AT113268B

AT113268B - Frequenzumformer.

Info

Publication number: AT113268B
Authority: AT
Original assignee: Siemens Schuckertwerke Wien
Priority date: 1928-03-16
Filing date: 1928-03-16
Publication date: 1929-05-25

Description

Frequenzumformer.

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Frequenzumformung oder eine Mehrfach- frequenzmaschine (Doppelfrequenzgenerator usw.), die eine gemeinsame Masebinenwicklung für die verschiedenen Frequenzen hat und für verschiedene Frequenzübersetzungsverhältnisse gebaut werden kann.

Erfindungsgemäss werden die verschiedenen Frequenzen der gemeinsamen Maschinenwicklung teils über Spannungsteiler, teils unmittelbar, d. Ii. ohne Benutzung der Spannungs- teileranzapfungen, zugeführt oder entnommen, wobei die Anschlusspunkte für die eine Frequenz.

Aquipotentialpunkte für die andere Frequenz sind.
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anschaulichen das Wesen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung für ein Frequenzverhältnis 1 : M. In Fig. 1 sind a, bund c drei Zweige der beide Frequenzen führenden Wicklung. Diese Wicklung ist z. B. induzierte Ständerwicklung einer Synchronmaschine, deren umlaufender induzierender Teil (Polrad) ein zweipoliges und ein diesem überlagertes 2M-poliges Feld erzeugt. Die Wicklung a, b, c führt somit zugleich die einfache Frequenz f
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die entsprechende verkettete Spannung (Vektorbild für die niedere Frequenz f.

Fig. 3). Äquipotentialpunkte für die niedere Frequenz erhält man, indem erfindungsgemäss zwischen A und B ein Spannungsteiler (Drosselspule) cl gelegt und der dritte Wicklungszweig mit verminderter
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eine Frequenz als Spannungsleiler wirkende Drosselspule d kann, wie an weiteren Aus- führungsbeispielcn gezeigt wird, zugleich als Transformator für die andere Frequenz ausgebildet sein, für die keine Spannungsteilung stattfindet.

Die Ausführungsform nach den Fig. 4. und 5 unterscheidet sich von der ersten durch Polygonschaltung der Wicklungszweige und Verdoppelung des Wicklungszweiges c. Der Spannungsteiler cl ist in das Polygon in Reihe zu den Maschinenwicklungen, der Polygonecke A gegenüberliegend, eingeschaltet. Im Polygonzug folgen abwechselnd eine der Wicklungsphasen a oder b und eine Hälfte Ci oder C2 der dritten Phase aufeinander. Für die höhere Frequenz, bei der alle Teilspannungen gleichphasig sind, sind A und B Äquipotential- punkte. Für die niedere Frequenz (Vektorbild Fig. 5) sind B, C und D Äquipotentialpunkte.

Die niedere Frequenz f ist also von den Punkten A und B abzunehmen, die höhere Frequenz von den Punkten Bund C. Letztere Punkte gehören unmittelbar der Maschinenwicklung an.

Sie können mit dem zugehörigen Aussenstromkreis auch durch einen Transformator verbunden werden, als dessen Primärwicklung gleich die Spannungsteilerwicklung cl dienen kann. Der Spannungsteiler erhält also eine Sekundärwicklung s. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die höhere Frequenz transformiert wird. Dies erfordert einen kleineren Transformator als die Transformation der niederen Frequenz nach den folgenden Ausfülhrungsbeispielen.

Mit den beschriebenen Schaltungen können mehrere Einphasensysteme gebildet und diese zu einem Mehrphasensysten zusammengeschaltet werden. Fig. 6 zeigt eine Schaltung für die Umformung von f (z. B. 162/3per.)-periodigem Einphasenstrom aus 3-f-periodigem (z. B. 50per.)
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also die Hälfte der Windungszahl jedes der anderen Zweige a oder b. In Fig. 3 wäre nunmehr der Winkel #=120 . Die 162/3-Perioden-Spannung ist die 1-73face, die 50-Perioden-
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Sternpunkt des Drehstromsystems verbunden. Die Punkte A1 B1, A2 B2 und A2 B2 führen zu je einem Spannungsteiler dl, s und cis. Mit deren Mitten sind die drei 5'0-Perioden-Drehstromleitungen verbunden.

Der Aussenstromkreis von 16'-/3-Perioden ist mit den Spammngsteiler-
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verschobenen Komponenten zusammen.

Die drei Einphasentransformatoren lassen sich nach Fig. 8 in einen einzigen mit drei Primärwicklungen und einer gemeinsamen Sekundärwicklung s vereinigen. Damit aber die drei Primärwicklungen, entsprechend ihrem gemeinsamen Feld, gleichphasige Spannungen fuhren, wird noch eine Ansgleichsdrosselspule (Ausgleichstransformator) i, c3 für die Phasen 1 und 3 hinzugefügt. An ihr halten sich die 162/3 periodigen Lastströme das Gleichgewicht ; sie erhält also keine 162/3-Perioden-Magnetisierung. Die Wicklungen e1 und e3 haben in der Mitte Anzapfungen für zwei Drehstromphasen. Die dritte Drehstromphase wird aus der TransformatorWicklung b2 unmittelbar entnommen.

Die zusätzlichen Ohmschen und induktiven Widerstände der Ausgleichsdrosselspule belasten nur zwei Drehstromphasen, daher muss durch Einschalten (nicht gezeichneter) zusätzlicher Impedanzen in die dritte Phase die Symmetrie wieder hergestellt werden.

Der Läufer der Maschine hat drei Aufgaben zu erfüllen : l. Erzeugung des sechspoligen Feldes und Kompensation des SO-Perioden-Stromes.. 2. Erzeugung des zweipoligen Feldes und Kompensation der mitlaufenden Komponente des 162/3-Perioden-Stromes, 3. Kompensation der gegenlaufenden Komponente des 162/3-Perioden-Stromes. Hiezu kann der Läufer eine zweipolige und eine sechspolige Gleichstromerregerwieklung und eine Dämpferwicklung erhalten. Dann ist die Maschine ein Synchron-Synchron-Umformer. Es genügt aber auch eine zweipolige Gleichstromerregerwicklung und ein Dämpferkäfig. Dann läuft die Maschine als Drehstromasynchronmotor und Einphasensynchrongenerator.

Die Maschine kann auch als kompensierte Asynchron-
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zu drei Schleifringen geführt, woran z. B. eine bekannte Drehstromerregermaschine geschaltet wird. An den Schleifringen tritt die Schlupfspannung des sechspoligen Feldes auf. Ausser dieser Kompensationswicklung ist noch die zweipolige Gleichstromerregerwicklung vorhanden.

Diese muss in hezug auf das sechspolige Feld den Wicklungsfaktor Null haben, damit sie nicht
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verschiedenen Frequenzen einer gemeinsamen Maschinenwicklung teils über Spannungsteiler, teils unmittelbar zugeführt oder entnommen werden, wobei die anschlusspunkte für die eine Frequenz Äquipotentialpunkte für die andere Frequenz sind.

Claims

2. Ausführungsform nach Anspruch 1 mit einem Frequenzverhältnis 1 : n, gekennzeichnet durch mindestens drei um gerade Vielfache (das 2y-fache) der Polteilung für die höhere EMI3.3 Spannungsteiler für die Abnahme der einen Frequenz zugleich als Transformatoren für die Abnahme der anderen Frequenz ausgebildet sind.

4. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungszweige in Sternschaltung verbunden und einer oder einige Zweige (e) verkehrt angeschlossen sind und solche Windungszahl haben, dass ihre Spannung der Spannung zwischen dem Sternpunkt und der Mitte eines zwischen die gegenüberliegenden Wicklungs- zweige (a, b) geschalteten Spannungsteilers (d) das Gleichgewicht hält (Fig. 1).

5. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die höhere Frequenz einerseits von dem oder den Wicklungszweigen (e) mit der geringeren Windungszahl, anderseits von Spannungsteilern (d) zwischen den übrigen Zweigen abgenommen wird.

6. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die niedere Frequenz von Wicklungszweigen (rt) b) mit voller Windungszahl in verketteter Schaltung abgenommen wird.

7. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Umformung im Frequenzverhältnis 1 : 3, gekennzeichnet durch drei räumlich symmetrisch gegeneinander versetzte Wicklungsphasen, von denen die eine die halbe Windungszahl hat und verkehrt angeschlossen ist. während die anderen durch einen Spannungsteiler verbunden sind (Fig. 6).

8. Ausführungsform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dreifache Frequenz zwischen dem Ende der Wicklungsphase von halber Windungszahl und der Mitte des Spannungsteilers abgenommen wird, während die einfache Frequenz durch Transformation aus den beiden Phasen von voller Windungszahl entnommen wird (Fig. 6).

9. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die EMI3.4 potentialpunkte enthält ; wovon wenigstens einer auf einem Spannungsteiler liegt (Fig. 4).

10. Ausführungsform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polygon Wicklungszweige (a, b) mit voller und Wicklungszweige (el, c2) mit verminderter Windungs- zahl und einen Spannungsteiler (d) enthält, dessen Mitte (D) mit der gegenüberliegenden Polygonecke () für die höhere Frequenz äquipotential ist, während seine Enden Äquipotentialpunkte für die niedere Frequenz sind (Fig. 4).

11. Ausführungsform nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wicklungsphase in zwei Hälften (el, r) unterteilt ist, die abwechselnd mit anderen Wicklungs- phasen b) zu einem Polygon geschaltet sind, wobei die niedere Frequenz von der Mitte eines in das Polygon eingeschalteten Spannungsteilers (d) und der gegenüberliegenden Polygon- eeke (), die höhere Frequenz dagegen durch Transformatoren von den Enden des Spannungs- leilers abgenommen wird.

12. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Frequenz einem n-Phasen-System zugeführt oder entnommen wird, dass für jede Phase ein Wicklungssystem mit einem oder mehreren Wicklungszweigen geringerer Windungszahl und einen oder mehrere Spannungsteiler nach den Ansprüchen 1 bis 11 enthält.

13. Ausführungsform nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstellen für die höhere Frequenz zu einem Mehrphasensystem verkettet und die auschlussstellen für die niedere Frequenz in einem einphasenstromkreis parallel oder in Reihe geschaltet sind. <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 den Spannungsteilerwicklungen ein gemeinsamer Sekundärstromkreis zur Abnahme der einen Frequenz transformator1sch verkettet ist (Fig. 6, 8).

15. Ausführungsform nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungs- teilerwicklungen und die zur Abnahme des Einphasenstromes dienenden Sekundärwicklungen an einem für alle Phasen gemeinsamen Transformator vereinigt sind.

16. Ausführungsform nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteiler mit einem gemeinsamen. Transformatorfeld verkettet und durch Ausgleichsdrosselspulen (e) auf gleichphasige Spannungen gebracht sind (Fig. 8).

17. Ausführungsform nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der eine EMI4.2 mehrerer Ausgleichsclrosselspulen geschaltet sind, von denen die übrigen Phasen abzweigen.

18. Ausführungsform nach den Ansprüchen l bis 17, gekennzeichnet durch eine vom induzierten Teil aus oder durch eine gesonderte Mehrphasenerregermaschine gespeiste Kompensationswicklung am induzierenden Teil, die für die eine Frequenz (für die eine Polzahl) eine Kurzschlusswicklung bildet (Fig. 9).

19. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine Gleichstromerregerwicklung im induzierenden Teil, deren Wicklungsfaktor für die eine Frequenz (für die eine Polzahl) Null ist.