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Einrichtung zur Kupplung zweier Netze von gegebener Frequenz vermittels rotierender
Umformer.
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Synchronisiereinrichtungen und zu günstigen Verhältnissen für die Regelung des Energieflusses, dessen Grösse und Richtung durch Regelung an der Kaskade eingestellt wird.
Diese Regelung kann durch Änderung des Feldes, der zugeführten Spannung oder durch
Bürstenverschiebung in an sich bekannter Weise erfolgen. Wäre das Kaskadenaggregat nicht mit der an das zweite Netz angeschlossenen Wechselstrommaschine gekuppelt, dann würde die Änderung der Erregung der Kommutatormaschine die Tourenzahl des Kaskadenaggregates verändern. Infolge der mechanischen Kupplung mit der andern Maschine ist aber eine Änderung der Geschwindigkeit durch Änderung der Erregung gar nicht oder nur in geringen
Grenzen möglich.
Die Änderung der Erregung bewirkt somit weniger eine Änderung der
Geschwindigkeit der Umformeraggregate, als eine Änderung des Drehmomentes, also der
Leistung der Maschinen und je nach der Art der Erregungsänderung in dem einen oder ändern
Sinne findet ein Energiefluss von Ni nach JVa oder von ? : nach Ni statt. Ist z. B. die mit der-Kaskade gekuppelte Maschine eine Synchronmaschine, welche an das zweite Netz angeschlossen ist, dann bestimmt die Frequenz dieses Netzes die Geschwindigkeit der Synchron- maschine und der Kaskade eindeutig.
Je nach der Erregung der Kommutatormaschine der Kaskade tritt nun ein Drehmoment in beschleunigendem oder verzögerndem Sinne in der Synchronmaschine auf und diese wird im ersten Falle Energie in das Netz hineinliefern, oder im letzteren Falle Energie aus dem Netz entnehmen und über die Kaskade an das
Netz Ni abgeben. Ist die mit der Kaskade gekuppelte, an das zweite Netz angeschlossene
Maschine eine Asynchronmaschine, dann wird bei Variation der Erregung der Kommutator- maschine der Kaskade die Tourenzahl der Asynchronmaschine um eine gewisse Schlüpfung entweder im positiven oder negativen Sinne von der synchronen Tourenzahl abweichen, u. zw. soweit, bis das Drehmoment dieser Maschine dem durch die Regelung in der Kaskade erzeugten
Drehmoment entspricht.
Dieser Fall ist in dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung schematisch dargestellt. Es bedeuten N, und zwei Dreiphasennetze, deren Energiefluss geregelt werden soll. An das
Netz Ni ist die Asynchronmaschine A angeschlossen, welche mit dem Kaskadenaggregat B, K direkt gekuppelt ist. Die Vordermaschine B des Kaskadenaggregates liegt mit dem Stator am Netz No, der Läufer ist über die Schleifringe S mit der regelbaren Kollektormaschine K verbunden.
Eine Regelung an der Kollektormaschine J bewirkt im allgemeinen eine Regelung des Dreh- momentes des Aggregates und damit eine Beeinflussung der Energieströmung zwischen Ni und . Die Tourenzahl dieses Umformersatzes weicht dabei nicht wesentlich von der in bezug auf Ni synchronen Tourenzahl der Asynchronmaschine A ab. Prozentual geringe Änderungen der Netzfrequenzen haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Wirkungsweise der Einrichtung, wie es der Fall wäre, wenn die Maschine A in bekannter Weise mit der Differenz der Frequenzen i- (doppeltgespeist) betrieben würde.
Schliesslich ist es auch möglich, die an das zweite Netz angeschlossene Wechselstrom- maschine ebenfalls als Kaskadenaggregat mit regelbarer Kommutatormaschine auszuführen. In diesem Falle wird man beide Aggregate zunächst so erregen, dass sie gleiche Leerlauftouren- zahlen aufweisen, und man hat es dann in der Hand, den Energiefluss durch Regelung an dem einen oder dem andern, oder an beiden Aggregaten vorzunehmen. Die Wahl der Leer- laufstourenzahl ist in diesem Falle eine willkürliche, soweit es die Verhältnisse der Maschine gestatten.
Die beschriebene Einrichtung bietet nicht nur den Vorteil, den Energiefluss zwischen den beiden Netzen willkürlich am Umformer regeln zu können, sondern sie gestattet auch eine selbsttätige Beeinflussung der Energieströmung für den Fall, dass sich eine oder beide Netz- frequenzen aus irgendeinem Grunde ändern sollten. In diesem Falle liesse sich'durch Regel- organe, welche in Abhängigkeit von der Netzfrequenz oder von dem Energiefluss des Umformers selbsttätig gesteuert werden, die Erregung der Kommutatormaschine derart beeinflussen, dass die den Umformer durchströmende Leistung in wählbarer Abhängigkeit von den Ver- änderungen der Netze steht. Es kann aber auch die Regelung des Energieflusses in dem
Sinne erfolgen, dass die von dem einen Netz an das andere Netz abgegebene Leistung stets konstant gehalten wird.
Besitzen die an die beiden Netze angeschlossenen Maschinen einstellbare Erregungen, dann ist es möglich, ausser der Regelung des Energieflusses auch die Phase der Ströme derart einzustellen, dass die Netzleitungen teilweise von nacheilenden Strömen entlastet werden, dass also bis zu gewissem Grade eine Kompensation der Phasenverschiebung im Netz erfolgt. Es
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Zweck gemacht worden ist.
Um die Leistung der Kommutatormaschine möglichst klein zu halten, wird man bei gleichperiodischen Netzen die Polzahl des Induktionsvordermotors nur um weniges ver- schieden von der Polzahl der an das zweite Netz angeschlossenen Maschine wählen, so dass
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die Kaskade möglichst nahe ihrer synchronen Tourenzahl betrieben wird. Hiebei wird sie, je nach Wahl einer etwas grösseren oder kleineren Polzahl, unter-oder übersynchron laufen. Ist Phasenkompensation des Netzes gewünscht, dann ist aus bekannten Gründen der übersynchrone Betrieb der Kaskade dem untersynchronen vorzuziehen. Auch bei Netzen mit verschiedener Frequenz wird man das Polzahlverhältnis der beiden genannten Maschinen derart wählen, dass ihre synchronen Tourenzahlen nahe beieinander liegen.
Das Anlassen des Umformers kann in verschiedener Weise erfolgen. So z. B. schliesst man zuerst die Kaskade an das ihr zugeordnete Netz an und reguliert ihre Leerlauftourenzahl soweit herauf, bis die mechanisch gekuppelte Maschine ohne Stromstoss an das zweite Netz angeschlossen werden kann. Ist diese Maschine eine Synchronmaschine, dann kann das" Auf das Netz schalten" in bekannter Weise, z. B. unter Zuhilfenahme von Phasentampen erfolgen.
Liegt die Leerlauftourenzahl der Kaskade im Übersynchronismus, dann kann der Anlauf auch von der zweiten Maschine aus bewirkt werden, welche asynchron angelassen auf ihre Leerlauftourenzahl gebracht wird. Ist diese erreicht, dann macht der Anschluss und Betrieb der Kaskade keine weiteren Schwierigkeiten mehr. Die Verwendung eines besonderen Anwurfmotors wird in den meisten Fällen nicht erforderlich sein.
PATENT-ANSPRÜCHE.
1. Einrichtung zur Kupplung zweier Netze von gegebener Frequenz vermittels rotierender Umformer, dadurch gekennzeichnet, dass der an das eine Netz angeschlossene Teil des Umformers aus einer Induktionsmaschine und einer zu dieser in Kaskade geschalteten regelbaren Kollektormaschine besteht, während der an das andere Netz angeschlossene, mit dem ersten mechanisch gekuppelte Teil des Umformers eine Wechselstrommaschine beliebiger Art sein kann.