Frequenzwandler zur Einstellung der Leistung, die eine zwei oder mehr Wechsel stromkraftwerke verbindende Leitung durchfliesst (Leistungsschieber). Häufig ist erwünscht, die Leistung, die eine zwei und mehr Wechselstromkraftwerke verbindende Leitung durchfliesst, einstellen zu können.
Wenn zum Beispiel ein Abnehmer elektrischer Arbeit sich an ein ein- oder mehr- phasiges Wechselstromnetz anschliesst, wel ches von mehreren Kraftwerken gespeist wird, so kann er aus kaufmännischen oder tech nischen Gründen wünschen, selbst bestimmen zu können, zu welchen Anteilen N1 und N2 seine Leistung N., sich auf die Kraftwerke verteilen soll.
In Abb. 1 ist beispielsweise der einfache Fall zugrunde gelegt, dass zwei ungefähr gleichgross'e Kraftwerke<I>A</I> und<I>B</I> neben andern nicht gezeichneten Abnehmern auch den Abnehmer C beliefern, welcher an eine Verbindungsleitung der Kraftwerke an geschlossen ist.
Das Schaubild der Abb. 2 zeigt, welche Belastungen der beiden Kraftwerke bei ge gebener Gesamtbelastung sich einstellen. Die nach rechts abfallende Gerade zeigt die Charakteristik - Frequenz vi, abhängig von der Belastung N. & - des Kraftwerkes A, die nach links abfallende Gerade die ent sprechende Charakteristik des Kraftwerkes B. Bei letzterer ist die Leistung von rechts nach links aufgetragen.
Der Abstand der bei den vertikalen Nullinien a und b ist die augenblickliche Gesamtbelastung N beider Kraftwerke einschliesslich der Leistung N". Der Schnittpunkt P liefert in bekannter Weise die beiden Belastungen 11'a und Nb der beiden Kraftwerke, welche sich von selbst unter dem Einfluss der Kraftmaschi- nenregler einstellen.
Damit sind aber auch die Anteile N, und N2 festgelegt, zu welchen N, von beiden Kraftwerken geliefert wird, so dass die gewünschte Verteilung nur da durch erreicht werden kann,, dass eines der beiden Kraftwerke oder beide auf Wunsch des Abnehmers ihre Regler verstellen.
Um dem Abnehmer die Möglichkeit zu geben, selbst auf die Verteilung einzuwir ken, kann man ihm eine Einrichtung zur Verfügung stellen, welche eine bestimmte regelbare Frequenzdifferenz zwischen den beiden Werken bewirkt, ohne dass die Ein- richtung selbst merklich Energie verbraucht oder liefern muss. Dies veranschaulicht Abb. 6, welche mit Abb. 2 übereinstimmt, mit dem Unterschied, dass jetzt beide Fre quenzen etwas verschieden sind.
Das Kraft werk A arbeitet in dem in der Abb. 6 dar gestellten Belastungsfalle mit einer etwas höheren Frequenz - Betriebspunkt P der Charakteristik - als das Kraftwerk B Betriebspunkt l@ der Charakteristik -. Wie die Abb. ä zeigt" ist jetzt die Be lastung des Kraftwerkes A gegenüber der in Abb. 2 dargestellten natürlichen Belastung gefallen (N$' C Na), diejenige des andern Kraftwerkes entsprechend gestiegen.
Zur praktischen Verwirklichung dieses Gedankens kann man bekanntlich die zum Kraftwerk A führende Leitung an den Stän der, die zum Kraftwerk . B führende Lei tung an den Läufer einer Asynchronmaschine anschliessen oder umgekehrt und den Läu fer entsprechend der Frequenzdifferenz lang sam drehen. Diese bekannte Vorrichtung hat zwei Nachteile. Erstens muss dem Läufer eine wenn auch gegenüber der Durchgangs leistung verhältnismässig kleine mechanische Leistung zugeführt bezw. entnommen wer den.
Zweitens wird die Durchgangsleistung transformatorisch zwischen zwei Wicklun gen übertragen, welche gegeneinander bewegt werden .und in Nuten eingebettet sein müs sen, was bei grösseren Leistungen zu teuren Konstruktionen führt.
Erfindungsgemäss. wird das angestrebte Ziel unter Vermeidung beider Nachteile mit einem besonders konstruierten Frequenz- wandler erreicht, beispielsweise auf folgende Weise: Die eine Leitung wird an drei Punkte einer feststehenden Wicklung angeschlossen, welche auf den Schenkeln eines mehrschenk- ligen Eisenkernes angeordnet ist und mit einem ebenfalls festen Kommutator in Ver bindung steht.
Auf dem gommutator schleift ein dreiphasiger rotierender Bürstensatz, welcher über Schleifringe mit der andern Leitung in Verbindung steht. Diese Anord nung wirkt in bekannter Weise als Frequenz- wandler, welcher Leistung von einem Netz ins andere überträgt, ohne selbst Leistung zu erzeugen oder - abgesehen von den Ver lusten - zu verbrauchen, und ist deshalb und wegen der geringen zu bewegenden Massen auch für die Übertragung sehr gro sser Leistungen geeignet. Die Drehzahl der Bürsten entspricht der Frequenzdifferenz.
Abb. 4 zeigt ein solches Ausführungs beispiel. Hier ist die an den Kommuta- tor angeschlossene Wicklung durch eine 12- phasige Polygonschaltung gebildet, welche durch Unterteilung zu einer beliebig viel- phasigen - im Beispiel 24phasigen - mit grosser Annäherung gemacht werden kann.
Die 12phasige Schaltung kommt nach Abb. 4 durch elektrische Verkettung zweier pri mär an die eine Leitung a angeschlossener @Dreischenkeltransformatoren <I>A</I> und<I>B zu-</I> stande. Die Primärwicklung b' b" b"' des Transformators A ist in Stern, diejenige <I>c' c" c"'</I> des Transformators<I>B</I> in Dreieck geschaltet. Die Sekundärwicklungen<I>d' d" d"'</I> und e' e" e"' sind in der gezeichneten Weise zu einer Polygonschaltung vereinigt.
Die Anzapfstellen 1 bis 24 der Wicklung sind mit den gleich bezifferten Stegen des Kom- mutators f verbunden zu denken. Auf die sem schleifen die Bürsten<I>g' g"</I> g"', welche über die Schleifringe lt mit der andern Lei tung k in Verbindung stehen.
Das Vektordiagramm der Spannungen am Kommutator zeigt Abb. 5.
Das vielphasige Spannungspolygon kann auch auf andere Weise erzeugt werden. So zum Beispiel zeigt Abb. 6 das Schema einer 24phasigen Anordnung mittelst der allge meinen Zickzackschaltung eines Transforma tors. Es kann die Zickzackschaltung auch bei zwei Transformatoren Verwendung fin den. So zeigt Abb. 7 ebenfalls eine 24- phasige Anordnung, bei welcher, die aus gezogenen Linien die Spannungsvektoren des einen, die gestrichelten Linien die Vektoren des andern Transformators darstellen.
Ho mologe Spannungen beider Transformatoren sind um 30 gegeneinander verdreht, zum Beispiel dadurch, dass die Primärwicklung des einen in Stern, diejenige des andern in Dreieck geschaltet ist.
Statt des Kommutators können nach der Erfindung auch Einzelschalter dienen; es sind dann jeweils drei einpolige oder ein dreipoliger Einzelschalter eingeschaltet. Die Gesamtzahl der dreipoligen Schalter ist da bei gleich der Phasenzahl. Die Ein- bezw. Ausschaltung erfolgt zyklisch mittelst einer Schaltwalze, deren Drehzahl wiederum der Frequenzziffer entspricht.