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Einrichtung zur willkürlichen Letztungsübertragung zwischen zwei nicht starr miteinander verbundenen Wechselstromnetzen mittels zweier gekuppelter Synchron- maschinen.
Im Stammpatent ist ein Verfahren zur willkürlichen Leistungsübertragung zwischen zwei nicht starr miteinander verbundenen Wechselstromnetzen mittels zweier gekuppelter Synchronmaschinen beschrieben, nach welchem mindestens eine der Synchronmaschinen eine zwei-oder mehrphasige Erreger- wicklung trägt und die Stromstärke in den verschiedenen Phasen dieser von Gleichstrom durchflossenen @Erregerwicking durch eine Reguliervorrichtung so geregelt wird, dass die Durchflutung bei im wesent- lichen gleichbleibender Stärke die Richtung ihrer Achse gegenüber der Erregerwicklung ständig ändert.
Die Reguliervorrichtung, welche zu dieser Regelung der Erregerstromstärke dient, kann so eingerichtet sein, dass einer bestimmten Drehung der Reguliervorrichtung eine gleich grosse Drehung des resultierenden
Feldes entspricht.
Die Geschwindigkeit, mit der die Reguliervorrichtung gedreht werden muss, entspricht im statio- nären Zustand dem relativen Unterschied der auf gleiche Polzahl umgerechneten Frequenzen der beiden gekuppelten Wechselstromnetze (im folgenden relative Schlüpfung genannt). Diese relative Sehlüpfung setzt sich aus zwei Teilen zusammen, nämlich aus demjenigen Teil, der aus irgendwelchen Gründen schon vorhanden ist, wenn durch die Umformergruppe keine Leistung übertragen wird, und aus einem zweiten Teile, der den Beträgen entspricht, um welche die Frequenzen der beiden Netze sich ändern, wenn durch die Umformergruppe das eine entlastet und das andere belastet wird, Beträge, welche im wesentlichen von den Eigenschaften der Kraftmaschinenregler in den beiden Netzen abhängen.
Bei nicht stationärem Zustand, d. h. wenn die übertragene Leistung sich ändern soll, muss der Winkel zwischen Netzspannungsvektor und EMK-Vektor bei beiden Maschinen sich ändern, was nur dadurch möglich ist, dass die Geschwindigkeit, mit der die Reguliervorrichtung gedreht wird, zeitweise von dem Wert abweicht, der der relativen Schlüpfung der beiden Netze entspricht.
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dass eine gewollte Leistung durch die Umformergruppe übertragen wird, und welche etwa, wie im Zusatz- patent Nr.
102488 auseinandergesetzt, im wesentlichen aus einem von der Wattleistung abhängigen Schnellregler bestehen kann, wird nun erheblich verkleinert und vereinfacht, wenn erfindungsgemäss die Reguliervorrichtung durch eine Vorrichtung angetrieben wird, deren Drehzahl der relativen Sehlüpfung beider Netze proportional ist.
Dann müssen nämlich durch den Schnellregler nur noch die oben erwähnten vorübergehenden Abweichungen der Drehzahl der Reguliervorrichtung von der der relativen Schlüpfung
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*) Erstes Zusatzpatent Nr. 10 :
2487.
Zweites Zusatzpatent Nr. 102488.
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d den Spannungsteiler, über welchen die Wieldungen cl und e aus der Erregermasehine e gespeist werden, f die Erregerwicklung dieser Erregermaschine, g den zugehörigen Regulierwiderstand, 7t die beiden Bürsten, durch die die Erregermaschine e an den Spannungsteiler d angeschlossen ist und durch deren Bewegung
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wird, i den Träger dieser Bürsten und 7c den Motor, der diesen Bürstenträger antreibt. Der Motor 7c ist aus den beiden Netzen bl und b2 gespeist.
Seine Drehzahl entspricht also der Differenz der Frequenzen beider Netze-
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verschiedene Polzahlen, so kann die soeben beschriebene Einrichtung trotzdem verwendet werden, wenn der Hilfsmotor k auf der einen Seite von dem einen Netz unmittelbar, auf der andern Seite von dem zweiten Netz über einen Synchron-Synehron-Umformer gespeist wird, dessen Polzahlen in demselben Verhältnis stehen wie die der Maschinen (und a2.
Dann wird nämlich der Motor 7c, welcher die Reguliervorrichtung antreibt, stillstehen, wenn die Frequenzen der beiden Netze (i und bJ im Verhältnis der
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bedeuten M und in, zwei zu einer Umformergruppe gekuppelte Sxynchronmaschinen, deren eine an das Netz b2, angeschlossen ist, während die andere den rotierenden Teil des Hilfsmotors f speist, dessen feststehender Teil an das Netz b1 angeschlossen ist.
Eine andere Vorrichtung, deren Drehzahl der relativen Schlüpfung proportional ist, ist ein Differentialgetriebe, welches zwischen zwei ans den beiden Netzen gespeisten Hilfssynehronmasehinen angeschlossen ist. Die Polzahlen dieser beiden Synchronmaschinen müssen natürlich in demselben Verhältnis stehen, wie die der Hauptmaschinen h1 und 712 (Fig. 1). Ein Beispiel einer solchen Einrichtung zeigt die Fig. 3. Hier bedeutet n das Differentialgetriebe, welches zwischen die beiden Hilfssynchronmaschinen i) : i und eingeschaltet ist.
Die beschriebenen Einrichtungen haben die Eigenschaft, dass die von der Umformerpmppe über- tragene Leistung ohne Zuhilfenahme von selbsttätigen Reglern od. dgl. auch bei Frequenzänderungen der beiden gekuppelten Netze im wesentlichen konstant bleibt. Denn wenn die Frequenz eines der beiden Netze (z. B. bi) aus irgendeinem Grund sich ändert, ändert sich gleichzeitig auch die Drehzahl des doppelt gespeisten Motors oder des Differentialgetriebes, so dass die Drehgesehwindigkeit des EMK-Vektors der Maschine und die des Netzspannungsvektors stets dieselbe ist, also keine Verschiebung der beiden Vektoren gegeneinander eintreten kann. Eine solche Verschiebung der beiden Vektoren wäre aber eine notwendige Bedingung für eine Änderung der übertragenen Leistung.
Wenn daher die Übertragene Leistung geändert werden soll, so kann dies wie bei Synchron-SynchronUmformern zwischen zwei starr gekuppelten Netzen dadurch geschehen, dass der Stator einer der beiden Hauptsynchronmaschinen um einen entsprechenden Winkel verdreht wird. Dieselbe Wirkung kann aber bei einer Einrichtung nach der Erfindung in einfacherer Weise erreicht werden, indem der Stator einer der Hilfssynchronmaschinen oder die Kupplung zwischen der Reguliervorrichtung l1nd ihrer Antriebsvorrichtung um einen entsprechenden Winkel verdreht wird.
Es ist also nicht notwendig, den Stator einer Hauptmaschine drehbar anzuordnen, was wegen der grossen, an diesem Stator wirkenden Kräfte eine nicht unhedeutende Verteuerung der Anlage und grosse Antriebskräfte für die Verstellung erfordern würde, sondern es genügt, wenn der Stator einer der kleinen Hilfssynchronmaschinen drehbar angeordnet wird. Anstatt der Verstellung des Stators können natürlich auch andere äquivalente Mittel angewendet werden, z. B. die Verschiebung des Feldes relativ zum Rotor mittels einer zwei-oder mehrphasigen Erregerwicklung, oder wenn zwischen die Regniiervorrichtung und ihre Antriebsvorrichtung
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erhält. Es kann dies also im Beispiel der Fig. 2 der doppelt gespeiste Hilfsmotor k oder eine der beiden Hilfssy. nchronmaschinen 1 oder m2 sein.
Die Verstellung des Stators bzw. der Kupplung zum Zweck der Leistungseinstellung kann im allgemeinen von Hand geschehen, da, wie oben erwähnt, die einmal eingestellte Leistung auch bei Frequenz- änderungen der beiden Netze im wesentlichen konstant bleibt. Dies ist jedoch nur annähernd richtig.
Denn wenn die Frequenz eines der beiden Netze sich ändert, so ändert sich auch die Frequenz der Erregerströme in der Synchronmaschine, welche mit der mehrphasigen Erregerwicklung ausgeführt ist (Schlupffrequenz). Ist diese Schlupffrequenz nicht gleich Null, so haben die Erregerstrome eine gewisse Nacheilung gegenüber den den Wicklungen zugeführten Spannungen. Einer bestimmten Stellung des Spannungsteilers entspricht also nur bei einer bestimmten Schlupffrequenz (z. B.
Schlupffrequenz = Null) eine bestimmte Stellung des resultierenden Feldes der Synchronmaschine.
Bei andern Sehlüpfungen ändert sich die Stellung dieses Feldes und damit auch die übertragene Leistung.
Wenn daher die Frequenzänderungen der beiden Netze ein gewisses Mindestmass überschreiten, so ist die übertragene Leistung bei Frequenzänderungen nicht mehr angenähert konstant. Um auch
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die Verstellung des Stators bzw. der Kupplung mittels eines selbsttätigen Reglers in Anhängigkeit von der Wattleistung von der Umformergruppe geschehen.
Eine Einrichtung, welche, dies ermöglicht, kann auch darin bestehen, dass die mit fester Erregung
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verwendet wird. Da nämlich die Stellung des Rotors des Synchronmotor mit fester GIeiehstromerregung relativ zum Feld dieser Maschine, also auch relativ zum Rotor einer konstant belasteten und an dasselbe Netz angeschlossenen Synchronmaschine von der Belastung der Umformergruppe abhängig ist, so wird die Wirkung dieselbe sein, als wenn die Stellung des verschiebbaren Hilfsmaschinenstators oder der verstellbaren Kupplung von dieser Belastung abhängig wäre.
Wird also die Reguliervorrichtung durch einen doppelt gespeisten Hilfsmotor angetrieben, so muss dieser Hilfsmotor einerseits aus dem Netz gespeist werden, an welches die mit der mehrphasigen Erregerwicklung versehene Hauptsynehronmaschine angeschlossen ist, anderseits von einer Hilfssynchronmaschine, welche mit dem Hauptmaschinensatz mittelbar oder unmittelbar gekuppelt ist. Wird anderseits die Reguliervorrichtung durch ein Differentialgetriebe angetrieben, so muss dieses Differentialgetriebe einerseits durch einen Synchronmotor angetrieben werden, der aus dem Netz gespeist wird, an welches
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seits mittelbar oder unmittelbar von der Hauptumformergruppe selbst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur willkürlichen Leistungsübertragun zwischen zwei nicht starr miteinander verbundenen Weehselstromnetzen mittels zweier gekuppelter Synchronmaschinen, von denen mindestens eine eine zwei-oder mehrphasige Erregerwicklung trägt, nach Patent 100490, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorriehtung, welche die Stromstärke in den verschiedenen Phasen der Erregerwicklung regelt ; durch eine Vorrichtung (z. B. Hilfsmotor k) angetrieben wird, deren Drehzahl der relativen Schlüpfung beider Netze proportional ist.