DE731485C - Anordnung zur Beseitigung der Pendelungen und Erhoehung der Stabilitaet von Synchronmaschinen - Google Patents

Anordnung zur Beseitigung der Pendelungen und Erhoehung der Stabilitaet von Synchronmaschinen

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DE731485C
DE731485C DES134115D DES0134115D DE731485C DE 731485 C DE731485 C DE 731485C DE S134115 D DES134115 D DE S134115D DE S0134115 D DES0134115 D DE S0134115D DE 731485 C DE731485 C DE 731485C
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DE
Germany
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excitation
synchronous
machine
exciter
arrangement
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Expired
Application number
DES134115D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Wilhelm Leukert
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE731485C publication Critical patent/DE731485C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/105Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for increasing the stability

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zur Beseitigung der Pendelungen und Erhöhung der Stabilität von Synchronmaschinen Für eine stabile und sichere Leistungsübertragung auf weite Entfernung ist es erforderlich, Synchrongeneratoren mit sehr großem Kurzschlußverhältnis. vorzusehen oder die Übertragungsstrecke in Abschnitte zu unterteilen, in denen zur Spannungshaltung Blindleistungsmaschinen angeordnet werden. Sowohl Maschinen mit großem Kurzschlußverhältnis als auch zusätzliche Blindleistungsmaschinen sind kostspielig. Es ist auch vorgeschlagen worden, Asynchronmaschinen an Stelle von Synchronmaschinen zu verwenden, weil sie sich trägheitslos ohne Pendelungen auf jeden Betriebszustand einstellen und durch entsprechende Läufererregung -weitgehend überlastbar gemacht werden können. Wegen der höheren Verluste und Schwierigkeiten beim Betrieb als selbständiger Generator hat sich aber die Asynchronmaschine bisher gegenüber der Synchronmaschine nicht durchsetzen können.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, es durch besondere Anordnungen zu ermöglichen, daß die Synchronmaschine einerseits die guten Eigenschaften der Asynchronmaschine erhält, während andererseits die Vorteile der Synchronmaschine beibehalten werden. Hierzu wird eine an sich bekannte, gegenüber dem Läufer winkelverschiebbare Erregung vorgesehen und selbsttätig beeinflußt. Die Erfindung besteht darin, daß die Erregung der Synchronmaschine der jeweils eingestellten Größe nach durch eine Konstantstromanordnung unverändert aufrechterhalten wird und bei Pendelungen des Läufers eine schlupfabhängige Drehfelderregung bildet, so d'aß nur die Lage der Erregerachse gegenüber dem Läufer entgegen seiner Pendelbewegung verschoben wird, während bei einseitigen Belastungsänderungen die Erregung in eine Gleichstromerregung übergeht, deren Erregerachse an der bleibenden Winkelabweichung des Läufers teilnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß die Pendelungen der Sylchronmaschine praktisch beseitigt oder unschädlich gemacht werden. während andererseits die Maschine den Charakter einer Synchronmaschine behält.
  • Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Irrfindung, wobei Fig. 2 eine weitere Verbesserung durch eine die Überlastungsfähigkeit der Synchronmaschine steigernde zusätzliche stromabhängige Erregung darstellt.
  • Bei der in- Fig. i angegebenen Anordnung ist die Synchronmaschine i mit einer zweiachsigen Erregerwicklung ausgerüstet, die üb: r eine zweiachsige Erregermaschine 2 gespeist wird. Erregerwicklung und Erregerniaschine können aber auch drei- oder mehrachsig sein. Die Erregermaschine ist nach Art eines Einankerumformers oder 1# requenzwandlers ohne Ständerwicklung ausgeführt. Sie wird über beispielsweise drei Schleifringe aus einer Konstantstromeinrichtung, bestehend aus --,;nein Synchrongenerator 3 Und einer Drosselspule q., mit Wechselstrom der Ständerfrequenz erregt, wenn der Generator 3 durch einen- an die Ständerklemmen angeschlossenen Synchronmotor D- gleicher Polzahl angetrieben wird. Solche Anordnungen verhalten sich wie As ynchronmaschinen, die mit konstanter Leistung arbeiten, da die Drehzahl des Aggregates wegen der Konstantstromerregung ohne Einfluß auf die Läufererregung bleibt. Um nun der Anordnung den synchronen Charakter wiederzugeben, wird die Erregung des Synchronmotors ,, ähnlich wie - beim Hauptgenerator, mehrachsig (hier beispielsweise dreiachsig) ausgeführt und der Motor 3 über einen Einankerumformer oder Frequenzwandler 6 ohne Ständerwicklung, der mit der Hauptsynchronmaschine unmittelbar oder über Getriebe gekuppelt ist, erregt. [in Gegensatz zu der ähnlich aufgebauten Erregeranordnung der Hauptmaschine wird die Erregermaschine 6 nicht mit konstantem Strom erregt, sondern mit konstanter Spannuni;. Gegebenenfalls werden auf der Gleichstromseite der Erregermaschine 6 noch zusätzliche Drosselspulen ; angeordnet, uni die Erregerströme des Synchronmotors j möglichst unabhängig von Drehzahlpendelungen der Hauptwelle zu machen. Eine weitere Dämpfung für diese Pendelungen ist durch die Schwungmasse des Synchronumformers 3, 7 gegeben. Die Wirkungsweise der Schaltun;' ist nun die folgende: Pendelungen des Läufers unter Einfluß von Belastungsstößen haben keinen Einfluß auf den Winkel zwischen \ etzvektor und Feldvektor, da sich die zweiachsige Erregung immer so einstellt, daß die mechanische Verdrehung des Läufers durch eine elektrische Verdrehung der resultierenden Erregerachse rückgängig gemacht wird. Bedingung dafür ist, daß die Konstantstromerregung auch der Phase nach erhalten bleibt. Das ist für rasch verlaufende Pendelungen der Fall. sowohl die Erregung als auch die Schwungmasse des Erregerumformers 3, ; diese Peil-, delungen nicht mitmachen. Für rasch verlaufende Pendelungen -,-erhält sich <nie Anordnung ähnlich w ieeine Asvnchronmaschine. die finit konstanter Leistung arbeitet.
  • Bei einseitigen Belastungsänderungen der Synchronmaschine im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung der abgegebenen f Leistung wird wegen der dadurch bedingten j Winkeldrehung des Läufers über die Maschille 6 die Erregung des Synchronmotors so geändert, (1a13 sich die Synchronlage de: Aggregates 3, j verschiebt und damit eine Phasendrehung der resultierenden Erregung der Hauptmaschine eintritt. Zu jedem Willkel des Läufers gegenüber denn Netzvektor gehört eine bestimmte Vektorlage (fei- Erregung, und damit ist der Zusammenhang zwischen Winkel und Leistung, d. h. der Charakter einer Synchronmaschine. wiederhergestellt. Die Anordnun - arbeitet also normalerweise wie eine Synchronmaschine. indem mechanische Winkeldrehungen der Welle auch Veränderungen des elektrischen Winkels zwischen resultierender Erregung uni Netzvektor zur Folge haben, während kurzzeitige, vorübergehende Abweichungen vom eingestellten Winkel, d. h. Winkelpendelungen, zwischen Läufer und Netzvektor keinen Einfluß auf den für die elektrische Leistung, maßgebenden Winkel zwischen dein Vektor der resultierenden Erregung und dem -Netzvektor haben.
  • Die Anordnung kann nach Fig. .2 so abgeändert werden, daß die Überlastungsfähigkeit der Synchronmaschine verbessert wird. Dazu ist es nur erforderlich, die Erregung der Synchronmaschine 3 in Abhängigkeit vom Belastungsstrom der Hauptmaschine zu bringen. Zu diesem Zwecke wird die Erregung der Maschine 3 aus einer konstanten Leerlauferregung, die von einem Spannungswan dler 8 über Drosselspulen g geliefert wird, und einer stromabhängigen Erregung, die Stromwandler Io im Primärkreis der Hauptsynchronmaschine liefern, über Trockengleichricliter i i oder andere Gleichrichter zusaminengeset7t. Mit steigendem Belastungsstrom der Hauptmaschine wird die resultierende Erregung entsprechend verstärkt, so daß die Synchronmaschine weitgehend überlastbar wird und eine praktisch konstante Klemmenspannung liefert.
  • In Fig. 2 sind weiter Hilfsmittel angegeben, um die Modelleistung der Hilfsmaschine 3 zu verkleinern, die neben der Erregerleistung für die Hauptsynchronmaschine auch die Erregerleistung der Haupterregermaschine 2 und die Magnetisierungsleistung für die Drosselspule 4 zu liefern hat. Sie kann von Blindströmen entlastet werden, wenn man parallel zur Drosselspule deinen Kondensator 12 und parallel zu den Schleifringen der Maschine 2 Kondensator en 13 anordnet.
  • Wenn man der Hilfserregermaschine 6 eine kleinere Polzahl gibt als der Hauptmaschine i, so entspricht einer bestimmten räumlichen Winkelverschiebung des Läufers in der Maschine 6 eine andere elektrische Winkelverschiebung als in der Maschine i und daher eine andere Regelwirkung auf die Hauptmaschinexierregung als bei gleichen Polzahlen. Man kann so jeden beliebigen Zusammenhang zwischen mechanischer Läuferverdrehung und Erregung bzw. Leistung der Hauptinaschine herstellen und damit deren Leistungscharakteristik verschieden gestalten. Die Polzahl der Maschine 6 kann entweder festliegen oder etwa durch Polumschaltung veränderbar sein.
  • Zum Aufwand dieser Schaltung gegenüber der normalen Synchronmaschine ist zu bemerken, daß an zusätzlichen Maschinen die beiden Synchronmaschinen 3 und 5 sowie der Frequenzwandler 6 und die Drosselspule 7 erforderlich werden. Der Synchrongenerator 3 ist für die Erregerleistung der Hauptmaschine sowie für die Blindleistung der Drosselspule zu bemessen (wenn keine Kondensatoren vorgesehen werden), während der Synchronmotor 5 für die Erregerleistung der Hauptmaschine mit Berücksichtigung des Wirkungsgrades auszulegen ist. Der Frequenzwandler 6 ist für die Erregerleistung des Synchronmotors 5 zu bemessen, während die Drosselspule q. durch Widerstand und Reaktanz der Erregerwicklungen des Hauptgenerators bestimmt ist. Da die Erregerleistung der Hauptmaschine immer weniger als i °(o der abgegebenen Leistung beträgt, steht der zusätzliche Aufwand in keinem Verhältnis zum Aufwand für jene, Einrichtungen, die sonst im Netz vorgesehen werden müssen, um die Stabilität von Übertragungsleitungen zu sichern, oder zu dem Mehraufwand, der durch Vergrößerung des Kurzschlußverhältnisses gegeben -ist. , Da keine Maschinen mit ausgeprägten Polen verwendet werden und die Erregungen durch Stromschaltungen erzwungen werden, arbeitet die Anordnung praktisch trägheitslos.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Beseitigung der Pendelungen und Erhöhung der Stabilität von Synchronmaschinen durch selbsttätige Beeinflussung der gegenüber dem Läufer winkelverschiebbaren Erregung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der jeweils eingestellten Größe nach durch eine Konstantstromanordnung uni erände@ t aufrechterhalten wird und bei Pendedelungen des Läufers eine schlupfabhängige Drehfelderregung bildet, so daß nur die Lage der Erregerachse gegenüber dein Läufer entgegen seiner Pendelbewegung verschoben wird, während bei einseitigen Belastungsänderungen die Erregung in eine Gleichstromerregung übergeht, deren Erregerachse an der bleibenden Winkelabweichung des Läufers teilnimmt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, bei der die mehrachsige Erregerwicklung der Synchronmaschine über eine ebenfalls mehrachsige Erregermaschine nach Art eines ohne Ständerwicklung ausgeführten Einankerumformers oder Frequenzwandlers gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine (2) mit dem Läufer der Synchronmaschine (i) mechanisch gekuppelt ist und über Schleifringe sowie eine Konstantstromanordnung Ströme zugeführt erhält, die bei Pendelungen in Größe und Phase unveränderlich bleiben, bei einseitigen Belastungsänderungen sich mindestens in der Phase ändern.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der der Erregermaisciiine (2) zugeführte Strom von einer in Konstantstromschaltung arbeitenden besonderen Synchronerregermaschine (3 geliefert wird, die nur den- lansamen einseitigen Winkelverschiebungen, aber nicht den schnellen Pendelungen der Hauptmaschine folgt, wobei vorzugsweise die Synchronerregermaschine (3) von einem an die Ständerspannung der Hauptmaschine (i) angeschlossenen Synchronmotor (5) angetrieben wird, dessen Erregung von einem finit der Welle der Hauptmaschine (i) gekuppelten, primärseitig ebenfalls an der Ständerspannung der Hauptmaschine (i) liegenden Einankerumformer oder Frequenzwandler (6) geliefert wird. q.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen zwischen dem Synchronmotor und den i seine Erregung liefernden Frequenzwandler (6) oder Einankeru-mformer zur Erhöhung der Dämpfung Drosselspulen (7) eingeschaltet sind.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufhebung der Blindströme in dein die Konstantstromanordnung enthaltenden Erregerstromkreis für die Erregermaschine des Synchrongenerators (i) Kondensatoren (i-2, 13) vorgesehen sind.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelverschiebbare Erregung zur Erhöhung der Überlastungsfähigkeit des Synchrongenerators (i) zusätzlich hauptstromabhängig ist, indem beispielsweise der Erregerstrom der Synchronerregermaschine (3) Tiber Stromwandler (Io) und Gleichrichter (II) vom Hauptstrom beeinflußt wird.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine (6) des Synchronmotors (5) eine kleinere Polzahl hat als der Hauptsynchrongenerator (i).
DES134115D 1938-10-04 1938-10-04 Anordnung zur Beseitigung der Pendelungen und Erhoehung der Stabilitaet von Synchronmaschinen Expired DE731485C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1155852B (de) * 1955-05-13 1963-10-17 Cabir Hamdi Sepen Regler zur selbsttaetigen Nachstellung der resultierenden Erregerachse eines zweiachsigen Laeufers einer Synchronmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1155852B (de) * 1955-05-13 1963-10-17 Cabir Hamdi Sepen Regler zur selbsttaetigen Nachstellung der resultierenden Erregerachse eines zweiachsigen Laeufers einer Synchronmaschine

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