CH92041A - Schalt-Verfahren um zwei Gruppen von mindestens je einem Einphasenwechselstromkommutatormotor auf ein Einphasennetz zurückarbeiten zu lassen. - Google Patents

Description

  Schalt-Verfahren um zwei Gruppen von mindestens je einem     Einphasenwechselstrom-          kommutatormotor    auf ein     Einphasennetz        zuriickarbeiten    zu lassen.    Es gibt bekanntlich verschiedene Mittel,  um     Einphasenwechselstrom-Kommutatormoto-          ren    als Generatoren arbeiten zu lassen. Anlass  zu dieser Art Stromerzeugung gab der Wunsch,  die bei     Einphasenwechselstrombahnbetrieb    für  Bergfahrten aufgewendete Energie wenigstens  teilweise beiden Talfahrten zurückzugewinnen.

    Ausser dem nicht unbeträchtlichen Energie  gewinn bedeutet der bei elektrischer Brem  sung vermeidbare Verschleiss der     Bremsbacken     und Radbandagen eine grosse Ersparnis.  



  Leider haben gerade diejenigen der be  kannten Schaltungen, die sich sonst durch  grosse Einfachheit und Betriebssicherheit aus  zeichnen, den Nachteil, dass die zurückarbei  tenden Motoren einen im Verhältnis zu ihrer  abgegebenen elektrischen Leistung bedeuten  den wattlosen Strom aufnehmen.  



  Die nachfolgend beschriebene Schaltungs  art besitzt die Möglichkeit, den Leistungs  faktor in einem weiten     Greschwindigkeits-          bereiche    nahe bei 1 zu erhalten. Grundsätz-    lieh gestattet diese Schaltung sogar, dem Netze  wattlose Leistung     zuzuführen.     



       Fig.    1 der beiliegenden     Zeichnung    zeigt       eine    beispielsweise Anwendung des den Gegen  stand der vorliegenden Erfindung bildenden  Verfahrens für einen Sonderfall der neuen  Schaltung mit nur zwei Motoren und beson  derer Drosselspule. 1     bezw.    2 stellen die pri  märe     bezw.    sekundäre Wicklung des Stufen  transformators dar.

   Die Anker der Motoren  <I>I</I> und     1I    sind mit der Drosselspule 6 in Serie  an die. sekundäre Wicklung 2 des Transfor  mators     angeschlossen.        -1        bezw.    5 stellen die       Kompensation-,-    und     Wendepolwicklungen    dar.  Motor I wird vom Stufentransformator     aii     den gesonderten     Anzapfungen    3 in der Feld  wicklung 7 erregt, während Motor I das Feld  von Motor     1I    durch den Hilfstransformator 9  in der Wicklung 8 erzeugt.  



  Wird für den     Generatorbetrieb    bei still  stehenden Motoren der Transformator ans Netz  geschaltet, so wird der     Motorenstromkreis     einen der     Klemmspannung        E,;    um annähernd      90              nacheilenden        Strom.4    aufnehmen     (Fig.    2).       Seine    Stärke richtet sich nach der Höhe der       Stufenspannung        E        t;    und nach dem gesamten       Inpedanzw        ert    des     Hauptstromkreises.     



  Einen der Phase von     J,    nach fast genau       gleichgerichteten        Strom        h    wird die Erreger  spule 7     aufnehmen,    wodurch Feld- und Anker  strom von     Klotor    I in Phase     kommen,    so dass  derselbe schon im Stillstand ein     Drelnnoment     ausübt, während Motor     II    noch kein nennens  wertes Feld besitzt.  



       Werden    beide     Maschinen    angetrieben, so  entsteht vorerst erst in I eine     Drehungs-          Ei,HK        Ei.    Diese ist mit dem     Erregerstrom        ii     in Phase     und    erzeugt durch den Hilfstrans  former 9 in der Erregerwicklung 8 einen der       Drehungsspannung        E4    um zirka 90   nacheilen  dem Strom     i_,    so dass im     Motor        IZ    eine     Drehungs-          EUIK        E:

  ,    hervorgerufen wird, die wiederum mit  der Netzspannung Ei ungefähr phasengleich  ist. Man     erkennt    unschwer,     dass    für eine be  stimmte Einstellung am Stufentransformator  und bei     konstanter    Netzspannung Ei die Dre  hungsspannung     E4    linear, hingegen Drehungs  spannung     EL';    quadratisch mit der Drehzahl  ansteigt, so     dass    sich die Spitze des resul  tierenden     Spannungsvektors        I';

      auf einer Pa  rabel     bewegt.    Die     Differenzspannung        L\6    zwi  schen     Ei    und     Ei        +        .E,    wird von den Impe  danzen des     Hauptstromkreises        aufgenommen,     die ihrerseits die Grösse des abgegebenen       Stromes    J bestimmen. Folgende mathema  tische Untersuchung der Arbeitsweise zeigt,       dar)    bei einer beliebigen aber festen Einstel  lurig die in das Netz abgegebene Leistung  proportional der Drehzahl ansteigt, das Brems  drehmoment des Aggregats somit ein gleich  bleibendes ist.  



  Die ins Netz gelieferte Leistung ist       L=J#Eicos9=n#D,wenn        n=Dreh-          zahl,        D    ---     Drehmoment    (des Aggregats); fer  ner ist       J=konst.    Es, daher  L =     konst.   <I>Ei</I> Es     cos        59    =     konst.        Ei    -     E4     (siehe A     Ei   <I>Es</I>     E7);

      für eine bestimmte Schal  <B>tung ist</B>       Ei    =     konst.        E4    =     konst.        n    zu setzen; daher  <I>L =</I>     konst.        r2   <I>=</I>     -ra   <I>D, D</I> =     konst.        zvzbav.       Ganz streng genommen wird das Dreh  moment D jedoch mit zunehmender Drehzahl  etwas ansteigen, was für die Stabilität     des     Systems von Vorteil ist.  



  Das Bremsdrehmoment wächst     iiriear    mit  der Stufenspannung Ei am Transformator und  dem Erregerstrom     ii,    ist jedoch     unabhängig     von der Erregung     i..    Es steigt mit dem Qua  drat der Netzspannung und ist     umgekehrt     proportional der     Periodenzahl.     



  Das     Anwachsen    der     Drehungs-EMK        E.,     mit     zunehmender    Tourenzahl bewirkt die Ver  besserung des     cos        y^,    der den Wert 1 erreicht,  sobald die     h,eaktanzspannung        E#,;    der     Trans-          formator-Eillh        Ei    um 90   nacheilt.

   Eine       weitere    Zunahme der Tourenzahl setzt das  System in den     Stand,    wattlosen Strom an  das Netz     abgeben    zu können. die Motoren  arbeiten auf diese      'eise    als     Phasenkompen-          satoren.     



       Man    erkennt unschwer, dass der     cos     um so rascher ansteigt, je     grösser    die     Drehungs-          TiJIK        Er,    und je kleiner die angezapfte Trans  formatorenspannung     Ei    ist. Es wird also zum  Beispiel die Bremsung von     Eiserii-),iliriziigen     auf langen Talfahrten unter     verhältnismüssig     kleinen Bremsmomenten mit sehr gutem     cos        c:-          vor    sich gehen.

   Nach dieser Schaltung ist es  ohne weiteres möglich, den Zug bis     zurr    voll  ständigen Stillstand elektrisch     abzubremsen.     



  Die hier beschriebene     Schaltungsart        lässt     sich für den praktischen Betrieb     noch    ver  einfachen, indem die Erregung     ii    in     bekannter     Weise in den     Nebenschluss    der beiden     Motoren     gelegt wird     (Fig.    3); doch müssen     dann    die  Feldspulen unterteilt und umschaltbar ge  macht werden, damit sie nicht zu viel Strom  aufnehmen.

   Durch ähnliche     Unterteilung    und  Umschaltung.     insbesondere    bei mehr als zwei       Motoren,    kann auch der Hilfstransformator 9  der     Fig.    1 als Autotransformator gebaut wer  den oder auch ganz in Wegfall kommen.  



  Günstiger als die Schaltung mit zwei  Motoren gestaltet sich     zum    Beispiel diejenige  mit vier     Motoren.    So sind die Motoren 1 und 2  der ersten Gruppe in     Fig.    3 parallel, diejenigen  der zweiten Gruppe, 3 und 4, auch unter      .ich in Serie geschaltet.

   Hierdurch werden  erstens die Motoren 1 und 2, welche     ausser     dem Hauptstrom<I>.T</I>     noeh    die Erregung     i2    der  Motoren 3 und 4 tragen müssen, entlastet;  zweitens wird die Differenzspannung     T,s    zwi  schen der     Ti- < rrrsforrnator-EbIK        Fr    und der       Drehungs-E3IK        Ei    und<B>E."</B>     verliältrrisnräf, ig     kleiner als bei der Schaltung nach     Fig.    1, so       clalss    die     Reaktanz    des Hauptstromkreises sehr  stark vermindert werden darf,

   wodurch allen  falls eine besondere Drosselspule in Wegfall  kommen kann.  



  Sollte die     Differenzspannung    Es dennoch  zu gross sein, so kann unter Anwendung be  sonderer Hilfstransformatoren 10 die Dre  hungsspannung der einen oder andern     3lo-          toren    in passender Weise nach rückwärts  verdreht werden, wie im folgenden anhand  der     Fig.    3 bis 5 erläutert ist.  



  Da die verschiedenen Stromkreise sich  gegenseitig stark     beeinflussen,    gehen wir am  besten     davon    aus., dass wir die Erregerströme  in     i    und 8, sowie in 5 und 6 als bekannt  voraussetzen. Diese erzeugen im Hilfstrans  formator 9, 10 die Felder     (P    9 und     (P    10, die  zusammen     0"    ergeben, welches Feld sowohl  in der Spule 9, als auch in der Spule 10  eine     EMK   <I>9</I>     beziehungsweise    10 entwickelt  (Feg. 3 und 5).

   Die     Zusammensetzung    aller       Spannungsvektoren    in     Fig.    4 zeigt, dass die  gemachte Annahme über die     vektorielle    Lage  der beiden Erregerströme richtig war, und  eine gegenseitige Verdrehung derselben erfolgt,  wodurch die Rotationsspannungen 1, 2, 3 und 4       (Fig.4)    so verdreht werden, dass die vom  Hauptstrom     J    erzeugte     Impedanzspannung        e     so klein wird, dass eine besondere "Brems  drosselspule" in Wegfall kommen kann.  



  Diese Art Bremsung darf natürlich nur  von der ersten Stufe des Transformators aus  eingeleitet werden. Sollte dennoch die Im  pedanz aller Motoren zu klein sein, so     müsste     sie künstlich erhöht werden. zum Beispiel durch  Verändern der Kompensationswicklung, so  weit die Wendepole dies gestatten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Schaltverfahren, um zwei Gruppen von mindestens je einem Einphasenwechselstrom- kommutatorrnotor auf ein Einphasenwechsel- strornnetz zurückarbeiten zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass beim Generatorbetrieb die Motoranker einer Gruppe mit den ibIotor- ankern der andern U-ruppe in Serie geschaltet werden, wobei die Hauptfelder der Motoren der ersten Uruppe durch eine derNetzspannung ungefähr phasengleiche Spannung erregt wer den,

   während die Hauptfelder der Motoren der zweiten Gruppe hauptsächlich durch die Drelrungs-.L"lIK der ersteren Motoren hervor gebrachten Spannung erregt und die Motoren einer Gruppe unter sich beliebig geschaltet sind. UNTERANSPRt'CHE 1. Verfahren nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Vergrösserung der Reaktanz eine Drosselspule in den Ankerstromkreis geschaltet wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass zwecks Erregung der Motoren der einen Gruppe ein Hilfstrans formator verwendet wird.

   3. Verfahren nach l'atentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dar zur Erregung der 31o toren der einen Gruppe ein Autotrans formator verwendet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erregung die Feldspulen der Motoren mindestens einer der beiden Gruppen umschaltbar sind. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensations wicklungen der Motoren beeinflussbar sind, um die Reaktanz des Hauptstromkreises verändern zu können. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da1, die Phasen der Dre hungsspannungen wenigstens eines Teils der Motoren unter Zuhilfenahme von Hilfs- transformatoren veränderlich gemacht sind, um die Differenzspannung zwischen der Netz- und totalen Drehungspannung beein- flussen zu können.