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Anordnung zur Kompensierung des Blindwiderstandes von Wicklungen, die Wechsel- strom veränderlicher Frequenz führen.
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Kompensation des induktiven Wider- standes von Wicklungen, die von Strömen veränderlicher Frequenz durchflossen werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Asynchronmaschinen. deren in den Sekundärstromkreis eingeschaltete Kommutatorhintermaschine im Ständer eine Schlupffrequenz führende Erregerwicklung besitzt, an der der induktive Widerstand kompensiert werden soll.
Um die Leistung der Ansynchronmaschine in ihren beiden Komponenten von Wirk-und Blindleistung zu regeln, müssen der Erregerwicklung im Ständer der Kommutatormaschine Strome entsprechender Grösse, Phase und Frequenz zugeführt werden, die von gewissen Stromquellen herrühren, von welchen im folgenden nicht weiter die Rede ist. Die genannten Erreger-
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der Erregerwicklung der Kommutatorhinlermaschine bzw. der induktive Widerstand des gesamten Erregerstromkreises bei jeder in Frage kommenden Schlupfperiodenzahl klein gegenüber dem ohmselhen Widerstande ist. Dies liesse sich durch die Einschaltung eines induktionslosen Widerstandes passender Grösse in den Stromkreis der Erregerwicklung erreichen. Diese Methode hat aber den Nachteil grosser Verluste.
Bei der Schaltanordnung nach der Erfindung wird der induktive Widerstand einer Wechselstrom veränderlicher Frequenz führenden Wicklung dadurch kompensiert, dass in dem Stromkreis der Wicklung einerseits eine zweckmässig mit konstanter Drehzahl laufende Kom- mutatormaschine eingeschaltet ist. anderseits die Primärwicklung eines annähernd rückwirkungslosen Transformators, insbesondere eines Drehtransformators. Die, Sekundärwicklung dieses Transformators speist eine Erregerwicklung im Ständer der genannten Kommutatormaschine.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Fig. 1-5 dargestellt. Fig. 1 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar. Fig. 2 zeigt die Schaltung der Wicklungen des Trans-
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In Fig. 1 ist 4 eine in der Drehzahl oder in der Phasenkompensierung zu regelnde Asynchronmaschine, in deren Sekundärstromkreis eine Kommutatorhintermaschine B einge-
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koppelt ; sie besitzt im Ständer ausser der Kompensationswicklung eine Erregerwicklung B. Die Erregerwicklung B, wird bei E von einer nicht näher geschilderten Stromquelle mit Schlupf- frequenz gespeist.
In den Stromkreis der Erregerwicklung werden der Anker und die Kohol- pcnsationswickhmg einer zweiten Kommutatormaschine C und die Primärwicklung eines Dreh- transformators oder eines statischen Transformators oder kurz eines Transformators D einge- schaltet. Die Erregerwicklung Ce dieser zweiten Kommutatormaschine wird von der Sekundär- wicklung des Transformators 7) gespeist. Um den Blindwiderstand dieses zweiten ErregerstromkreisesbeialleninBetrachtkommendenPeriodenzahlenkleingegenüberdemOhmschenzu halten, ist in Fig. 1 ein Widerstand B passender Grösse vorgesehen.
Dies kann ohne wesentlichen Nachteil geschehen, weil die in diesem Widerstand verlorengehende Leistung sehr viel
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ist, was durch künstliche Vergrösserung des magnetischen Widerstandes (z. B. durch Einschaltung einer Luftstrecke) erreicht werden kann. Dadurch wird die sekundäre Spannung des Transformators proportional dem Primärstrom'und dessen Periodenzahl.
Wird ein Drehtransformator verwendet, so kann man die gewünschte Phase des Erregerstromes in Ce und demnach auch der Spannung der Hintermaschine C durch Verdrehen des Ständers gegen den Läufer erreichen. Es ist also möglich, in der Hintermaschine C eine Spannung zu erzeugen, die dem Erregerstrom in der Erregerwicklung Be um 90 vorauseilt, also der Selbsünduktionsspannung in Be entgegengesetzt gerichtet ist.
Wird dagegen ein statischer Transformator verwendet, so ist eine genaue Einstellung der gewünschten Phase des Erregerstromes in Ce nicht ohne weiteres möglich. Weil aber die Phase des gewonnenen Erregerstromes auch ohne künstliche Massnahmen annähernd entspricht, so ist es leicht, durch künstliche Mittel, z. B. durch eine Schaltung nach Fig. 2 die gewünschte Phase genau einzustellen.
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Eine bedeutende Verkleinerung des Drehtransformators lässt sich nach Fig. 3 durch Anordnung einer dritten kompensierten Maschine F erreichen. Diese hat die Aufgabe, über einen Widerstand Ri die Erregerwicklung Ce zu speisen. Die Sekundärspannung des Drehreglers speist dann die Erregerwicklung Fe über einen Widerstand Re. Da die Erregerwicklung F, eine 10-20 mal kleinere Blindleistung als- die Erregerwicklung Ce zu ihrer Erregung benötigt, so fällt auch der Drehregler 10#20 mal kleiner als bei der Schaltung nach Fig.' : 2 aus.
Es ist selbstverständlich, dass durch die Anordnung einer vierten Kommutatormaschine, die die Erregerwicklung Fe zu speisen hätte und deren Erregerwicklung mit der sekundären Wicklung des Drehreglers zu verbinden wäre, die Grösse des Drehreglers noch weiter herabgesetzt werden könnte.
Die Grösse des Drelireglers lässt sich auch dadurch verkleinern, dass man im Erregerstromkreis Cg der Fig. 1 den Blindwiderstand kompensiert. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Man kann z. B. die Kompensierung des Blindenwiderstandes der Erregerwicklung C'c.
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zweiten Eommutatormaschine F und eines zweiten Transformators G, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Man kann aber auch irgendeine andere Kompensationsschaltung wählen, z. B. einen Phasenkompensator, der mit einer Drehzahl, die der Schlupfperiodenzahl proportional ist, läuft.
In den Fig. l, 3 und 4 ist angenommen worden, dass die Hintermaschinen auf derselben Welle wie die Hauptmaschine sitzen. Dies ist indessen für die Wirkung der Anordnung ohne
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trieben werden.
Bei Mehrphasenwicklungen und bei Anwendung eines Drehtransformators kann, wie gesagt, die gewünschte Phase des Phasenkompensators C (vgl. Fig. 1 und 3) durch Verstellung des Läufers des Drehtransformators gewonnen werden. Die eingestellte Stellung bleibt dann im Untersynchronismus unverändert. Im übersynchronen Gang muss aber der Läufer des Drehtransformators in eine andere Stellung gebracht werden. Dies kann automatisch durch das vom Drehtransformator entwickelte Moment geschehen, das ja beim Übergang durch den Syn- chronysmus seine Richtung ändert.
Um die Beweglichkeit des Drehtransformators zu erhöhen. wird man dabei diesen mit Kugellagern versehen, Sollte das Moment des Drehtransformators nicht ausreichen, um die genannte Verstellung durchzuführen, so könnte man durch einen kleinen Drehstrommotor das Moment des Drehtransformators unterstützen. Dieser hätte in direkter Kupplung oder über ein Zahnradvorgelege den Drehtransformator in gewünschtem Sinne zu verstellen. Der Motor müsste dabei von einer Spannung der Schlupfperiodenzahl ge-
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passend angebrachte Anschläge am Drehtrausformator oder am genannten kleinen Hilfsmotor liessen sich dann die gewünschten Stellungen für Unter-bzw. Übersynchronismus festlegen.
Verwendet man an Stelle eines Drehtransformators einen statischen Transformator, so muss man beim Übergang durch den Synchronismus eine Umschaltung vornehmen, was als ein gewisser Nachteil des statischen Transformators gegenüber dem Drehtransformator anzusehen ist.
In den bisher gebrachten Beispielen war die Erregerspannung stets der Erreger-
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Blindwiderstandes von Be sondern auch als Erregerrnaschine. Durch diese Massnahme wird die erforderliche Erregerleistung sehr stark verkleinert und mit dieser auch die Leistung der Maschinen, die die Erregerspannung zu erzeugen haben.
Schliesslich ist zu erwähnen, dass manchmal die verschiedenen Komponenten der Erregerspannung (sofern diese verschiedene Komponenten besitzt) in die Stromkreise verschiedener Kommutatormaschinen mit Vorteil eingeführt werden können.