet wird. Von diesen beiden Anteilen ändert sich der Anteil i",1 linear mit der Netzspannung, und zwar ist im Beispiel der Fig. 3 angenommen worden, daß der Anteil i,.1 über den Betriebsbereich gleichbleibt, so daß die zugehörige Kennlinie eine Parallele zur Abszissenachse ist. Der zweite Anteil i",2 ändert sich beispielsweise infolge der Sättigung von Eisendrosselspulen sehr stark, so daß die Überlagerung der Anteile i",, und z",2 die Kennlinie der Erregerkomponente i", ergibt. Die andere Erregerkomponente ändert sich wie beim Diagramm der Fig. 2 entsprechend der Kennlinie 'd, so daß sich ein mit abnehmender Spannung sehr stark und schnell zunehmender Erregerstrom i, ergibt. Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Erregerstromes ergibt sich damit eine besonders kräftige Stoßerregung, wie sie für viele Anwendungsfälle erwünscht ist.
In Fig. 4. ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die aus dem Netz N gespeiste Synchronmaschine SM entsprechend der Erfindung erregt wird. Zu diesem Zweck sind die beiden mechanisch ' miteinander gekuppelten Gleichstromerregermaschinen HEM1 und HEAI, vorgesehen, deren in Reihe geschaltete Ankerspannungen dieErregerwicklung derHaupterregermaschineEM speisen. Die Gleichstromerregermaschine HE-T1 ist mit den beiden Erregerwicklungen HWi und HW2 versehen. Die Erregerwicklung HW, wird über den Transformator T und die Gleichrichteranordnung h, vom Netz N gespeist, während die zweite Erregerwicklung HW2 der Gleichstromerregermaschine HEM1 in Reihenschaltung mit der Erregerwicklung HTV, der Gleichstromerregermaschine HE'112 über die Drosselspule D, den Stromwandler ST und die Gleichrichteranordnung T,2 an das Netz N angeschlossen ist. Die Gleichstromerregermaschine HEM, liefert damit die Erregerkomponente, die sich beispielsweise entsprechend der Kennlinie id der Fig. 3 stärker als proportional mit der Netzspannung ändert, während die Gleichstromerregermaschine HEM, die beispielsweise entsprechend der Kennlinie i", der Fig. 3 verlaufende Erregerkomponente erzeugt. Die beiden Erregerwicklungen HW1 und HW2 der zuletzt genannten Erregermaschine erzeugen die beiden Anteile i",1 und i",2, aus denen beispielsweise entsprechend Fig. 3 die Erregerkomponente i", zusammengesetzt wird. Die Eisensättigung der Drosselspule D wird also gleichzeitig für die Kennlinie der von der Gleichstromerregermaschine HEM2 gelieferten Erregerkomponente und für die Kennlinie des zweiten Anteiles der anderen Erregerkomponente (Wicklung HW2 der Gleichstromerregermaschine HEM,) verwendet. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, den zweiten Anteil i",2 der Erregerkomponente i", auch proportional mit der Netzspannung abnehmen zu lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttätige Regelung von Synchron- oder Asynchronmaschinen, deren Erregung aus zwei gegeneinanderwirkenden Komponenten besteht, von denen die eine sich mit der Netzspannung mehr als proportional ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erregerkomponente sich aus zwei gegeneinandergeschalteten Anteilen zusammensetzt, von denen der eine entweder gleichbleibt oder proportional der Netzspannung zu- oder abnimmt, während der zweite beispielsweise infolge Sättigung von Eisendrosselspulen mit der Netzspannung mehr als proportional ansteigt.
2. Regelung nach Anspruch i, bei der die starke Änderung der einen Erregerkomponente durch die Sättigung von Eisendrosselspulen erzielt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisendrosselspulen gleichzeitig für die Änderung des zweiten Anteiles der zweiten Erregerkomponente dienen.
3. Regelung nach Anspruch i für die Erregung von Synchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei beispielsweise mechanisch gekuppelte Gleichstromerregermaschinen (HEAIi, HE-V2) vorgesehen sind, deren in Reihe geschaltete Ankerspannungen entweder unmittelbar oder über eine Haupterregermaschine (EM) die Erregerwicklung der Synchronmaschine speisen, und daß für die Erregung der Gleichstromerregermaschinen (HEMi, HEM2) zwei von der Netzspannung gespeiste Gleichrichteranordnungen vorgesehen sind, von denen die eine (Tl2) infolge Einschaltung von mit Eisensättigung arbeitenden Drosselspulen eine mit der Netzspannung mehr als proportional ansteigende Gleichspannung liefert, die beide Gleichstromerregermaschinen (HEMl, HEM2) vorzugsweise in Reihenschaltung ihrer Erregerwicklung erregt, während die mit der Netzspannung proportional ansteigende Gleichspannung der anderen Gleichrichteranordnung (h1) eine Erregerwicklung der einen Gleichstromerregermaschine (HEA11) speist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 386 324, 478 734. 595 624, 648 3o2, 659 142, 669 873, 719 192; deutsche Patentanmeldung S 110391 VIIId/2id2 (deutsche Patentschrift Nr. 720 o61) ; schweizerische Patentschrift Nr. 144 777; französische Patentschrift Nr. 7o6 ioo; A r n o 1 d, b>Wechselstromtechnik«, 1904, IV.Band, S. 386; »Elektrotechnische Zeitschrift«, 1931, S. 1083 bis 1o86; 1932, S. 550 und I0201 bis 1032. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 759 8o1.