DE845670C - Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebes von Synchrongeneratoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebes von Synchrongeneratoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebes von Synchrongeneratoren, die ein \Tetz speisen und bei welchen der Vektor der EMK der Erregung einen großen Winkel mit dem Vektor einer Spannung des Netzes einschließt, unter Verwendung einer zusätzlichen veränderlichen Gleichstromerregung, die in Abhängigkeit von der Größe des Winkels mit zunehmender Größe desselben vergrößert wird, wobei zur Regelung des zusätzlichen Erregerstromes in Abhängigkeit des Winkels zwischen der EMK der Erregung der Synchronmaschine und einer Netzspannung eine zusätzliche Spannung in den Erregerkreis der Synchronmaschine eingeführt wird. Die Erfindung besteht darin, daß die zusätzliche Erregung durch einen Strom erfolgt, der proportional der Resultierenden der gleichgerichteten Differenz von zwei Spannungsvektoren ist, deren einer in Phase mit der EMK der Erregung der Synchronmaschine ist oder einen festen Winkel 'mit derselben bildet und deren anderer in Phase mit der Netzspannung ist.
• Zur Durchführung des Erfindungsgedankens wird für die zusätzliche Erregung ein Strom benutzt, der proportional der sich aus der vektoriellen Addition von zwei Spannungswerten der .Anlage ergebenden Resultierenden (Differenz oder Summe) ist. Zur Bildung der Resultierenden der beiden Spannungsvektoren wird der eine derselben irrt Vektordiagramm um. einen Regelwinkel nach rückwärts verschoben, der sich aus den Arbeitsbedingungen des Generators bestimmt.
• In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Vektor- und ein Leistungsdiagramm.
• Der Synchrongenerator i (Fig. i) wird vom Motor 2 angetrieben. Er arbeitet über die Verbindungsleitung oder die Gesamtheit der Verbindungsleitungen 4 auf das Netz 3 größer Leistung, wobei die Verbindungsleitungen 4 insbesondere ein Netz großer Länge darstellen. 5 ist ein auf der gleichen Welle mit dem Synchrongenerator i sitzender Hilf ssynchrongenerator. Mit 6 ist ein Induktionsregler und mit 7 ein Transformator zur Erzeugung von Spannungsvektoren für die Bildung der zuslätzlichen Erregung bezeichnet. Die beim Vergleich der beiden so erzeugten Vektorwerte sich ergebende Differenz wird in der Gleichrichterschaltung 8 gleichgerichtet und der als Verstärker dienenden Erregermaschine 9 zugeführt, welche außerdem noch eine gleichbleibende Erregung aufweist.
• Mit U3 (Fig. i und 2) ist der Spannungsvektor des Netzes 3 bezeichnet, der als unveränderlich vorausgesetzt ist; Up ist der Spannungsvektor an den Klemmen des Synchrongenerators i und E, der Vektor seiner Leerlauf-EMK. Der Vektor E, eilt gegenüber dem Vektor U3 um den Winkel z9 vor.
• Der Erregerstrom i des Synchrongenerators i setzt sich aus dem gleichbleibendem Strom i. und dem veränderlichen Strom il zusammen. Der Ström il ist nicht eine Funktion des Vektors A entsprechend der Differenz der Vektoren U3 und E., sondern eine Funktion des Vektors Al entsprechend der Differenz des Vektors U3 und des Vektors E" , der vom Vektor E, durch Rückdrehung um einen Regelwinkel 19, abgeleitet ist (s. Vektordiagramm der Fig. 2). Der Winkel z9, kann an sich willkürlich gewählt werden; er bedeutet, daß die zusätzliche Erregung erst dann einsetzen soll, wenn der Winkel 0 zunimmt und den Winkel z9, übersteigt. Der Winkel 19, wird kleiner als t9 gewählt, so daß die zusätzliche Erregung in einem Betriebspunkt der Synchronmaschine einsetzt, wo diese ohne besondere Mittel gerade noch stabil ist.
• An Stelle des Vektors E, der Leerlauf-EMK des Synchrongenerators i kann auch ein anderer Spannungsvektor der Anlage treten. Der Hilfssynchrongenerator 5 z. B. liefert eine Spannung, welche auf Grund der nachstehend angegebenen Maßnahmen in Phase mit der Leerlauf@EMK Eo des Synchrongenerators i ist. Die Übereinstimmung der Phasen wird entweder dadurch erhalten, daß die Läufer des Synchrongerwrators i und des Hilfssynchrongenerators 5 in die gleiche gegenseitige Lage eingestellt werden, oder durch Einwirkung auf den Induktionsregler 6, mit dessen Hilfe die Phasenlage korrigiert werden kann. Der gleiche Induktionsregler gestattet, den Vektor eo um den Winkel 19, zu verzögern, um ihn als Spannungsvektor eö in Phase mit dem Vektor Eö der Fig. -- zu bringen. Die Spannung U3 des Netzes 3 wird mit Hilfe des Transformators 7 auf den Wert u3 verringert.
• Bildet man die Differenz zwischen e: und u3, so erhält man einen Vektor, der proportional A1 in Fig.2 ist. Der Wechselstrom entsprechend Vektor A1 wird dann durch die Gleichrichterschaltung 8 gleichgerichtet, die aus vier nicht näher bezeichneten Gleichrichtern gebildet ist. Der gleichrichtete Strom wird durch die Erregermaschine 9 mit zwei Erregerwicklungen verstärkt, von welchen die eine mit einem unveränderlichen Gleichstrom gespeist ist, während die andere mit dem gleichgerichteten Strom gespeist wird, welcher, da u3 und e: die gleiche oder angenähert die gleiche Amplitude haben, proportional ist dem Wert der sich, weil der Winkel 19-z9, klein ist, auf u3 (z9-z9,) verringert, und der damit proportional der Differenz z9-29, ist. Die Spannung e0 bleibt der Größe nach unveränderlich und gleich oder ungefähr gleich der als konstant vorausgesetzten Spannung u3. Nur die Phasenlage von eö wird durch E, beeinflußt.
• An Stelle der Erregermaschine 9 mit doppelter Erregung kann auch eine Hilfserregermaschine verwendet werden, die ihrerseits eine Haupterregermaschine erregt, um die Leistungen der Elemente 5, 6, 7und8 der Schaltung zu verkleinern.
• Auf die beschriebene Weise ist es möglich, den Synchronlauf eines Synchrongenerators über einen Winkel 0, der größer als 9o° ist, aufrechtzuerhalten, wie im Diagramm der Fig. 3 gezeigt, wo die Leistung P eines Synchrongenerators als Funktion des Winkels z9 aufgetragen ist. Für eine konstante Erregung ergibt sich als Kennlinie der Leistung die gestrichelte Sinuslinie. Für eine doppelte Erregung und für Winkel größer als der Regelwinkel z9, nimmt die Kennlinie im nützlichen Teil ihres Bereiches einen Verlauf nach der ausgezogenen Linie an. Man erzielt also ein stabiles Arbeiten der Maschine ohne erhebliche Schwankungen im Punkt M, d. h. über einen Winkel größer als 9o°.
• Es versteht sich von selbst, daß die beim Beispiel. verwendete Vergleichsspannung U3 nicht dem Netz 3 entnommen zu werden braucht, falls dieses sehr ausgedehnt ist, sondern es kann auch mit an sich bekannten Mitteln in der Nähe des Synchrongenerators i eine Spannung gebildet werden, die vektoriell der Spannung U3 proportional ist.
• Für Fig. i ist angenommen, daß die Erregung in Abhängigkeit von der vektoriellen Differenz zwischen dem Vektor eö , der die gleiche Phasenlage aufweist wie der Vektor Eö der Leerlauf-EMK des Synchrongenerators i, und dem der Spannung U3 des Netzes entsprechenden Vektor u3 erfolgt. Man kann aber die Erregung ebensogut in Abhängigkeit von der Differenz zweier anderer Spannungsvektoren durchführen, z. B. in Abhängigkeit von der Vektordifferenz zwischen U2 und U3 oder von der Vektordifferenz zwischen E, und .U2 oder von der Differenz zwischen einem der Vektoren Eo, U2, Uz und einem Vektor U4, der einem Zwischenpunkt des Netzes 4 entnommen ist, oder schließlich von der Vektordifferenz zwischen einem der Vektoren E., U2, U3, U4 mit der Leerlauf-EMK einer der Maschinen des Netzes 3. In allen diesen Fällen ist das grundsätzliche Schema der Fig. i maßgebend, zu verändern ist lediglich der Regelwinkel 19, entsprechend dem angestrebten Zweck.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebes von Synchrongeneratoren, die ein Netz speisen und bei welchen der Vektor der EMK der Erregung einen großen Winkel mit dem Vektor einer Spannung des Netzes einschließt, unter Verwendung einer zusätzlichen veränderlichen Gleichstromerregung, die in Abhängigkeit von der Größe des Winkels mit zunehmender Größe desselben vergrößert wird, wobei zur Regelung des zusätzlichen Erregerstromes in Abhängigkeit des Winkels zwischen der EMK der Erregung der Synchronmaschine und einer Netzspannung eine zusätzliche Spannung in den Erregerkreis der Synchronmaschine eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Erregung durch einen Strom erfolgt, der proportional der Resultierenden der gleichgerichteten Differenz von zwei Spannungsvektoren ist, deren einer in Phase mit der EMK der Erregung der Synchronmaschine ist oder einen festen Winkel mit derselben bildet und deren anderer in Phase mit der Netzspannung ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichent, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende der Leerlauf-EMK des Synchrongenerators und der Spannung des vom Synchrongenerator gespeisten Netzes ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende der Klemmenspannung des Synchrongenerators und die Spannung des vom Synchrongenerator gespeisten Netzes ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende der Spannung der Verbindungsleitung zwischen dem Synchrongenerator und dem Netz und die Spannung des vom Synchrongenerator gespeisten Netzes ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende der Leerlauf-EMK und der Klemmenspannung des Synchrongenerators ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultiernde der Spannung der Verbindungsleitung und der Leerlauf-EMK des Generators ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende der Spannung der Verbindungsleitung und der Klemmenspannung des Synchrongenerators ist. B. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende einer Spannung auf der Speiseseite und einer Spannung auf der Verbraucherseite des Netzes ist. g. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Spannung die Resultierende der Spannung eines auf der Welle des Synchrongenerators sitzenden Hilfssynchrongenerators und eine beliebige Vergleichsspannung auf der Speise- oder Verbraucherseite des Netzes ist. io. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichgerichtete Strom verstärkt wird. i i. Einrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärker eine Erregermaschine mit zwei Erregerkreisen dient, von welchen der eine mit unveränderlichem Gleichstrom, der andere mit dem gleichgerichteten veränderlichen Strom gespeist wird.