DE1071207B - Einrichtung zur regelung der belastung eines drehstromgenerators in einem drehstromsystem mit mindestens zwei parallel geschalteten, je gesondert angetriebenen drehstromgeneratoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 071

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

DBP 1071207 kl. 21 c 65/05

INTERNATIONALE KL.

H 02p; j

14. SEPTEMBER 1956

17. DEZEMBER 1959 2. JUNI 1960

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 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.

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.

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. .

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.

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.

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

zur Regelung der Belastung

eines Drehstromgenerators

in einem Drehstromsystem

mit mindestens zwei parallel geschalteten, je gesondert angetriebenen

Drehstromgeneratoren

Patentiert für:
Rotol Limited, Gloucester (Großbritannien)

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.

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.

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.

Die Fig. zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

ΟΟβ 523/183

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Drehstromsystem drei Drehstromgeneratoren A₁, A₂ und A₃ ; die drei Ausgangsphaserdeitungen O₀, O_b und O_c der drei Drehstromgeneratoren liegen parallel an Sammelschienen B_a, B_b und B_c, und zwar über Schalter TB₁, TB₂ und TB₃. In diesem Drehstromsystem liegen alle Belastungen über gemeinsame Lastschienen L₀, L_b und L_c an den Sammelschienen B₁₁, B_b und B_c. 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 0_c der Ausgangsseite des Drehstromgenerators A₁, andererseits, in Gegenschaltung zu der hierdurch erzeugten Erregung, an der Sekundärseite eines Stromtransformators CT_L in der dritten Phasenleitung L_c der die ganze Stromlast führenden Lastschienen L_a, L_b, L_c.

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 CT_L 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 CT_L 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.

Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Stromtransformators CT₁ im A^erhältnis zu jenem des Stromtransformators CT_L 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 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.

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-

sprechende Einrichtung zur Regelung der Belastung vorgesehen.

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 CT_L nach' Fig. 1 entsprechender Stromtransformator angeordnet werden könnte.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Phasenwicklung 12 des Zweiphasen-Induktionsmotors M_x an die Sekundärseite eines Stromtransformators CT₁

in der Ausgangsphasenleitung O_c 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 O_c 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 CT_S 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.

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 Gleichung

worin A das Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators CT₁ und B das Übersetzungsverhältnis des Stromtransformators CT_L bedeuten.
Hieraus ergibt sich

-I₁ "Γ In + -/3

-* f ³-

I₁

= 3, wenn I₁ = I₂ = J₃ .

Die Stabilisierungsbedingung für die Ausführungsform nach Fig. 2 lautet

AI₁=CI₂-^DI₃,

worin C undD dieÜbersetzungsverhältnissederStromtransformatoren CT₂ bzw. CT₃ bedeuten.

Wenn J₁ = J₂ = J₃, ferner C und D = E, dann ergibt sich

A E

= 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.

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.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Belastung eines Drehstromgenerators in einem Drehstromsystem mit mindestens zwei parallel geschalteten, je gesondert angetriebenen Drehstromgeneratoren unter Verwendung eines Zweiphasen-Induktionsmotors, der mit einem Regler für die Antriebsmaschine des betreffenden Drehstromgenerators gekuppelt ist, dessen eine Phasenwicklung zwischen der ersten und zweiten Phasenleitung der Ausgangsseite dieses Drehstromgenerators liegt und dessen andere Phasenwicklung mit den Sekundärseiten von Stromtransformatoren in der dritten Phasenleitung des Systems verbunden ist, der,art, daß diese andere Phasenwicklung des Motors unerregt bleibt, wenn der betreffende Drehstromgenerator seinen gewünschten Lastanteil aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseiten der Stromtransformatoren (CT₁, CTι oder CT₁, CT₂, CT₃) untereinander und mit der genannten anderen Phasenwicklung (12) des Motors (M₁) parallel geschaltet sind und einer dieser Stromtransformatoren (CT₁) in Gegenschaltung zu dem anderen (CT_L) oder den anderen (CT₂, CT₃) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 bei einem Drehstromsystem mit die Gesamtbelastung aufnehmenden Lastschienen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stromtransformatoren (CT₁, CTi) vorgesehen sind, von denen einer (CT₁) in der dritten Phasenleitung (O₀) der Ausgangsseite des Drehstromgenerators (A₁) und der andere (CT_L) in der dritten Phasenleitung (L₀) der die gesamte Stromlast aufnehmenden Lastschienen liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Transformatoren (CT₁, CT₂, CT₃) als Drehstromgeneratoren in dem System vorgesehen sind, und zwar einer (CT₁) in der dritten Phasenleitung (O₀) der Ausgangsseite des zugehörigen Drehstromgenerators (A₁) und einer (CT₂ oder CT₃) in der dritten Phasenleitung (O_c) der Ausgangsseite der anderen Drehstromgeneratoren (A₂ oder A₃).

4. Einrichtung, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der Stromtransformatoren zur Regelung des Lastanteiles des Drehstromgenerators veränderlich ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 für ein System mit mehr als zwei parallel geschalteten Drehstromgeneratoren und einer Regelung der Lastaüfnahme für mindestens einen derselben, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden der anderen Drehstromgeneratoren Schalter zum Zuschalten bzw. Abschalten von dem System sowie mit diesen Schaltern gekuppelte weitere Schalter zur gleichzeitigen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in dem Stromtransformator (CT₁) in der Phasenleitung (O₀) des zu regelnden Drehstromgenerators vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärseite des Stromtransformators (CT₁) in der Phasenleitung (O₀) des zu regelnden Drehstromgenerators (A₁) Schalter (,S₂ und .S₃) zum Zu-- und Abschalten von Windungen zugeordnet und mit den der Zu- bzw. Abschaltung der anderen Drehstromgeneratoren (A₂, A₃) dienenden Schaltern (TB₂, TB₃) entsprechend gekuppelt sind, derart, daß beim Öffnen eines der letzteren Schalter der zugehörige erstere geschlossen wird, und umgekehrt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 732 052.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 689/458 12. (009 523Ϊ183 5.60)