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Erregerumformer für Synchrongeneratoren Beim Antrieb der Erregermaschine
eines Synchrongenerators durch einen vom Netz gespeisten X-fotor muß dafür gesorgt
werden, daß dieser auch bei starken Spannungssenkungen im Netz, z. B. bei Netzkurzschlüssen
nicht kippt, sondern stabil weiterläuft. Man hat hierzu vorgeschlagen, den Antriebsmotor
der Erregermaschine nicht nur über einen Spannungstransformator vom Netz aus zu
speisen, sondern ihm auch noch über einen Stromtransformator Energie zuzuführen
(Stützschaltung). Bei Netzkurzschlüssen wird dann zwar der Spannungstransformator
spannungslos, aber der Stromtransformator erzwingt in der Ständerwicklung des Antriebsmotors
der Erregermaschine einen Strom und hält ihn weiter in Lauf. Bei den bisherigen
Antrieben von Erregerumformern ergeben sich jedoch unerwünschte Rückwirkungen; bei
Bemessung des Stütztransformators derart, daß der Betrieb des Erregerumformers auch
bei Kurzschlüssen noch mit Sicherheit aufrechterhalten werden kann, treten Beeinflussungen
an den Klemmenspannungen des Antriebsmotors auf; auch der Leistungsfaktor des Generators
wirkt unerwünscht auf die Spannung am Antriebsmotor ein, die auch im normalen Betrieb
merkliche Abweichungen erfahren kann. Zu beachten ist auch, daß bei den am häufigsten
vorkommenden zweipoligen Kurzschlüssen am Drehstrommotor bremsende Momente erzeugt
werden.
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Die Erfindung betrifft einen Erregerumformer für Synchrongeneratoren,
dessen Antriebsmaschine über einen Spannungs- und über einen Stromtransformator
gespeist wird, bei dem jedoch die nachteiligen Erscheinungen bekannter Antriebe
vermieden sind. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß mit der Erregerwelle
mindestens zwei Einphaseninduktionsmotoren gekuppelt werden und
die
Leistungsabgabe des einen Motors von der Spannung, diejenige des anderen Motors
von der Höhe des Generatorstromes abhängig gemacht wird. Es erfolgt also beim Erfindungsgegenstand
gegenüber den bekannten Antriebsarten eine klare Trennung zwischen einer spannungs-
und andererseits einer stromabhängigen Leistungsabgabe, so daß irgendwelche gegenseitigen
Beeinflussungen und unerwünschte Rückwirkungen vermieden sind. Im Leerlauf gibt
nur der spannungsabhängige Motor Leistung ab, während der stromabhängige Motor leer
mitläuft. Im Kurzschlußfalle liegen die Verhältnisse gerade umgekehrt, während bei
Belastung beide Motoren anteilig ihre Drehmomente an die Umformerwelle abgeben.
Der Leistungsfaktor des Generators spielt keine Rolle mehr, da jeder der beiden
Antriebsmotoren des Umformers ein mit der doppelten Netzfrequenz pulsierendes Drehmoment
entwickelt, dessen Mittelwert an die Umformerwelle abgegeben wird. Die arithmetische
Summe der beiden Drehmomente ist unabhängig von der gegenseitigen Phasenlage der
Pulsationen der beiden Drehmomente. Es ist dabei gleichgültig, ob der Generator
in üblicher Weise in Stern oder in Dreieck geschaltet ist. Der spannungsabhängige
Motor wird zweckmäßig zwischen den Nullpunkt des sterngeschalteten Generators und
eine Netzklemme, der stromabhängige Motor an die gleiche Phase zweckmäßig transformatorisch
geschaltet. Bei dreieckgeschalteten Generatoren wird der stromabhängige Motor an
diejenige Phase angeschlossen, zwischen deren Netzklemmen der spannungsabhängige
Motor liegt. Bei besonders ungünstigen Verhältnissen, wie sie etwa bei Maschinen
mit Vollpolen, z. B. Turbogeneratoren, vorliegen, kann es empfehlenswert sein, noch
einen dritten, und zwar stromabhängigen Motor für den Antrieb des Umformers vorzusehen,
der in eine der freien Generatorphasen geschaltet wird. Für gewöhnlich wird man
die Speisung der Antriebsmotoren des Umformers über Transformatoren vornehmen, doch
können bei entsprechenden Spannungsverhältnissen der Spannungstransformator, ebenso
bei entsprechenden Stromstärken der oder die Stromtransformatoren entfallen. Der
Anlauf des Umformers erfolgt vorteilhaft vom Spannungsmotor aus über eine Hilfsphase.
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Die Zeichnung läßt beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten erkennen.
Abb. i zeigt die Anordnung bei sterngeschaltetem, Abb.2 bei dreieckgeschaltetem
Generator.
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Bei der Ausführung nach Abb. i liegt der Generator G mit in sterngeschalteten
Phasen R, S, T am Netz. Die Erregerwicklung E wird in üblicher Weise vom Hilfsgenerator
H des Umformers gespeist, mit dessen Welle W die beiden Motoren Mi und M, gekuppelt
sind. Der spannungsabhängige Motor Meist über den Transformator T,, der Stromabhängige
Motor M; über den Transformator Ti an die Phase R angeschlossen. Während
der Spannungsmotor M, bei jeder Belastung mit gleichbleibender Spannung gespeist
wird, tritt der Strommotor Mi je nach der Größe des Belastungsstromes im Generatorkreis
in Wirksamkeit, was mit dem mit der Belastung anwachsenden Bedarf an Erregerleistung
in Einklang steht. Bei Kurzschluß im Netz ergeben sich folgende Verhältnisse: Bei
dreipoligem Kurzschluß bricht die Spannung in allen drei Phasen zusammen, der Strommotor
Mi hält den Betrieb des Umformers aufrecht, der Spannungsmotor M, läuft leer mit.
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Bei zweipoligem Kurzschluß zwischen den Phasen R und S oder
R und T kommt es zu einem Zusammenbruch der Spannung in der Phase 0-R, der
Strommotor Ml erhält auch in diesen beiden Fällen Strom und hält den Betrieb des
Umformers aufrecht.
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Bei zweipoligem Kurzschluß zwischen den Phasen S und T speist die
in der Phase 0-R verbleibende Spannung den Motor 111e, und der Strommotor Mi erhält
je nach der dem Kurzschluß vorangegangenen Belastung mehr oder weniger Strom.
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Der stabile Betrieb des Umformers ist somit für alle vorkommenden
Kurzsclilußfiille gesichert. Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 zeigt die Schaltung
bei einem dreieckgeschalteten Generator G, die Teile sind mit deii gleichen Bezugzeichen
wie bei der Ausführungsform nach Abb. i versehen. Die Wirkungsweise ist bei der
Schaltung nach Abb. 2 die gleiche wie diejenige bei der Schaltung nach Abb. i. Der
Strommotor tli und der Spannungsmotor M, sind beide in die Phase R-S geschaltet,
und zwar auch bei diesem Ausführungsbeispiel unter Vermittlung von Strom- bzw. Spannungstransformatoren
T; und T,.
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Es ist, wie schon erwähnt, unter Umständen zweckmäßig, bei stern-
oder dreieckgeschalteten Generatoren G noch einen dritten stromabhängigen Motor
auf der Welle W des Umformers vorzusehen, der in eine der beiden freien Phasen geschaltet
wird. Man kann z. B. bei der Ausführungsform nach Abb. i diesen dritten stromabhängigen
Motor in die Phase S einbauen. Bei Kurzschluß zwischen den Phasen S-T wirkt dann
dieser zweite Strommotor zur Unterstützung des Spannungsmotors 111e.