183297. lajstromszámú szabadalom • Feszültségérzékelő kapcsolás, különösen szabályozott háromfázisú szinkrongenerátorok párhuzamos üzemében fellépő meddőteljesítmény eloszlás szabályozásának vezérlésére
1 183 297 2 A találmány tárgya feszültségérzékelő kapcsolás, különösen szabályozott háromfázisú szinkrongenerátorok párhuzamos üzemében fellépő meddőteljesítmény eloszlás szabályozásának vezérlésére, amely kapcsolásban a három fázis olyan egyenirányítóra csatlakozik, amely egyenirányítónak szabályozóra kötött kimenete van. Mint ismeretes, szinkrongenerátorok párhuzamos üzemében gondoskodni kell arról, hogy az egyes generátorok névleges teljesítményük arányában vigyék a hálózati áram hatásos és meddő összetevőjét. A hatásos áram a generátort meghajtó motor nyomatékával arányos, szabályozása ezért csak a meghajtó motor nyomatékának szabályozásával történhet. A hálózati áram meddő összetevőjének az egyes generátorok közötti eloszlásának mértéke viszont az előbbitől függetlenül csak az egyes generátorok gerjesztési viszonyaitól függ-Korszerű generátoroknál ma nagypontosságú gerjesztés szabályozók gondoskodnak arról, hogy a generátorok feszültsége a terhelő áram nagyságától és fázishelyzetétől függetlenül állandó értéken maradjon. A szabályozók a három fázisfeszültség egyenirányított értékét érzékelik közvetlenül vagy egy feszültségcsökkentő transzformátoron keresztül és ezt a feszültséget állandó értékre szabályozzák. Az ilyen generátorok éppen a teljesítménytényezőtől való független szabályozás miatt közvetlenül nem kapcsolhatók párhuzamosan, mert a meddő teljesítmény eloszlása teljesen bizonytalan. Előfordulhat, hogy az egyik gép veszi magára a teljes meddő teljesítményt, ami káros túlmelegedését okozhatja. A találmánynak az a célja, hogy a generátor feszültségén kívül a generátor áram nagyságát és fázishelyzetét is érzékelő kapcsolás segítségével az érzékelt feszültség ennek megfelelően is módosítható legyen. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ha a generátor kapocsfeszültségével arányos érzékelendő feszültséghez fázisonként egy ellenálláson fellépő feszültségesést adunk hozzá oly módon, hogy az ellenálláson fellépő feszültségesés iránya cos = 1 terhelés mellett az időben előtte járó fázis feszültségével egyezzen, akkor a szabályozott feszültséget a generátor feszültségének nagyságán kívül a generátor áramának és fázishelyzetének figyelembevételével kaphatjuk meg. Ennek a kapcsolásnak a hatására a generátor áramfeszültség jelleggörbéi a teljesítménytényezőtől függően módosulnak és a merev jelleggörbe-nyaláb szétnyílik. Ha két vagy több ilyen generátort kapcsaikon párhuzamosan kötünk, akkor azok a hálózat meddő teljesítményéből teljesítményeik arányában részesednek, feltéve, hogy a névleges áramaikra vonatkoztatva a különböző cosy>-hez tartozó jelleggörbe-esések megegyeznek. Ez a kapcsolással könnyen biztosítható. Kis teljesítményű (1000 kVA alatti) generátoroknál ez a kapcsolás adja a legegyszerűbb megoldást, anélkül, hogy a szabályozási pontosság vonatkozásában számottevő áldozatot kellene hozni. A kapcsolás külön előnye, hogy az üzemben leggyakrabban előforduló coS(^=l és cos^=0,8 teljesítménytényezők közötti szakaszt közel egyenlő mértékben nyújtja szét a feszültség tűrésmező felső és alsó részére (cosy>=0,9 görbe közel van a generátor névleges feszültségéhez), így jó teljesítménytényező szelektivitást biztosítva csak csekély feszültségeltéréseket okoz. Az így kialakított generátorok az R ellenállások rövidzárlatának feloldásával közvetlenül párhuzamosan kapcsolhatók minden egyéb kiegyenlítő vezeték nélkül. Tekintettel arra, hogy a modern szabályozók félvezetős áramköreinek bemeneti jelszintje igen alacsony, a kapcsolásban szereplő áramváltók és ellenállások mérete is elenyésző és így a párhuzamos járást lehetővé tevő alkatrészek ára is jelentéktelen. A találmánynak az a lényege, hogy legalább két fázis, előnyösen három fázis kapcsai és az egyenirányító közé rendre egy-egy ellenállás csatlakozik, amely ellenállások az időben megelőző fázisok fáziskapcsaihoz tartozó áramkörbe kötött primer áramkörrel rendelkező áramváltók szekunder áramkörébe vannak kapcsolva. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével szemléltetjük, az 1. ábrán a találmány egy kiviteli példájának kapcsolási elrendezése látható, a 2. ábrán az Lábra szerinti kapcsolási elrendezéssel előállítható szabályozott feszültség feszültségáram jelleggörbéit mutatjuk be. Az 1. ábrán látható háromfázisú G generátor három U, V, W fázisok kapcsaira rendre egy-egy Ru,Rv ,Rw ellenállás van kötve, amely Ry ,Rv ,Rw ellenállások másik kivezetései E egyenirányítón keresztül Sz szabá^ozóra csatlakoznak. Az Sz szabályozó kimenete önmagában véve ismert módon a G generátor gerjesztő áramkörébe van kötve. Az Ry,Ry,Rw ellenállások rendre egy-egy, az időben megelőző W,U,V fázisok kapcsaihoz csatlakozó primer áramkörrel rendelkező ÁVw,ÁVy,ÁVy áramváltók szekunder áramkörébe vannak bekötve. A kapcsolás úgy is megvalósítható, hogy csak két pl. U, V fáziskapcsokra vannak Ry,Ry ellenállások kötve és ezek a fázisban megelőző W,U fázisok kapcsaihoz csatlakozó primer áramkörrel rendelkező ÁVw,ÁVy áramváltók szekunder áramkörébe vannak bekötve. Természetesen ilyenkor hiányzik a harmadik ÁVy áramváltó is. A G generátor U,V,W fázisainak kapcsai egy másik kiviteli példában feszültség csökkentő transzformátoron keresztül csatlakoznak az Ry,Ry,Rw ellenállásokhoz. A kapcsolás a következőképpen működik: Az Ry, Ry, R\v ellenállásokon a fázisban megelőző W, U, V fázis áramával azonos arányú és fázishelyzetű áram folyik át, így cosv? = 1 esetén az egyes Ry, Ry, R\y ellenállásokon létrejövő fcszültségesés iránya az előző W, U, V fázisok kapcsain megjelenő Uy, Uy, Uw feszültség irányába esik. Az Sz szabályozó tehát az U, V, W fázisok kapcsain megjelenő és az Ry, Ry, R\y ellenállásokon megjelenő, az előző W, U, V fázisok feszültségének irányába eső Ujj Uy Uw feszültségek eredőjét érzékeli és állandó értékre szabályozza. Miután az Ry, Ry, R\y ellenállásokon megjelenő feszültség iránya függ a cosyj-től, a G generátor feszültsége, ill. a G generátor U, V, W fázisainak kapcsairól levehető Uy, Uy, Uw feszültségek nagysága a teljesítménytényezőtől függően változni fog, mégpedig úgy, hogy a tiszta hatásos áram a G generátor Uy, Uy, Uw feszültségét kisebb mértékben növeli, a tisztán meddő áram nagyobb mértékben csökkenti. A cosi£ = 0,9-hez tartozó jelleggörbe közel vízszintes, cosi/> = 1 és cosi/j = 0,8 közötti üzemi szakasz közel egyenlően oszlik meg a feszültség tűrésmező felső és alsó tartományában és így viszonylag kis feszültségeltérések mellett nagy teljesítménytényező szelektivitást biztosít. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
