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Anordnung zur Beeinflussung des Regelvorganges von Asynchronmaschinen mit Rommutator-Hintermaschinen.
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man Frequenzwandler, die mit ihrer Kommutatorseite entweder in den Sekundärstromkreis der Asynchronmaschine oder in einen Schlupffrequenz führenden Erregerstromkreis einer Kommutator-Hintermaschine eingeschaltet sind und die im Ständer eine Kompensationswicklung besitzen, so dass ihren Schleifringen nur die Magnetisierungsleistung mit Netzfrequenz zugeführt wird. Diese Frequenzwandler haben den Nachteil, dass die mit Schlupffrequenz abgegebene Spannung nicht genau mit der zugeführten, Netzfrequenz aufweisenden Spannung übereinstimmt, sondern um einen dem Schlupf proportionalen Betrag kleiner ist als diese.
Dies beruht darauf, dass das Feld im Frequenzwandler nicht nur die Läuferwicklung, sondern auch die Kompensationswicklung im Ständer, wenn auch diese nur mit Schlupfrequenz, induziert, wobei die in der Kompensationswicklung induzierte Spannung gegenüber der des Läufers eine Phasenverschiebung von 1800 besitzt.
Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zum Betriebe von derartigen Frequenzwand1ern, die eine nutzbare Verwertung der in der Kompensationswicklung induzierten Spannung entweder zur Aufhebung schädlicher, ebenfalls dem Schlupf proportionaler Spannungen oder auch zur gewollten Beeinflussung des Regelvorganges der asynchronen Vordermaschine gestattet. Erfindungsgemäss wird die Rotationsgeschwindigkeit des Läufers des Frequenzwandlers bei untersynchronem Lauf der asynchronen Vordermaschine grösser gehalten als die Rotationsgeschwindigkeit seines Drehfeldes relativ zum Läufer, während bei übersynchronem Lauf der asynchronen Vordermaschine umgekehrt die Rotationsgeschwindigkeit des Läufers des Frequenzwandlers kleiner ist als die Rotationsgeschwindigkeit seines Drehfeldes relativ zum Läufer.
Beim bisherigen Betriebe von Frequenzwandlern mit Kompensationswicklung ist gerade das Umgekehrte der Fall. Das neue Betriebsverfahren hat den Vorteil, dass sich die Induktionsspannung in der Kompensationswicklung des Frequenzwandlers von seiner Kommutatorspannung bei untersynchronem Betrieb nicht mehr subtrahiert, sondern sich zu ihr addiert, so dass der Frequenzwandler
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vermehrt um einen Betrag, der proportional dem Schlupf ist.
Die in der Kompensationswicklung induzierte Spannung kann nunmehr in verschiedener Weise Verwendung finden, beispielsweise kann dadurch bei ständererregten Kommutator-Hintermaschinen, die mit der asynchronen Vordermaschine mechanisch gekuppelt sind und deren Kommutatorspannung infolge der dann eintretenden Drehzahländerungen um einen dem Schlupf proportionalen Wert vom Sollbetrage abweicht, diese Abweichung durch die Induktionsspannung der Kompensationswicklung des Frequenzwandlers wieder aufgehoben werden. Der Frequenzwandler ist dazu in den Erregerstromkreis der Kommutator-Hintermaschine eingeschaltet.
Ebenso kann man, wenn noch andere Frequenzwandler mit Kompensationswicklung vorhanden sind, die z. B. als läufererregte Kommutator-Hintermaschil1en dienen, den schädlichen Einfluss der Induktionsspannung in der Kompensationswieklung dieser Frequenzwandler durch den gemäss der Erfindung betriebenen Frequenzwandler aufheben. Ferner kann die gemäss der neuen Anordnung in der Kompensationswicklung des Frequenzwandlers induzierte Spannung zur Beeinflussung der Drehzahlcharakteristik der asynchronen Vordermaschine benutzt werden.
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Die neue Anordnung kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Man kann entweder dafür sorgen, dass die Frequenz der den Schleifringen des Frequenzwandlers zugeführten Spannung ständig gleich ist der Rotationsfrequenz des Frequenzwandlers, vermindert um die untersynchrone Schlupffrequenz der asynchronen Vordermaschine, oder man kann umgekehrt auf die Drehzahl des Frequenzwandlers einwirken, wobei die Schleifringe des Frequenzwandlers zweckmässig mit Netzfrequenz gespeist werden.
In diesem Falle muss die der Drehzahl entsprechende Rotationsfrequenz des Frequenzwandlers bei untersynchronem Betriebe gleich sein der den Schleifringen zugeführten Frequenz, vermehrt um die Schlupffrequenz der asynchronen Vordermaschine. In beiden Fällen wird erreicht, dass die in der Kompensationswicklung des Frequenzwandlers und in seiner Läuferwicklung induzierten Spannungen sich bei untersynchronem Betriebe addieren, bei übersynchronem Betriebe subtrahieren.
Die neue Anordnung ist an Hand der Zeichnungen im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Bei der Anordnung nach Fig. l soll mittels der Kommutator-Hintermaschine 2 die Belastungscharakteristik der asynchronen Maschine 1 derart beeinflusst werden, dass die Asynchronmaschine 1 entweder eine einmal eingestellte konstante Leistung aufnimmt oder abgibt, unabhängig davon, mit welchem Schlupf sie arbeitet, oder dass die Abhängigkeit der Belastung der Asynchronmaschine 1 vom Schlupf in beliebiger Weise eingestellt werden kann.
Um das erstere zu erreichen, wird mittels der KommutatorHintermaschine 2 in den Sekundärstromkreis der Maschine 1 eine Spannung eingeführt, die sich aus zwei Komponenten zusammensetzt, wobei die eine Komponente ständig gleich ist der in der Sekundärwicklung der Maschine 1 induzierten Spannung und diese Spannung gerade aufhebt, während die zweite Komponente eine konstante, vom Schlupf unabhängige Grösse besitzt und dementsprechend auch einen vom Schlupf unabhängigen Belastungsstrom in der Sekundärwicklung der Maschine 1 erzeugt. Zur Durchführung der zweitgenannte Anordnung wird mittels der Kommutator-Hintermasehine in den Sekundärstromkreis der Asynchronmaschine eine Spannung eingeführt, die deren Sekundärspannung in einen bestimmten, beliebig einstellbaren Bruchteil aufhebt.
Zur Durchführung der geschilderten Regelanordnung besitzt die Kommutator-Hintermaschine im Ständer eine Kompensationswicklung und eine Erregerwicklung 3. Diese wird in Hintereinanderschaltung einerseits vom Netze aus über einen Regeltransformator 8 und einen Frequenzwandler 9 mit einer vom Schlupf unabhängigen Spannung, anderseits von einer Hilfswicklung im Sekundärteil der Maschine 1 über die Schleifringe 4, den Regeltransformator 5, die beiden Frequenzwandler 6 und 7, mit einer dem Schlupf proportionalen Spannung gespeist. Die vom Transformator 8 gelieferte Spannung dient dabei, falls erforderlich, zur Erzeugung eines konstanten Belastungsstromes, während die vom Transformator 5 gelieferte Spannung zur ganzen-oder teilweisen Aufhebung der Sekundärspannung in der Maschine 1 dient.
Die von den Transformatoren 5 und 8 gelieferten Spannungen überwinden den Ohmschen Spannungsabfall im Stromkreis der Erregerwicklung 3.
Der bei grösserem Schlupf weitaus überwiegende induktive Spannungsabfall im Stromkreis der Erregerwicklung 3 wird mittels des Stromtransformators 10 und mittels der beiden Frequenzwandler 6 und 7 aufgehoben. Um dies zu erreichen, besitzt der Frequenzwandler 7 im Ständer eine Kompensationswicklung 16, und der Stromtransformator 10 ist zweckmässig rückwirkungslos (z. B. infolge Anordnung eines grösseren Luftspaltes im Transformatoreisen) ausgebildet, so dass sein Sekundärstrom die primäre Stromaufnahme nicht wesentlich beeinflusst. Der Stromtransformator 10 ist primär in den Erregerstromkreis der Wicklung 3 eingeschaltet. Seine Sekundärspannung unterliegt also denselben Gesetzen wie der induktive Spannungsabfall im Stromkreis der Wicklung 3, d. h. sie ist einerseits proportional dem Strom in der Wicklung 3, anderseits proportional der Schlupffrequenz.
Da nun diese Spannung über die beiden Frequenzwandler 6 und 7 wieder dem Stromkreis der Erregerwicklung 3 zugeführt wird, so kann diese Spannung bei passender Wahl und Einstellung ihrer Grösse und Phase (z. B. mittels Ver- stellung der Bürsten am Frequenzwandler 6 -oder durch Ausbildung des Stromtransformators 10 als
Drehtransformator) dazu benutzt werden, den induktiven Spannungsabfall im Stromkreis der Wicklung 3 aufzuheben. Die beiden Frequenzwandler 6 und 7 sind mit dem mit beliebiger Drehzahl laufenden Hilfs- asynchronmotor 11 gekuppelt, sie könnten auch mit der asynchronen Vordermasehine 1 gekuppelt sein.
Die mit der Kommutator-Hintermaschine 2 durchzuführende Regelung wird noch dadurch schwad- lich beeinflusst, dass, wie bereits geschildert, infolge der Kupplung der Maschine 2 mit der Maschine 1 die Kommutatorspannung von 2 vom Sollbetrage um einen Wert abweicht, der proportional dem Schlupf ist, u. zw. derart, dass die Kommutatorspannung bei untersynchronem Betriebe um diesen Betrag vermindert ist. Diese Abweichung wird nun gemäss der Erfindung dadurch ausgeglichen, dass der Frequenzwandler 7 an seinen Schleifringen mit einer derartigen Frequenz erregt wird, dass sich die Induktionsspannung in seiner KompensationswieMung-M zu seiner Kommutatorspannung addiert. Zum leichteren Verständnis der Vorgänge sei angenommen, dass der Antriebsmotor 11 mit derselben Drehzahl wie die Maschine 1 läuft.
Es ist nun die Drehrichtung des dem Frequenzwandler 6 zugeführten, im Raum mit Sehlupffrequenz rotierten Drehfeldes derart gewählt, dass es in demselben Sinne umläuft wie der Frequenzwandler selbst, so dass der Frequenzwandler 6 dem Frequenzwandler 7 über die Schleifringe eine Spannung zuführt, deren Frequenz gleich ist der Rotationsfrequenz des Frequenzwandlers 7, vermindert um die untersynchrone Schlupffrequenz. Bei der bekannten Speisung ist diese Frequenz gleich der Rotationsfrequenz, vermehrt um die Schlupffrequenz. Selbstverständlich kann der Motor 11 mit
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