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Verfahren zur Schnellwiedererregung eines kondensatorerregten Asynchrongenerators
Es ist bekannt, daß ein Drehstromsynchrongenerator mit einem mehrphasig bewickelten
Rotor unabhängig von einem Drehstromnetz arbeiten kann, wenn Kondensatoren für die
Lieferung des Blindstromes zur Erregung des Generators verwendet werden. Voraussetzung
für die Selbsterregung ist dabei, daß im Rotor vom früheren Betrieb als Generator
'oder Motor eine Restmagnetisierung vorhanden ist, die bei umlaufendem Rotor im
Stator eine Wechselspannung induziert, welche den aus dem Asynchrongenerator und
den Erregerkondensatoren bestehenden mehrphasigen Schwingkreis anfacht. Bei kleiner
Restmagnetisierung und kleiner Remanenzspannung erfolgt das Anfachen dieses Schwingkreises
nur langsam. Zur Verbesserung der Erregungszeit sind bereits verschiedene Mittel
vorgeschlagen worden, wie z. B. Rotorbleche mit großen Hystereseverlusten, ein großer
Überschuß an Erregerkapazitäten gegenüber den Induktivitäten des Generators im linearen
Teil der Magnetisierungskurve, ein erhöhter Rotorwicklungswiderstand oder das Zuschalten
von geladenen Kondensatoren auf .den Stator. Durch diese Mittel läßt sich jedoch
die Wiedererregungszeit insbesondere nach Klemmenkurzschlüssen nicht genügend verkürzen,
und Wiedererregungszeiten von
weniger als o,I Sekunde, wie sie bei
Notstromanlagen verlangt werden, lassen sich damit nicht erreichen.
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Eine bedeutende Verkürzung der Wiedererregungszeit eines als Motor
an ein Hauptnetz angeschlossenen und für die Speisung eines Notstromverbrauchernetzes
vorgesehenen kondensatorerregten, mit einem Energiespeicher verbundenen Asynchrongenerators
mit einem mehrphasig bewickelten, symmetrisch kurzgeschlossenen Rotor bei einer
einem durch kurzschluß artige Generatorüberlastung durch das Hauptnetz verursachten
Spannungszusammenbruch nachfolgenden, den Wiedererregungsvorgang einleitenden Kurzschlußschnellabschaltung
läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreichen, daß bei der Kurzschlußschnellabschaltung
der symmetrische Kurzschluß des Rotors während des Wiedererregungsvorgangs kurzzeitig
in einen asymmetrischen Kurzschluß übergeführt wird.
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Zur Ausführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Einrichtung
benutzt, bei der außer einem Schalter zur Kurzschlußschnellabschaltung zur Vollziehung
mindestens einer weiteren Schaltung Schaltmittel vorhanden sind, die bei der Kurzschlußschnellabschaltung
zumindest eine der kurzgeschlossenen Rotorwicklungsphasen während der Wiedererregungszeit
kurzzeitig abschalten.
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Der Rotor, der im Normalbetrieb symmetrisch kurzgeschlossen ist, läuft
somit während der Wie-_dererregungszeit mit einer asymmetrischen Kurzschlußwicklung,
bei der sich das Rotorfeld in einer Richtung ungehindert ausbilden kann, so daß
die Restmagnetisierung nach dem Spannungszusammenbruch so groß bleibt, daß der Spannungswiederanstieg
sofort erfolgt. .
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach
der Erfindung schematisch dargestellt, wobei auch das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutert wird.
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Fig. I zeigt eine Einrichtung zur Schnellwiedererregung, bei der ein
Kurzschlußschnellschalter und ein Schalter zur Abschaltung einer Rotorwicklungsphase
mechanisch zu einem gemeinsamen Schalter verbunden sind und bei der als Energiespeicher
ein Schwungrad verwendet wird; Fig. 2 zeigt eine ähnliche Erfindung, bei der der
gemeinsame Schalter Hilfskontakte zur Abschaltung von Zuleitungen zu einem Notstromverbrauchernetz
des Asynchrongenerators während des Wiedererregungsvorganges aufweist.
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In Fig. I bedeutet I einen Drehstromasynchrongenerator, dessen Rotor
I2 mit einem Schwungrad 2 gekuppelt ist und dessen Stator II von in Dreieck geschalteten
Kondensatoren 3 erregt wird Ein Hauptnetz 4 speist über einen Schalter 5 ein Notstromverbrauchernetz
6 und den Asynchrongenerator I, der im Normalbetrieb als Motor das Schwungrad 2
antreibt. Tritt nun beispielsweise an einer vom Generator I weit entfernten Stelle
eine Abschaltung der Speisung des Hauptnetzes 4 ein, so ist dieses Hauptnetz 4 für
den verhältnismäßig kleinen Generator I praktisch ein Kurzschluß, wie dies symbolisch
durch einen Schalter 14 angedeutet ist, so daß die Spannung des Generators I zusammenbricht
und das Hauptnetz 4, vom Generator I und seinem Notstromverbrauchernetz 6 durch
den Schalter 5 abgetrennt wird. Die Wiedererregung des Asynchrongenerators I soll
so rasch wie möglich erfolgen, damit im Notstromverbrauchernetz 6 eine möglichst
kurze Unterbrechung in der Speisung entsteht. Dies wird dadurch erreicht, daß der
Schalter 5 gleichzeitig mit der Kurzschlußschnellabschaltung eine Schleifringzuleitung
7 zum dreiphasig gewickelten, in Stern geschalteten Rotor I2 abschaltet, wodurch
sich das Rotorfeld in einer Richtung ungehindert ausbilden kann. Nach der Wiedererregung
des Asynchrongenerators I schließt ein Schütz 8 die unterbrochene Rotorwicklungsphase,
und der Asynchrongenerator I liefert die im Schwungrad 2 gespeicherte Energie bis
zur Betriebsbereitschaft beispielsweise eines nicht gezeigten Dieselmotors als elektrische
Energie generatorisch in das Notstromverbrauchernetz 6.
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Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 verbindet im Normalbetrieb ein Schalter
8' das Notstromverbrauchernetz 6 mit dem Hauptnetz 4. Die Steuerung des Schalters
8' erfolgt über einen Haltekontakt 9 am Schalter 5'. Bei einem Netzkurzschluß fallen
infolge Spannungszusammenbruch die Schalter 5' und 8' ab, so daß der Asynchrongenerator
I sich ohne Belastung mit einer offenen Schleifringzuleitung 7 zum dreieckgeschalteten
Rotor I2' wieder schnell erregt, die Anzugsspannung des Schalters 8' erreicht, diesen
einschaltet und damit das Notstromverbrauchernetz 6 mit dem Asynchrongenerator I
verbindet. Während des vorübergehenden Abschaltens des Notstromverbrauchernetzes
6 besteht für den leer laufenden Asynchrongenerator I ein Überschuß an Kondensatoren,
was sich günstig auf die Erhaltung der Selbsterregung nach erfolgter Spannungswiederanfachung
auswirkt. Mit dem Schalter 13 wird der normale Netzbetrieb wiederhergestellt Die
Abschaltung des Notstromverbrauchernetzes während des Wiedererregungsvorgangs ist
insbesondere von Vorteil bei einem Notstromverbrauchernetz niedriger Impedanz.
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Es wirkt sich vorteilhaft aus, wenn zur Abschaltung einer Rotorphase
ein Schalter vorhanden ist, der über Schleifringe mit einem Rotor verbunden ist,
dessen nicht abzuschaltende Rotorphasen auf dem Rotor selbst kurzgeschlossen sind.
Dadurch wird die Selbsterregung des Asynchrongenerators vom Übergangswiderstand
der Bürsten unabhängig.
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Zur Konstanthaltung der Spannung des Asynchrongenerators bei verminderter
Schwungraddrehzahl sind zusätzliche Erregerkondensatoren. vorzusehen. Es ist nun
zur Sicherstellung des Selbsterregungsvorgapges von Vorteil, wenn der gemeinsame
Schalter Hilfskontakte zür kurzzeitigen Zuschaltung dieser zusätzlichen Kondensatoren
während des Wiedererregungsvorgangs aufweist.
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Es kann auch vorkommen, daß im Hauptnetz 4 (Fig. i) eine Speisepunktabschaltung
bei schwacher Netzbelastung eintritt, so daß die Spannung zu
wenig
abfällt, um den Schalter 5 auszulösen. Dies kann auch bei unsymmetrischen Netzkurzschlüssen
eintreten, wenn die Spule des Schalters 5 an einer nur wenig abfallenden Netzspannung
liegt. Es ist deshalb günstig, wenn bei hoher Kurzschlußimpedanz des Netzes und
im Fall unsymmetrischer Netzkurzschlüsse die Schaltmittel Netzüberwachungsrelais
umfassen.