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Maschinensatz mit in weiten Grenzen regelbarer Spannung.
Bei elektrischen Antrieben mit weitgehender Drehzahlregelung verwendet man meistens noch Gleichstrommotoren, deren Drehzahl durch Veränderung der zugeführten Ankerspannung oder durch Änderung ihres Magnetfeldes geregelt wird. Steht Drehstrom zur Verfügung, so wird er mit einem Motorgenerator in Gleichstrom umgeformt.
Diese Motorgeneratoren bestehen entweder aus einem von einem Drehstrommotor angetriebenen Gleichstromgenerator, dessen Spannung in den erforderlichen weiten Grenzen geregelt wird oder aus einem Drehstrommotor, der zwei in Serie geschaltete Gleichstrommaschinen antreibt, von denen die eine ein Generator für gleichbleibende Spannung und die andere eine Maschine ist, deren Spannung zwischen einem positiven und einem negativen Wert durch Null hindurch geregelt wird (Zu-und Gegenschaltung), so dass die Summenspannung den erforderlichen grossen Regelbereich ergibt.
Bei diesen Anordnungen wird die vorhandene Drehstromenergie zuerst in mechanische und dann wieder in elektrische Energie verwandelt ; dies hat den Nachteil, dass der Wirkungsgrad der Umwandlung sehr schlecht ist und dass ferner grosse Maschinen erforderlich sind. Als Antriebsmotoren werden meistens Drehstrom-Asynchronmotoren benutzt, die den Nachteil induktiver Phasenverschiebung haben.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits der Vorschlag gemacht worden, den Zu-und Gegenschaltungsgeneratorsatz so zu verändern, dass an Stelle des Drehstrommotors und des Generators mit gleichbleibender Spannung einDrehstrom-Gleichstrom-Einankerumformer verwendetwird. Es ergeben sich dann kleinere Verluste und kleinere Maschinen, denn es sind statt drei nur zwei Maschinen notwendig.
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dieser hat bekanntlich einen höheren Wirkungsgrad und kleinere Abmessungen als ein Motorgenerator für gleiche Leistung. Der Einankerumformer ermöglicht nicht nur einen Betrieb mit einem cos = 1, sondern er kann sogar noch zur Abgabe von kapazitivem Blindstrom an das Netz herangezogen werden. Bei dieser Anordnung wird lediglich die veränderbare Zusatzleistung durch Motorgeneratorwirkung umgeformt.
Seit der allgemeinen Verwendung von Wendepolen bei Gleichstrommaschinen ist jedoch die
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stehenden Gründen nicht angewandt werden konnten ; ausserdem war es deshalb im Gegensatz zu Maschinen mit Wendepolen nach wie vor notwendig, die Bürsten zur Erzielung eines funkenfreien Laufes zu verschieben.
Versieht man den mit einer Zusatzmasehine zusammengeschalteten Einankerumformer in üblicher Weise mit einer gewöhnlichen, vom Ankerstrom durchflossenen Wendepolwicklung, so ist die Kommu- tierung nur bei reinem Umformerbetrieb funkenfrei, d. h. wenn die Spannung der Zusatzmaschine gleich Null ist. Wird jedoch die Zusatzmaschine zur Erhöhung der Gesamtspannung auf eine zusätzliche Spannung erregt, so arbeitet der Einankerumformer nicht nur als solcher, sondern auch als Drehstrommotor, um die der Zusatzleistung entsprechende mechanische Leistung der Zusatzmaschine zuzuführen.
Der Drehstrommotorstrom erzeugt jedoch ein Ankerquerfeld, das das Wendefeld verstärkt und dadurch ein unzulässiges Feuern der Bürsten hervorruft. Das sinngemässe Gleiche tritt ein, wenn die Zusatz-
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maschine zur Verminderung der Gesamtspannung auf eine entgegengesetzte Spannung erregt wird ; dann arbeitet der Einankerumformer auch als Gleichstromdvnamo, und nimmt die der Zusatzleistung entsprechende mechanische Leistung von der Zusatzmaschine auf. Der Gleichstromdynamostrom erzeugt nun ein Ankerquerfeld, das das Wendefeld schwächt, wodurch wiederum Bürstenfeuer auftritt. Die Wendepole ergeben also eine falsche Wirkung.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auf einfachste Weise, einen solchen mit einer Zusatzmaschine in Reihe geschalteten Einankerumformer mit Wendepolen auszuführen, um dadurch die Überlegenheit dieses Systems wieder zur Geltung zu bringen, u. zw. wenigstens für solche Antriebe, bei denen die Gleichstromstärke im Drehzahlregelbereich gleich oder annähernd gleich bleibt.
Nach der Erfindung wird nämlich auf den Wendepolen des Einankerumformers ausser der gewöhnlichen, vom Ankerstrom durchflossenen Wendepolwicklung noch eine Zusatzwieklung angebracht, die von den Klemmen der Zusatzmaschine aus erregt wird. Diese zusätzliche Wendepolerregung wirkt der zusätzlichen Ankerrückwirkung entgegen, die nahezu proportional der Zusatzleistung ist. Da bei gleichbleibendem oder annähernd gleichbleibendem Ankerstrom einerseits die Zusatzleistung, also auch die zusätzliche Ankerrückwirkung, anderseits jedoch die Amperewindungen der Wendepolzusatzwicklung ebenfalls proportional der Zusatzspannung sind, gleichen sieh diese beiden magnetomotorischen Kräfte bei jeder Zusatzspannung aus und die Kommutierung ist im ganzen Regelbereich funkenfrei.
Die Abbildung gibt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Mit dem E'nankerumt'ormer ist die Zusatzmaschine 2 mechanisch verbunden und elektrisch in Reihe geschaltet. Von diesem Maschinensatz wird der Anker des zu regelnden Motors 3 gespeist. Der Einankerumformer ist mit Wendepolen ausgerüstet, die von einer hauptstromdurchflossenen Wicklung 11 sowie von einer Zusatzwicklung 2Z erregt werden. Die zusätzliche Wendepolwicklung 21 wird von den Klemmen der Zusatzmaschine 2 aus erregt.
Die Spannung des Einankerumformers kann ferner in üblicher Weise zur Fremderregung der Zusatzmaschine, des Hauptmotor, sowie noch für andere Zwecke benutzt werden.
Die Erfindung eignet sich besonders gut für Papiermaschinenantriebe, jedoch ist sie nicht in der Anwendung hierauf beschränkt.