DE1538095A1 - Elektrischer Asynchron-Synchron-Netzkupplungsumformer - Google Patents

Description

• Elektrischer Asynchron-Synchron-I#etzkupplungstunfor.ner Es ist'bekannt, Elektrizitätsvergorgungsnetze bei Bedarf-Miteinander zu kuppeln, um einen Energieaustausch zu ermöglichen. Dabei stellt sich die Aufgabe, diesen Energi-3"iu,-,-t,-tu--ch auch bei Netzen mit unterschiedlichen-Frequenzen durchzuführen. lür diese Fälle sind gleitende Notzkupplungsumformer bekännt, die aus zwei unabhängigen, auf einer Maschinen, jeweils einem Motor und einem Generator mit abweichenden Polzahlen un»d entsprechenden Hintermaschinen bestehen2 so daß die Leistung mit einer von der des speisenden Netzen abweichenden Prequenz Abdgeben werden kann. Die Erfindung bet'rifft, einen derartigen Netzkupplungsumformerg der aus einer Asynchron- und aus einer Synchronmaschine besteht. Gemäß der Erfindung is - t der Asynchron-Synchro"i-ITetzkuppl.ung-sumformer a.ls Doppelfeldmaachine ausgebildet, die im Ständer zwei g etrennte, ineinander verschachtelte Wicklungen unterschiedlicher Polzahl aufweist und deren Läufer als Schenkelpolläufer mit einem in den Polschuhen angeordneten Kurzschlußkäfig ausgebildet ist. Diese Anordnung ergibt bei den jeweils infrage kommenden großen Leistungen eine Maschine mit verhältnismäßig geringem Raumbedarf. Außerdem hat ein loppelfeldumformer den konstruktiven Vorteil, daß sich die Drehr.lo.mente_ von Motor und Generator fast vollkommen aufheben, so daß die in e.chanischen Beanspruchungen in Läufer und Ständer wesentlich geringer als bei getrennten Maschinen sind.
• Die-Netzkupplung mit Hilfe eines A:3ynchron-.Syhehron-Iletzkupplungsumformers ist-außerden bescndero-%orteilhaft für die Kupplung zweier Netze, deren Frequenzen sich nur gering voneinander unterscheiden, wie z.B. ein Netz von 50 Ilz mit eine-m Netz von.60 Hz oder ein Netz von 50 Hz mit einem Netz von 42,Hz" Bei den großen Leistunge'n des Umformers beträgt für den asynehronen Teil des Umformers der Nennlastschlupf höchstens 0,3 bis 0,5 %, d.h.-der Arbeitsbereich der Asynchronn.aschine liegt voll im vor.kommenden Schlupfboreich der--beiden Netze -gegeneinander "z.B. 025 A, so daß die Leistungsübergabbauf'der natürlichen Kennlinie im Schlupfbereich von 0 bis ± 0,5 der Asynchronmaschine erfolgen kann. Ferner hat der Imformer gemäß der Erfindung den Vorteil, daß durch die Verwendung von zwei voneinander getrennten, ineinander verschachtelten #1icklungen in, Ständer Strom- und Spannungsschwebungen in ,den miteinander zu kuppelnden Netzen vermieden vierden können. Es empfiehlt sich, gemäß der weiteren Erfindung die Asynchronnaschine, gebildet aus einer derStt*nder,-iicklungen und den, Dämpferkäfig, der kleineren Frequenz zuzu . ordnen. Die Asynchronmaschine besitzt dann die kleinere Polzahl,- was sich für die erforderliche Magnetisierungsleistung und den cos abgünstig guswirkt.
• Man kann-aber au'eli die Zuordnung des asynchronen und synchronen Teils auf die Netzseiten vertauschen. Man wird die Asynchronnaschine, die zu ihrer Erregung eine erhebliche Blindleistung erfordert, in zweckmäßiger Weise meist auf die Netz8eitel?geng auf der mehr Blindleistung zur Verfügung steht. Gegebenenfalls kann man den zusätzlich vorgesehenen synchronen An#-iurfmotor des Netzkupplungsumformerc zur Blindleistungslieferung mitverwenden.
• Ilit einem Netzkupplungsumformer gemäß :der L,"rfiudung kann der leistungsfluß zwischen den Netzen auf einfache Weise dadurch gesteuert werden, daß der Schlupf der Asynchronmaschine durch Regelung der Netzfrequenzen eingestellt wird. Im folgenden sei die Erfihdung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert: Zu; Kupplung zwischen einem 50 Nz-Netz und einem 60 Hz-Netz verwendet man gemäß der Erfindung einen'Asynchron-Synchron-Umformer großer-Leistung, z.B. 150 MW, der mit einem einzigen Ständer und Läufer als Doppelfeldumformer ausgeführt ist. Als 50 Hz-Seite des Umformers dient ein zwölfpoliger Synchrongenorator mit ausgeprägten Polen und einer zwölfpoligen dreiphasigen Ständerwicklungl,Im gleichen Ständer ist davon unabhängig,in die Ständerwicklung des Synchrongenerators verschachtelt,eine zweite zehnlclige dreiphasige Stjnderwicklung eingebaut, die zusammen mit einer in den Polschuhen unvergebrachten Dämpferwicklung mit Kurzschlußringeh den JehnpAgen Azynchronmotor bildet. Diese Dämpforstäbe müssen wegen der erforderlichen großen Leistung einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisen, so daß der Doppelfeldunformer gegenüber normalen Synchronmaschin3n eine stark vergrößerte PolschuhhUhe besitzt. Er empfiehlt sichg die beiden Ständerwicklungen als-verschachtelte Ein- oder Zifeistabwicklungen auszuführen und direkt durch eine KUhlflüesigkeit, z.B. Wasser, zu kühlen. Gerade durch die gute Abführung der Wärme bei Plüusigkeitskühlung, die bei Ein-oder Zweistabwicklungen leicht ausfUhrbar ist, kkann man die Stromdichte in den Stäben so hoch wählen, daß sich d13 beiden getrennteng ineinander verschachtelten Ständerwicklungen auf eine)nverhältnisbäßig kleinen Durchmesser anordnen Msen, Man, kann zusätzlich auch noch die Läuferwicklung direkt mit einer Kühlfüssigkeit kühlen.
• Wird nun bei den beiden durch den Doppelfeldumformer gekuppelte'n Netzen die Netzfrequenz von der 60 Hz-Seite so ausgeregelt, daß sie unter der (im Verhältni6 50/60 Hz übersetzten) Netzfrequenz des 50 Hz-Netzes liegt, dann ist die Läuferdrehzahl des zwölfpoligen Synchrongenerators gegenüber dem 50 Hz-I#ie-tz ulitersynchron, d.h., der zehnpolige Asynchronmotor (gebildet aus zehnpoliger Ständerwicklung und Dämpferwicklung) gibt aus den 50 FIZ-Netz Leistung an das 60 Hz-Netz ab,. Wird das 60 Hz-Netz, unter Berücksichtigung der Übersetzung 50 : 60 bz#-,t. 10 : 12 Polen auf genau gleiche Netzfrequenz des 50 Hz-Iletzes ausgeregelt, dann läuft der zehnpolige Asynchronno-LLior mit Null Schlupf/ohne leistungsabgabe. Wenn *die Frequenz des 50 1110-1-#O-bzu,-über die im Verhältnis 50 : 60 übersetzte Netzfrequeno des 50 Hz-Netzes ausgeregelt-' wird, dann läuft die zehnpolige Asynchronmaschine übersynchron als Asynchrongeiierator, der vom 60 lIz-Netz Leistung in das 50 Hz-Netz liefert

Claims (2)

1. Patentansprüche 10 Elektrischer Asynchroii-Synchron-lietzkupplungsumforneri insbesondere zur Kupplung eines Netzes von 50 Hz mit einem Nett von 60 Hz, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine als eine Doppelfeldm.aGchine ausgebildet ist-, die im Ständer zwei getrerntc, ineinander verschachtelte IVT-icklungen unterschiedlicher Polzahlen aufweist, und deren Läufer als Schenkelpolläufer mit einem in den Polschuhen angeordneten Kurzschlußkäfig ausgebildet ist.
2. 2. Netzkupplungsumforw.er nach Anspruch 1, dadurch gcken"lzcichne#(',-, daß die Asynchronnaschine, gebildet aus einer der Ständerwicklungen und der, Dämpferkäfig, der kleineren Frequenz zugeordnet ist. 3. Notzkupplungsuriformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupf der Asynchronraaschine durch Regelung der Iletz-.#"quenz cingestellt wird. 4. Netzkupplungsunformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ode r beide Ständerwicklungen durch eine l#ühlflüosigl-,eit gekühlt werden. 5. Netzkupplungsumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwicklung mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt ist.