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Selbsttätige RegellHgseinnchtung für parallel geschaltete Mehrphasen-Wechselstrom- maschinen.
Elektrische Mehrphasen-Wechselstrommaschinen, insbesondere Drehstromgeneratoren, Zusatz- und Drehtransformatoren, die durch je einen selbsttätigen Regler gesteuert werden, können, sofern ein wesentlicher Spannungsabfall in den dazwischenliegenden Verbindungen nicht auftritt, nicht ohne weiteres parallel arbeiten, weil infolge kleiner Unterschiede in den Charakteristiken der Generatoren, Transfornwtoren und der Regler wattlose Ausgleichsströme auftreten. Man kennt zwar bereits verschiedene
Mittel, um diesen Umstand zu beseitigen. Diese beruhen im wesentlichen darauf, dass in der Netzspule des selbsttätigen Reglers ausser den von der verketteten Netzspannung zweier Phasen erregten Windungen noch vom Betriebsstrom der dritten Phase erregte Windungen wirksam sind.
Hiebei werden die Anschlüsse an den Regler so getroffen, dass beim Auftreten von nacheilenden Ausgleichsstromen der Regler die Spannung erniedrigt, bei voreilendem Strom die Spannung erhöht, so dass die Ausgleichsströme ver- schwinden.
In der Fig. 1 ist ein Strom-und Spannungsdiagramm einer Drehstrommasahine, in der Fig. 2 ein Diagramm der in der Netzspannungsspule der bekannten Regler wirksamen Ampèrewindungen dar- gestellt. u, v, w sind die Spannungen der einzelnen Phasen gegen den Nullpunkt. jE :. ,,, ist die verkettete
Spannung zwischen den Phasen v und mu, die in der Spannungsspule des Reglers wirksam sein möge.
Die von dieser Spule erzengten Amperewindungen sind mit AW,., bezeichnet. Der Strom in der dritten
Phase, der zur Kompensation der Ausgleichsströme ebenfalls auf der Spule des Reglers wirksam ist und dessen Phase bei einem Leistungsfaktor im Netz = 1 auf der Spannung E,.-,.. senkreelht steht, ist mit J" bezeichnet. Die von ihm erzengten Amperewindungen snd AWn, die resultierenden Amperewindungen AW1,
Aus der Fig. 2 erkennt man, dass bei einer derartigen Einrichtung der Regulierfehler, der sich durch
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starken Schwankungen der Belastung und des Leistungsfaktors durch eine mittlere Einstellung des Reglers nicht auszugleichen.
Gemäss der Erfindung kann man nun auch, wenn die Phasenverschiebung zwischen 0 und einem positiven oder negativen Höchstwert in weiten Grenzen schwankt, den Regulierfehler auf etwa 1#5% herabdrücken, ohne dass eine Änderung der Einstellung nötig ist und ohne dass die Empfindlichkeit auf Ausgleichsströme wesentlich verringert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Strom in der Kompensa-
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Vektoren AW" und AWv sind parallel den entsprechenden Spannungshpasen, die resultierenden Ampèrewindungen AW"-AW., sind um 30'hiergegen verschoben.
Die bei dem Leistungsfaktor 0'8 tatsächlich auftretenden Ampèrewindungen sind gegenüber dem Vektor ATV"-AW, um den dem Leistungsfaktor 0'8 entsprechenden Winkel verschoben, auf der Zeichnung mit ausgezogenen Linien und auf den richtigen Massstab reduziert dargestellt und mit AW'u-AW'v bezeichnet. Man erkennt, dass dieser Vektor annähernd senkrecht steht auf dem Vektor AWv-w'Hiebei ist der Regulierfehler praktisch 0 und auch dann, wenn der Leistungsfaktor zwischen 0-98 und 0#65 schwankt, ist er bei Vollast höchstens 1'5%.
Auch die Ausgleichsströme sind bei dieser Schaltung nicht grösser als etwa 10-11%, also nicht grösser als bei den bisher bekannten Einrichtungen.
In der Fig. 5 ist schliesslich noch ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung für zwei Drehstromgeneratoren dargestellt. 1 sind die Generatoren, 2 ihre Erregermaschinen mit den Neben-
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die an die Netzphase v, w angeschlossen ist und eine Stromwicklung 7, die über die parallel geschalteten Stromwandler 8 und 9 derart angeschlossen ist, dass in der Spule 7 die Differenz der Ströme in den Phasen u und w wirksam wird.
Statt zwei getrennte Spulen 6 und 7 zu verwenden, kann man auch in bekannter Weise durch Zusammenführen von Strom und Spannung auf der Sekundärseite der Wandler nur eine Wicklung auf dem Netzspannungsmagneten anordnen.
Gemäss der weiteren Erfindung lassen sich der Regelbereich und das Anwendungsgebiet der im vorstehenden beschriebenen Einrichtung dadurch wesentlich erweitern, dass eine der beiden Kompensationsspulen, die den Strom einer Generatorphase auf den Regler einwirken lässt oder auch beide veränderliche Ampèrewindungszahl besitzen. In Fig. 6 der beiliegenden Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele hiefür dargestellt. In der Fig. 6 bedeuten die gleichen Zahlen Gleiches wie in Fig. 5. Auf dem Netzspannungsmagneten 5 des Reglers sind die Spannungswicklung 6, die an die Phasen U W angeschlossen ist, und die Stromwicklungen 10 und 11 angebracht, die von den Phasen U und V erregt werden.
Bei dem Generator I besitzt die Stromwicklung 10 verschiedene Anzapfungen, die zu einem Kurbel-¯ sehalter oder zu einem Klemmbrett führen und die eine Abgleichung der Ampèrewindungszahl der
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geschaltet. Beim Generator III sind die Spulen 10 und 11 zu einer einzigen'Spule zusammengefasst.
Die Bildung der Differenz der beiden Ströme erfolgt hier in einem besonderen Stromwandler 12, dessen eine Primärwicklung oder dessen beide Primärwicklungen anzapfbar sind.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist aus dem Diagramm, Fig. 7, zu ersehen. Die Strecke 6-0 stellt die Amperewindungen der an der verketteten Spannung U-W liegenden Spannungswicklung 6 dar. Mit diesen setzen sich die Ampèrewindungen 0-10 der von dem Strom der Phase V gespeisten Wicklung 10 zusammen, wobei ein Leistungsfaktor von etwa 0'7 und der Vollaststrom angenommen werden soll. Unter dem Einfluss der Wicklung 6 und der Wicklung 10 würde, da der Regler die resultierende Ampèrewindungszahl konstant halten will, die Maschinenspannung auf einen der Strecke 60-0 entsprechenden Wert fallen.
Durch die in der Phase U liegende Stromwicklung 11 wird die Ampèrewindungszahl 10-11 erzeugt, deren Grösse durch entsprechende Anzapfung so gewählt ist, dass die resultierende Ampère- windungszahl 6-77 der normalen 6-0 praktisch gleich ist. Da das Verhältnis der Ampèrewindungszahl der Stromwicklungen zu der der Spannungswicklung klein ist, so wird bei den verschiedenen Maschinenbelastungen und bei gleichbleibendem Leistungsfaktor der Regler praktisch konstante Spannung ein stellen.
Bei Auftreten eines Ausgleichsstromes zwischen zwei Maschinen wird bei der zu hoch erregten in der Wicklung 10 die Ampèrewindungszahl der Netzspule um die Beträge ll-lOi und 101-111 ent- sprechend den Ausgleichsblindströmen der Phasen V und U sich ändern. Bei gleichbleibender Gesamtampèrewindungszahl müsste also der Regler versuchen, die Spannung auf den Wert 61-0 derart herab- zuregulieren, dass 6i-lli = 6-0 ist. Da bei dem Regler der anderen Maschine die Ausgleichblind- ströme umgekehrt wirken, so kommen bei diesem Regler die Ampèrewindungen 11-102 und 102-112 hinzu. Der Regler müsste daher die Spannung auf den Wert 62-0 erhöhen, wenn die resultierende Ampère- windungszahl 62112 wieder den normalen Betrag 6-0 annehmen soll.
Da nun bei beiden Maschinen nur ein und dieselbe Spannung möglich ist, werden die Regler eben so regulieren, dass die Ausgleichs- blindströme verschwinden.
Für einen anderen Leistungsfaktor, als in obigem Beispiel angenommen, tritt natürlich je nach der
Grösse der Abweichung eine Spannungsänderung ein. Da aber der mittlere Netzleistungsfaktor sieh meist sehr wenig ändert, genügt fast immer nur eine einmalige Einstellung der Anzapfung.
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Für die praktische Ausführung bleibt es sich gleich, ob die Spule 10 oder die Spule 11 oder beide Anzapfungen besitzen. Ferner ist es gleichgültig, ob die beiden Stromkomponenten auf zwei getrennte Wicklungen wirken, oder ob nur eine Wicklung benutzt wird, wobei die Zusammensetzung ausserhalb des Reglers, z. B. auf einen Stromwandler mit einer Sekundärwicklung und zwei Primärwicklungen (s. Generator 111) geschieht, von denen die eine oder beide anzapfbar sind. Ferner kann die Einwirkung der beiden Stromkomponenten auf die Spannungswicklung direkt oder auf deren Vorwiderstand erfolgen.
Eine Änderung der Grösse der einzelnen Stromkomponenten kann man auch zweckmässig durch den Stromwandlern bzw. den Stromwieklungen parallel geschaltete Widerstände einstellen (s. Generator 11).
Für Zusatztransformatoren bzw. Drehtransformatoren tritt an Stelle des Tirrillreglers beispiels-
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Zusatztransformators bzw. zur Verstellung der Rotoren des Drehtransformators gibt.
PATENT-AN SPRÜCHE :
1. Selbsttätige Regelungseinrichtung für parallel geschaltete Mehrphasen-Wechselstrommaschinen, bei denen auf dem Regler eine von der verketteten Spannung zweier Netzphasen erregte Wicklung und eine von der Stromstärke in der dritten Netzphase abhängige Kompensationswicklung wirkt und bei denen die Phasenverschiebung zwischen 0 und einem positiven oder einem negativen Höchstwert
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Strom in der dritten Netzphase in der Phase derartig verschoben ist, dass bei dem in der Anlage auftretenden mittleren Leistungsfaktor dieser Stromvektor annähernd senkrecht steht auf dem in der Spannungspule (6) des Reglers fliessenden Strom.