Induktionsmaschine mit Kommutatorhintermaschine, die sowohl im Läufer als auch im Ständer erregt wird. Für die Erregung von in den Sekundär stromkreis von Induktionsmaschinen einge schalteten Kommutatorhintermaschinen ist es bereits bekannt, die Erregung sowohl vom Ständer aus mit Schlupffrequenz durchzu führen, als auch vom Läufer aus mit Netz frequenz oder annähernder Netzfrequenz. Die Ständererregerwicklung ist dabei an die Schleifringe der asynchronen Hauptmaschine bezw. an die Bürsten der Kommutatorhinter maschine angeschlossen. Die Läufererregung erfolgt über Schleifringe und entweder über einen Reguliertransformator vom Netz aus oder über eine Synchronmaschine geeigneter Frequenz.
Die Anordnung hat den Vorteil, dass der Strom der Läufererregung und da mit auch der vorgeschaltete Regelapparat sehr klein ausfällt, da der grösste Teil der Erregung vom Ständer aus mit Schlupffre quenz geliefert wird.
Es hat sich nun gezeigt, dass namentlich dann, wenn die Ständererregung unmittelbar von der Kommutatorhintermaschine gespeist wird, die Hintermaschine sich leicht mittelst Gleichstrom wie eine gewöhnliche Gleich stromnebenschlussmaschine selbst erregen kann.
Die Gleichstromselbsterregung von der Ständerseite aus kann in bekannter Weise dadurch unterdrückt werden, dass die mag netische Charakteristik der Kommutatorhinter maschine einen schwächere Anstieg aufweist als die erforderliche Spannung an der Stän dererregerwicklung.
Abb. 1 der Zeichnung zeigt die Spannung E am Kommutator der Hintermaschine in Funktion vom Erregerstrom i der Ständer erregerwicklung. Die Gerade e stellt die Spannung dar, die erforderlich ist, um einen bestimmten Erregerstrom i durch die Stän derwicklung zu treiben. Der Widerstand im Kreise der Ständererregerwieklung ist nun gemäss: der Erfindung so bemessen, dass die: Gerade e ständig oberhalb der Kurve<B>E</B> liegt, was durch entsprechende Dimensionierung der Erregerwicklung oder durch einen festen Zu satzwiderstand geschehen kann. Eine Gleich stromselbsterregung ist daher nicht möglich.
Wäre die Ständererregerwicklung allein vor handen, so könnte sich die Kommutator hintermaschine auch nicht mit der richtigen Betriebsfrequenz selbst erregen, dies wird erst durch Einführung einer Erregung vom Läufer aus über die Schleifringe ermöglicht. Diese Erregung liefert die Spannungsdifferenz zwischen der Geraden e und der Kurve E. Für eine bestimmte Spannung E an den Bürsten der Kommutatormaschine ist daher das Verhältnis der Ständererregung zur Läu fererregung durch das Verhältnis
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fest gelegt. Man sieht aus der Zeichnung, dass es für die Aufrechterhaltung eines bestimmten Verhältnisses der Läufer und Ständererregung zweckmässig wäre, wenn die Kommutator hintermaschine stets im ungesättigten Teil der magnetischen Charakteristik arbeiten würde.
Da dies aber nicht immer der Fall ist, so ist dieses Verhältnis noch mit einer gewissen Unsicherheit behaftet auch deshalb, weil im übrigen es ausschliesslich von den ohmschen Widerständen im Kreise der Stän dererregung abhängen würde. Denn innerhalb der Kommutatorhintermaschine existiert sonst keine zwangsläufige Einrichtung, welche be wirkt, dass sich die beiden Erregerwicklungen, nämlich die Ständer- und die Läufererregung, nach einem vorgeschriebenen Verhältnis in die Erregerströme teilen. Um diesen unsicheren Zustand aus der Maschine zu entfernen, werden zweckmässigerweise die Erregerströme auf der Ständer- und Läuferseite durch Stromtransformatoren, die über Frequenz- wandler verbunden sind, miteinander ge kuppelt.
Abb.2 der Zeichnung zeigt die neue Anordnung an einem Ausführungsbeispiel. 2 ist eine vom Netz 3 gespeiste asynchrone Hauptmaschine, mit der die Kommutator hintermaschine 4 mechanisch gekuppelt ist. Die Kommutatorhintermaschine besitzt im Ständer eine Kompensationswicklung 7, ausser- dem ist eine Erregerwicklung 8 vorgesehen, die von der Sekundärseite der Asynchron maschine 2 bezw. vom Kommutator der Hintermaschine aus mit Schlupffrequenz ge speist wird. Die Kommutatorhintermaschine wird ausserdem vom Läufer aus über die Schleifringe 5 mit Netzfrequenz erregt. Um eine Selbsterregung der Kommutatorhinter maschine mit Gleichstrom zu vermeiden, ist in den Stromkreis der Erregerwicklung 8 noch ein ohmscher Widerstand 12 eingeschal tet.
Um nun ausserdem zwischen dem Erre gerstrom in der Wicklung 8 und dem über die Schleifringe 5 zugeführten Netzfrequenz führenden Erregerstrom des Läufers ein bestimmtes Verhältnis aufrecht zu erhalten, sind zwei Stromtransformatoren 14 und 15 vorgesehen, deren Primärwicklungen in die Stromkreise der Ständer- und Läufererregung eingeschaltet sind und deren Sekundärwick lungen über einen Frequenzwandler 16 gegen einander geschaltet sind. Ändert sich aus irgendeinem Grunde das Verhältnis zwischen den beiden Erregerströmen, so fliesst ein Ausgleichstrom über die Stromtransformato ren, der das frühere Verhältnis herstellt.
Der Frequenzwandler 16 kann für kleine Strom stärke ausgeführt werden, wenn man die Windungszahlen auf der Sekundärseite der Transformatoren 14 und 15 entsprechend wählt, wobei trotzdem gleichzeitig keine hohen Spannungen an seinem Kollektor auf treten. Es handelt sich bei der Anordnung nicht um die Übertragung einer Leistung oder einer Scheinleistung, sondern nur um das Fliessen eines geringen Ausgleichstromes, wozu auch nur geringe Spannungen erforder lich sind.
In den vom Netz 3 zu den Schleifringen 5 geführten Stromkreis können ausserdem noch sonstige zur Spannungsregelung und zur Beherrschung des gesamten Aggregats erforderliche elektromotorische Kräfte einge führt werden. Es ist zum Beispiel hierfür noch ein Stromtransformator 17 vorgesehen.
In den Stromkreis der Erregerwicklung 8 im Ständer der Kommutatorhintermaschine ist noch eine Vorrichtung eingeschaltet, die die induktive Gegenspannung der Ständer erregerwicklung aufhebt, damit sich die Phase des Erregerstromes nicht ändert. Es ist dazu eine vom Ankerstrom erregte Kommutator maschine (eigenerregter Phasenschieber) 9 vorgesehen. Dieser eigenerregte Phasenschie ber entwickelt eine dem Strom in der Er regerwicklung 8 proportionale und gegenüber dem Strom bei entsprechendem Antrieb um 90 voreilende Spannung, die also der In duktionsspannung in der Erregerwicklung 8 entgegenwirkt.
Damit diese Spannung ebenso wie die Induktionsspannung in der Erreger wicklung 8 nicht nur dem Strom, sondern auch der Frequenz des Stromes, das heisst also der Schlupffrequenz proportional ist, wird der Phasenschieber 9 mit einer Drehzahl angetrieben, die proportional der Schlupf frequenz ist. Er ist dazu mit einem Asyn chronmotor 10 gekuppelt, dessen Primär wicklung von der Sekundärseite der Maschine 2 aus eine Schlupffrequenz aufweisende Spannung zugeführt wird und der dement sprechend mit einer der Schlupffrequenz pro portionalen Drehzahl läuft. Die Anordnung des Phasenschiebers 9 oder einer ähnlich wirkenden Vorrichtung ist notwendig, da sonst der Erregerstrom in der Wicklung 8 bei Änderung der Schlupffrequenz seine räumliche Lage ändern würde, wodurch die Regelung in unzulässiger Weise gestört wird.
Ausserdem würde das Verhältnis der Ständer und Läufererregung gestört werden. Selbst verständlich könnte man auch statt des eigenerregten Phasenschiebers eine ähnlich wirkende Vorrichtung vorsehen, wie Kon densatoren oder dergl.