DE562199C - Anordnung an Asynchronmaschinen, deren Kommutatorhintermaschine von der Netzspannunggemaess Patent 507547 erregt wird - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 22. OKTOBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d 2 GRUPPE

gemäß Patent 507 547 erregt wird

Zusatz zum Patent 507

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Februar 1930 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 16. Mai 1926.

Das Hauptpatent betrifft eine Anordnung zur Erregung der Kommutatorerregermaschine von Asynchronmaschinen, durch die erreicht wird, daß bei einem Sinken der Netz-Spannung die Erregung der Kommutatorerregermaschine und damit auch die Erregung der Asynchronmaschine ähnlich wie bei Synchronmaschinen konstant bleibt bzw. sogar noch verstärkt wird. Eine derartige Wirkungsweise ist namentlich bei Blindleistungsmaschinen oder Generatoren erwünscht, um bei einem Belastungsstoß oder einer Störung im Netz, ζ. B. einem Kurzschluß, die Spannung möglichst aufrechtzuerhalten. Um dies zu erreichen, wird die Kommutatorerregermaschine gemäß dem Hauptpatent von der Netzspannung unmittelbar oder über Spannungs- oder Frequenzumformer erregt, und es sind einerseits dem Erregerstromkreis der Erregermaschine angehörige oder zu ihm parallel geschaltete, im wesentlichen eisengeschlossene Induktivitäten vorgesehen, die mit einer der Netzspannung gleichen oder annähernd proportionalen Spannung erregt und derart bemessen sind, daß an ihnen bei normaler Netzspannung oder unmittelbar bei deren Überschreitung infolge Eisensättigung keine Proportionalität mehr zwischen Magnetisierungsstrom und Spannung besteht. Andererseits ist ein durch den Magnetisierungsstrom der eisengesättigten Induktivität erregter Transformator vorgesehen, dessen Spannung in den Stromkreis der Erregerwicklung der Kommutatorerregermaschine eingeschaltet ist und der vom Netz zugeführten Spannung entgegenwirkt.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung kann durch die Erfindung dadurch wesentlich verstärkt und verbessert werden, daß die Ankerrückwirkung der Hauptmaschine, die durch den von der Maschine an das Netz abgegebenen Blindstrom hervorgerufen wird und entregend auf die Maschine wirkt, kompensiert wird, so daß die Maschine bei gleicher Netzbzw. Erregertransformatorspannung wesentlieh mehr Blindstrom abgeben kann als bei der Schaltung nach dem Hauptpatent. Die Kompensierung der i\nkerrückwirkung wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß außer dem Erregertransformator ein Hilfstransformator vorgesehen ist, der eine dem Primärstrom der Hauptmaschine proportionale Span-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Adolf Leonhard in Berlin-Spandau.

nung erzeugt, die in den Erregerkreis der Kommutatorerregermaschine zusätzlich eingeführt wird. Im folgenden wird dieser Hilfstransformator kurz als Compoundierungstransformator bezeichnet.

Der gemäß der Erfindung vorgesehene Compoundierungstransformator bewirkt eine erhebliche Verstärkung der Wirkungsweise der Schaltung nach dem Hauptpatent, außerdem wird eine Beeinflussung des Kurvenverlaufes in der Weise erzielt, daß die Spannungskurve der Blindleistungsmaschine im Bereiche der Betriebsspannung wesentlich flacher verläuft. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die durch die Eisensättigung im Erregerkreis der Kommutatorerregermaschine verursachten Oberwellen bei Hinzufügen eines Compoundierungstransformators sich wesentlich verringern lassen. Außerdem können infolge der durch die Erfindung erzielten Verringerung der Erregerspannung die Erregertransformatoreu kleiner als bisher bemessen werden, so daß auch in dieser Hinsicht eine beträchtliche Verbesserung der Schaltung nach dem Hauptpatent erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 1 schematisch dargestellt. Die Asynchronmaschine 1 ist an dem Drehstromnetz 5 ständerseitig angeschlossen und ist mit der Kommutatorerregermaschine2 mechanisch gekuppelt. Die Kommutatormaschine 2 ist läuferseitig mit Netzfrequenz erregt. Im Erregerstromkreis liegt der mit dem Ständerstromkreis induktiv verkettete Compoundierungstransformator 4 samt Erregertransformator 3, der bei normaler Netzspannung hohe Eisensättigung hat, so daß die Streureaktanz groß ist gegenüber der Wechselreaktanz und ohne besondere vorgeschaltete Drosselspule eine ähnliche Wirkung erzielt wird wie durch die Anordnung nach Abb. 4 des Hauptpatentes. Die vom Compoundierungstransformator 4 erzeugte, dem Primärstrom der Asynchronmaschine proportionale Spannung wird in Hintereinanderschaltung mit der vom Erregertransformator gelieferten Spannung über die Kommutatorerregermaschine 2 dem Läufer der Asynchronmaschine zugeführt. Die von dem Primärstrom hervorgerufene Ankerrückwirkung wird also hierdurch ganz oder teilweise kompensiert. Man braucht daher am Erregertransformator nur eine geringere Spannung als bei der Schaltung gemäß dem Hauptpatent, um einen Blindstrom gewünschter Größe primär abgeben zu können. Im Grenzfall, d. h. bei voller Kompensierung, ist nur so viel Spannung erforderlich, um den Eigenbedarf der Maschine an Magnetisierungstrom zu erzeugen.

Die durch den Compoundierungstransformator erzielte Wirkung ergibt sich aus den in Abb. 2 dargestellten Kurven, in denen der Blindstrom/ über der Klemmenspannung £ der Maschine aufgetragen ist. Die Kurve a zeigt den Verlauf des Blindstromes bei der Schaltung nach dem Hauptpatent. Die Kurve b zeigt den Verlauf des Blindstromes bei der Schaltung nach Abb. 1. Man ersieht hieraus, daß die Kurve b insbesondere in der Nähe der Normalspannung wesentlich günstiger verläuft als die Kurve α im Sinne einer steigenden Blindstromabgabe bei fallender Netzspannung. Außerdem liegt der Leerlaufpunkt, bei welchem kein Blindstrom abgegeben wird, wesentlich niedriger als bei der Kurve a, so daß die Überspannung bei plötzlichem Verschwinden der Last wesentlich geringer als bei der Kurve α ist.

Die vorstehend beschriebene Anordnung nach Abb. 1 arbeitet äußerst günstig, solange die Netzspannung sich nicht in allzuweiten Grenzen ändert. Sind in einer Anlage größere Schwankungen zu erwarten, oder will man die Maschine auch bei Kurzschlüssen zur Blindleistungsabgabe heranziehen, so wird diese Anordnung diesen Anforderungen nicht mehr restlos genügen. Wie die Kurve b zeigt, geht bei stärkerem Spannungsabfall von einer gewissen Grenze ab die Blindleistung ebenfalls zurück, und zwar im geradlinigen Teil der magnetischen Charakteristik der Asynchronmaschine ebenfalls ungefähr geradlinig, also schon von ziemlich hohen Spannungen ab. In diesen besonderen Fällen ist es nun aber erforderlich, den Blindstrom bis zu geringen Spannungen herab hoch zu halten bzw. noch weit über den normalen Strom hinaus zu steigern. Es läßt sich dies erreichen, wenn man die Schaltung nach Abb. 1 dadurch abändert, daß der Erregertransformator mit verhältnismäßig hoher Streureaktanz durch eine der Schaltungen Abb. 4 und 5 nach dem Hauptpatent ersetzt wird, mit Hilfe deren die sonst vorhandene Proportionalität zwischen Netzspannung und Erregerspannung· weitgehend gestört wird.

Eine für diesen Zweck geeignete Schaltung ist in der Abb. 3 beispielsweise dargestellt. In dieser ist in den Erregerkreis der Erregermaschine 2 ein Erregertransformator 13 ange- no ordnet, der bei normaler Netzspannung hohe Eisensättigung hat. In Reihe mit dem Erregertransformator 13 ist ein weiterer Transformator 14 geschaltet, der keine Eisensättigung hat und dessen Primärwicklung vom Magnetisierungsstrom des Erregertransformators durchflossen ist und dessen Sekundärwicklung über die Sekundärwicklung des Compoundierungstransformators 4 an die Schleifringe der Erregermaschine 2 geschaltet ist. Die Wirkungsweise hinsichtlich des Compoundierungstransformators 4 ist die gleiche wie

Claims (2)

1. bei Abb. ι. Die resultierende Spannung der beiden Transformatoren 13 und 14 hat den in Abb. 4 dargestellten bekannten gekrümmten Verlauf, in der die Erregerspannung E über der Netzspannung P aufgetragen ist. Durch diesen Verlauf wird die Blindstromabgabe bei fallender Netzspannung noch weiter gesteigert als bei einer Anordnung nach Abb. 1, wie aus der in zAbb. 2 mit c bezeichneten Kurve ersichtlich ist. Infolge der durch die Transformatoren 13 und 14 erreichten gekrümmten Erregercharakteristik kann sie auch noch über den geradlinigen Teil der magnetischen Charakteristik hinaus ansteigen. Man hat es daher mit dieser Anordnung in der Hand, bis zu ganz geringen Spannungen hohe Blindstromabgaben zu erzielen.

   Durch geeignete Wahl der Sättigungsverhältnisse usw. läßt sich auch ohne weiteres ein Verlauf des Blindstromes nach Kurve d der Abb'. 2 erreichen, nach welcher bei Verringerung der Spannung eine ganz beträchtliche Steigerung der Blindstromabgabe hervorgerufen werden kann. Diese Charakteristik kann durch geeignete Wahl der Sättigungsverhältnisse im Compoundierungstransformator dahin beeinflußt werden, daß der maximale Blindstrom begrenzt wird.

   Die Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar sowohl bei selbständigem Betrieb der Asynchronmaschinen ohne parallel laufende Synchronmaschinen als auch im Parallelbetrieb mit Synchronmaschinen.

   Pat ε ν τ α ν s γ κ ü c η ιϊ :

   ι. Anordnung an Asynchronmaschinen, deren Kommutatorhintermaschine von der Netzspannung gemäß Patent 507 547 erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem mit hoher Sättigung ausgeführten Erregertransformator ein primärseitig in den Primärstrom der Asynchronmaschine eingeschalteter Kompoundierungstransformator vorgesehen ist, dessen dem Primärstrom proportionale Sekundärspannung zusätzlich in den Sekundärkreis des Erregertransformators eingeführt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in den Primärkreis des Erregertransformators eingeschalteten Transformator ohne Eisensättigung, dessen Sekundärwicklung in dem Sekundärkreis des Erregertransformators eine dessen Spannung entgegengesetzt gerichtete Spannung erzeugt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen