DE1028218B - Anordnung zur Doppelspeisung eines Drehstrom-Schleifringlaeufermotors - Google Patents

Description

• Anordnung zur Doppelspeisung eines Drehstrom-Schleifringläufermotors Manche Aufgaben der Elektrotechnik können dadurch elegant gelöst werden, daß aus zwei Wechselströmen verschiedener Frequenz mit Hilfe eines Motors eine Rotordrehzahl erzeugt wird, die der Differenzfrequenz der speisenden Wechselströme entspricht. Das Problem scheint einfach dadurch lösbar zu sein, daß den beiden Drehfeldwicklungen (Läufer und Ständer) eines Drehfeldmotors die beiden verschiedenen Frequenzen zugeführt werden; der Läufer rotiert dann mit der Drehzahl, die der Differenzfrequenz der Stromfrequenzen entspricht, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Der Verwirklichung dieser einfachen Idee stellen sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten entgegen, da bei Auftreten einer kurzzeitigen Störung Pendelschwingungen des Rotors auftreten können. Das vom Asynchron- und Synchronmotor her bekannte Mittel zur Unterdrückung von Pendelschwingungen läßt sich hier nicht anwenden, da eine Dämpferwicklung auf dem Läufer oder Ständer stets eine Kurzschlußwicklung für eine der beiden Frequenzen f1 oder f2 darstellen würde.
• Vom Bau der sogenannten Doppelfeldmaschinen, bei denen Rotor und Stator so ans Wechselstromnetz gelegt sind, daß am Rotor ein gegenüber dem Stator rücklaufendes Drehfeld entsteht und somit der Rotor mit doppelter Synchrondrehzahl läuft, ist es bekannt, daß hierbei Pendelungen auftreten. Diese hat man auf verschiedene Weise zu verhindern versucht. Beispielsweise wurde im Ständer der Maschine außer der im Betrieb mit den Schleifringen des Läufers in Reihe geschalteten Arbeitswicklung noch eine an der Netzspannung liegende Hilfswicklung angeordnet. Nach einem anderen bekannten Vorschlag sind die Amperewindungszahlen der in Reihe geschalteten Stator- und Rotorwindungen verschieden groß zu wählen. Eine weitere bekannte Anordnung schaltet bei einer doppelt gespeisten Induktionsmaschine, deren parallel geschaltete Primär- und Sekundärwicklungen die gleiche Windungszahl besitzen, eine Drosselspule zur Veränderung des Verhältnisses der in Ständer und Läufer bestehenden Amperewindungszahlen ein. Auch die durch Vergrößerung der Streuung erreichte Dämpfung der Pendelung gehört zu den bekannten, in der zu dämpfenden Maschine durchzuführenden Maßnahmen. Auch wurde schon, um die durch verschiedene Windungszahlen von Ständer und Läufer und durch die daraus folgende ungleiche Durchflutung bedingte Verringerung des Kippmomentes zu vermeiden, vor die Wicklung mit der kleineren Windungszahl ein Wirk- oder Blindwiderstand solcher Größe gelegt, daß in beiden Wicklungen entweder das Verhältnis von Spannung zur Windungszahl oder die Durchflutung gleich ist. Schließlich hat man nach einem ebenfalls bekannten Verfahren jeden Wicklungsstrang der einzelnen Phasenwicklungen von Ständer und Läufer in zwei parallel geschalteten Teilsträngen ausgeführt, die mit voneinander abweichenden Kraftflüssen verkettet sind. Hierbei sind die Windungen der Teilstränge an sich beliebig, jedoch stets so auf Ständer und Läufer verteilt, daß die Summe der Windungen der Teilstränge des Ständers gleich ist der Sulntne der Windungen der Teilstränge des Läufers.
• Die Anordnung gemäß der Erfindung bietet eine weitere, bisher noch nicht bekannte Möglichkeit, die Pendelung von doppelt gespeisten Drehstrom-Schleifringläufermotoren zu verlneiden. Bei ihr werden im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen die zur Verhinderung der Pendelungen notwendigen Maßnahmen nicht in oder an dem zu dämpfenden Motor getroffen, sondern in oder an den Generatoren, welche die Frequenz zur Speisung des Motors liefern. Dies kann bei der Lösung besonderer technischer Probleme sehr vorteilhaft sein, beispielsweise dann, wenn aus räumlichen Gründen oder mit Rücksicht auf die geforderten elektrischen oder mechanischen Daten eine Änderung an dem Motor selbst unzweckmäßig erscheinen muß, oder auch dann, wenn man zur Doppelspeisung einen einfachen, handelsüblichen Motor verwenden will. Auch bei einer Anlage, in der mehr als zwei Motoren zugleich von denselben Generatoren gespeist werden, ist es vorteilhafter, eine Änderung nur an den beiden Generatoren und nicht bei den zahlreichen Motoren durchzuführen.
• Erfindungsgemäß werden zur Doppelspeisung eines Drehstrom-Schleifringmotors mit je einer Drehfeldwicklung auf dem Ständer und Läufer, die mit Drehströmen verschiedener Frequenz (einschließlich Null) gespeist werden, die Speisegeneratoren derart bemessen, daß mindestens einer der Generatoren einen hohen Wechsel- und einen geringen Gleichstromwiderstand hat. Hierbei sollte der Wechselstromwiderstand mindestens dreimal so groß wie der Scheinwiderstand des angeschlossenen Motors sein und der Gleichstromwiderstand 'n der Größenordnung des ohmschen Widerstandes des angeschlossenen Motors liegen.
• Würde man die Innenwiderstände der die Frequenzen f1 und f2 erzeugenden Speisegeneratoren niederohmig ausführen, so würde zwar auch eine Dämpfung der Pendelschwingungen des Rotors möglich sein. Es würden jedoch, da der Motor gewissermaßen einen Transformator darstellt, sich die beiden Generatoren gegenseitig kurzschließen.
• Es sind also die Speisegeneratoren derart ausgebildet; daß sie für die tiefe Pendelfrequenz einen Kurzschluß, für die Speisefrequenzen aber keinen Kurzschluß darstellen. Praktisch kann diese Bedingung dadurch erfüllt werden, daß der Speisegenerator z. B. aus einem gegenüber dem Belastungswiderstand durch den Motor hochohmigen Verstärker besteht, der die Motorwicklung über einen Transformator mit sehr niederohmiger Ausgangswicklung speist. Der Grenzwiderstand für eine aperiodische Dämpfung des Motorläufers ist näherungsweise durch die Bedingung gegeben: wobei (ni)2 die Amperewindungszahl der einen z. B. durch Transformator zu dämpfenden Wicklung, (ni) i die Amperewindungszahl der anderen Wicklung, r der Radius des Motorläufers (cm), i die Länge des Magnetfeldes (cm), 12 die Größe des Luftspaltes (cm), T das Trägheitsmoment des Rotors (g cm see2) und R der ohmsche Widerstand des Transformatorausgangskreises (S2) ist.
• Werden beide Wicklungen des Motors durch einen niederohmigen Ausgangstransformator gespeist, so ist unter R der aus beiden Trausformatorausgangswieklungen resultierende Widerstand zu verstehen.
• Die Anordnung kann vorteilhaft zur Erzeugung eines quarzsynchronen Drehstromnetzes Anwendung finden, Fig. 2 zeigt ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung. M stellt wie in der die Grundschaltung darstellenden Fig.1 den Motor, G1 und G2 die beiden Speisegeneratoren mit der Frequenz f i und f 2 dar. Der Generator G1 hat in seiner Ausgangsleitung die Drosseln Dr" Dr2, Dr3, die auch als Drebstromdrassel ausgebildet sein können. Dadurch wird der Generator G1 wechselstrommäßig hochohmig. Der Gleichstromwiderstand hängt von dem inneren Generatorwiderstand ab und kann in diesem Fall hoch- oder niederohmig sein.
• Der Generator G2 enthält die Ausgangstransformatoren Tri, Tr" Tr3, die ebenfalls auch als Drehstromtran sformatoren ausgebildet sein können und die aus einem Drehstromverstärker mit den Elektronenröhren Röi, Rö2, Rö3 gespeist werden, die ihrerseits mit drei um 120° phasenverschobenen Spannungen gesteuert werden. Durch den Innenwiderstand der Röhren Röi, Rö2, Rö3 wird der Wechselstromwiderstand des Generators G2 hochohmig gegenüber dem Scheinwiderstand (der angeschlossenen Motorwicklung), durch die niederohmigen Ausgangswicklungen der Transformatoren Tri, TrZ, Tr3 wird der Gleichstromwiderstand von G2 niederohmig gegenüber dem Gleichstromwiderstand der angeschlossenen Motorwicklung.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Doppelspeisung eines Drehatrom-Schleifringläufermotors mit je einer Drehfeldwicklung auf dem Ständer und Läufer, die mit Drehströmen verschiedener Frequenz (einschließlich Null) gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß beide Speisegeneratoren einen hohen Wechsel- und mindestens einer der Generatoren einen geringen Gleichstromwiderstand haben, wobei vorzugsweise der Wechselstromwiderstand mindestens dreimal so groß ist wie der Scheinwiderstand des angeschlossenen Motors, während der Gleichstromwiderstand in der Größenordnung des ohmschen Widerstandes des angeschlossenen Motors liegt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch Bekennzeichnet, daß die Speisung der Wicklung des Motors über einen Transformator mit geringem Gleichstromwiderstand aus einem Verstärker mit hohem Wechselstromwiderstand erfolgt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromwiderstand des von Motorwicklung und Transformatorausgangswicklung gebildeten Ausgangskreises annähernd ist, wobei (ni) i die AW-Zahl der einen, (ni) 2 die der anderen Wicklung, r den Radius des Motorläufers, L die Länge des Magnetfeldes, 12 die Größe des Luftspaltes, T das Trägheitsmoment des Rotors und R den ohmschen Widerstand des Transformatorausgangskreises bedeutet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 109 208, 506 069, 510 731, 558 171, 673 601, 682 535.