Verfahren zur Vermeidung der Selbsterregung von mindestens zeitweilig kapazitiv belasteten Asynchronmaschinen mit Kommutatorhintermaschine. Arbeitet ein durch eine Kommutator hintermaschine erregter Asynchrongenerator auf eine kapazitive Belastung, so besteht be kanntlich die Gefahr der Selbsterregung, wenn die durch den kapazitiven Belastungs strom erzeugte Durchflutung, welche der Maschinenspannung proportional ist und gleiche Richtung wie die zur Erregung das Feldes erforderliche Durchflutung hat, gleich gross oder gar grösser als diese erforderliche Durchflutung ist. Durch Schwächung der Rotorerregung oder durch Gegenerregung kann die Grösse der resultierenden Durch flutung auf ein Mass gebracht werden, bei welchem Selbsterregung nicht mehr auftritt.
Bei kapazitiver Belastung, wenn die Netz spannung nicht durch parallel arbeitende Maschinen konstant gehalten wird, ist aber nur dann ein stabiler Betrieb mit Gegen erregung möglich, wenn der magnetische Kreis der Asynchronmaschine (oder auch ihrer den Läuferkreis speisenden Hinter- maschine) gesättigt ist, da andernfalls die resultierende Durchflutung der Asynchron maschine nicht nur bei einem bestimmten, sondern bei jedem dem ungesättigten Gebiet entsprechenden Spannungswert der Asyn- chronmaschine den verlangten Wert hat.
Ein Betrieb mit stark reduzierter Spannung, der manchmal verlangt ist, dabei im all gemeinen nicht möglich. Wird zur Vermei dung dieser Schwierigkeit der Läufer der Asynchronmaschine nicht vom Netz aus, sondern von einer getrennten Spannungs quelle erregt, so ist bei induktiver Belastung wohl stabile Einstellung für jeden Wert der Netzspannung möglich, bei starker kapazi- tiver Belastung aber besteht wieder die Ge fahr der Selbsterregung. Betrieb mit Gegen erregung ist in diesem Falle, da die Phasen lage der Durchflutung des Läufers nicht mehr von der Phasenlage der Netzspannung ab hängt, nicht möglich.
Stabiler Betrieb bei beliebigem, von der Maschine selbst bestimmtem Wert der Netz spannung kann aber dadurch ermöglicht wer den, dass die Sekundärwicklung der Asyn chronmaschine mit einer von der Netzspan nung unabhängigen und einer der Netzspan nung wenigstens angenähert proportionalen Durchflutungskomponente erregt wird.
Es ist nun Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung der Selbst erregung von mindestens zeitweilig kapazitiv belasteten Asynchronmaschinen mit Kom mutatorhintermaschine, deren Erregerleistung teilweise von einem vom Hauptnetz unab hängigen Hilfsnetz geliefert wird, insbeson dere von Asynchrongeneratoren und Asyn- chronblindleistungsmaschinen, wobei ihre Se kundärwicklung mit einer von der Netz spannung unabhängigen und einer der Netz- spannung wenigstens angenähert proportio nalen Durchflutungskomponente erregt wird und wobei bei kapazitiver Belastung die der Netzspannung proportionale Komponente so gross bemessen ist,
dass bei ungesättigter Maschine die aus dieser Komponente und aus der kapazitiven Komponente der Ständer durchflutung resultierende Durchflutung klei ner als die bei gleicher Netzspannung erfor derliche erregende Durchflutung der Maschine ist. Bei kapazitiver Belastung ist es vor teilhaft, durch eine entsprechende Schaltung die der Netzspannung proportionale Kompo nente der Läuferdurchflutung der kapaziti- ven Komponente der Ständerdurchflutung entgegenzurichten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. 1. 1 ist das zu speisende Netz, 2 die Asynchronmaschine, 3 die Kommuta torhintermaschine mit der Kompensations wicklung 4; die Erregerwicklung 5 der Hin termaschine wird von der Kommutatorspan nung des Frequenzwandlers 6 gespeist. Be sonders bei kleinem Läuferwiderstand des Asynchronmotors kann es vorteilhaft sein, die Hintermaschine noch mit einer in Abb. 1 nicht gezeigten, vom Ankerstrom durchflos- senen Reihenschlusserregerwicklung auszu statten, die eine dem Läuferstrom proportio nale und entgegengerichtete Spannungskom- ponente im Läuferkreis des Asynchronmotors induziert.
Den Schleifringen des Frequenz- wandlers 6 wird in Parallelschaltung so wohl vom Netz 1 über den Transformator 7 und den Widerstand 8aj oder 8b und vom Hilfsnetz 9 aus über den Widerstand 10 je ein Strom zugeführt. Die resultierende, von der Erregerwicklung 5 im Anker der Hinter maschine 3 induzierte Spannung und der von ihr erregte Läuferstrom des Haupt motors sind der geometrischen Summe der Ströme der Widerstände 8 und 10 propor tional.
Der Transformator 7 ist sekundär mit Sechsphasen-Sternschaltung ausgeführt. Je der der beiden Sterne ist über je einen Regel widerstand 8a bezw. 8b, die beide von einem gemeinsamen Stufenschalter gesteuert wer den, an die Schleifringe des Frequenzwand- lers angeschlossen. Liegt der Stufenschalter auf einer Anzapfung des Widerstandes 8a, so hat der den Schleifringen des Frequenz wandlers zugeführte Strom entgegengesetzte Richtung, als wenn der Stufenschalter auf einer Anzapfung des Widerstandes 8b liegt.
Durch Regelung des Widerstandes 8a bezw. 8b wird die Grösse, durch Übergang des Stufenschalters vom Widerstand 8a auf 8b die Richtung der der Netzspannung propor tionalen Durchflutungskomponente im Läu fer des Hauptmotors geregelt.
Die Bürsten des Frequenzwandlers sind beispielsweise so eingestellt, dass die dem Widerstand 8a ent- sprechendeDurchflutungskomponente desLäu- fers des Asynchronmotors der resultierenden erregenden Durchflutung des Motors gleichge richtet, die dem Widerstand 8b entsprechende Durchflutung aber der resultierenden Durch flutung entgegengerichtet ist.
Die Strom quelle 9 führt den Schleifringen des Fre- quenzwandlers eine von der Netzspannung un abhängige, durch den Regelwiderstand 10 regelbare Stromkomponente zu, welcher eine ebenfalls von der Netzspannung unabhängige, durch äussern Eingriff regelbare Durch flutungskomponente im Läufer des Haupt motors entspricht. Die Frequenz der Span nung an den Sammelschienen 1 und damit auch die Frequenz des über den Transfor mator 7 zugeführten Stromes ist stets gleich der Frequenz der Hilfsspannung 9. Die Pha senlage zwischen beiden Spannungen wech selt nur wenig mit der Belastung und der Schlüpfung der Asynchronmaschine.
In Abb. 2 sind als Abszisse die den Induktionsfluss erregenden Durchflutungen der Ständer- und Läuferwicklung des Asyn chronmotors, in der Ordinate dessen Stän derspannung aufgetragen. Die das Dreh moment bewirkende, um 90 gegenüber der erregenden Durchflutung verschobene Durch flutungskomponente ist nicht berücksichtigt. Kurve a gibt die in der Ständerwicklung der Asynchronmaschine induzierte EMK in Abhängigkeit von der resultierenden erregen den Durchflutung. Da die Streuspannung des Ständers vernachlässigt wird, ist diese EMK identisch mit der Spannung an den Sammel schienen 1 (Abb. 1).
Dieser Spannung ist bei konstantem Widerstand des Netzes des sen Strom, also auch die magnetisierende oder entmagnetisierende Rückwirkung des Ständerstromes proportional. Bei kapaziti- ver Belastung sei die magnetisierende Durch flutung des Ständerstromes bei der Spannung OA gleich AB. Bei wechselnder Spannung wandert Punkt B auf der Geraden b. Die über den Transformator 7 und den Wider stand 8b (Abb. 1) erregte Durchflutungs komponente, die entmagnetisierend wirkt, sei bei der Spannung OA gleich AC, bei w echselnder Spannung n wandert C auf der Geraden e. Die resultierende, von der Netz spannung abhängige Durchflutung der Asyn chronmaschine ist also bei der Spannung OA durch AB - AC = AD, bei wechselnder Spannung durch die Gerede festgelegt.
In Abb. 2 sind die Durchflutungen AB und AC so gross angenommen, dass die Gerade d ge genüber der Ordinate im gleichen Sinne ge dreht ist wie der geradlinige Teil der Mag netisierungskurve a, aber steiler als diese verläuft. Da Selbsterregung nur möglich ist, wenn bei irgend einer Spannung die resul tierende, durch die Netzspannung erregte Durchflutung gleich oder grösser als die er- forderliche erregende Durchflutung ist, ist unter den gemachten Annahmen Selbst erregung unmöglich. Zur Einstellung der Spannung OA muss nun ferner im Läufer der Asynchronmaschine durch die Strom quelle 9 (Abb. 1) die Durchflutungskompo nente OE erregt werden, so dass die resul tierende Durchflutung in Abhängigkeit von der Netzspannung durch die der Geraden d parallele Gerade d1 dargestellt ist.
Je grösser die entmagnetisierende Durchflutung AC (durch Verkleinerung des Widerstandes 8b, Abb. 1) eingestellt wird, desto grösser muss für gleiche Netzspannung die Durchflutung 0E des Erregerkreises 9 und 10 eingestellt werden, unter desto grösserem Winkel schnei den sich aber die Gerade d, und die Kurve a, desto stabiler ist also die Spannung der Asynchronmaschine festgelegt.
Die Regelung der Netzspannung kann ausschliesslich durch Regelung im Stromkreis 9 und 10 oder auch durch Regelung im Stromkreis 7 und 8 und durch gleichzeitige Regelung in beiden Stromkreisen erfolgen. Doch darf dabei, wenn Selbsterregung vermieden werden soll, die Durchflutung AC nie so klein eingestellt werden, dass die Gerade d mit einem Teil der Kurve a zusammenfällt oder diese schnei det. Zweckmässig werden bei der Regelung die Widerstände 8 und 10 nur so weit geregelt, dass sie stets. das Mehrfache des mit - der Schlüpfung der Asynchronmaschine wech selnden Scheinwiderstandes der Wicklung 5 betragen.
Die Schaltung nach Abb. 1 ist nur als Ausführungsbeispiel zu betrachten. Der Er findungsgedanke ist auch anwendbar, wenn die Netzspannung und die Stromquelle 9 die Schleifringe des Frequenzwandlers 6 in Reihenschaltung speisen. Die Frequenz der Netzspannung ist dabei wieder identisch gleich der Frequenz der Stromquelle 9, die Phasenlage beider Spannungen wechselt aber wieder mit der Schlüpfung und der Be lastung Ader Asynchronmaschine. An Stelle der Regelung durch Widerstände in den Er regerkreisen kann auch eine Regelung durch angezapften Transformator, Induktionsreg- ler oder besondere Erregermaschine treten.
Statt die Maschine 3 durch einen Frequenz- wandler zu erregen, kann schliesslich an Stelle der Maschine 3 eine läufergespeiste Kommu tatorhintermaschine verwendet werden, deren Schleifringe entsprechend gespeist werden.