Verfahren und Einrichtung zur Schnellwiedererregung eines kondensatorerregten Asynchrongenerators Es ist bekannt, dass ein Drehstromasyn- ehrongenerator mit. einem mehrphasig be wickelten Rotor unabhängig von. einem Dreh stromnetz :
arbeiten kann, wenn Kondensatoren für die Lieferung des 3liindstromes zur Er regung des Generators verwendet. werden. Vor- aussetzung für die Selibsterregung ist dabei, d'ass im Rotor vom früheren Betrieb als Gene rator oder 31otor eine Restmagnetisierung vor- handen ist;
die bei Rotor im Stator eine Wechselspannung induziert, wel- ehe den aus -dem Asynchrongenerator und den Erregerkondensatoren bestehenden mehrphasi- gen Schwingkreis anfacht. Bei kleiner Ii-estmagnetisierung und kleiner Remanenz- spannüng erfolgt das Anfachen dieses Schwingkreises nur langsam.
Zur Verbesse rung der Erregungszeit sind bereits verschie dene Mitteil; vorgeschlagen worden, wie zum Beispiel Rotorbleche mit grossen I-lysteiresever#- lusten, ein grosser Überschuss an Erreger kapazitäten gegenüber den Induktivitäten d'es lenerato,rs im.
'llinearen Teil der Magnetisie- rungskurve, ein erhöhter Rotomwieklungs- widerst.and oder das Zuschalten von gela denen Kondensatoren auf den Stator. Durch diese Mittel lässt sieh jedoch die Wiedererre- gungszeit insbesondere nach Klemmenkurz- sehliissen nicht genügend' verkürzen, und Wie dererregungszeiten von weniger als 0,1 Sekun den,
wie sie bei Notstromanliagen verlangt wer den, lassen sieh damit nicht erreichen. Eine bedeutende Verkürzung der Wieder erregungszeit eines als Motor an ein Haupt netz angeschlossenen und:, für die Speisung eines Notstromverbrauchernetzes vorgesehenen;
kondensatorerregten, mit einem Energiespei cher verbundenen Asynchrongeneratars mit einem mehrphasig bewickelten, symmetrisch kurzgeschlossenen Rotor bei einem durch kurz- schlussartige Generatoriiberlastung durch das Hauptnetz verursachten !Spannungszusammen- Bruch und' nachfolgender, den Wiedererre- gungsvorgang einleitenden KurzschLusssehnell- abschaltung,
lässt sich nach dem erfindungs gemässen Verfahren dadurch erreichen, dass bei der Kurzschlussschneflabschaltung der sym- metrisehe Kurzschluss des Rotors während des W iedererregungsvorganges kurzzeitig in einen asymmetrischen Kurzschluss übergeführt wird.
Zur Ausführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäss eine Einrichtung benützt, bei der ausser einem Schalter zur Kurzschluss- sehnellübschaltung; zur Vollziehung minde stens - einer weiteren @Schaltung Schaltmittel vorhanden sind, die bei der Kurzschlussschnell- abschaltung zumindest eine der kurzgeschlos senen Rotorwicklungsphasen während der Wiedererregungszeit kurzzeitig abschalten..
Der Rotor, der im Normalbetrieb symme trisch kurzgeschlossen ist, läuft somit während der Wiedererregungszeit mit einer asymme trischen Kurzschlusswicklung, beider sich das Rotorfeld in einer Richtung ungehindert aus- bilden kann, so dass die Restmagnetisierung nach dem Spannungszusammenbruch so gross bleibt:, dass der Spauulmgswiederanstieg sofort erfolgt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs- beispiele der Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt, wobei auch das er findungsgemässe Verfahren näher erläutert wird.
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur .Schnell- wiedererregung, bei der ein Kurzschlussschnell- schalter und ein Schalter zur Abschaltung einer Rotorwicklungsphase mechanisch zu einem gemeinsamen Schalter verbunden sind, und bei der als Energiespeicher ein Schwung rad verwendet, wird.
F'ig. 2 zeigt eine ähnliche Einrichtung, bei der der gemeinsame :Schalter Hilfskontakte zur Abschaltung von Zolleitungen zu einem Notstromverbrauchernetz des Asynchrongene- rators während des Wiedererregungsvorganges aufweist.
In Fig.1 bedeutet 1 einen Drehstromasyn- chrongenerator, dessen Rotor 112, mit einem 'Schwungrad 2. gekuppelt ist, und dessen Stator 11 von in Dreieck geschalteten Kondensatoren 3 erregt wird. Ein Hauptnetz 4 speist über einen Schalter 5 ein Notstromverbrauchernetz 6 und den Asynchrongenerator 1., der im Nor malbetrieb als Motor das Schwungrad 2 an treibt.
Tritt nun beispielsweise an einer vom Generator 1 weit entfernten Stelle eine Ab- schaltung .der Speisung des Hauptnetzes 4 ein, so ist dieses Hauptnetz 4 für den verhältnis mässig kleinen Generator 1 praktisch ein Kurz schluss, wie dies symbolisch .durch einen Schalter 14 angedeutet ist, so dass die ;Span- nung des Generators 1 zusammenbricht und das Hauptnetz 4 vom Generator 1 Lind seinem Notstromverbrauchernetz 6 durch den ;Sehal ter 5 abgetrennt wird.
Die Wiedererregung des Asynchrongenerators 1 soll so rasch als möglich erfolgen, damit im Notstromverbrau- chernetz 6 ein möglichst kurzer Unterbruch in der Speisung entsteht.
Dies wird dadurch erreicht, dass der ,Schalter 5 gleichzeitig mit der Kurzschlusssehnellabschafaing eine ISchleif- ringztLleitung 7 zum dreiphasig gewickelten, in Stern geschalteten Rotor 1'2 abschaltet, wo durch sieh das Rotorfeld in einer Richtung ungehindert ausbilden kann.
Nach der Wieder- erregung des Asynchrongenerators 1 schliesst ein Schütz 8 die unterbrochene Rot.orwick- lungsphase und der Asynchrongenerator 1 liefert die im jSehwllngrad'2 gespeicherte Ener gie bis zur Betriebsbereitschaft beispielsweise eines nicht gezeigten Dieselmotors als eIk- trische Energie generatorisch in das
Not strommverbrauchernetz<B>6.</B>
Bei der Anordnung gemäss Fig. 2: verbin det im Normalbetrieb ein Schalter 18' das Not- stromverbrauchernetz 6 mit -dem Hauptnetz 4. Die 'Steuerung des Schalters 8' erfolgt über einen Haltekontakt.
9 am Schalter<B>5'.</B> Bei einem Netzkurzschluss fallen infolge Spannungszu- sammenbruchdie Schalter 5' und 8' ab, so dass der Asynchrongenerator 1 sich ohne Bela stung mit einer offenen Schfeifringzulei- tung 7 zum dreieckgeschalteten Rotor 12' wieder schnell erregt, die Anzugsspannung des Schalters 8' erreicht., diesen einschaltet und damit das Notstromv erbrauchernetz 6 mit, dem Asynchrongenerator 1 verbindet.
Während des vorübergehenden Abschaltens des Notstrom verbrauchernetzes :6 besteht für den leerlau fenden Asynchron.generator 1 ein Lberschuss an Kondensatoren, was sich günstig auf die Erhaltung der Selbsterregung nach erfolgter Spannimgswiederanfachung auswirkt. Mit dein Schalter 13. wird der normalle Netzbetrieb wie der hergestellt.
Die Abschaltung des Notstrom verbrauehernetzes während des Wiedervereini gungsvorganges ist insbesondere von Vorteil bei einem Notstro@mverbrauchernetz niedriger Impedanz.
Es wirkt sich vorteilhaft aus, wenn zur Absehaltung einer Rotorphase ein Schalter vorhanden ist, der über :Schleifringe mit einem Rotor verbunden ist, dessen nicht abzu schaltende Rotorphasen auf dem Rotor selbst kurzgeschlossen sind. Dadurch wird die Selbst erregung des Asynchrongenerators vom über- gangswidersta.nd der Bürsten unabhängig.
Zur Konstanthaltung der Spannung des Asynchrongenerators bei verminderter Schwungraddrehzahll sind zusätzliche Erreger- kondensatoren vorzusehen. Es ist nun zur Sicherstellung des SelbsterregLUlgsvorganges von Vorteil, wenn der gemeinsame :Schalter Hilfskontakte zur kurzzeitigen Zusehaltung dieser zusätzlichen Kondensatoren während des Wiedererregungsvorganges aufweist.
Es kann auch vorkommen, dass im Haupt- netz .1 (Fig.1) eine 'Speisepunktabschaltung bei schwacher Netzbelastung eintritt, so dass die Spannung zu wenig abfällt, um den Schal ter 5 auszulösen. Dies kann auch bei un symmetrischen Netzkurzschlüssen eintreten, wenn die Spule des Schalters 5 an einer nur wenig abfallenden Netzspannung liegt.
Es ist deshalb günstig, wenn bei hoher Kurzschluss- impedanz des Netzes und im Fall unsymme trischer Netzkurzschlüsse die Schaltmittel Netzüberwachungsrelais umfassen.
Method and device for rapid re-excitation of a capacitor-excited asynchronous generator. It is known that a three-phase asynchronous generator with. a multi-phase be wound rotor regardless of. a three-phase network:
can work if capacitors are used to supply the 3liindstromes to excite the generator. will. The prerequisite for self-excitation is that there is residual magnetization in the rotor from earlier operation as a generator or motor;
which induces an alternating voltage in the rotor in the stator, which ignites the multiphase oscillating circuit consisting of the asynchronous generator and the excitation capacitors. In the case of a small Ii-est magnetization and a small remanence voltage, this oscillating circuit is only increased slowly.
Various messages are already available to improve the excitation time; has been proposed, such as rotor sheets with large I-lysteiresever # - losses, a large excess of excitation capacities compared to the inductances d'es lenerato, rs im.
The linear part of the magnetization curve, increased rotomailing resistance or the connection of charged capacitors to the stator. With these means, however, the re-excitation time cannot be sufficiently shortened, especially after terminal short-circuits, and re-excitation times of less than 0.1 seconds,
The way they are required for emergency power systems cannot be achieved with this. A significant reduction in the recovery time of a motor connected to a main network and: intended for supplying an emergency power consumer network;
A capacitor-excited asynchronous generator connected to an energy store with a polyphase wound, symmetrically short-circuited rotor in the event of a voltage breakdown caused by a short-circuit generator overload in the main network and the subsequent short-circuit disconnection that initiates the re-excitation process,
can be achieved according to the method according to the invention in that in the event of a short-circuit shutdown, the symmetrical short-circuit of the rotor is briefly converted into an asymmetrical short-circuit during the re-excitation process.
To carry out this method, according to the invention, a device is used in which, in addition to a switch for short-circuit interconnection; To complete at least one additional circuit, switching means are available which, in the event of a short-circuit shutdown, briefly switch off at least one of the short-circuited rotor winding phases during the re-excitation time.
The rotor, which is symmetrically short-circuited in normal operation, thus runs during the re-excitation time with an asymmetrical short-circuit winding, in which the rotor field can develop unhindered in one direction, so that the residual magnetization remains so large after the voltage breakdown: that the coil voltage rises again done immediately.
In the drawing, two exemplary embodiments of the device according to the invention are shown schematically, the method according to the invention also being explained in more detail.
Fig. 1 shows a device for .Schnell- re-excitation, in which a short-circuit high-speed switch and a switch for switching off a rotor winding phase are mechanically connected to a common switch, and in which a flywheel is used as an energy store.
F'ig. 2 shows a similar device in which the common switch has auxiliary contacts for disconnecting customs lines to an emergency power consumer network of the asynchronous generator during the re-excitation process.
In FIG. 1, 1 denotes a three-phase asynchronous generator, the rotor 112 of which is coupled to a flywheel 2, and the stator 11 of which is excited by capacitors 3 connected in a delta. A main network 4 feeds an emergency power consumer network 6 and the asynchronous generator 1 via a switch 5, which drives the flywheel 2 as a motor in Nor malbetrieb.
If, for example, the power supply to the main network 4 is switched off at a point far away from the generator 1, then this main network 4 is practically a short circuit for the relatively small generator 1, as is symbolically indicated by a switch 14 so that the voltage of the generator 1 collapses and the main network 4 is separated from the generator 1 and its emergency power consumer network 6 by the switch 5.
The asynchronous generator 1 should be re-excited as quickly as possible, so that the shortest possible interruption in the supply occurs in the emergency power consumer network 6.
This is achieved by the fact that the switch 5 disconnects a looping ring line 7 to the three-phase wound, star-connected rotor 1'2 at the same time as the short circuit disconnection, where the rotor field can develop unhindered in one direction.
After the asynchronous generator 1 has been re-energized, a contactor 8 closes the interrupted rotary development phase and the asynchronous generator 1 supplies the energy stored in degree 2 as electrical energy as a generator until a diesel engine (not shown) is ready for operation, for example
Emergency electricity consumer network <B> 6. </B>
In the arrangement according to FIG. 2: in normal operation a switch 18 'connects the emergency power consumer network 6 to the main network 4. The switch 8' is controlled via a holding contact.
9 at the switch <B> 5 '. </B> In the event of a mains short circuit, the switches 5' and 8 'drop out due to a voltage collapse, so that the asynchronous generator 1 can be connected to the triangular-connected rotor 12' without any load with an open ring feeder 7. excited again quickly, the pull-in voltage of the switch 8 'reached., This turns on and thus the Notstromv errauchernetz 6 with the asynchronous generator 1 connects.
During the temporary shutdown of the emergency power consumer network: 6 there is an excess of capacitors for the idling asynchronous generator 1, which has a beneficial effect on maintaining self-excitation after the voltage has been re-stimulated. With your switch 13. the normal network operation is restored.
The disconnection of the emergency power consumer network during the reunification process is particularly advantageous in the case of an emergency power consumer network of low impedance.
It has an advantageous effect if a switch is available to prevent a rotor phase, which is connected via: slip rings to a rotor whose rotor phases that cannot be switched off are short-circuited on the rotor itself. This makes the self-excitation of the asynchronous generator independent of the resistance of the brushes.
To keep the voltage of the asynchronous generator constant when the flywheel speed is reduced, additional exciter capacitors must be provided. To ensure the self-regulation process, it is advantageous if the common switch has auxiliary contacts for briefly keeping these additional capacitors during the re-excitation process.
It can also happen that in the main network .1 (Fig. 1) the feed point disconnection occurs when the network load is weak, so that the voltage does not drop enough to trigger switch 5. This can also occur in the case of un symmetrical network short-circuits when the coil of the switch 5 is connected to a network voltage that is only slightly falling.
It is therefore advantageous if the switching means include network monitoring relays in the event of a high short-circuit impedance in the network and in the case of asymmetrical network short-circuits.