Aggregat für die Erregung von Kommutatorhintermaschinen mit Netzfrequenz. Für die Erregung der Kommutatorhinter maschine von Drehstromregelsätzen verwen det man, falls die Kommutatorhintermaschine mit Netzfrequenz erregt wird, ein Aggregat, das aus einem Synchronmotor und einem Synchrongenerator besteht. Die Erregung der Kommutatorhintermaschine und damit auch die Phasenkompensierung bezw. die Drehzahländerung der Hauptmaschine wird durch Änderung an der Gleichstromerregung des Synchrongenerators beeinflusst. Derartige synchrone Erregeraggregate neigen aber, na mentlich bei stark schwankender Netzspan nung bezw. Netzfrequenz, zu Pendelungen. Diese Pendelungen können unter Umständen zu Störungen, des gesamten Betriebes des Re gelsatzes Veranlassung geben.
Um diese Pendelungen zu vermeiden, hat man bereits ein Erregeraggregat vorgeschla gen, bei dem zwei Asynchronmaschinen mit hintereinandergeschalteten Läuferstromkrei sen vorgesehen sind, wobei der Ständer der einen Asynchronmaschine an das Netz ange schlossen ist, während der Ständer der zwei- ten Maschine die Erregerleistung liefert. Zur Regelung der gelieferten Erregerleistung sind in den gemeinsamen Läuferstromkreis noch regelbare Widerstände oder eine Kom mutatormaschine eingeschaltet.
Die Erfindung betrifft ein Aggregat für die Erregung von Kommutatorhintermaschi nen mit Netzfrequenz, das ebenfalls asyn chron ausgebildet ist, so dass Pendelungen nicht auftreten. Das Aggregat besteht aus einem Asynchronmotor, einem von diesem angetriebenen Asynchrongenerator, der die Erregung der Kommutatorhintermaschine lie fert und in dessen Schlupfstromkreis eine im Läufer vom Netz aus erregte und mit dem Asynchrongenerator mechanisch gekuppelte Hilfskommutatorhintermaschine eingeschaltet ist. Die Regelung der asynchronen Haupt maschine geschieht durch Änderung der Er regung an dieser Hilfskommutatorhinter maschine.
Das neue Erregeraggregat ist in Abb. 1 der Zeichnung an einem Beispiel veranschau licht. 1 ist die asynchrone Hauptmaschine, 2 die mit dieser mechanisch gekuppelte Kom mutatorhintermaschine. Die Kommutator hintermaschine besitzt im Ständer eine Kom pensationswicklung 3 und wird im Läufer über Schleifringe mit Netzfrequenz erregt. Das Aggregat für die Erregung der Hinter maschine besteht aus dem Asynchrongenera tor 4, der mit diesem mechanisch gekuppelten Hilfskommutatorhintermaschine 5 im Sekun därstromkreis des Asynchrongenerators und dem asynchronen Antriebsmotor 6.
Da die Kommutatorhintermaschine des Asynchron- generators über einen Regeltransformator 7 im Läufer mit Netzfrequenz erregt wird, so liefert auch der Asynchrongenerator 4 die für die Erregung der Hintermaschine 2 er forderliche Netzfrequenz. Die Grösse und die Phase der Erregung an der Hintermaschine 2 kann durch Einstellung am Regeltransfor mator 7 in dem gewünschten Sinne beeinflusst werden. Die Anordnung hat noch den Vor teil, dass die am Regeltransformator zu steuernde Leistung eine sehr geringe ist, namentlich wenn die Kommutatorhinter maschine 6 ebenfalls mit einer Kompensa tionswicklung 8 ausgerüstet ist, so dass der Transformator 7 nur die Erregerleistung der Kommutatorhintermaschine 5 zu liefern braucht.
Die Erregerleistung der Hauptkom mutatorhintermaschine 2 beträgt etwa 30 % der gesamten Leistung der Maschine 2. Ebenso beträgt die Leistung der Kommuta torhintermaschine 5 etwa 30 % der Leistung des Generators 4, also etwa 10 % der Lei stung der Hintermaschine 2. Die vom Trans formator 7 zu liefernde Leistung beträgt nun nur noch 30 % der Leistung der Hinter maschine 5 bezw. 3 % der Leistung der Ma schine 2. Führt man die Kommutator hintermaschine 5 ohne Kompensationswick lung als gewöhnlichen Frequenzwandler aus, dann wird allerdings die Leistung an dem Transformator 7 erhöht, sie ist aber immer noch eine sehr geringe.
Der Regelsatz nach Abb. 1 der Zeichnung besitzt noch eine Kompoundierungsvorrich- tung, um die Drehzahl der Hauptmaschine 1 in einem gewünschten Sinne zu beeinflussen, zum Beispiel zu senken, um dadurch mit der Maschine 1 gekuppelte Schwungmassen zum Ansprechen zu bringen. Um dies zu errei chen, ist in den Sekundärstromkreis des Re geltransformators 7 noch ein Stromtransfor mator 18 eingeschaltet, der von einem Strom transformator 9 im Primärstromkreis der Maschine 1 gespeist wird. Die Kompoundie- rungsvorrichtung ist also im vorliegenden Falle besonders einfach und sicher wir kend.
Gegenüber einer Anordnung, bei der der zweite Stromtransformator 18 im Er regerstromkreis der Hauptkommutatorhinter maschine 2 eingeschaltet ist, besitzt die vor liegende Anordnung den Vorzug, dass die bei den Stromtransformatoren 18 und 9 wesent lich kleiner ausgeführt werden können, da die bei der Kompoundierung zwischen den Trans formatoren 18 und 9 zu übertragende Lei stung sich in demselben Masse vermindert, wie dies für die Leistung an dem Regeltransfor mator 7 oben geschildert ist.
Die Anordnung nach Abb. 1 der Zeich nung kann man sowohl zur Phasenkompen- sierung der Hauptmaschine, als auch zur Drehzahlregelung im unter- und übersyn chronen Bereich benutzen. Bei der Drehzahl regelung wird die Erregung an der Maschine 2 von einem Höchstwerte bis auf Null herab geändert und ausserdem bei der Durchschrei- tung des Synchronismus in der Richtung um gekehrt. Dementsprechend ändert sich auch das Feld des Asynchrongenerators 4 in sehr starkem Masse. Eine derartige starke Ände rung der Erregung der Hintermaschine ist nun in vielen Fällen nicht erforderlich.
Bei Asynchronmaschinen, die im wesentlichen nur als Blindleistungsmaschine dienen und deren Drehzahl nicht geregelt wird, ändert sich die Erregung an der Hintermaschine 2 nur in geringem Masse. In diesem Falle kann das Erregeraggregat nach Abbildung 1 der Zeichnung vereinfacht werden, indem man den Asynchrongenerator 4 und den Antriebs motor 6 zu einer Maschine zusammenfasst. Da aber der Antriebsmotor 6 vom Netz aus mit einer konstanten Spannung gespeist wird, so müssen in diesem Fall besondere Vorkeh- rungen getroffen werden, um eine gewisse Regelung der vom Generator 4 abgegebenen Spannung zu ermöglichen.
Dies ist bei der Anordnung nach Abb. 2 der Zeichnung da durch erreicht, dass in denn vom Netz gespei sten Teil der durch die Vereinigung des An triebsmotors und des Generators entstandenen Maschine 10 (in dem primären Motorstrom kreis) Drosselspulen 11 eingeschaltet sind. Für die Speisung der Erregung der Hinter maschine 2 ist im Ständer der Maschine 10 noch eine Wicklung 12 vorgesehen. Die Spannungsregelung an der Wicklung 12 voll zieht sich nun in ähnlicher Weise wie bei der Regelung der einem Einankerumformer zuge führten Spannung, wenn dem Einanker umformer auf der Wechselstromseite Drossel spulen vorgeschaltet werden und seine Gleichstromerregung geändert wird. Durch die Änderung des Erregerstromes im Sekun därteil der Maschine 10 mittelst der Kom mutatorhintermaschine 5 wird die Blind leistungsaufnahme der Maschine 10 vorn Netz aus beeinflusst.
Dementsprechend ändert sich auch die durch die Drosselspulen 11 abge drosselte Spannung und damit die Spannung an der Wicklung 12 bezw. an den Schleif ringen der Hintermaschine 2.
Man kann die Anordnung nach Abb. 1 der Zeichnung noch vereinfachen, wenn man das Erregeraggregat mit der asynchronen Hauptmaschine 1 mechanisch kuppelt. Ein eigener Antriebsmotor 6 für den Asynchron generator 4 ist dann nicht mehr erforderlich. Eine derartige Anordnung wird sieh in vie len Fällen, namentlich wenn die asynchrone Hauptmaschine eine verhältnismässig rasch laufende Maschine ist und wenn genügend Platz für die unmittelbare Kupplung des Er regeraggregates mit der Hauptmaschine vor handen ist, als zweckmässig erweisen.
Unit for the excitation of commutator rear machines with mains frequency. For the excitation of the commutator rear machine of three-phase current control sets, an assembly consisting of a synchronous motor and a synchronous generator is used if the commutator rear machine is excited with mains frequency. The excitation of the commutator rear machine and thus also the phase compensation respectively. the change in the speed of the main engine is influenced by a change in the direct current excitation of the synchronous generator. Such synchronous excitation units tend to bezw, especially with strongly fluctuating mains voltage. Network frequency, to swings. Under certain circumstances, these oscillations can lead to disruptions in the entire operation of the rule set.
In order to avoid this oscillation, an excitation unit has already been proposed in which two asynchronous machines with rotor circuits connected in series are provided, the stator of one asynchronous machine being connected to the mains, while the stator of the second machine supplies the excitation power. To regulate the excitation power supplied, controllable resistors or a commutator machine are switched on in the common rotor circuit.
The invention relates to a unit for the excitation of Kommutatorhintermaschi nen with mains frequency, which is also designed asynchronously so that oscillation does not occur. The unit consists of an asynchronous motor, an asynchronous generator driven by this, which supplies the excitation of the commutator rear machine and in whose slip circuit an auxiliary commutator rear machine, which is excited in the rotor from the mains and mechanically coupled to the asynchronous generator, is switched on. The asynchronous main machine is controlled by changing the excitation on this auxiliary commutator rear machine.
The new exciter unit is illustrated in Fig. 1 of the drawing using an example. 1 is the asynchronous main machine, 2 the commutator rear machine mechanically coupled to it. The commutator rear machine has a compensation winding 3 in the stator and is excited in the rotor via slip rings with mains frequency. The unit for exciting the rear machine consists of the asynchronous generator 4, the auxiliary commutator rear machine 5 mechanically coupled to it in the secondary circuit of the asynchronous generator and the asynchronous drive motor 6.
Since the commutator rear machine of the asynchronous generator is excited with mains frequency via a regulating transformer 7 in the rotor, the asynchronous generator 4 also supplies the mains frequency required for exciting the rear machine 2. The size and phase of the excitation on the rear machine 2 can be influenced in the desired sense by setting the control transformer 7. The arrangement also has the advantage that the power to be controlled on the regulating transformer is very low, especially if the commutator rear machine 6 is also equipped with a compensation winding 8, so that the transformer 7 only needs to supply the excitation power of the commutator rear machine 5.
The excitation power of the main commutator rear machine 2 is about 30% of the total power of the machine 2. The power of the commutator rear machine 5 is also about 30% of the power of the generator 4, i.e. about 10% of the power of the rear machine 2 The power to be delivered is now only 30% of the power of the rear machine 5 respectively. 3% of the power of the machine 2. If you run the commutator rear machine 5 without Kompensationswick development as an ordinary frequency converter, then the power on the transformer 7 is increased, but it is still very low.
The rule set according to Fig. 1 of the drawing also has a compounding device to influence the speed of the main machine 1 in a desired sense, for example to reduce it, in order to make centrifugal masses coupled to the machine 1 respond. In order to achieve this, a current transformer 18 is switched on in the secondary circuit of the Re gel transformer 7 and is fed by a current transformer 9 in the primary circuit of the machine 1. The compounding device is therefore particularly simple and reliable in the present case.
Compared to an arrangement in which the second current transformer 18 is switched on in the excitation circuit of the main commutator rear machine 2, the present arrangement has the advantage that the current transformers 18 and 9 can be made smaller, since the compounding between the Trans formators 18 and 9 to be transmitted Lei stung is reduced to the same extent as is described above for the power to the control transformer 7.
The arrangement according to Fig. 1 of the drawing can be used both for phase compensation of the main machine and for speed control in the under- and over-synchronous range. When regulating the speed, the excitation at the machine 2 is changed from a maximum value down to zero and, moreover, is reversed in the direction when synchronism is exceeded. The field of the asynchronous generator 4 also changes accordingly to a very great extent. Such a strong change in the excitation of the rear machine is now not necessary in many cases.
In asynchronous machines, which essentially only serve as reactive power machines and whose speed is not regulated, the excitation at the rear machine 2 changes only to a small extent. In this case, the exciter unit according to Figure 1 of the drawing can be simplified by combining the asynchronous generator 4 and the drive motor 6 into one machine. However, since the drive motor 6 is fed with a constant voltage from the network, special precautions must be taken in this case to allow a certain regulation of the voltage output by the generator 4.
This is achieved in the arrangement according to Fig. 2 of the drawing because the most part of the machine 10 created by the union of the drive motor and the generator (in the primary motor circuit) inductors 11 are switched on in the most fed from the network. To feed the excitation of the rear machine 2, a winding 12 is provided in the stator of the machine 10. The voltage regulation on the winding 12 now fully pulls itself in a similar way to the regulation of the voltage fed to a single armature converter when the single armature converter is connected upstream on the AC side and its DC excitation is changed. By changing the excitation current in the secondary part of the machine 10 by means of the commutator rear machine 5, the reactive power consumption of the machine 10 is influenced from the mains.
Accordingly, the voltage throttled by the inductors 11 changes and thus the voltage on the winding 12 BEZW. on the grinding rings of the rear machine 2.
The arrangement according to Fig. 1 of the drawing can still be simplified if the excitation unit is mechanically coupled to the asynchronous main machine 1. A separate drive motor 6 for the asynchronous generator 4 is then no longer required. Such an arrangement will be useful in many cases, especially if the asynchronous main machine is a relatively fast-running machine and if there is enough space for the direct coupling of the energizing unit to the main machine.