-
Anordnung zur Aufrechterhaltung des Synchronismus von Synchronmaschinen
Beim Betrieb von Übertragungsleitungen werden üblicherweise Schwankungen des Leitungsfaktors
durch eine mit dem Kraftstromkreis verbundene Synchronmaschine ausgeglichen und
die Erregung des Synchrongenerators mittels eines an die C'bertragungsleitung angeschlossenen
Spannungsreglers gesteuert. Da Spannungssteigerung und -verminderung in der Übertragungsleitung
Funktionen des Leistungsfaktors sind, kann der Spannungsregler bei geeigneter Einstellung
die Synchronmaschine so steuern, daß diese wieder die Höhe des vor- oder nacheilenden,
aus der Leitung entnommenen Stromes entsprechend der erforderlichen Verbesserung
des Leistungsfaktors steuert.
-
Ein Synchronmotor kann sowohl als Antrieb für eine mechanische Belastung
als auch zur Verbesserung des Leistungsfaktors des Stromkreises, durch den der Motor
gespeist wird, verwendet werden. Dabei wird die als Synchronkondensator arbeitende
Maschine durch Veränderung der Felderregung des Motors geregelt. Für eine derart
verwendete Maschine ist es jedoch erwünscht, den Bereich für die Änderung ihrer
Felderregung so zu begrenzen, daß sie stets ein für ihre Belastung erforderliches
Drehmoment entwickelt.
-
`'Fenn der Regler infolge der Spannungsverhältnisse des Netzes arbeitet
und bei einer gegebenen Belastung das Feld des Motors bis unter einen bestimmten
Wert schwächt, wird ein Zustand erreicht, bei dem der Motor kein für seine Belastung
genügendes Drehmoment mehr entwickelt. Dann fällt der 3lotor aus dem Synchronismus
heraus. Um ein solches Stehenbleiben des Motors zu verhindern, muß die Motorfeldschwächung
für eine bestimmte Belastung auf ein Mindestmaß begrenzt werden. Je geringer also
die Belastung des Motors ist, um so größer kann die zulässige Kondensatorwirkung
oder um so kleiner darf die geringste zulässige Felderregung für Synchronismus sein.
-
Gemäß der Erfindung wird eine Reglereinrichtung verwendet, deren Feldregelung
durch einen Spannungsregler erfolgt, dem ein Hilfsregler zugeordnet ist, der das
Feld entsprechend der Belastung der Synchronmaschine mindestens auf einem zur Aufrechterhaltung
des Synchronismus notwendigen Wert hält.
-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar in
Abb. i an einem #Frequenzwandlersatz und in Abb. 2 an einem einzelnen Generator.
-
In Abb. i der Zeichnung ist i ein Synchronmotor mit einer Ankerwicklung
z, die mit den Leitern 3, q. und 5 der Übertragungsleitung verbunden ist. Die Magnetwicklung
6 des Synchronmotors i wird von einer Erregermaschine 7
erregt.
Der Motor i ist mechanisch mit einer Wechselstrommaschine 8 gekuppelt. Diese besitzt
eine Rotorwicklung g und eine Statorwicklung i i. Sie speist die Leiter i2, 13 und
14.
-
Ein Regler 15 einer bekannten Unterbrechertype ist mit zwei Elektromagneten
16 und 17 versehen, die mit der Sekundärwicklung eines Spannungstransformators 18
verbunden sind. Die Primärwicklung des Transformators wird jeweils entsprechend
der Spannung des den Motor i speisenden Kraftstromkreises gespeist.
-
Durch den Regler 15 werden die Kontakte ig und 2i abwechselnd geschlossen
und gelöst. Dadurch werden die Zwischenräume zum Schließen und Öffnen eines Stromkreises,
der parallel zu einem Widerstand 33 des Feldwicklungskreises der Erregermaschine
liegt, verändert, und dadurch die Erregung der Rotorfeldwicklung geregelt. Der Kontakt
21 befindet sich an einem Hebelarm 22, dessen Drehzapfen 23 in dem unteren Arm eines
Winkelhebels 24 sitzt. Der Arm 22 ist durch denElektromagneten 16 beweglich. Der
Arm 24 wird durch den Elektromagneten 17 bewegt und durch eine Feder 25 gehalten.
Wenn die Reglerkontakte ig und 21 geschlossen sind, wird ein Stromkreis von einer
Stromquelle 26 über die Erregerwicklungen der Relais 27, 28, 29 und 31 geschlossen.
Durch die Erregung der Spulen der verschiedenen Relais werden deren Anker entgegen
der Zugkraft der Feder, die normalerweise die Relaiskontakte freihalten, nach unten
gezogen. Das Relais 27 schließt einen mit der Wicklung des Magneten 17 in Reihe
liegenden Widerstand 32 kurz, wodurch die Erregung dieses Magneten vergrößert und
sein Kern nach oben gezogen wird. Der Arm 24 wird dadurch so bewegt, daß der Zapfen
23 nach rechts geht und die Trennung der. Kontakte ig und 21 bewirkt. Der Elektromagnet
17 verhindert ein Durchgehen des Reglersystems.
-
Durch das Schließen der Kontakte der Relais 28, 29 und 31 werden Teile
des Widerstandes 33, der in Reihe mit der Feldwicklung 34 des Erregergenerators
7 liegt, kurzgeschlossen. Damit wächst die Spannung der Erregermaschine 7 und die
Erregung des Synchronmotors i an und stellt die gewünschte Spannung auf den Leitern
3, 4 und 5 des Kraftstromkreises wieder her.
-
Ein den Feldstrom begrenzender Regler 35 hat einen beweglichen Arm
36, der mit einem Kontakt 37 versehen ist. Dieser betätigt einen festen Kontakt
38. Der Arm 36 wird durch den entgegengesetzt wirkenden Elektromagneten
39 und einen als Stromregler wirkenden Elektromagneten 41 verstellt. Der
Magnet 39 ist mit einander entgegengesetzt wirkenden Wicklungen 43 und 42
versehen, die miteinander und mit der Sekundärwicklung eines Spannungstransformators
44, dessen Primärwicklung entsprechend der Spannung der Leiter 12, 13 und 14 des
Kraftstromkreises gespeist wird, in Reihe liegen. Der Elektromagnet 39 ist
außerdem mit einer Wicklung 46 versehen, die mit Rücksicht auf die Wicklungen 42
und 43 in die Mitte gelegt und mit einem Stromwandler 45 verbunden ist, der von
dem Strom der Leiter 12, 13 und 14 des Kraftstromkreises erregt wird. Der Elektromagnet
39 wird daher entsprechend dem Stromfluß vom Generator 8 aus erregt, und
es wird ihm entsprechend dem Anwachsen der Leistung des Generators 8 eine Aufwärtsbewegung
erteilt.
-
Der Elektromagnet 41 besitzt einen Kern und eine Wicklung 47, die
den Kern nach oben ziehen soll. Die Wicklung 47 ist über einen Nebenschluß 48 mit
der Feldwicklung 6 des Synchronmotors i verbunden. Beim Sinken des Stromes im Stromkreis
der Feldwicklung 6 bis zu einem bestimmten Wert wird sich der Kern des Elektromagneten
41 senken. Dadurch werden die Kontakte 37 und 38 miteinander verbunden, und sie
schließen einen Stromkreis von der Stromquelle 49 aus über die Spule des Relais
5o. Infolgedessen wird über das Relais ein Teil des Widerstandes 33 kurzgeschlossen
und ein Anwachsen der Spannung des Erregergenerators 7 des Synchronmotors i hervorgerufen.
-
Wenn der Regler zur Regelung der Erregung des Synchronmotors i entsprechend
der Spannung der Leiter 3, 4 und 5 betätigt wird und die Spannung des Kraftstromkreises
aus irgendeinem Grunde so hoch wird, daß der Spannungsregler die Felderregung des
Synchronmotors i so stark vermindert, daß die synchrone Bewegung des Motors gefährdet
wird, dann wird der Elektromagnet 41 als Minimum-Feldstromerreger für den Synchronmotor
wirken, einen Stromkreis über die Kontakte 37 und 38 schließen und die Feldstromerregung
in der oben beschriebenen Art regeln. Wenn der Synchronmotor bei kleiner Last läuft,
wird der Elektrorhagnet 41 die Kontakte 37 und 38 allein steuern. Wenn die Last
des Generators 8 anwächst und es nötig wird, die Erregung des Motors i zu steigern,
um ihn nicht aus dem Synchronismus herausfallen zu lassen, wird das Wattelement
oder der Elektromagnet 39 nach oben gezogen. Dadurch wird die Wirkungsweise
des Elektromagneten 41 bis zu einem gewissen Grade verhindert, so daß ein größerer
Strom in der Wicklung 47 entsprechend einem größeren Strom in der Feldwicklung 6
nötig wird, um den Arm 36 so zu betätigen, daß er die Kontakte 37 und 38 löst. Der
Elektromagnet 39 gleicht deshalb die Wirkung des Elektromagneten 41 so aus,
daß die Eichung des Reglers 35 sich gemäß der Änderung der Last am Generator 8 und
dem Motor i ändert.
In Abb.2 ist 51 eine synchrone dynamoelektrische
Maschine, die als Generator oder als Motor verwendet werden kann. Sie hat eine Ankerwicklung
52, die mit den Leitern 53, 54 und 55 des Kraftstromkreises verbunden ist, und eine
Feldwicklung 56, die durch den Erregergenerator 57 gespeist wird. Der Erregergenerator
57 ist mit einer Ankerwicklung 58 und einer Feldwicklung 59 versehen, deren
Erregung durch den Regler 61 gesteuert wird. Dieser wiederum ist in seiner Konstruktion
ähnlich dem Regler 15 der Abb. i. Der Regler 61 steuert die Relais 62 und 63, die
von den Leitern 64 des Hilfsstromkreises erregt werden. Das Relais 63 schließt einen
Stromkreis parallel zu einem Reglerwiderstand 32. Das Relais 62 bildet einen Nebenschlußstromkreis
zu dem Widerstand 65, der mit der Erregerwicklung 59 in einem Stromkreis liegt.
66 ist ein Minimum-Feldstromregler, der in seinem Aufbau ähnlich dem Regler 35 der
Abb. i ist. Die M'icklung 46 des Elektromagneten 39 ist bei dieser Ausführung der
Erfindung mit der Sekundärwicklung des Spannungstransformators IS verbunden, und
die Wicklungen 43 und 42 des Elektromagneten sind mit einem Stromwandler 67 verbunden,
dessen Strom dem Strom, der zur Maschine 51 fließt, entspricht. Ein Regelwiderstand
68 liegt im Nebenschluß zu den Wicklungen 42 und 43 und soll den Regler bei seiner
Tätigkeit unterstützen.
-
Die Regler 61 und 66, wie sie zur Anwendung der Erfindung gemäß Abb.2
dargestellt sind, arbeiten ähnlich den entsprechenden Reglern 15 und 35 der Abb.
i, nur mit dem Unterschied, daß der Elektromagnet 39 des Reglers 66 entsprechend
dem Kraftfluß der Synchronmaschine 51 anstatt dem des Generators 8 betätigt wird.
-
Dadurch, daß der Spannungstransformator IS von den Leitern 53 und
55 des Netzes gespeist wird, während der' Stromtransformator 67 in die Verbindung
der Maschine 52 mit dem Leiter 54 des Netzes eingeschaltet ist, wird erreicht, daß
die Regelvorrichtung 66 die Erregung der Maschine 51 in Abhängigkeit von 45 ihrer
induktiven Belastung begrenzt. Soll die Erregung der Maschine 51 bei zu starker
Wirkleistung begrenzt werden, was z. B. bei generatorischem Arbeiten der Maschine
51 der Fall sein kann, dann wird der Kreuzwandler 68 in 5o den Stromkreis an Stelle
des Stromwandlers 67 eingesetzt.
-
Verschiedene Änderungen können in den Stromkreisen und den von ihnen
eingeschlossenen Apparaten angeordnet werden, ohne daß 55 man vom Prinzip der Erfindung
abzuzweigen braucht.