-
Synchrongenerator mit direkt gekuppeltem Hilfsgenerator Bei großen
Synchrongeneratoren, insbesondere solchen mit vertikaler Welle und Antrieb durch
Wasserturbinen, kann aus verschiedenen Gründen die Anordnung einer sonst üblichen,
mit dem Generator direkt gekuppelten Gleichstromerregermaschine uritunlich sein.
Man ist deshalb vielfach dazu übergegangen, für die Lieferung des Erregerstromes
ein besonderes Umformeraggregat, bestehend aus einem Wechselstrom- bzw. Drehstrommotor
und einem Gleichstromgenerator, vorzusehen.
-
Der Motor eines solchen Umformers kann dabei über einen geeigneten
Transformator an das gleiche Netz angeschlossen werden, das vom Hauptgenerator gespeist
wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß bei Netzkurzschlüssen und dadurch bedingten
Spannungsabsenkungen im Netz der Motor des Erregerumformers kippen und stehenbleiben
kann, so daß der Hauptgenerator span nungslos wird, anstatt in üblicher Weise mit
verstärkter Erregung weiterzuarbeiten.
-
Man kann zwar diesen Nachteil dadurch vermeiden, daß man zur Speisung
des Erregerumformers das gewöhnlich in größeren Kraftwerken vorhandene Eigenbedarfsnetz
heranzieht. Ein solche Maßnahme widerspricht aber der üblichen Forderung, nach welcher
jeder Generator so ausgerüstet sein soll, daß er ohne Zuhilfenahme einer fremden
Stromquelle auf Spannung gebracht und betrieben werden kann.
-
Weiter sind Synchrongeneratoren bekannt, bei denen die genannten Nachteile
dadurch vermieden sind, daß die Erregerleistung wieder durch eine direkt mit dem
Hauptgenerator gekuppelte Hilfsmaschine erzeugt wird, die jedoch nicht als Gleichstromgenerator,
sondern als Wechselstrom-, vorzugsweise Drehstromgenerator ausgebildet ist, der
vielfach
in der erforderlichen Größe und Bauart leichter herzustellen und unterzubringen
ist als ein entsprechender Gleichstromgenerator. Dieser Hilfsgenerator speist dann
das obenerwähnte Umformeraggregat, welches im Betrieb die Gleichstromerregung des
Haupt- wie des Hilfsgenerators liefert.
-
Wie ohne weiteres zu ersehen ist, ist auch bei dieser Anordnung zur
Inbetriebnahme eines solchen Maschinensatzes zunächst eine besondere Gleichstromquelle
für die Erregung des Hilfsgenerators notwendig, so daß auch hiermit die Forderung
nach vollständiger Unabhängigkeit des Maschinensatzes von fremden Stromquellen nicht
erfüllt ist.
-
Durch besondere Kunstschaltungen, z. B. die Einsschaltung einer Kondensatorenbatterie,
läßt sich zwar unter Umständen auch das Hochfahren des Maschinensatzes ohne besondere
Hilfsstromquelle ermöglichen, jedoch sind solche Einrichtungen sehr kostspielig
und wirken dabei nicht unbedingt zuverlässig.
-
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, als Hilfsgenerator eine an
sich bekannte Synchronmaschine mit Dauermagnetpolen zu verwenden. Da mit Dauermagneten
nicht die gleiche Feldliniendichte im Luftspalt zu erzielen ist wie mit Elektromagneten,
so fallen die Generatoren mit Dauermagneterregung erheblich größer aus, als solche
der üblichen Bauart mit elektromagnetischer Erregung. Außerdem sind die erforderlichen
hochwertigen Magnetwerkstoffe sehr kostspielig, und es besteht die Gefahr, daß die
magnetomotorische Kraft der Dauermagnete mit der Zeit nachläßt. Ein weiterer Nachteil
solcher durch Dauermagnete erregter Maschinen liegt darin, daß bei äußeren und inneren
Kurzschlüssen keine Möglichkeit besteht, die Maschine durch Entregung schnell spannungslos
zu machen, so daß in solchen Fällen die Wicklung verbrennen kann.
-
Es ist weiter bekannt, durch Dauermagnete erregte Hilfsgeneratoren
geringer Leistung vorzusehen, die nur ein kleines Hilfserregeraggregat speisen,
welches lediglich der Einleitung des Erregungsvorganges dient, während die Erregung
im Normalbetrieb durch ein Haupterregeraggregat erfolgt, dessen Motor in der eingangs
erwähnten Weise vom Hauptgenerator bzw. dem mit diesem verbundenen Netz gespeist
wird, wobei aber auch die eingangs erwähnten Nachteile bestehen.
-
Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, als Hilfsgenerator
eine Maschine zu verwenden, die sowohl durch Dauermagnete als auch zusätzlich elektromagnetisch
erregt wird. Dabei ist vorgesehen, daß der die Erregung des Hauptgenerator liefernde
Erregerumformer unmittelbar durch den Hilfsgenerator angelassen wird. Da für den
Anlauf dieses Aggregates eine erhebliche Energie erforderlich ist, die der Hilfsgenerator
zunächst bei Erregung. allein durch die Dauermagnete liefern muß, so müssen die
letzteren verhältnismäßig stark bemessen sein. Die erwähnten Nachteile von Maschinen
mit Dauermagneterregung sind daher auch bei dieser Anordnung wenigstens zum Teil
vorhanden, insbesondere wird die Gefahr des Verbrennens der Wicklung des Hilfsgenerators
bei Kurzschlüssen nicht mit Sicherheit vermieden. Diese Nachteile bestehen besonders
dann, wenn -wie es vielfach aus Zweckmäßigkeitsgründen gefordert wird - der Motor
des Erregeraggregates gleichzeitig zum Antrieb irgendwelcher Hilfseinrichtungen,
wie Pumpen od. dgl., dient.
-
Zur Vermieidung aller der erwähnten Nachteile bedient sich die Erfindung
ebenfalls eines solchen, sowohl durch Dauermagnete als auch zusätzlich elektromagnetisch
erregten Hilfsgenerators. Im Gegensatz zu dem erwähnten Vorschlag sieht sie jedoch
außerdem die ebenfalls erwähnte bekannte Unterteilung des Erregeraggregates in ein
Haupt-und ein Hilfserregeraggregat vor, jedoch in einer wesentlich anderen Kombination,
als bisher bekannt ist.
-
Nach der Erfindung speist bei einem Synchrongenerator mit angekuppeltem
Hilfsgenerator und mit Haupt- und Hilfserregeraggregat der mit Dauermagnetpolen
und mit einer zusätzlichen Erregerwicklung ausgerüstete Hilfsgenerator die Antriebsmotoren
beider Erregeraggregate, wobei die Hilfserregermaschine die Zusatzerregung des Hilfsgenerators
liefert. Ferner sind Schaltmittel vorgesehen, um den gegebenenfalls noch zusätzlich
belasteten Motor des Haupterregeraggregates erst nach erfolgter zusätzlicher Erregung
des Hilfsgenerators durch das Hilfserregeraggregat einzuschalten und die Haupterregermaschine
zu erregen.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anordnung
besteht aus einem Hauptgenerator I und einem Hilfsgenerator 2 mit einer Zusatzerregung
2'. Der Hilfsgenerator weist ferner die zum Anfahren des Hilfserregeraggregates
dienenden und entsprechend bemessenen Dauermagnete auf. Das Hilfserregeraggregat
besteht aus einen kleinen Antriebsmotor 3a, der vom Hilfsgenerator -2 unmittelbar
gespeist wird und die Hilfserregermaschine 5 antreibt.
-
Das Haupterregeraggregat setzt sich aus dem Antriebsmotor 3b und der
Haupterregermaschine zusammen. Die kleine Hilfserregermaschine 5 speist die Zusatzerregerwicklung
2' und in dem gewählten Beispiel auch die Erregerwicklung der Haupterregermaschine
4. Zum Einschalten des Haupterregeraggregates, nachdem der Hilfsgenerator seine
volle oder annähernd volle Spannung erreicht hat, dient der Schalter S. Mit dem
Haupterregeraggregat ist ein Pumpensatz P gekuppelt, der infolge der Trennung des
Erregeraggregates in zwei Maschinensätze ohne weiteres von dem Motor des Hauptaggregates
mit angetrieben werden kann.
-
Der Anfahrvorgang des Generators I spielt sich in folgender Weise
ab: Zunächst wird der Hauptgenerator i und mit diesem der Hilfsgenerator 2 auf die
normale Drehzahl gebracht und zieht bei geöffnetem Schalters den kleinen Antri°bsmotor3u
mit sehr geringem Leistungsaufwand hoch. Beim Erreichen, einer bestimmten Drehzahl
erregt sich die Hilfserreggerrnaschine 5 und liefert Strom in die
Zusatzerregerwicklung
2' des Hilfsgenerators 2. Mit dem nunmehr zusätzlich erregten Hilfsgenerator 2 kann
dann durch Einlegen des Schalters S der Antriebsmotor 3b angelassen werden. Danach
kann die Haupterregermaschine 4 erregt werden und den Erregerstrom für den Generator
I liefern.
-
Da die Leistung des. Motors 3a nur einen kleinen Bruchteil derjenigen
des Motors 3b beträgt, wird der Aufwand an Dauermagnetwerkstoff im Hilfsgenerator
2 gegenüber den bereits früher vorgeschlagenen Anordnungen erheblich reduziert,
und der Gesamtkostenaufwand ist trotz des hinzugekommenen kleinen Antriebsmotors
3, bedeutend niedriger. Außerdem kann durch die erforderliche nur schwache Bemessung
der Dauermagnetpole die Gefahr des Verbrennens der Wicklung des Hilfsgenerators
2 bei Kurzschlüssen mit Sicherheit vermieden werden.