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Anordnung zur Kompensierung des Blindwiderstandes von Wicklungen, die Wechsel. ströme veränderlicher Frequenz führen.
Es liegt manchmal die Aufgabe vor, den Blindwiderstand von einphasigen oder mehrphasigen Wicklungen, die Ströme veränderlicher Frequenz führen, ganz oder teilweise zu kompensieren. Eine solche Aufgabe kommt beispielsweise bei der Regelung von asynchronen Maschinen vor, bei welchen die in Frage kommenden Wicklungen von Strömen der Schlupffrequenz Vo = s. vo durchflossen werden.
Bei der hier in Frage kommenden Erfindung wird das Ziel durch eine passend angetriebene asynchrone Maschine erreicht. Die Primärwicklung dieser Maschine wird in den Stromkreis des zu kompensierenden Blindwiderstandes eingeschaltet, während die Sekundärwicklung durch Kondensatoren belastet wird.
Hinsichtlich'des Antriebes der asynchronen Maschine sind zwei Fälle zu unterscheiden. Entweder. wird die asynchrone Maschine (Kondensatormaschine) von der Welle der Hauptmaschine so angetrieben, dass die Frequenz im sekundären Stromkreis gleich der Netzfrequenz wird, oder aber es wird die Kondensatormaschine mit konstanter oder nahezu konstanter Drehzahl so angetrieben, dass ihre sekundäre Periodenzahl möglichst gross gegenüber der maximalen Schlupffrequenz wird.
Im ersten Falle ist also v gleich v,., wenn mit v0bzw0 Vc die Periodenzahlen bezeichnet werden, die den Drehzahlen und den Polpaarzahlen der Haupt-bzw. der Kondensatormasehine entsprechen. Es sind also
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satormaschine bezeichnet. In diesem Falle sind, wie es sich nachweisen lässt, der Wirk-bzw. der Blindwiderstand der primären Wicklung der Kondensatormaschine durch die Gleichungen
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gegeben, wenn dabei
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gesetzt wird.
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Die Gleichungen 2 zeigen, dass es tatsächlich möglich ist, mit Hilfe der vorliegenden Anordnung einen negativen, der Schlüpfung proportionalen Blindwiderstand zu erzeugen. Sie zeigen aber auch, dass auch der Wirkwiderstand r sich mit der Schlüpfung s ändert, was in einzelnen Fällen unerwünscht sein kann.
Die Veränderlichkeit von r kann unschädlich gemacht werden, wenn man von den beiden Summanden des Klammerausdrucks entweder den von der Schlüpfung abhängigen besonders klein macht oder den von der Sehlüpfung unabhängigen besonders gross. Das erstere lässt sich durch entsprechend Wahl der einzelnen Koeffizienten des von der Schlüpfung abhängigen Summanden erreichen, das zweite, indem man den Ohmschen Widerstand des Kondensatorstromkreises künstlich vergrössert, entweder durch Einschaltung von gewöhnliehen Ohmschen Widerständen oder durch Einführung einer Spannung, die sich in Abhängigkeit vom Strom in derselben Weise ändert,
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abfall übereinstimmt.,
Im zweiten Falle, in welchem die Kondensatormaschine mit konstanter Drehzahl angetrieben wird,
sind r und k durch die Gleichungen
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unaünica
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gegeben, wenn dabei
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ist. In diesem Falle ist es nicht möglich, einen negativen Blindwiderstand zu gewinnen, der genau der
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dass r wesentlich weniger veränderlich ist.
Hinsichtlich der Grösse und damit auch der Kosten der erforderlichen Kondensatoren sind die zwei Anordnungen gleichwertig.
An Stelle der Kondensatoren im sekundären Stromkreis der asynchronen Maschine (Kondensatormaschine) können auch irgendandere Apparate oder Maschinen treten, die, so wie die Kondensatoren, die Eigenschaft haben, den sekundären Stromkreis kapazitiv zu belasten.
Beispielsweise konnte hier ein Phasenkompensator oder ein induktiv belasteter Frequenzumformer verwendet werden. Beide Maschinen müssten dabei mit konstanter oder annähernd konstanter Drehzahl
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zahl grösser als die sekundäre Periodenzahl der Kondensatormaschine wird. Die Anwendung eines übersynchron umlaufenden Frequenzumformers ermöglicht den Ersatz der kapazitiven Belastung durch eine induktive, während bei der Anwendung eines Phasenkompensators selbstverständlich keine sonstige Belastung in Betracht kommt.
Die Erfindung ist in folgendem an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. In Fig. 1 ist 1 ein Drehstromasynchronmotor, in dessen Sekundärstromkreis eine Kommutatorhintermaschine 3 zwecks Drehzahlregelung oder Phasenkompensierung der Hauptmaschine eingeschaltet ist.
Die Kommutator-
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ist ein Frequenzwandler 6 vorgesehen, der mit der Hauptmaschille mechanisch gekuppelt ist und über einen Regeltransformator 7 vom Netz allsgespeist wird0 Bei der Regelung des Stromes in der Wicklung 5 tritt nun die Schwierigkeit auf, dass mit der Änderung der Schlupffrequenz in dieser Wicklung die von der Wicklung erzeugte induktive Gegenspannung sich sehr stark ändert, was nicht nur die dem Erregerstrom proportionale Regelung am Transformator 7 verhindert, sondern auch eine unzulässige Verschiebung der Phase des Erregerstromes in der Wicklung 5 herbeiführt. Um nun diese Nachteile zu vermeiden, ist im Stromkreis der Wicklung 5 noch ein Frequenzwandler 8 eingeschaltet, der mit einer an das Netz ange- schlossenen Hilfsasynchronmaschine 9 gekuppelt ist und mit annäherd konstanter Drehzahl läuft.
An die zweite Seite des Frequenzwandlers sind Kondensatoren 10 angeschlossen. Die Kondensatoren führen über den Frequenzwandler eine kapazitive Spannung in den Erregerstromkreis der Kommutatorhintermaschine ein, die den induktiven Spannungsabfall an der Erregerwicklung 5 kompensiert.
Die Anordnung nach Fig. 2 ist im wesentlichen dieselbe wie die der Fig. 1. Der Frequenzwandler besteht jedoch hier aus einer Asynchronmaschine H, die mit der Hauptasynchronmaschine 1 mechanisch
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Maschine 11 sind wieder Kondensatoren 10 angeschlossen. Die Schaltung ist derart, dass an den Schleifringen der Maschine 11 eine Spannung mit Netzfrequenz induziert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltanordnung zur Kompensierung des Blindwiderstandes von Wicklungen, die Wechselströme veränderlicher Frequenz führen, dadurch gekennzeichnet, dass in den fraglichen Stromkreis die Prämärwickhmg einer passend angetriebenen asynchronen Maschine, deren Sekundärwicklung mit Kondensatoren belastet ist, eingeschaltet wird.