DE1063269B - Double field converter - Google Patents
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Description
Doppelfeldumformer Zur Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in Wechselstrom einer anderen Frequenz in einer einzigen Maschine, z. B. zur Umformung von Einphasenstrom mit 162/3 Hz in Dreiphasenstrom mit 50 Hz, sind Doppelfeldumformer synchroner Bauart mit ausgeprägten Polen bekannt. Die übliche Schenkelpolbauart dieser Maschinen wird jedoch bei kleinen Leistungen verhältnismäßig aufwendig. Es ist weiterhin bekannt, einen derartigen Doppelfeldumformer asynchron auszuführen, und zwar derart, daß der Umformer entweder in bezug auf beide Frequenzen asynchron oder in bezug auf die eine Frequenz asynchron und in bezug auf die andere Frequenz synchron ausgebildet ist. Im letzten Fall kann die Asynchronwicklung des Läufers für den asynchronen Teil der Maschine als Phasenwicklung und zugleich für den synchronen Teil als Dämpferwicklung wirken.Double field converter For converting alternating current of one frequency into Alternating current of a different frequency in a single machine, e.g. B. for forming from single-phase current with 162/3 Hz to three-phase current with 50 Hz, are double field converters synchronous design with pronounced poles known. The usual salient pole design However, these machines are relatively expensive for small capacities. It it is also known to carry out such a double field transducer asynchronously, in such a way that the converter is either asynchronous with respect to both frequencies or asynchronous with respect to one frequency and asynchronous with respect to the other frequency is designed synchronously. In the latter case, the asynchronous winding of the rotor for the asynchronous part of the machine as phase winding and at the same time for the synchronous one Part act as a damper winding.
Die Erfindung befaßt sich mit der weiteren Verbesserung eines solchen Doppelfeldumformers, der als Asynchronmaschine im Ständer und im Läufer mit genutetem Blechkörper ausgeführt ist. Gemäß der Erfindung weisen Läufer und Ständer des asynchronen Umformers die gleiche Wicklung auf. Hierdurch wird ein asynchroner Doppelfeldumformer geschaffen, der besonders für relativ kleine Leistungen geeignet ist. Vorzugsweise wird das höherpolige System in dem einen Teil des Umformers, beispielsweise im Ständer, mit Gleichstrom erregt, so daß im zugeordneten Teil des anderen Teiles des Umformers, also beispielsweise des Läufers, Wechselspannungen entsprechender Frequenz erzeugt werden; an das niederpolige System des ersten Teiles des Umformers, also beispielsweise des Ständers, wird dann das Netz niedriger Frequenz angeschlossen, während das zugehörige Wicklungssystem im anderen Teil, also z. B. im Läufer, entweder phasenweise kurzgeschlossen oder mit Gleichstrom oder mit niederfrequentem Wechselstrom gespeist wird. Zweckmäßig wird dabei das höh erpolige System lastabhängig mit Gleichstrom erregt.The invention is concerned with the further improvement of such Double field converter, which is used as an asynchronous machine in the stator and in the rotor with grooved Sheet metal body is executed. According to the invention, rotor and stator have the asynchronous Converter on the same winding. This creates an asynchronous double field converter created, which is particularly suitable for relatively small services. Preferably is the higher-pole system in one part of the converter, for example in the stator, excited with direct current, so that in the assigned part of the other part of the converter, For example, the rotor generates alternating voltages of the appropriate frequency will; to the low-pole system of the first part of the converter, for example of the stand, the low frequency network is then connected while the associated Winding system in the other part, so z. B. in the rotor, either short-circuited in phases or is fed with direct current or with low-frequency alternating current. Appropriate the higher-pole system is excited with direct current depending on the load.
Eine besonders gute Ausnutzung des gemäß der Erfindung ausgebildeten Doppelfeldumformers zur Umformung von Einphasen-Wechselstrom niedriger Frequenz in dreiphasigen Drehstrom dreimal höherer Frequenz ergibt sich, wenn sowohl der Ständer als auch der Läufer des Umformers eine Wechselstromwicklung tragen, deren Wicklungsstränge für das höherpolige System jeweils aus zwei parallelen Wicklungszweigen bestehen, die in drei Teile unterteilt sind, von denen zwei Teile zu einer Brückenschaltung zusammengefaßt sind. Im Ständer wird dann an den Eckpunkten dieser Brückenschaltung der niederfrequente Einphasenstrom zu- bzw. abgeführt, während im Läufer die Eckpunkte entweder kurzgeschlossen oder mit Gleichstrom oder niederfrequentem Wechselstrom gespeist werden. Selbstverständlich können bei dieser Anordnung Ständer und Läufer hinsichtlich ihrer Schaltung miteinander vertauscht werden.A particularly good utilization of the one designed according to the invention Double field converter for converting single-phase alternating current of low frequency in three-phase alternating current three times higher frequency results when both the Both the stator and the rotor of the converter carry an alternating current winding, whose Winding strands for the higher-pole system each consist of two parallel winding branches consist, which are divided into three parts, two of which form a bridge circuit are summarized. In the stand is then at the corner points of this bridge circuit the low-frequency single-phase current is supplied or discharged, while the corner points in the rotor either short-circuited or with direct current or low frequency alternating current be fed. Of course, stator and rotor can be used with this arrangement be interchanged with one another with regard to their circuit.
In den Fig. 1 und 3 sind Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten Doppelfeldumformern wiedergegeben. Die Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 nur schematisch angegebene Wicklung, mit der sowohl Ständer als auch Läufer des Doppelfeldumformers der Fig. 1 ausgerüstet sind.1 and 3 are exemplary embodiments of according to the invention trained double field transducers. FIG. 2 shows that in FIG. 1 winding, shown only schematically, with which both stator and rotor of the Double field converter of Fig. 1 are equipped.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dient der aus dem Ständer St und dem Läufer L bestehende Doppelfeldumformer zur Umformung von Einphasen-Wechselstrom mit 162/3 Hz in dreiphasigen Drehstrom mit 50 Hz. Sowohl der Ständer St als auch der Läufer L sind nach Art eines Schleifringläufers mit einem genuteten Blechpaket versehen, dessen Nuten gemäß der Erfindung gleich ausgebildete Wicklungen aufnehmen. Der Wicklungsstrang U-X besteht sowohl im Ständer als auch für das höherpolige System aus zwei Wicklungszweigen, von denen der linke die Spulen 1 bis 3 und der rechte die Spulen 4 bis 6 enthält. Die beiden Wicklungszweige sind in drei Teile unterteilt, von denen der eine Teil durch die Spulen 1 und 5, der zweite Teil durch die Spulen 2 und 6 und der dritte Teil durch die Spulen 3 und 4 gebildet ist. Die Spulen 1 und 2 sowie 5 und 6, die also zwei Drittel der beiden parallel geschalteten Wicklungszweige bilden., sind zu einer Brückenschaltung zusammengefaßt, an deren Eckpunkten Ui und X1 der Einphasenstrom mit 162/3 Hz zu- bzw. abgeführt wird. Die vier Eckpunkte der Brückenschaltung sind; mithin die Anschlußklemme U, der Zusammenschaltpunkt a der Spulen 2, 6 und 3, 4 sowie die beiden Anschlußklemmen Ui und X1. Die beiden Wicklungsstränge V-Y und W-Z sind in gleicher Weise wieder Wicklungsstrang U-X ausgebildet.In the embodiment of FIG. 1, the from the stand St and the rotor L existing double field converters for converting single-phase alternating current with 162/3 Hz in three-phase three-phase current with 50 Hz. Both the stator St and the rotor L are like a slip ring rotor with a grooved laminated core provided, the grooves of which accommodate identically designed windings according to the invention. The winding phase U-X exists both in the stator and for the higher-pole system from two winding branches, of which the left one has coils 1 to 3 and the right one the coils 4 to 6 contains. The two winding branches are divided into three parts, of which the one part through the coils 1 and 5, the second part through the coils 2 and 6 and the third part is formed by the coils 3 and 4. The coils 1 and 2 as well as 5 and 6, which are two thirds of the two winding branches connected in parallel Form., are combined into a bridge circuit, at the corner points Ui and X1 the single-phase current is supplied or discharged at 162/3 Hz. The four cornerstones of the Bridge circuit are; hence the terminal U, the interconnection point a the Coils 2, 6 and 3, 4 as well as the two connection terminals Ui and X1. The two strands of the winding V-Y and W-Z are again formed in the same way winding phase U-X.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 im Ständer St und im Läufer L nur schematisch wiedergegebene Wicklung als einschichtige Dreizonenwicklung im einzelnen dargestellt. Hierbei ist angenommen, daß das der höheren Frequenz (50 Hz) zugeordnete Polsystem sechspolig und das der niedrigen Frequenz (162/3 Hz) zugeordnete Polsystem zweipolig ist. Der Wicklungsstrang U-X ist voll ausgezogen, während der Wicklungsstrang V-Y striohliert und der Wicklungsstrang W-Z strichpunktiert sind. Die im Wicklungsstrang U-X liegenden Spulen 1 bis 6 sind entsprechend dem Schemabild der Fig. 1 bezeichnet.In Fig. 2 that in Fig. 1 in the stator St and in the rotor L is only schematically The winding shown is shown in detail as a single-layer three-zone winding. It is assumed here that the pole system assigned to the higher frequency (50 Hz) six-pole and the pole system assigned to the low frequency (162/3 Hz) is two-pole is. The winding phase U-X is fully extended, while the winding phase V-Y Striohliert and the winding phase W-Z are dash-dotted. The one in the winding strand Coils 1 to 6 lying U-X are designated in accordance with the schematic diagram of FIG.
Wie das Schemabild der Fig. 1 sowie die ausführliche Darstellung der Fig. 2 erkennen lassen, enthalten die zu einer Brückenschaltung zusammengefaßten Teile der beiden parallelen Wicklungszweige der Wicklung, mit der sowohl der Ständer St als auch der Läufer L des Umformers ausgerüstet sind, n Spulen mit der Spulenweite des niedrigpoligen Systems (weite Spulen 1 und 6) und n Spulen mit der Spulenweite des höherpoligen Systems (enge Spulen 2 und. 5), während die restlichen Teile der beiden parallelen Wicklungszweige aus n Spulen mit der Spulenweite des höherpoligen Systems (enge Spulen 3 und 4) bestehen. Dabei weisen die weite Spule 1 sowie die enge Spule 3 des linken Wicklungszweiges dieselbe Spulenachse auf, während die enge Spule 2 des gleichen Wicklungszweiges im Wicklungsraum des rechten Wicklungszweiges untergebracht ist, und zwar gleichachsig mit der weiten Spule 6 dieses Zweiges. Die Anschlußklemmen X1 und V1 sowie Y1 und W1 sind miteinander verbunden, während die Anschlußklemmen U1 und Z1 über einen nicht dargestellten Umspanner an die Fahrdrahtspannung mit 162/3 Hz angeschlossen sind. Es entsteht damit in der Maschine ein zweipoliges Wechselfeld, sofern, wie oben angenommen, das niedrigpolige System, das der Spannung mit 162/3 Hz zugeordnet ist, zweipolig ist.Like the schematic diagram of FIG. 1 and the detailed representation of the Fig. 2 can be seen, contain the combined to form a bridge circuit Parts of the two parallel branches of the winding, with which both the stator St as well as the rotor L of the converter are equipped, n coils with the coil width of the low-pole system (wide coils 1 and 6) and n coils with the coil width of the higher-pole system (narrow coils 2 and. 5), while the remaining parts of the two parallel winding branches from n coils with the coil width of the higher pole Systems (narrow coils 3 and 4) exist. The wide coil 1 as well as the narrow coil 3 of the left winding branch on the same coil axis, while the narrow Coil 2 of the same winding branch in the winding space of the right winding branch is housed, coaxially with the wide coil 6 of this branch. The terminals X1 and V1 and Y1 and W1 are connected to each other while the terminals U1 and Z1 to the contact wire voltage via a transformer (not shown) are connected with 162/3 Hz. This creates a two-pole in the machine Alternating field, provided, as assumed above, the low-pole system, that of voltage with 162/3 Hz is assigned, is bipolar.
Im Läufer L, der die gleiche Wicklung wie der Ständer St trägt, ist das niedrigpolige Wicklungssystem phasenweise kurzgeschlossen, indem, wie die Fig. 1 zeigt, die Anschlußpunkte U1 und X1 sowie V1 und Y, sowie W, und Z, miteinander verbunden sind. Ist also, wie in dem angenommenen Ausführungsbeispiel, das niederfrequente Netz das speisende Netz, so wird der Doppelfeldumformer wie ein Asynchronmotor angetrieben, so daß er eine Drehzahl von nahezu 1000 U/min annimmt.In the rotor L, which carries the same winding as the stator St, is the low-pole winding system is short-circuited in phases by, as shown in Fig. 1 shows the connection points U1 and X1 as well as V1 and Y, as well as W and Z, with one another are connected. So is, as in the assumed embodiment, the low frequency Mains the feeding network, the double field converter is driven like an asynchronous motor, so that it assumes a speed of almost 1000 rpm.
Die dem höherpoligen Wicklungssystem entsprechenden Anschlußklemmen U, V, W und X, Y, Z werden im Ständer über die Gleichrichter Gl1 bis Gl3 lastabhängig mit Gleichstrom gespeist, so daß ein sechspoliges Feld entsprechend der Drehzahl des asynchronen Teiles des Doppelfeldumformers im Ständer St umläuft. Im Läufer sind die Anschlußklemmen U, V, W des höherpoligen Wicklungssystems zu einem Sternpunkt vereinigt, während die Anschlußklemmen X, Y, Z das Drehstromnetz R, S, T speisen. Entsprechend der nahezu synchronen Drehzahl des Doppelfeldumformers beträgt dabei die Frequenz des Drehstromnetzes nahezu 50 Hz. Durch die Drosselspule D, den Umspanner Tr1 und die Gleichrichterumspanner Tr2, Tr3 und Tr4 wird das höherpolige System im Ständer St mit Hilfe der Gleichrichter Gl1 bis Gl3 selbsttätig lastabhängig erregt und hält seine Spannung auch bei Belastung nahezu konstant. Der besondere Vorteil des Doppelfeldumformers gemäß der Erfindung liegt dabei darin, daß die Spannung des Drehstromnetzes unabhängig von der Spannung des speisenden Einphasennetzes ist.The terminals U, V, W and X, Y, Z corresponding to the higher-pole winding system are fed with direct current in the stator via the rectifiers Gl1 to Gl3, depending on the load, so that a six-pole field circulates in the stator St according to the speed of the asynchronous part of the double-field converter. In the rotor, the terminals U, V, W of the higher-pole winding system are combined to form a star point, while the terminals X, Y, Z feed the three-phase network R, S, T. Corresponding to the almost synchronous speed of the double field converter, the frequency of the three-phase network is almost 50 Hz. Through the choke coil D, the transformer Tr1 and the rectifier transformer Tr2, Tr3 and Tr4, the higher-pole system in the stator St is automatically excited depending on the load with the help of the rectifiers Gl1 to Gl3 and keeps its tension almost constant even under load. The particular advantage of the double field converter according to the invention is that the voltage of the three-phase network is independent of the voltage of the feeding single-phase network.
Das in Fig. 3 wiedergegebene Ausführungsbeispiel eines Doppelfeldumformers gemäß der Erfindung unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 dadurch, daß hierbei die Wicklung, mit der der Ständer St und der Läufer L des Doppelfeldumformers ausgerüstet sind, pro Wicklungsstrang für das höherpolige System jeweils aus zwei parallelen, zu einer Brückenschaltung zusammengefaßten Wicklungszweigen besteht. Jeder Wicklungszweig enthält 3 n hintereinandergeschaltete Spulen, von denen 2n Spulen die Spulenweite des höherpoligen Systems und n Spulen die Spulenweite des niederpoligen Systems aufweisen. In Fig. 3 sind die sechs Spulen des Wicklungsstranges U-X wieder mit 1 bis 6 bezeichnet. Von diesen Spulen sind die Spulen 1 bis 3 zu einem ersten Wicklungszweig und die Spulen 4 bis 6 zu einem zweiten Wicklungszweig zusammengefaßt, die beide parallel geschaltet sind. Zwischen den Spulen 1 und 2 bzw. 5 und 6 befinden sich die Anschlußklemmen U, und X, für den niederfrequenten Einphasenstrom. Die beiden parallelen Wicklungszweige bilden also eine Brückenschaltung mit den vier Eckpunkten U, X, U1 und X,. Hierbei sind die Spulen 1 und 6 weite Spulen, während die Spulen 2, 3, 4 und 5 enge Spulen sind. Dabei weisen die weite Spule 1 sowie die enge Spule 3 des linken Wicklungszweiges dieselbe Spulenachse auf, während die enge Spule 2 des gleichen Wicklungzweiges im Wicklungsraum des rechten Wicklungszweiges untergebracht ist, und zwar gleichachsig mit der weiten Spule 6 dieses Zweiges. Die Beiden Wicklungsstränge V-Y und W-Z sind in der gleichen Weise geschaltet. Im übrigen entspricht die Schaltung sowohl der Ständerwicklung als auch der Läuferwicklung des Doppelfeldumformers der Fig. 3 der Schaltung der Fig. 1.The embodiment of a double field transducer shown in FIG. 3 according to the invention differs from the embodiment of FIGS. 1 and 2 in that here the winding with which the stator St and the rotor L of the Are equipped with a double field converter, per winding phase for the higher-pole system each of two parallel winding branches combined to form a bridge circuit consists. Each winding branch contains 3 n series-connected coils, from where 2n coils is the coil width of the higher-pole system and n coils the coil width of the low-pole system. In Fig. 3 are the six coils of the winding phase U-X again denoted by 1 to 6. Of these coils, coils 1 to 3 are closed a first winding branch and the coils 4 to 6 form a second winding branch summarized, both of which are connected in parallel. Between coils 1 and 2 or 5 and 6 are the terminals U, and X, for the low frequency Single phase electricity. The two parallel winding branches thus form a bridge circuit with the four corner points U, X, U1 and X ,. Here coils 1 and 6 are wide coils, while coils 2, 3, 4 and 5 are narrow coils. Show the wide coil 1 and the narrow coil 3 of the left winding branch on the same coil axis, while the narrow coil 2 of the same winding branch in the winding space of the right winding branch is housed, coaxially with the wide coil 6 of this branch. The two winding phases V-Y and W-Z are connected in the same way. in the The rest of the circuit corresponds to both the stator winding and the rotor winding of the double field converter of FIG. 3 of the circuit of FIG. 1.
Von in den Fig. 1 und 3 wiedergegebenen, an sich bekannten Wicklungen hat die Wicklung der Fig. 1 den Vorteil, daß sich auch bei einschichtiger Ausführung ohne Sehnung der höherfrequente Dreiphasenstrom und der niederfrequente Einphasenstrom ohne störende Oberwellen ausbilden können.From shown in Figs. 1 and 3, known windings the winding of FIG. 1 has the advantage that even with a single-layer design without stretching the higher-frequency three-phase current and the low-frequency single-phase current can train without disturbing harmonics.
Statt der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Wicklungen mit Spulen verschiedener Weite können auch Wicklungen mit Spulen gleicher Weite verwendet werden. Auch hierbei besteht jeder Wicklungsstrang aus sechs Spulen, von denen beispielsweise vier Spulen zu einer Brückenschaltug entsprechend dem Schemabild der Fig. 1 zusammengefaßt sind.Instead of the windings shown in FIGS. 1 to 3 with coils different widths, windings with coils of the same width can also be used. Here, too, each winding phase consists of six coils, one of which, for example four coils combined to form a bridge circuit according to the schematic diagram of FIG are.
Infolge der bereits erwähnten Unabhängigkeit des vom Doppelfeldumformer gespeisten Drehstromnetzes vom speisenden Einphasennetz eignet sich der Doppelfeldumformer besonders zur Speisung von Drehstromhilfsantrieben auf einphasig gespeisten elektrischen Triebfahrzeugen, da hierbei die im Bahnbetrieb besonders häufigen Spannungseinbrüche der Fahrdrahtspannung ohne Einfluß auf den vom Doppelfeldumformer abgegebenen Drehstrom sind. Auf diese Weise können die Hilf antriebe einer elektrischen Lokomotive, wie beispielsweise Lüfter, Verdichter usw., mit normalen Drehstrommotoren angetrieben werden.As a result of the aforementioned independence of the double field converter The double field converter is suitable for the three-phase supply system from the single-phase supply system especially for supplying three-phase auxiliary drives to single-phase supplied electrical ones Locomotives, as this is where the voltage drops that are particularly frequent in rail operations the contact wire voltage without any influence on the three-phase current output by the double field converter are. In this way, the auxiliary drives of an electric locomotive, such as for example fans, compressors, etc., driven by normal three-phase motors will.
Das Anfahren des Doppelfeldumformers kann in einer der für Einphasenmotoren bekannten Weisen erfolgen. Wird der Kurzschluß der Anzapfungen U,, X, sowie h,, Y, sowie W1, Z, in der Läuferwicklung des Doppelfeldumformers aufgehoben und werden diese Anzapfungen phasenweise mit Gleichstrom bzw. mit mehrphasigem niederfriequentem Wechselstrom gespeist, so kann der Polradwinkel des niederpoligen Systems gegenüber seinem Netzvektor unabhängig von der Gleichstromerregung des Ständers beeinflußt werden, bzw. der Doppelfeldumformer kann überhaupt im Schlupfbetrieb gefahren werden.The double field converter can be started up in one of the ways known for single-phase motors. If the short-circuit of the taps U ,, X, as well as h ,, Y, as well as W1, Z, in the rotor winding of the double field converter is canceled and these taps are fed in phases with direct current or with polyphase low-frequency alternating current, the rotor angle of the low-pole system can be opposite its network vector can be influenced independently of the DC excitation of the stator, or the double field converter can even be operated in slip mode.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES51913A DE1063269B (en) | 1957-01-14 | 1957-01-14 | Double field converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES51913A DE1063269B (en) | 1957-01-14 | 1957-01-14 | Double field converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1063269B true DE1063269B (en) | 1959-08-13 |
Family
ID=7488478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES51913A Pending DE1063269B (en) | 1957-01-14 | 1957-01-14 | Double field converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1063269B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE372390C (en) * | 1915-12-09 | 1923-03-27 | Bergmann Elek Citaets Werke Ak | Machine for the conversion or for the simultaneous generation of alternating currents of different frequencies with the same or different number of phases |
-
1957
- 1957-01-14 DE DES51913A patent/DE1063269B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE372390C (en) * | 1915-12-09 | 1923-03-27 | Bergmann Elek Citaets Werke Ak | Machine for the conversion or for the simultaneous generation of alternating currents of different frequencies with the same or different number of phases |
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