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Einrichtung zur Regelung der Belastung von Drehfeidinduktionsumformern.
Zur Kupplung zweier Wechselstromnetze, die voneinander abweichende Frequenz führen, verwendet man zweckmässig Induktionsumformer, die nach Art der gewöhnlichen Drehstromasynchronmotoren gebaut sind und mit ihrer Statorwicklung an das eine, mit ihrer Rotorwicklung an das andere Netz geschlossen sind. Diese Maschinen drehen sich dann mit einer Geschwindigkeit, die der Differenz der beiden Netzfrequenzen entspricht. Um sie zur Leistungsübertragung zu veranlassen, muss die Maschine mechanisches Drehmoment abgeben oder aufnehmen können.
Man kuppelt sie daher meistens mit einer zweiten elektrischen Maschine, wie es Fig. 1 zeigt, in der u den Umformer und b seine Belastungsmaschine darstellt. Die letztere kann man auf bekannte Weise regelbar machen.
Es ist vorgeschlagen worden, als derartige Belastungsmaschine einen Drehstromasynchronmotor mit einstellbarem Schiupfwiderstand (0. P. Nr. 45821) oder auch einen Gleichstrom- nebenscblussmotor oder auch einen in der Tourenzahl regelbaren Drehstromkollektormotor oder eines seiner Kaskadenäquivalente zu verwenden. Alle diese Maschinen, die sich zwar zur exakten Tourenregelung als Motor sehr gut eignen, haben bei der Verwendung als Belastungsmaschine für Induktionsumformer einen schwerwiegenden Nachteil, der an Hand von Fig. 2 erläutert werden soll. Die ausgezogenen Linien stellen dort für verschiedene Einstellungen der Belastungsmaschine deren Drehzahlen 1'1 in Abhängigkeit von ihrem Drehmomente D dar.
Für die normale Periodenzahl der beiden Wechselstromnetze, die z. B. 50 und 45 Perioden pro Sekunde betragen miige, dreht sich der Umformer mit einer Geschwindigkeit, die 5 Perioden entspricht, was z. B. bei vierpotiger Ausführung eine Umdrehungszahl von 150 pro Minute ergibt. Würde diese Tourenzahl 7il, deren Wert in Fig. 2 durch eine gestrichelte Gerade dargestellt ist, konstant bleiben, so liesse sich das Drehmoment D der Belastungsmaschine und damit die durch den Induktions- umformer übertragene elektrische Leistung durch verschiedenartige Einstellung der Beiastungs-
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pro Sekunde besitzt.
Die Tourenzah ! des Umformers entspricht dann nur noch 4 Perioden pro Sekunde und beträgt 120 Umdrehungen. Sie ist also um 20% gesunken. In Wirklichkeit kommen besonders bei kleineren Netzen natürlich noch sehr viel stärkere Schwankungen vor, so dass man, da die Schwankungen nach beiden Seiten hin auftreten können, mit einer Tourenveränderung
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Punkte x zum Punkte v und daher der durch den Umformer fliessenden Leistung ein. Die Belastung kann durch mässige Frequenzschwankungen bereits so stark werden, dass die Maschinen sie nicht mehr ertragen. Ausserdem bringen sie natürlich auch leicht anderweitige Betriehsstörungenhervor.
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Leitung festlegen.
(. anz beson(lers zweckmiissig ist es, nicht Gleichstromserienmaschinen zu benutzen, die ein besonderes Netz erfordern, sondern die Belastungsmaschine als Drehstromsericnmaachine
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auszuführen und von einem der vorhandenen Drehstromnetze zu speisen, wie es Fig. 1 zeigt. Bekanntlich kann man Drehatromsenenmaachinen durch geeignete Wahl des Verhältnisses der
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Getriebes zu erzielen.
Diese Anordnung ist in der Fig. 5 ersichtlich. Der Induktionsumformer u dient zur Kupplung der beiden Netze mit den Frequenzen n, bzw. n2 Mit dem Induktionsumformer ist die Gleichstrommaschine g gekuppelt, die in Leonardschaltung auf die Gleichstrommaschine m arbeitet.
Mit dieser Maschine n : ist die Asynchronmaschine a gekuppelt, die ihrerseits an dem Netze mit der Frequenz n2 liegt.
Ändert sich die Frequenz eines Netzes, so ändert sich die Drehzahl des Induktionsumformers u. somit die Drehzahl und die elektromotorische Kraft des mit ihm gekuppelten Gleichstromgenerators g. Um nun eine Änderung des Drehmomentes des Induktionsumformers zu verhindern, soll gemäss der Erfindung der Strom und das Feld des Gleichstromgenerators g möglichst konstant gehalten werden. Die Konstanthaltung des Feldes lässt sich nun ohneweiters durch Fremderregung erzielen.
Der Strom dagegen bleibt nahezu konstant, wenn das Feld der Gleichstrombelastungsmaschine m unmittelbar von ihren Ankerklemmen gespeist wird und ihr Eisen un- gesättigt ist. Derartige Gleichstrommaschinen mit selbsterregtem Feld und ungesättigtem Eisen sind an sich von jenen Gleichstromnebenschlussmotoren her bekannt, die bei Schwankungen der Netzspannung ihre Drehzahl unverändert beibehalten sollen.
Die Regelung der Belastung des Induktionsumformers oder der Asynchronmaschine erfolgt durch den Regelwiderstand r im Feldstromkreis f3. Zweckmässig versieht man den Gleichstrommotor H) mit einer Hauptstromwicklung f@, die im Sinne des Erregerfeides Va vom Hauptstrom durchflossen wird. während der Gleichstromgenerator g eine Hauptstromwicklung f2 erhält, die dem fremderregteu Felde f1 entgegenwirkt. Durch das Zusammenwirken der Felder ist dann bei verschiedenen Belastungsverhältnissen des Induktionsumformers eine gute Unabhängigkeit der Belastung von den Schwankungen der beiden Netzfrequenzen gesichert.
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gesetzt. Sie ist in der Tat unabhängig von den Schwankungen des Netzes n1. Den Schwankungen des Netzpfi} ist sie proportional.
Da diese aber nur gering sind, so kann man die Drehzahl der
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htstungsmaschine dea Umforuiers.