DE719192C

DE719192C - Anordnung zur Spannungsregelung von Synchronmaschinen mit Hilfe eines Gleichrichters

Info

Publication number: DE719192C
Application number: DES123790D
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1936-08-11
Filing date: 1936-08-11
Publication date: 1942-04-01

Description

Anordnung zur Spannungsregelung von Synchronmaschinen mit Hilfe eines Gleichrichters Das Hauptpotent 648 302 betrifft eine Anordnung zur Spann:ungsa#egelung von Synchronmaschinen mit Hilfe eines Gleichrichters, der die. Erregerwicklung der Synchronmaschine aus dem Wechselstromnetz speist. Der Transformator des Gleichrichters ist dabei mit einem von des Belastung der Synchroxunaschine unabhängigen. Scheinwiderstand in Reihe geschaltet, dessen Leistung ein Vielfaches der über ihn an den Gleichrichtertransfommvator gelieferten Leistüag ist. Dieser Scheinwiderstand kann eine auf das Netz der Hauptmaschine geschaltete Blindleistungsmaschine synchroner oder asynchroner Bauart sein-Man . erzielt dabei den Vorteil, daß die Blindleistungsmaschine bei. Spannungsabsenkung im Netz selbsttätig ihren Stroms vergrößert, dadurch verstärkend auf die 12rregang- der Hauptmaschine einwirkt. Bei Spannungserhöhung im Netz tritt der umgekehrte Vorgang ein.

Zu dieser Blindfeistungsmaschine kann ge-,, mäß der Anordnung des Hauptpatents noch eine vom Netz gespeiste Drosselspule parallel geschaltet sein., so da.ß der Transformator des Gleichrichters ahnt zwei parallel geschalteten, vom. der Belastung der Synchronmaschine unabhängigen Scheinwiderständen W Reihe geschaltet isst, deren Leistung ein VieNaches der über die Scheinwiderstände än den Gleich-

richtertransforrnator gelieferten Leistung ist

und deren Ströme am Gleichrichtertransfor-

mator einander entgegengerichtet sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ver-

besserung und Abänderung dieser letzteren

Anordnung des Hauptpatents, die den. ge-

schilderten Vorteil. der als Scheinwiderstand

wirkenden Blindleistungsmaschme beibehält,

jedoch die Nachbeile einer solchen unilaufen-

den Maschine vermeidet. Erfindungsgemäß.

sind ruhende, mindestens eine Drosselspule

enthaltende Scheinwiderstände vorgesehen,

von denen mindestens der eine infolge Eisen

-

sätti@gvüg "eine nichtlineare Stromspannnngs-

charakterlstik "aufweist, derart, daß bei simken-

-deT--Netzsp7arnnvmg der Synchronmaschine von

den beiden Scheinwiderständen ein steigender

Erregerstrom aufgedrückt wird. Die beiden.

Scheinwiderstände bestehen also,zweckmäßig

aus der Parallelschaltung eines Kondensators

mit einer gesättigten Drosselspule oder aus

der .Parallelschaltung von zwei Drosselspulen

verschiedener Charakteristik, wobei aber da-

für gesorgt ist, daß die Strömte der beiden

Drosselspulen am Gleichrichtertransformator

einander entgegengerichtet sind.

Die Erfindung ist im folgenden an. Hand

zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Abb. i ist i die Synchronmaschine, dciieaa

Spannung bei stoßweiser Änderung der Be-

lastung gehalten werden soll. Die Erregerwicklung der Synchronmaschine wird über den Gleichrichter 2 und über den Gleichrichtertransformator 3 von den Stromtransformatoren 4 und 5 gespeist. Die Primärwicklung .des Stromtransformators 4. liegt dabei mit der Ständerwicklung der Maschine i in Reihe; .die Primärwicklung des Stromtransformators 5 liegt in Reihe mit einer vom Netz gespeisten 'Parallelschaltung eines Kondensators 6 und einer eisengesättigten Drosselspule 7. Da sowohl die Leistung der Maschine r als auch die Leistung der Parallelschaltung von 6 und 7 ein Mehrfaches der am Gleichrichter 3 auftretenden Leistung ist, so drücken die Stromtransformatoren 4 und 5 über den Gleichrichtertransformator 3 und den Gleichrichter 2 der Erregerwicklung in Parallelschaltung Gleichströme auf, dit proportional den in den Primärwicklungen 4 und 5 fließenden Strömein sind. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Parallelschaltung des Kondensators 6 und der Drosselsprlle 7 zeigt Abb. 2 in der Geraden 8 die lineare Abhängigkeit des Stromes des Kondensators 6 von der am Kondensator liegenden Spannung und in der Kurve 9 die Abhängigkeit des Stromes l der Drosselspule 7 von ihrer Spannung E. Infolge der steigt der Strom an der Drossel-=spule bei steigender Spanntulg mehr als proportional an. Da der Strom des Kondensators und der Strom der Drosselspule- eine Phasenverschiebung von i 8o' aufweisen, so tritt in der Primärwicklung des Stromtransformators 5 nur die Differenz zwischen diesen beiden strömen aiuf, die in Abb.2 durch vertikale Schraffierung angedeutet ist. Sind nun Kondeaisatoir 6 und Drosselspule 7 so bemessen, daß im normalen Betriebszustand die Parallelschaltung von 6 und 7 noch etwas unterhalb des Schnittpunktes der Kurven 8 und 9 arbeitet, so sieht man, daß bei einem Rückgang ,der Spannung E in Abb. 2 bzw. hei einem Sinkender Netzspannung in Abb. i der Differenzstrom von Drosselspule und Kondensator ansteigt. Dieser Strom wird also über die Transformatoren 5 und 3 eine Verstärkung des Erregerstromes an der Maschine i herbeiführen.

Die gesättigte Drosselspule 7 wird man zweckmäßig mit Oberwellenkoanpemsation ausführen, vorteilhaft also aus zwei gleichartigen Drosseln, von denen die eine Stern-, die andere - Dreieck- oder Zickzackschaltung aufweist, zusammensetzen. Man kann auch zwei gleichartige Drosseln um je 15° drehen, indem man Ziekzack"vicklung in , entgegengesetzter Schaltung verwendet.
Beider Anordnung der Abb. i ist der Kondensator 6 verhältnismäßig teuer: Da es aber lediglich darauf --ankommt, eine Differenzbildung zwischen einem steil zunehmenden (Kurve 9) und einem wenig zunehmenden (Gerade 8) Strom zu erzielen, so kann man für den Zweck der Erfindung offensichtlich auch eine Parallelschaltung einer gesättigten Drosselspule mit einer ungesättigten oder noch besser mit einer durch Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspule verwenden und dabei den gleichen Effekt erzielen. 1..s muß nur dafür gesorgt werden, daß die Sträme dieser Parallelschaltung mit i 8o' Phasenverschiebung die Primärwicklung des vorgeschalteten Stramtran:sform.ators durchfließen.
Abb.3 der Zeichnung zeigt eine derartige Anordnung. Die Primärwicklung des Gleichrichtertransformators 3 wird in Parallelschaltung vorn Stromtransformator 4 und von den sekundär parallel geschalteten Stromtransformatoren io und i i gespeist. Mit dem StromtransforanatoT ro ist dabei primär die vom Netz gesättigte Drosselspule 12 in Reihe geschaltet, mit der Primärwicklung des Stromtransformators r i ebenso die ungesättigte, jedoch mit Gleichstromvormagnetisierung arbeitende Drosselspule 13. Damit die Ströme der beiden Transformatoren ro und i i am Gleichrichtertransformator eine Phasen vcrschiebung von i8o° aufweisen, sind die Sekundärwicklungen von i o und r i mit cntgegenge-setztem Wicklungssinn der einen Sekundärwicklung des Stromtransformators .1 parallel geschaltet. Der dem Erregergleichrichter 2 zugeführte Strom setzt sich zusammen aus der Summe des Stromes der Maschine i zuzüglich dein Strom der ungesättigten bzw. mit Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspule 13, . vermindert um den Strom der gesättigten Drosselspule r2. Auch bei dieser Anordnung «rircd der gleiche Effekt erzielt, wie an Hand der Abb. 2 geschildert ist; der dem Gleichrichter zugeführte Stram nimmt mit wachsender Spannung ebenfalls ab. Dieser Effekt kommt noch schärfer zur Geltung, wenn man an der Drosselspule 13, wie dargestellt, Gleichstromvormagnetisierung vornimmt. In Abb. 3 speist zu diesem Zweck ein vom Netz über einen Transformator 15 erregter Hilfsgleichrichter 14 eine Gleichstromwicklung an .der Drosselspule 13. Das Diagramm der Abb.4 zeigt in Abhängjgkeit von denn Magnetisier4ingsstrom !- die an den paraUel geschalteten Drosselspulen auftretenden Spannungen E. Die Spannungskurve 16 der gesättigten Drosselspule 12 weist eine entgegengesetzte Krümmung auf als. die an der mit Gleichstromvormagnetisierung arbeitenden Drosselspule 13 auftretenden Spannungskurven 17, 18 und i9. Unterhalb des Schnittp nktos der Kurve 16 mit einer der, Kurven 17, 18 und i 9 tritt daher ein noch rascheres Anwachsen des Differenzstromes zwischen- den . beide Drosselspulen ein als bei einer Anordnung, die gemäß dem Diagramm der Abb.2 arbeitet.
Die Anordnung der Abb. 3 hat- den weiteren Vorteil, daß man den Grad der Vormagnetisierung an der Droisselspule 13 einstellen kann. Man kann daher den Arbeitspunkt der Anordnung der Abb. 3 so legen, daß beim Sinken der Spannung ein besonders starkes Anwachsen des Erregerstromes an der Maschine i eintritt.
Die Verwendung einer gesättigten Drosselspule 12 ist bei der Anwendung von mit Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspülen nicht unbedingt erforderlich. Man könnte üi diesem Falle statt der gesättigten auch eine ungesättigte Drosselspule vorsehen, deren Magnetisierungsstrom etwa gemäß der Geraden 2Q in Abb. q. verläuft. Auch in diesem Falle haben die Kurven 17, 18 und 19 mit der Geraden 2o Schnittpunkte, und bei passender Wahl des Arbeitspunktes steigt beim Sinken der Spannung der Differenzstrom zwischen den beiden Drosseln stark an. Wesentlich für .die Erfindung ist nur, daß zwei Drosselspulen mit verschiedenartiger Stromspannungscharakteristik vorgesehen sind, denen Ströme am Gleicbrichtertramsf-armatvT entgegengerichtet sind. Technisch wird sich allerdings aus der Zusammensetzung einer gesättigten und einer vormagnetisierten Drossel der wirkungsvollste Effekt herausholen lassen.
Die Verwendung einer vormagnetisierten Drosselspüle bringt noch den Vorteil der bequeanen Möglichkeit einer zusätzlichen Spannungsregelung, die man vorteilhaft, wie in Abb.3 angedeutet, mit Hilfe eines kleinen gittergesteuerten Hilfsgleichrichters 14 vornehmen kann. Das Gitter dieses Hilfsgleichrichters kann zur Erzielung einer besonders steilen Steuercharakteristik in Abhängigkeit voll der Netzspannung beeinflußt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Spannungsregelung ven Synchronmaschinen mit Hilfe eines Gleichrichters, der die Erregerwicklung der Synchronmaschine aus dem Wechselstromnetz speist, wobei der Transformator .des Gleichrichters mit zwei von der Belastung. der Synchronmaschine unabhängigen Scheinwiderständen in Reihe geschaltet ist, deren Leistung ein Vielfaches ,der über die Scheinwiderstände an den Gleichrichtertransformator gelieferten Leistung ist und deren Ströme am Gleichrichtertransformator einander entgegengerichtet sind, nach dem Patent 6483o2, gekennzeichnet durch ruhende, mindestens eine Drosselspule enthaltende Scheinwiderstände, von denen mindestens der eine infolge Eisensättigung eine nichtlineare Stromspannimgscbarakteristikaufweist, derart, daß bei: sinkender Netzspannung der Synchronmaschine von den beidag Sclleinwiderständen ein steigender Erregerstrom aufgedrückt wind.
2. Anordnung nach Anspruch i, gekeainzeichnet durch -die Verwendung einer Parallelschaltung eines Kondensators mit einer gesättigten Drosselspule als Scheinwiderstände 3.
Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d,aß die Scheinwiderstände aus zwei Drosselspulen' zeit verschiedener, z. B. einer linearen und einer nichtliniearen Stromspannungscharakteristik bestehen, deren Ströme unter Versetzung des einen Stromes gegenüber dein anderen um igo° .dem Gleichrichtertransformator zugeführt werden. q.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosselspulen am Stromtransformator in Reihe geschaltet sind, deren Sekundärwicklungen unter Vertauschung der Anschlüsse der einen Sekundärwicklung in Parallelschaltung den Gleichrichtertransformator speisen.
5. Anordnung nach Anspruch,3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Drosselspule mit Gleichstrom vormagnetisiert ist, während die zweite Drosselspule entweder mit linearer Stromspannungschaxakteristik arbeitet oder infolge der Eisensättigung mit einer nach der entgegengesetzten Richtung gekrümmten Stromspannungscharakteristik als die zeit Gleichstromvormagnetisierung arbeitende Drosselspule.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Gleichstromvormagnetisierung der einen Drosselspule von einem vom Netz gespeisten Gleichrichter geliefert -,vird, der zweckmäßig in Abhängigkeit von der Netzspannung regelbare Gittersteuerung aufweist.