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Anordnung bei einer Kaskadenschaltung einer mehrphasigen
Asynchronmaschine mit einer Scherbiusmaschine
Die Erfindung betrifft eine mehrphasige Asynchronmaschine mit in Kaskade geschalteter Scherbiusmaschine. die über einen mit Netzfrequenz gespeisten Frequenzumformer erregt wird. Diese bekannten Regelsätze werden insbesondere für die Drehzahl- und Leistungsregelung bei Antrieben und Umformergruppen verwendet.
Die grundsätzliche Schaltungeines solchen. Satzes ist in der Fig. l in schematischer Weise dargestellt, wobei der Einfachheit wegen jeweils nur eine von den drei Phasen der Verbindungsleitungen gezeichnet ist.
Die Asynchronmaschine 1 liegt am Netz N. In Kaskade mit dieser Maschine 1 ist die als Scherbiusmaschine ausgebildete Kommutatormaschine 2 geschaltet. Die Scherbiusmaschine 2 wird vom Netz N über die Erregermaschine 3. den ohmschen Widerstand 4. dem Frequenzumformer 5 und den Doppelinduktionsregler 6 erregt. Die Erregermaschine 3 ist eine Scherbiusmaschine mit starker Gegenkompoundwicklung, und der Frequenzumformer 5 ist vorzugsweise kompensiert ausgeführt. Durch ihre starke Kompoundierung bildet die Erregermafchine 3 einen hohen effektiven Widerstand, wodurch erreicht wird, dass der Erregerstrom der Scherbiusmaschine 2 und ihre Rotationsspannung dem Erregerstrom der Erregerma- schine 3 ungefähr proportional sind.
Der Erregerstrom der Erregermaschine ist seinerseits, infolge des hohen ohmschen Widerstandes 4 in seinem Erregerkreis, proportional der Spannung an den Schleifringen des Frequenzumformers 5 und daher auch der Spannung des Doppelinduktionsreglers 6. Mit dem Doppelregler 6 wird die Leistung der Asynchronmaschine 1 geregelt und gewöhnlich wird noch ein zweiter Doppelinduktionsregler, welcher die Regelung der Blindleistung übernimmt, vorgesehen. Dieser zweite Regler ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Wie aus dem Diagramm gemäss Fig. 2 hervorgeht, ist die Rotorspannung der leerlaufenden Asynchronmaschine im untersynchronen Betrieb nach unten und die Rotationsspannung der Scherbiusmaschine 2 ihr entgegen, d. h. nach oben gerichtet. Im übersynchronen Betrieb sind beide Vektoren um 1800 versetzt.
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Asynchronmaschine, Ubersynchronbzw. Rotationsspan-Erregerkreises stellen die Vektoren 12'und 12"zugleich den Erregerstrom der Scherbiusmaschine 2 und die Spannung des Doppelinduktionsreglers 6 dar. Tatsächlich besitzt aber der Erregerkreis auch induktive
Widerstände. Diese bewirken, dass der Erregerstrom und die Spannung der Scherbiusmaschine untersynchron im Sinne der Nacheilung und übersynchron im Sinne der Voreilung verschoben werden.
Die Spannung der Scherbiusmaschine 2 wird daher bei verschiedenen Schlupffrequenzen auf einer Kurve 13 liegen, die annähernd eine Parabel ist. Diese Verdrehung der Spannung hat eine unerwünschte Änderung der Blindleistung der Asynchronmaschine 1 zur Folge und erschwert die Regelung. In der Fig. 2 sind die Spannungsvektoren des Doppelinduktionsreglers mit 14'und 14" und der Verdrehungs winkel d'3S Doppelteglers mit ce : bezeichnet.
Der Zweck der Erfindung ist nunmehr, den erwähnten Einfluss der induktiven Spannungsabfälle im Erregerkreis der Scherbiusmaschine, die bei der Regelung der Asynchronmaschine durch den Frequenzum-
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former eine unerwünschte Änderung ihrer Blindleistung hervorrufen, zu kompensieren, u. zw. auf eine sehr einfache Art und Weise, die keinen zusätzlichen Materialaufwand erfordert. Gemäss der Erfindung wird
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chen Bahn derart wandert, dass die Blindleistung der Asynchronmaschine konstant gehalten wird.
Bei Anwendung der erfindungsgemässen Anordnung bei einer Anlage, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, d. h. wo der Frequenzumformer 5 über einen Doppelinduktionsregler 6 vom Netz erregt wird, erfolgt die Kompensation des Einflusses der induktiven Spannungsabfälle im Erregerkreis wie folgt :
Bei der Regelung der Wirkleistung der Asynchronmaschine durch den Doppelregler 6 werden die Ein- ze1regler dieses Doppelinduktionsreglers mit verschiedener Verstellgeschwindigkeit gesteuert, u. zw. so, dass der Einze1reg1er. der die voreilende Spannungskomponente liefert, eine grössere Verstellgeschwindigkeit als der andere Einzelregler aufweist.
Wie aus dem Vektordiagramm gemäss Fig. 3 hervorgeht, wo 14'und 14"wieder die Spannungsvektoren der : beidon Einzelregler des Doppelinduktionsreglers 6 (Fig. I) darstellen, legt derjenige Einzelregler, der die voreilende Komponente 14'liefert, den Winkel cezurtick, der kleiner ist als der Winkel oc", welcher der Verdrehung des nacheilenden Spannungsvektors 14" des andern Einzelreglers entspricht. Infolgedessen liegt die Spitze der resultierenden Spannung 15 nicht mehr auf einer Geraden, sondern auf einer Kurve 16, die annähernd eine Parabel ist.
Um diese Wirkung zu erzielen, kann beispielsweise die Kurbel des Einzelreglers, dessen Verstellgeschwindigkeit herabgesetzt werden muss, entsprechend verlängert werden, wobei es zweckmässig ist, die Länge der Kurbel so zu wählen, dass die Kurve 16 ein Spiegelbild der Kurve 13 (Fig. 2) ist, so dass die Spannung der Scherbiusmaschine in die Achse der Rotorspannung der Asynchronmaschine fällt.
Eine genaue Steuerung der beiden Einzelregler kann in bestimmten Fällen erreicht werden, wenn sie miteinander über ein Gestängesystem gekuppelt werden, wie in Fig. 4 schematisch angedeutet ist, wo die Kurbel der beiden Einzelregler mit 24'und 24", und das Gestänge mit 25 bezeichnet ist. In diesem Fall wird dann der gemeinsame Gelenkpunkt 26 des Gestängesystems in einen Schlitz 27 geführt, der eine solche Form aufweist, dass der Verstellwinkel α' des Einzelreglers 24' kleiner als der Verstellwinkel a" des Einzelreglers 24"Ist. Die Achse o-o bezeichnet die Null-Lage der beiden Einzelregler.
Um die Spannung der Scherbiusmaschine zu steuern, kann an Stelle des Doppelinduktionsreglers 6 der Fig. 1 für die Erregung des Frequenzumformers 5 ein Synchron-Synchron-Umformer verwendet werden.
Ein solcher Umformer ist in Fig. 5 in schematischer Weise veranschaulicht. Dieser Umformer besteht aus einem durch einen Motor 30 angetriebenen Generator 31, der zwei senkrecht aufeinanderstehende Erregerwicklungen 32, 33 besitzt. Für die Regelung der Wicklung dient ein Wälzkontakt-Schnellregler 34, wobei der Ausgleich der Blindleistung durch das eine Sektorpaar 34'des Schnellreglers bewirkt wird, welcher besonders für diesen Zweck zu bewickeln ist.
Neben der Regelung der Wirkleistung der Asynchronmaschine wird gewöhnlich auch eine Regelung
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Wirkleistungsregler noch ein Blindleistungsregler vorgesehen, der wie bereits erwähnt, in der Anordnung gemäss Fig. l nicht gezeigt ist. Wenn jedoch kein solcher Blindleistungsregler vorhanden ist, so wird die Asynchronmaschine ihre normale Blindleistung vom Netz aufnehmen. Hier kann dann Abhilfe geschaffen werden dadurch, dass der die nacheilende Spannung liefernde Einzelregler des Doppelinduktionsreglers für eine etwas höhere sekundäre Spannung gewickelt wird. Der Verlauf der Spannung an den Schleifringen des Frequenzumformers 5 (Fig. 1) ist in der Fig. 6 veranschaulicht, woraus ersichtlich ist, dass die Spannung für die Kompensation der Blindleistungsaufnahme der Asynchronmaschine durch die Kurve a gegeben ist.
In der Null-Stellung des Doppelinduktionsreglers (Synchronismus) ist die Spannung des einen Einzelreg- lers (nacheilende Spannung) durch den Vektor 44"und diejenige des andern Einzelreglers (voreilende Spannung) durch den Vektor 44'angedeutet. Bei der Verwendung eines Synchron-Synchron-Umformers gemäss Fig. 4 wird die Kompensation der Blindleistung der Asynchronmaschine durch den Regulierwiderstand 35 eingestellt.
Mit der erfindungsgemässen Anordnung wird der Regelbereich des Blindleistungsreglers kleiner und er wird die Wirkleistung nicht so stark beeinflussen, wie dies bisher der Fall war. Ferner fällt die starke Übererregung der Asynchronmaschine bei plötzlichen Schiupfänderungen weg, so dass die Abstimmung des ganzen Satzes in bezug auf die Selbsterregung erleichtert wird.
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