DE1277985B

DE1277985B - Einrichtung zur selbsttaetigen Staenderstromsteuerung von Drehstromsynchronmaschinen beim selbstaendigen asynchronen Anlaufen und Synchronisieren

Info

Publication number: DE1277985B
Application number: DE1963S0083309
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Gutt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-01-18
Filing date: 1963-01-18
Publication date: 1968-09-19

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Ständerstromsteuerung von Drehstromsynchronmaschinen beim selbständigen asynchronen Anlaufen und Synchronisieren Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Ständerstromsteuerung von Drehstromsynchronmaschinen beim selbständigen asyn-Chronen Anlaufen und Synchronisieren unter Verwendung vom im Ständerstromkreis eingefügten, über Steuerwicklungen steuerbaren Drosselspulen, welche im Sinn einer mit zunehmender Drehzahl abnehmenden Impedanz derart gesteuert werden, daß die Steueramperewindungen von einem Kleinstwert bei Stillstand der Maschine auf einen für den Mindeststrom zum Intrittfallen bei Erreichen der Synchronisierdrehzahl erforderlichen Betrag ansteigen.
Bei einer bekanntgewordenen Einrichtung dieser Art bewirkt ein mit dem Drehstromsynchrongenerator unmittelbar gekuppelter Gleichstromgenerator eine drehzahlproportionale Steuerung der Drosselimpedanz. Der Verlauf des Ständerstromes einer Drehstromsynchronmaschine über der Drehzahl ist während des asynchronen Anlaufes bei einem direkten Anschluß an ein Netz mit fester Spannung und Frequenz jedoch nicht linear. Der Anlaufstrom beträgt vielmehr bis zum Kippunkt der Drehstrommaschine, d. h. bis etwa 85 % der Nenndrehzahlen, ein Mehrfaches des Maschinenstromes, um erst dann auf den Betriebswert zurückzugehen. Somit genügt die drehzahlabhängige Steuerung der Drosselimpedanz allein nicht, um den Strom im gesamten Anlaßbereich wirksam zu begrenzen. Entweder müßte nämlich im Drehzahlbereich kurz vor der erreichten synchronen Drehzahl ein erheblich größerer Anlaßstrom zugelassen werden, oder es wäre bei einer vergrößerten Drosselimpedanz im unteren Drehzahlbereich das erforderliche Beschleunigungsmoment nicht vorhanden.
Es ist deshalb bei der bekannten Einrichtung zur wirksamen Begrenzung des Anlaßstromes ein Spartransformator mit im Sternpunkt kurzschließbaren Wicklungsanzapfungen notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Einrichtung zur selbsttätigen Ständerstromsteuerung von Drehstromsynchronmaschinen durch Wegfall eines kurzschließbaren Spartransformators zu vereinfachen.
Dies gelingt nach der Erfindung dadurch, daß zur Ständerstromsteuerung allein die resultierenden Steueramperewindungen der Drosselspulen vorgesehen sind, von denen hierzu jede eine von einem dem Ständerstrom proportionalen Gleichstrom gespeiste erste Steuerwicklung und eine von einem konstanten Gleichstrom gegenerregte zweite Steuerwicklung aufweist.
Es ist zwar ein automatischer Schlupfregler für einen Schleifringläufermotor bekanntgeworden, bei dem den Läuferwiderständen steuerbare Drosselspulen parallel geschaltet sind, die eine mehr oder minder starke Überbrückung der Läuferwiderstände bewirken sollen. Die Steuerung der parallelgeschalteten Drosseln erfolgt dabei ebenfalls durch das Zusammenwirken gegeneinander arbeitender Steuerwicklungen, von denen die eine Steuerwicklung an einer konstanten Spannung liegt und die andere Steuerwicklung von einem dem Ständerstrom proportionalen gleichgerichteten Strom durchflossen wird. Die vom Ständerstrom durchflossene Steuerwicklung der Drosselspule dient aber nicht unmittelbar zur Beeinflussung der Größe des Ständerstromes, sondern zur Veränderung der Impedanz der Drossel im Sinne einer Erhöhung des wirksamen Läuferwiderstandes in Abhängigkeit von der Höhe des Ständerstromes.
Beim Gegenstand der Erfindung wird dagegen die vom Ständerstrom beeinflußte Steuerwicklung der Drosselspule unmittelbar zur Beeinflussung der Größe des Ständerstromes herangezogen. Dadurch gelingt es, den Maschinenstrom im gesamten Hochlaufvorgang allein durch steuerbare Drosseln zu begrenzen. Die Erfindung ermöglicht also eine selbsttätige, nichtlineare Steuerung der Drosselimpedanz in erforderlichem Maß. Beim Gegenstand der Erfindung handelt es sich also um eine automatische Begrenzung der dem Netz entnommenen Scheinleistung, wogegen bei der automatischen Schlupfregeleinrichtung bei Laststößen eine konstante Entnahme von Wirkleistung aus dem speisenden Netz ermöglicht werden soll.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand der F i g. 1 bis 4 der Zeichnung näher erläutert werden. Die F i g.1 zeigt die Ständerwicklungen U-X, V-Y, W-Z einer Drehstromsynchronmaschine 1, in deren Sternpunkt die gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen 2 geschaltet sind. Mit den Drosselspulen sind die Steuerwicklungen 3 und 4 magnetisch gekoppelt. Die Steuerwicklungen 3 sind an einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle (Batterie, Gleichstromgenerator bzw. -netz) oder über eine Gleichrichterbrücke an einem Transformator angeschlossen, der an der (konstanten) verketteten oder Strangspannung des Drehstromnetzes liegt. Der konstante Gleichstrom magnetisiert, sofern er allein wirksam ist, den Eisenkreis der Drosselspulen bis weit in den Bereich der Eisensättigung. Die Steuerwicklungen 4 werden von einem dem Ständerstrom der Maschine etwa proportionalen Gleichstrom durchflossen. Ihre Amperewindungszahl ist so bemessen, daß sich bei Stillstand der Maschine die beiden Gleichstromdurchflutungen in den Steuerwicklungen 3 und 4 gegenseitig aufheben, derart, daß nun die volle (ungesättigte) Drosselreaktanz zur Begrenzung des Anlaufstromes der Maschine auf zulässige Werte wirksam ist.
Mit wachsender Drehzahl steigt bekanntlich die wirksame Impedanz der Maschine und verringert dadurch den Ständerstrom noch weiter. In gleichem Maß nimmt auch die Durchflutung in den Steuerwicklungen 4 ab, so daß der Eisenkreis der Drossel unter den somit wachsenden Einfluß der konstanten Durchflutung in den Steuerwicklungen 3 gerät. Hierdurch verringert sich die Drosselimpedanz so weit, daß in der Steuerwicklung der Maschine noch der für das Intrittfallen erforderliche Mindeststrom fließt.
Zur Erzeugung des dem Ankerstrom der Maschine etwa proportionalen Gleichstromes ist nach F i g. 2 ein Stromtransformator 5 angeordnet, an dessen Sekundärwicklung 6 die Steuerwicklung 4 über eine Gleichrichterbrücke 7 angeschlossen ist.
An Stelle dieser einphasigen Einspeisung kann auch eine dreiphasige Einspeisung entsprechend F i g. 3 vorgesehen werden, bei der die Gleichrichter 8 in Stern geschaltet sind. Die Gleichrichter sind hier den Drosselspulen 2 unmittelbar parallel geschaltet. Man kann aber auch die Steuerwicklungen 4 über einen Spannungstransformator, der parallel zu den Drosselspulen 2 geschaltet ist, und eine entsprechende Gleichrichteranordnung speisen.
Die Drosselspulen können statt in Stern auch in Dreieck geschaltet sein. Ebenso kann die Ständerwicklung der Maschine in Dreieck geschaltet sein, wie F i g. 4 zeigt. Bei dieser Schaltung sind die drei gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen 2 mit der Dreieckschaltung der Wicklungen im Ständer der Drehstromsynchronmaschine 1 in Serie geschaltet. Zur Erweiterung des Stellbereichs der Drosselreaktanzen können in bekannter Weise auch mehrere gleichstromvormagnetisierte Teildrosselspulen, die nacheinander in Sättigung geraten, in Reihe geschaltet werden.

Claims

Katentansprüche: 1. Einrichtung zur selbsttätigen Ständerstromsteuerung von Drehstromsynchronmaschinen beim selbständigen asynchronen Anlaufen und Synchronisieren unter Verwendung von im Stännderstromkreis eingefügten, über Steuerwicklungen steuerbaren Drosselspulen, welche im Sinn einer mit zunehmender Drehzahl abnehmenden Impedanz derart gesteuert werden, daß die Steueramperewindungen von einem Kleinstwert bei Stillstand der Maschine auf einen für den Mindeststrom zum Intrittfallen bei Erreichen der Synchronisierdrehzahl erforderlichen Betrag ansteigen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ständerstromsteuerung allein die resultierenden Steueramperewindungen der Drosselspulen (2) vorgesehen sind, von denen hierzu jede eine von einem dem Ständerstrom proportionalen Gleichstrom gespeiste erste Steuerwicklung (4) und eine von einem konstanten Gleichstrom gegenerregte zweite Steuerwicklung (3) aufweist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steuerwicklungen (4) mit dem dem Ankerstrom proportionalen Gleichstromanteil über Gleichrichter an Spannungstransformatoren angeschlossen sind, die parallel zu den Drosselspulen (2).geschaltet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steuerwicklungen (4) mit dem dem Ankerstrom proportionalen Gleichstromanteil an Gleichrichter (8) angeschlossen sind, die unmittelbar parallel zu den Drosselspulen (2) geschaltet sind (F i g. 3).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuerwicklungen (3) mit dem konstanten Gleichstromanteil über eine Gleichrichterbrücke an einem Transformator angeschlossen sind, der an der verketteten oder Strangspannung des Drehstromnetzes liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 299 062; USA: Patentschriften Nr. 2 299 911, 2 647 231, 2 707 260; Buch von T s c h i 1 i k i n, »Elektromotorische Antriebe«, Berlin, 1957, S. 320 bis 322.