DE1071207B - DEVICE FOR REGULATING THE LOAD OF A THREE-PHASE GENERATOR IN A THREE-PHASE SYSTEM WITH AT LEAST TWO PARALLEL, SEPARATELY DRIVEN THREE-PHASE GENERATORS - Google Patents
DEVICE FOR REGULATING THE LOAD OF A THREE-PHASE GENERATOR IN A THREE-PHASE SYSTEM WITH AT LEAST TWO PARALLEL, SEPARATELY DRIVEN THREE-PHASE GENERATORSInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
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DBP 1071207 kl. 21 c 65/05 DBP 1071207 kl. 21 c 65/05
INTERNATIONALE KL.INTERNATIONAL KL.
H 02p; jH 02p; j
14. SEPTEMBER 1956SEPTEMBER 14, 1956
17. DEZEMBER 1959 2. JUNI 1960DECEMBER 17, 1959 JUNE 2, 1960
STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 071 207 (R 19646 VIII b / 21 c)AGREES WITH EDITORIAL 1 071 207 (R 19646 VIII b / 21 c)
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung' der Belastung eines Drehstromgenerators in einem Drehstromsystem mit mindestens zwei parallel geschalteten, je gesondert angetriebenen Drehstromgeneratoren. The invention relates to a device for regulating the load on a three-phase generator a three-phase system with at least two parallel-connected, each separately driven three-phase generators.
Es ist bereits ein System dieser Art bekannt; bei demselben ist ein Leistungsregler für jede einen Generator bedienende Antriebsmaschine mit einem Zweiphasen-Induktionsmotor gekuppelt, von dem eine Phasenwicklung zwischen der ersten und zweiten Phasenleitung der Ausgangsseite des zugehörigen Generators liegt. Die andere Phasenwicklung ist in Reihe geschaltet, einmal mit der Sekundärseite eines Stromtransformators in der dritten Phasenleitung der Ausgangsseite dieses Generators und zum anderen mit der Sekundärseite eines Stromtransformators in der dritten Phasenleitung jeder Lastschiene. Bei dieser Anordnung ist die in der Sekundärseite des ersterwähnten Stromtransformators induzierte Spannung entgegengesetzt der Summe der Spannungen, die in den Sekundärseiten der Lastschienen-Stromtransformatoren induziert werden; und das System ist so ausgebildet, daß es sich in der Lastverteilung stabilisiert, in welcher 'die entgegengerichteten Spannungen gleich sind und durch die Zweiphaseninduktionsmotoren kein Drehmoment erzeugt wird.A system of this type is already known; in the same there is a power regulator for each one generator Serving prime mover coupled with a two-phase induction motor, one of which is a phase winding between the first and second phase line of the output side of the associated generator located. The other phase winding is connected in series, once with the secondary side of a current transformer in the third phase line of the output side of this generator and on the other with the Secondary side of a current transformer in the third phase line of each load rail. With this arrangement the voltage induced in the secondary of the first-mentioned current transformer is opposite the sum of the voltages in the secondary sides of the load rail current transformers be induced; and the system is designed to stabilize in the load distribution in which 'the opposing voltages are the same and no torque due to the two-phase induction motors is produced.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des erwähnten, bekannten Systems in der Richtung, daß Betriebsungenauigkeiten, hervorgerufen durch Phasenverschiebungen zwischen den Primärströmen und den Sekundärspannungen der in dem System verwendeten Stromtransformatoren, verringert oder ausgeschaltet werden. .The invention aims to improve the mentioned, known system in the direction that operating inaccuracies, caused by phase shifts between the primary currents and the secondary voltages used in the system Current transformers, reduced or switched off. .
Erfindungsgemäß sind die Sekundärseite der Stromtransformatoren untereinander und mit der genannten anderen Phasenwicklung des Motors parallel geschaltet. Ferner ist einer dieser Stromtransformatoren in Gegenschaltung zu dem anderen oder den anderen angeordnet. According to the invention, the secondary side of the current transformers are with one another and with the aforementioned other phase winding of the motor connected in parallel. Furthermore, one of these current transformers is in Counter-circuit to the other or the other arranged.
Der grundsätzliche Unterschied der erfindungsgemäßen Anordnung von der oben als bekannt angegebenen liegt also darin, daß die zweite Phasenwicklung des Zweiphasen-Induktionsmotors und die Sekundärseite eines jeden Stromtransformators nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet sind. Auf diese Weise werden die in den Sekundärseiten der Stromtransformatoren induzierten Ströme algebraisch addiert anstatt der Spannungen, und das Problem von Phasenverschiebungsfehlern zwischen den Primärströmen und den Sekundärspannungen tritt überhaupt nicht auf.The fundamental difference between the arrangement according to the invention and that stated above as being known is therefore that the second phase winding of the two-phase induction motor and the secondary of each current transformer are not connected in series but in parallel. In this way the currents induced in the secondary sides of the current transformers are added algebraically instead of of the voltages, and the problem of phase shift errors between the primary currents and the secondary stress does not occur at all.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung für ein Zweiphasensystem ist die Anordnung so getroffen, daß die zweite Phasenwicklung des Zweiphasen-Induktionsmotors parallel zur Sekundärseite eines Stromtrans-Einrichtung In one embodiment of the invention for a two-phase system, the arrangement is such that the second phase winding of the two-phase induction motor in parallel with the secondary of a current transfer device
zur Regelung der Belastungto regulate the load
eines Drehstromgeneratorsa three-phase generator
in einem Drehstromsystemin a three-phase system
mit mindestens zwei parallel geschalteten, je gesondert angetriebenenwith at least two parallel-connected, each separately driven
DrehstromgeneratorenThree-phase generators
Patentiert für:
Rotol Limited, Gloucester (Großbritannien)Patented for:
Rotol Limited, Gloucester (Great Britain)
formators in der dritten Phasenleitung der Ausgangsseite des Drehstromgenerators und, in Gegenschaltung zu der hierdurch erzeugten Erregung, die Sekundärseite eines Stromtransformators in der dritten Phase der die gesamte Stromlast aufnehmenden Lastschienen angeordnet ist.formators in the third phase line of the output side of the alternator and, in counter-circuit to the excitation generated by this, the secondary side of a current transformer in the third phase the load rails that absorb the entire current load are arranged.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die für ein System bestimmt ist, bei welchem die gesamte Belastung aufnehmende Lastschienen nicht vorhanden sind, ist die Anordnung so getroffen, daß parallel zu der zweiten Phasenwicklung des Zweiphasen-Induktionsmotors die Sekundärseite eines Stromtransformators in der dritten Phasenleitung der Ausgangsseite des Drehstromgenerators und, in Gegenschaltung zu der hierdurch erzeugten Erregung, die Sekundärseite je eines Stromtransformators in der Phasenleitung der dritten Lastschiene der Ausgangsseite eines jeden weiteren Drehstromgenerators angeordnet ist.According to another embodiment of the invention, which is intended for a system in which the entire load-absorbing load rails are not available, the arrangement is such that the secondary side of a parallel to the second phase winding of the two-phase induction motor Current transformer in the third phase line of the output side of the alternator and, in counter connection to the excitation generated in this way, the secondary side of a current transformer in the Phase line of the third load rail arranged on the output side of each additional alternator is.
Bei jeder Ausführungsform der Erfindung können jeder der anderen Drehstromgeneratoren oder einige andere Drehstromgeneratoren mit ähnlichen Regeleinrichtungen ausgerüstet sein, so daß die Last in einer vorbestimmten Weise zwischen allen parallel geschalteten Drehstromgeneratoren zu einer gegebenen Zeit verteilt wird.In any embodiment of the invention, any of the other alternators or some other alternators may be equipped with similar control devices, so that the load in a predetermined manner between all alternators connected in parallel at a given time is distributed.
Die Fig. zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. The figures show two exemplary embodiments of the invention.
ΟΟβ 523/183ΟΟβ 523/183
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Drehstromsystem drei Drehstromgeneratoren A1, A2 und A3 ; die drei Ausgangsphaserdeitungen O0, Ob und Oc der drei Drehstromgeneratoren liegen parallel an Sammelschienen Ba, Bb und Bc, und zwar über Schalter TB1, TB2 und TB3. In diesem Drehstromsystem liegen alle Belastungen über gemeinsame Lastschienen L0, Lb und Lc an den Sammelschienen B11, Bb und Bc. Alle Drehstromgeneratoren werden durch Turbinen, beispielsweise durch Preßluftturbinen, angetrieben, von denen lediglich die Turbine T1 für den Drehstromgenerator A1 gezeigt ist. Das Drosselventil 10 der Turbine T1 wird durch einen veränderlichen Grundregler G1 gesteuert, der seinerseits durch einen Zweiphasen-Induktionsmotor M1 geregelt wird. Eine Phasenwicklung 11 des Motors M1 liegt zwischen den Phasenleitungen O0 und Oj, der Ausgangsseite des Drehstromgenerators A1; die andere Phasenwicklung 12 liegt einerseits an der Sekundärseite eines Stromtransformators CT1 in der dritten Phasenleitung 0c der Ausgangsseite des Drehstromgenerators A1, andererseits, in Gegenschaltung zu der hierdurch erzeugten Erregung, an der Sekundärseite eines Stromtransformators CTL in der dritten Phasenleitung Lc der die ganze Stromlast führenden Lastschienen La, Lb, Lc. According to Figure 1, a three-phase system comprises three three-phase generators A 1 , A 2 and A 3 ; the three output phase lines O 0 , O b and O c of the three three-phase generators are connected in parallel to busbars B a , B b and B c via switches TB 1 , TB 2 and TB 3 . In this three-phase system, all loads are on common load bars L 0 , L b and L c on bus bars B 11 , B b and B c . All three-phase generators are driven by turbines, for example by compressed air turbines, of which only the turbine T 1 for the three-phase generator A 1 is shown. The throttle valve 10 of the turbine T 1 is controlled by a variable basic controller G 1 , which in turn is controlled by a two-phase induction motor M 1 . A phase winding 11 of the motor M 1 lies between the phase lines O 0 and Oj, the output side of the alternator A 1 ; the other phase winding 12 is on the one hand on the secondary side of a current transformer CT 1 in the third phase line 0 c of the output side of the three-phase generator A 1 , on the other hand, in the opposite circuit to the excitation generated thereby, on the secondary side of a current transformer CT L in the third phase line L c der the load rails L a , L b , L c carrying the entire current load .
Wenn in einem bestimmten Augenblick der in der Sekundärseite des Stromtransformators CT1 induzierte Strom in Richtung des Pfeiles I1 fließt, dann wird, sofern der Stromtransformator CTi nicht vorhanden ist, die Phasenwicklung 12 im Sinne des Pfeiles E1 erregt. Der Stromtransformator CTL ist so angeordnet, daß im gleichen Augenblick Strom durch seine Sekundärseite in Richtung des Pfeiles Ii fließt, also entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeiles E1. Da bei Anschluß der Wicklung 12 an beide Stromtransformatoren CT1 und CTL die Summe der an dem gemeinsamen Verbindungspunkt 13 ,zufließenden Ströme gleich der Summe der an demselben Punkt abfließenden Ströme ist und die Sekundärströme der beiden Stromtransformatoren CT1 und CTι entgegengesetzte Richtung haben, entspricht der durch die Wicklung 12 fließende Erregerstrom der Differenz zwischen den Sekundärströmen der beiden Stromtransformatoren. Der Zweiphasen-Induktionsmotor M1 steuert die Ausgangsleistung der Turbine T1, um an dem Drehstromgenerator A1 eine Belastung aufrechtzuerhalten, die der Nullerregung der Wicklung 12 des Zweiphasen-Induktionsmotors M1 entspricht. Unter dieser Bedingung sind die Sekundärströme der Stromtransformatoren CT1 und CTι gleich, und die Impedanz ihrer äußeren Stromkreise ist klein, so daß die Sekundärströme in der Größe proportional zu und phasengleich mit den Primärströmen sind.If at a certain moment the current induced in the secondary side of the current transformer CT 1 flows in the direction of the arrow I 1 , then, if the current transformer CTi is not present, the phase winding 12 is excited in the direction of the arrow E 1. The current transformer CT L is arranged in such a way that at the same moment current flows through its secondary side in the direction of the arrow Ii , that is to say in the opposite direction to the direction of the arrow E 1 . Since when the winding 12 is connected to both current transformers CT 1 and CT L, the sum of the currents flowing in at the common connection point 13 is equal to the sum of the currents flowing out at the same point and the secondary currents of the two current transformers CT 1 and CTι have opposite directions the excitation current flowing through the winding 12 is the difference between the secondary currents of the two current transformers. The two-phase induction motor M 1 controls the output of the turbine T 1 in order to maintain a load on the alternator A 1 which corresponds to the zero excitation of the winding 12 of the two-phase induction motor M 1 . Under this condition, the secondary currents of the current transformers CT 1 and CTι are the same, and the impedance of their outer circuits is small, so that the secondary currents are proportional in size to and in phase with the primary currents.
Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Stromtransformators CT1 im A^erhältnis zu jenem des Stromtransformators CTL ist es möglich, den von dem Drehstromgenerator A1 zu übernehmenden Anteil der Gesamtlast zu bestimmen. Angenommen, die drei Drehstromgeneratoren seien, bei Parallelschaltung, von gleicher Leistungsfähigkeit, dann soll der Drehstromgenerator A1 ein Drittel der Gesamtlast übernehmen, und der Stromtransformator CT1 soll dann das dreifache Übersetzungsverhältnis des Str.omtransformators CTi besitzen. Wenn nun der Drehstromgenerator A2 oder yi3 durch Öffnen des Schalters TB2 bzw. TB3 abgeschaltet werden soll, dann hat der Drehstromgenerator A1 die Hälfte der Gesamtlast zu übernehmen, und das Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators CT1 ist zu ändern in das Zweifache des Übersetzungsverhältnisses des Stromtransformators CTL. By suitable selection of the transformation ratio of the current transformer CT 1 in relation to that of the current transformer CT L , it is possible to determine the proportion of the total load to be taken over by the three-phase generator A 1. Assuming that the three three-phase generators are of the same capacity when connected in parallel, then the three-phase generator A 1 should take on a third of the total load, and the current transformer CT 1 should then have three times the transformation ratio of the current transformer CTi . If the three-phase generator A 2 or yi 3 is to be switched off by opening the switch TB 2 or TB 3 , then the three-phase generator A 1 has to take over half of the total load, and the transformation ratio of the current transformer CT 1 must be changed to twice that Transformation ratio of the current transformer CT L.
Um dies zu erreichen, sind Schalter .S2 und S3 vorgesehen, die dann geschlossen werden, wenn die Schalter TB2 und TB3 geöffnet werden, und die gewisse Teile der Sekundärseite des Stromtransformators CT1 abschalten oder kurzschließen, um das Übersetzungsverhältnis dieses Stromtransformators auf den gewünschten Wert zu bringen.To achieve this, switches .S 2 and S 3 are provided, which are closed when the switches TB 2 and TB 3 are opened, and which switch off or short-circuit certain parts of the secondary side of the current transformer CT 1 to the transformation ratio of this current transformer to bring it to the desired value.
Die beschriebene Einrichtung nach der Schaltung gemäß Fig. 1 dient zur Bestimmung desjenigen Anteiles der Gesamtlast, welchen der Drehstromgenerator A1 zu übernehmen hat, bestimmt aber nicht, wie die übrige Belastung zwischen den Drehstromgeneratoren A2 und A3 verteilt wird. Um dies zu erreichen, ist für die Drehstromgeneratoren A2 und A3 eine ent-The device described according to the circuit according to FIG. 1 is used to determine that portion of the total load which the three-phase generator A 1 has to take over, but does not determine how the remaining load is distributed between the three-phase generators A 2 and A 3 . To achieve this, three-phase generators A 2 and A 3 have to be
sprechende Einrichtung zur Regelung der Belastung vorgesehen.Talking device provided to regulate the load.
Die Schaltung nach der Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Drehstromsystem mit drei Drehstromgeneratoren; abweichend von der Schaltung nach Fig. 1 ist dabei, daß die Drehstromgeneratoren A1 und A3 auch einzelne Belastungen L1 und L3 zusätzlich zu der Gesamtbelastung L der Sammelschienen führen, so daß kein den ganzen Laststrom führendes Schienensystem vorhanden ist, in welchem ein dem Stromtransformator CTL nach' Fig. 1 entsprechender Stromtransformator angeordnet werden könnte.The circuit according to FIG. 2 shows the application of the invention to a three-phase system with three three-phase generators; In contrast to the circuit according to FIG. 1, the three-phase generators A 1 and A 3 also lead individual loads L 1 and L 3 in addition to the total load L of the busbars, so that there is no busbar system in which the entire load current is carried the current transformer CT L according to 'Fig. 1 corresponding current transformer could be arranged.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Phasenwicklung 12 des Zweiphasen-Induktionsmotors Mx an die Sekundärseite eines Stromtransformators CT1 In the embodiment according to FIG. 2, the phase winding 12 of the two-phase induction motor M x is connected to the secondary side of a current transformer CT 1
in der Ausgangsphasenleitung Oc des Drehstromgenerators A1 angeschlossen (die Figur zeigt nur die Lastkontrolleinrichtung für diesen Drehstromgenerator); andererseits ist die Phasenwicklung 12 in Gegenschaltung an die Sekundärseiten der Stromtransformatoren CT2 und CT3 in den Ausgangsphasenleitungen Oc jedes der beiden anderen Drehstromgeneratoren A2 und A.} gelegt. Da in diesem Falle der in der Sekundärseite des Stromtransformators CT1 induzierte Strom gleichzusetzen ist der Summe der in den Sekundärseiten der Stromtransformatoren CT2 und CTS induzierten Ströme, die proportional den Stromlieferungen der Drehstromgeneratoren A2 und A3 sind, also nicht gleichzusetzen ist einem der Gesamtbelastung entsprechenden Strom, wie gemäß Fig. 1, so muß das Über-Setzungsverhältnis des Stromtransformators CT1 im Vergleich zu jenen der Stromtransformatoren CT2 und CT3 2:1 sein, statt 3:1, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.connected in the output phase line O c of the alternator A 1 (the figure only shows the load control device for this alternator); on the other hand, the phase winding 12 is connected in reverse connection to the secondary sides of the current transformers CT 2 and CT 3 in the output phase lines O c of each of the two other three-phase generators A 2 and A. } . Since in this case the current induced in the secondary side of the current transformer CT 1 is to be equated with the sum of the currents induced in the secondary sides of the current transformers CT 2 and CT S , which are proportional to the current deliveries of the three-phase generators A 2 and A 3 , i.e. not equal to one the current corresponding to the total load, as shown in FIG. 1, the transmission ratio of the current transformer CT 1 must be 2: 1 compared to that of the current transformers CT 2 and CT 3 , instead of 3: 1, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
Allgemein gesagt, läßt sich, wenn die von den Dreh-Stromgeneratoren gelieferten Ströme mit I1, I2 und I3 bezeichnet werden, die Stabilisierungsbedingung der Ausführungsform nach Fig. 1 ausdrucken durch die GleichungGenerally speaking, if the currents supplied by the rotary current generators are denoted by I 1 , I 2 and I 3 , the stabilization condition of the embodiment of FIG. 1 can be expressed by the equation
worin A das Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators CT1 und B das Übersetzungsverhältnis des
Stromtransformators CTL bedeuten.
Hieraus ergibt sichwhere A is the transformation ratio of the current transformer CT 1 and B is the transformation ratio of the current transformer CT L mean.
From this it follows
-I1 "Γ In + -/3 -I 1 "Γ In + - / 3
-* f 3- - * f 3 -
I1 I 1
= 3, wenn I1 = I2 = J3 .= 3 if I 1 = I 2 = J 3 .
Die Stabilisierungsbedingung für die Ausführungsform nach Fig. 2 lautetThe stabilization condition for the embodiment according to FIG. 2 is
AI1=CI2-^DI3,AI 1 = CI 2 - ^ DI 3 ,
worin C undD dieÜbersetzungsverhältnissederStromtransformatoren CT2 bzw. CT3 bedeuten.where C and D mean the transmission ratios of the current transformers CT 2 and CT 3, respectively.
Wenn J1 = J2 = J3, ferner C und D = E, dann ergibt sichIf J 1 = J 2 = J 3 , furthermore C and D = E, then we get
A EA. E.
= 2.= 2.
, Wenn einer der beiden Schalter TB2 oder TB3 geöffnet wird, um einen der Drehstromgeneratoren A2 oder A3 von dem Netz abzuschalten, dann ist es erforderlich, das Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators CT1 entsprechend zu ändern, was gemäß Fig. 2 mit Hilfe von Schaltern ,S2 und S3 geschieht, die ' mit dem Schalter TB2 bzw. TB3 entsprechend gekuppelt sind zu dem Zweck, entsprechende Teile der Sekundärwindung des Stromtransformators CT1 abzuschalten oder kurzzuschließen.If one of the two switches TB 2 or TB 3 is opened to switch off one of the three-phase generators A 2 or A 3 from the mains, then it is necessary to change the transmission ratio of the current transformer CT 1 accordingly, which is shown in FIG of switches, S 2 and S 3 happens, which ' are correspondingly coupled to the switch TB 2 or TB 3 for the purpose of switching off or short-circuiting corresponding parts of the secondary winding of the current transformer CT 1.
An Stelle der Stromtransformatoren CT2 und CT3 in der Schaltung nach Fig. 2 kann ein Stromtransformator in der entsprechenden Phasenleitung jeder Belastung L1 L1 und L3 verwendet werden, da die Summe der Lastströme gleich ist der Summe der gelieferten Ströme. In diesem Falle muß, wenn die Drehstromgeneratoren dasselbe Leistungsvermögen besitzen, das Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators CT1 das Dreifache desjenigen der anderen Stromtransformatoren sein.Instead of the current transformers CT 2 and CT 3 in the circuit according to FIG. 2, a current transformer can be used in the corresponding phase line of each load L 1, L 1 and L 3 , since the sum of the load currents is equal to the sum of the currents supplied. In this case, if the alternators have the same capacities, the gear ratio of the current transformer CT 1 must be three times that of the other current transformers.
Claims (6)
Britische Patentschrift Nr. 732 052.Considered publications:
British Patent No. 732 052.
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