-
Anlage zur Erzeugung von Wechselstrom konstanter Frequenz Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anlage zur Erzeugung von Wechselstrom konstanter Frequenz
mit einem nach Art einer mehrphasigen Asynchronmaschine aufgebauten Hauptgenerator,
der mit wechselnder Drehzahl angetrieben wird, einem mit der Drehzahl des Hauptgenerators
umlaufenden Hilfsgenerator und einem Modulator zur Bildung der Differenzfrequenz
zwischen einer konstanten Bezugsfrequenz und der Frequenz des Hilfsgenerators, wobei
die Läuferwicklung des Generators mit einem Strom gespeist wird, dessen Frequenz
eine Funktion der Differenzfrequenz ist.
-
Es ist bereits eine derartige Anlage bekannt, bei der jedoch zwischen
dem Modulator, welcher ausgangsseitig die Differenzfrequenz liefert, und dem Hauptgenerator
ein Verstärker eingeschaltet ist. Die zur Erregung des Rotors des Hauptgenerators
dienende Energie wird nicht von dem Modulator geliefert, welcher lediglich zur Steuerung
des Verstärkers dient, sondern von einem Anschlußgerät, welches den Verstärker mit
Energie versorgt. Der Verstärker kann daher wohl Energie an den Rotor abgeben, nicht
jedoch von dem Letzteren Energie aufnehmen. Somit arbeitet die bekannte Anlage nur
bei untersynchronen, nicht jedoch bei übersynchronen Drehzahlen. Für das Hauptanwendungsgebiet
der erfindungsgemäßen Anlage, nämlich in Bordnetzen von Flugzeugen, steht darüber
hinaus eine Energiequelle zur Versorgung des Verstärkers nach der bekannten Konstruktion
gar nicht zur Verfügung.
-
Es ist weiter bekannt, die Ausgangsfrequenz eines Wechselstromgenerators
entweder durch Regeln der Drehzahl der den Generator antreibenden Welle oder durch
Regeln der Frequenz und Phase der Erregerwicklungen des Generators zu steuern. Zum
Beispiel verwendet man bei Wechselstromsystemen für Flugzeuge und Fernlenkgeschosse
im Zusammenhang mit einem Synchronwechselstromgenerator eine Antriebsvorrichtung
mit konstanter Drehzahl.
-
Diese Lösung befriedigt jedoch wegen des hohen Gewichtes und der Kosten
für den mit konstanter Drehzahl laufenden Antriebsmotor sowie wegen der Schwierigkeiten
der Unterhaltung nicht. Darüber hinaus reagieren die mit konstanter Drehzahl arbeitenden
Antriebe nicht rasch genug, um die Ausgangsfrequenzen der Maschine innerhalb der
gewünschten Toleranz zu halten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlage der eingangs
erwähnten Art so zu verbessern, daß sie für Bordnetze von Flugzeugen oder dergleichen
Verwendungszwecke geeignet ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß zwischen
den Modulator und die Eingangsklemmen des Hauptgenerators ein statischer Frequenzwandler
eingeschaltet ist, der bei untersynchronen Drehzahlen vom Ausgang des Hilfsgenerators
Energie auf den Rotor des Hauptgenerators und bei übersynchronen Drehzahlen Energie
vom Rotor des Hauptgenerators auf den Hilfsgenerator überträgt. Dadurch sind die
erwähnten Nachteile vermieden, so daß unter anderem eine gesonderte Energiequelle
zur Versorgung des Verstärkers nicht benötigt wird.
-
Vorzugsweise ist die Anordnung derart getroffen, daß der statische
Frequenzwandler Paare stromgesteuerter, gegeneinandergeschalteter elektronischer
Schalt- und Gleichrichtervorrichtungen aufweist, die von einem Impulsgenerator gesteuert
sind, der die Eingangsfrequenz zum Frequenzwandler unter Vertauschung von Wirk -und
Blindleistung in jeder Richtung in eine gewünschte Ausgangsfrequenz verwandelt und
einen Magnetverstärker für jede Schaltvorrichtung aufweist, dessen Steuerwicklungen
den Magnetverstärker steuern und dessen Ausgangswicklung die Schaltimpulse für die
Schaltvorrichtungen liefern.
-
Dabei sind in weiterer Ausbildung die Steuerwicklungen jedes Transformators
in je eine Wick-
Jung für die Bezugsfrequenz und eine Wicklung für
die Hilfsgeneratorfrequenz unterteilt.
-
Zweckmäßig weist jeder Magnetverstärker eine Eingangswicklung für
einen vom Ausgang je einer Schaltvorrichtung abgeleiteten Strom auf, der dem Strom
der von diesem Magnetverstärker gesteuerten Schaltvorrichtung entgegengerichtet
ist.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird schließlich eine Kompensationswicklung
auf dem Magnetverstärker zur Verschiebung des Arbeitspunktes des Magnetverstärkers
vorgesehen.
-
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie Vorteile
und Einzelheiten derselben ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung unter
Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigt F i g. 1 schematisch eine bevorzugte
Ausführungsform einer Anlage gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein Schaltbild einer
bevorzugten Ausführungsform eines statischen Frequenzwandlers und einer bevorzugten
Ausführungsform eines Impulsgenerators zur Verwendung bei der Anlage nach F i g.
1, F i g. 3, 4, 5 A und 5 B Diagramme zur Wiedergabe der Wirkungsweise des statischen
Frequenzwandlers und des Impulsgenerators nach F i g. 2, F i g. 6 eine schematische
Wiedergabe einer anderen bevorzugten Ausführungsform, F i g. 7 ein Schaltbild zur
Wiedergabe einer bevorzugten Ausführungsform eines statischen Frequenzwandlers und
einer bevorzugten Ausführungsform eines Impulsgenerators zur Verwendung im System
nach F i g. 6 und F i g. 8 A, 8B, 9A, 9B; 10A und 10B Schaubilder zur Wiedergabe
der Arbeitsweise des statischen Frequenzwandlers und Impulsgenerators nach F i g.
7.
-
Wie man aus F i g. 1 erkennt, sind alle umlaufenden Teile der Maschine
auf einer Welle 8 montiert, die mit veränderlicher Dehzahl durch einen nicht gezeichneten
Antriebsmotor angetrieben wird. Das System liefert Dreiphasen-Wechselstrom von im
wesentlichen konstanter Frequenz auf die Hauptleitungen 10 ohne Rücksicht auf ziemlich
breite Änderungen in der Drehzahl der Welle S. So kann beispielsweise das System
so ausgelegt werden, daß es einen 400-Hz-Wechselstrom mit einer Frequenztoleranz
von -i-1/4 Hz über einen Drehzahlbereich von 6000 bis 15 000 Umdr./Min, liefert,
wobei die Synchrondrehzahl bei 12 000 Umdr./Min, liegt.
-
Die Hauptmaschine des Systems ist ein Asynchrongenerator, der bei
11 angedeutet ist. Es handelt sich dabei um eine Maschine mit nicht ausgeprägten
Polen mit einer umlaufenden Dreiphasen-Erregerwicklung 12 und festen Dreiphasen-Ausgangswicklungen
14, die an die Stromschienen 10 angeschlossen sind. Gegebenenfalls kann ein Kondensator
15
an die Schienen 10 angeschlossen werden, um die Spannungen zwischen
den Phasen auszugleichen, wenn die Belastung nicht ausgeglichen ist, so daß derart
die Stromwellen geglättet, der Leistungsfaktor des Hauptgenerators 11 verbessert
und dessen Erregung geliefert wird.
-
Die Erregerwicklungen 12 des Rotors werden über Schleifringe mit dem
Schlupffrequenzerregerstrom mittels eines statischen Frequenzwandlers 17 versorgt,
der weiter unten noch näher beschrieben wird. Abhängig von den Erfordernissen des
Systems kann der Erregerstrom ein Gleichstrom von solcher Phasenbeziehung sein,
daß eine positive Drehung des Feldes erzeugt wird. Es kann sich auch um Gleichstrom
oder Wechselstrom solcher Phasenbeziehungen handeln, daß eine negative Drehung des
Rotorfeldes erzeugt wird. In diesem Fall fließt der Strom von den Rotorwicklungen
über die Schleifringe zu dem statischen Frequenzwandler. Die drei Phasen des Schlupffrequenznetzes
sind in der Zeichnung mit a, b und c bezeichnet. Der statische Frequenzwandler
wird durch einen synchronen Erreger versorgt, der bei 18
angedeutet ist und
einen Rotor 20 sowie einen Stator 21 aufweist. Diese Maschine wirkt als Generator
oder als Motor abhängig vom Übergang der Leistung und ist vorzugsweise so ausgelegt,
daß sie bei einer Frequenz arbeitet, die dem zwei- bis dreifachen der höchsten Schlupffrequenz
entspricht, die von den Erregerwicklungen 12 abgefordert wird, um die Ausgangsfrequenz
des Hauptgenerators innerhalb des gewählten Drehzahlbereiches konstant zu halten.
Die Ausgangsfrequenz des Erregers wird später als Mittelfrequenzversorgung bezeichnet
wegen der Forderung, daß sie bezüglich der Schlupffrequenz hoch sein muß. Tatsächlich
kann die Mittelfrequenz der Wellendrehzahl entsprechen, jedoch zieht man beize Erfindungsgegenstand
die zwei- und dreifache Wellendrehzahl vor. um einen weiteren Bereich der Betriebsgeschwindigkeiten
mit vernünftiger guter Wellenform des Ausgangsstromes zu erzielen. Die drei Phasen
der Mittelfrequenzversorgung sind mit d, b'
und c' bezeichnet. Die Erregung
für den Rotor 20 des Synchronerregers 18 wird durch einen Permanentgenerator 22
über einen statischen Gleichrichter und eine Erregersteuerung bei 23 zugeführt.
Die Steuerung 23 kann eine übliche Steuerung sein, mit Silizium- oder Selengleichrichtern
und anderen geeigneten Bauteilen zur Regelung der Erregung des Erregers 18 und wird
daher im folgenden nicht mehr näher beschrieben. Der statische Frequenzwandler 17
wird so geregelt, daß er die richtige Schlupffrequenzerragung des Rotors 12 mit
Hilfe eines Impulsgenerators 25 liefert, der im einzelnen weiter unten beschrieben
wird. Der Impulsgenerator 25 nimmt die Schlupffrequenzsignale von einem Kommutatorfrequenzwandler
27 auf. Diese Maschine formt den Signalstrom einer Quelle konstanter Frequenz in
einen Strom von einer Frequenz um, die der gewünschten Ausgangsfrequenz des Hauptgenerators
entspricht, und kann von bekannter Bauart sein. Sie wird mit Wechselstrom der gewünschten
Ausgangsfrequenz, beispielsweise 400 Hz von einer Quelle konstanter Bezugsfrequenz
28 versorgt, welche von üblicher Bauart sein kann, beispielsweise ein durch eine
Stimmgabel gesteuerter Oszillator oder Generator, wobei die Versorgung über die
Schleifringe 29 auf die Rotorwicklung 30 erfolgt. Die Rotorwicklung ist an vielen
Punkten an die Segmente des Kommutators 31 angeschlossen, wobei diese Anschlüsse
wegen der Übersichtlichkeit der Zeichnung weggelassen sind. Bei dieser Art von Maschine
gibt es keine Statorwicklung. Der Rotor hat die gleiche Anzahl von Polen wie der
Hauptgenerator 11. Der Umlauf des Kommutators bei der veränderlichen Wellendrehzahl
führt zur Erzeugung eines Schlupffrequenzsignals. Da es sich hier nur um ein Regelsignal
handelt, hat die Maschine im wesentlichen keinen Leistungsausgang, und die Kommutationsprobleme
sind deshalb nicht von weitreichender Konsequenz. Die drei Phasen des Schlupffrequenzsignals
sind mit ä', b" und c" bezeichnet.
Das durch den Schlupffrequenzgenerator
27 erzeugte Schlupffrequenzsignal und der Mittelfrequenzausgang des Synchronerregers
18 finden im Impulsgenerator 25 zur Erzeugung von Signalimpulsen Verwendung, die
den statischen Frequenzwandler 17 regeln, um die Mittelfrequenzversorgung in den
Schlupffrequenzstrom geeigneter Phase und Frequenz umzuwandeln und die Rotorwicklung
12 mit der zur Erzeugung der gewünschten konstanten Ausgangsfrequenz im Stator
14 des Hauptgenerators 11 zu versorgen. Bei Synchrondrehzahl ist der Ausgang des
statischen Frequenzwandlers Gleichstrom. Fällt die Drehzahl unter die Synchrondrehzahl,
dann wird die Leistung durch den Erreger 18 und den statischen Frequenzwandler
17 auf den Rotor 12 zugeführt. Bei Drehzahlen oberhalb Synchrondrehzahl wird die
Leistung durch den Rotor über den statischen Frequenzwandler 17 zum Synchronerreger
18 zugeführt und daher Leistung in die Welle S zurückgeführt. Der Erreger
18 arbeitet unter diesen Bedingungen als Synchronmotor.
-
Ein wirkungsvoller Betrieb des Systems hängt von dem statischen Frequenzwandler
17 und dem Impulsgenerator 25 ab. Schaltbilder für diese Vorrichtungen sind in F
i g. 2 wiedergegeben. Der statische Frequenzwandler 17 ist im rechten Teil
der F i g. 2 wiedergegeben. Frequenzwandler haben die Fähigkeit, elektrische Leistung
der einen Frequenz in Leistung einer anderen Frequenz umzuwandeln, wobei eine Energieströmung
in der gewünschten Richtung erfolgt. Dies erzielt man mittels elektronischer Schaltvorrichtungen.
Früher bestanden diese Schaltvorrichtungen gewöhnlich aus Thyratronen, Ignitronen
oder Quecksilbergleichrichtern. Gemäß der Erfindung sind sie im allgemeinen von
fester Form. Diese festen Vorrichtungen sind Transistoren, die mit Gleichrichtern
gekoppelt sind, oder vorzugsweise steuerbare Halbleitergleichrichter.
-
Wie aus F i g. 2 hervorgeht, besteht der statische Frequenzwandler
17 aus so vielen Teilen, wie Phasen der Schlupffrequenzversorgung vorgesehen sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gibt es drei Teile 17 a, 17 b
und 17 c für die Phasen a, b bzw. c des Schlupffrequenzstromes. Die
Teile sind in allen wesentlichen Dingen identisch. Aus diesem Grund ist nur der
Teil 17a beschrieben und im einzelnen dargestellt. Der Teil 17a besteht vorzugsweise
aus sechs im wesentlichen identischen gesteuerten Siliziumgleichrichtern 1, 2, 3,
4, 5 und 6. Die Gleichrichter sind in Paaren geschaltet, und zwar ein Paar für jede
Phase der Mittelfrequenzstromzuführung, wobei die Gleichrichter in jedem Paar gegeneinandergeschaltet,
d. h. für Leitung in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind. Die Gleichrichter
1 und 2 sind an die Phase ä , die Gleichrichter 3 und 4 an die Phase b' und die
Gleichrichter 5 und 6 an die Phase c' der Mittelfrequenzleitung an den Stator 21
des Erregers 18 angeschaltet. Die gerade bezeichneten Gleichrichters werden
später als positive Gleichrichter bezeichnet, da sie leiten, wenn der Schlupffrequenzstrom
positiv ist, während die ungerade benummerten Gleichrichter aus dem gleichen Grund
als negative Gleichrichter beschrieben werden. Die negativen Gleichrichter 1, 3
und 5 sind an den Leiter 39 und über eine Drossel 40 an die Phase a der Schlupffrequenzzuführungsleitungen
für das Drehfeld 12 des Hauptgenerators 11 angeschlossen. Die positiven Gleichrichter
2, 4 und 6 sind an die Leitung 41 und über die Drossel 42 an
die gleiche Phase angeschlossen. Die Drosseln 40 und 42 sind als getrennte
Elemente dargestellt, obwohl sie tatsächlich eine mittig angezapfte Drossel bilden.
Die Leiter 44 in der negativen Gleichrichterleitung und die Leiter 45 in
der positiven Gleichrichterleitung führen zu dem Impulsgenerator 25. Die Verbindungen
zu dem Impulsgenerator sind Reihenverbindungen, die weiter unten noch näher erläutert
werden.
-
In der dargestellten Anordnung gibt es sechs gesteuerte Gleichrichter
für jede der drei Phasen der Generatorschlupffrequenzstromquelle. Es handelt sich
deshalb um eine Halbwellenvorrichtung. Die Drosseln 40 und 42 glätten
die erzeugte, etwa unebene Wellenform. Es ist selbstverständlich, daß man auch eine
Vollwellengleichrichtung 23 mit 36 gesteuerten Gleichrichtern oder anderen elektronischen
Schaltvorrichtungen mit einem Dreiphasengenerator und einem Dreiphasenerreger verwenden
kann und daß sich auch eine andere Anzahl von gesteuerten Schaltvorrichtungen für
die Generatoren und Erreger eignet, wenn eine andere Phasenzahl vorliegt. So kann
man beispielsweise sechs oder zwölf Phasenerreger verwenden, um bessere Wellenformen
der Schlupffrequenz zu erzielen. Auch kann, wenn die Leistung wächst, eine weitere
Unterteilung der Leistungserfordernisse zwischen einer größeren Anzahl gesteuerter
Gleichrichter wünschenswert sein. Änderungen dieser Art werden durch die vorliegende
Erfindung mit umfaßt.
-
Die gesteuerten Siliziumgleichrichter sind PNPN-Halbleiter mit jeweils
einer Anode 46, einer Kathode 47 und einer Gitterelektrode
48. Die Gleichrichter sind normalerweise nicht leitend. Ein lawinenartiges
Zusammenbrechen der Mittelverbindung erreicht man durch Aufbringen eines Signals
auf die Gitterelektrode in Form eines sehr kurzen Stromimpulses von 10 mA bei 1112
Volt zwischen Gitter und Kathode. Die Amplitude der Stromimpulse ist nicht kritisch,
wenn sie nur ausreicht, um die Gleichrichter zu zünden. Das Zusammenbrechen tritt
ziemlich plötzlich ein. Nach dem Zusammenbrechen ist die Spannung an den Gleichrichtern
sehr niedrig. Eine extrem geringe Leistung am Gitter macht es möglich, die Schaltwicklung
des Gleichrichters mit sehr hohen Geschwindigkeiten zu regeln. Wenn ein Gleichrichter
durch Aufbringen geeigneten Stromes auf das Gitter gezündet wird, wird der Gleichrichter
leitend und leitet so lange weiter, bis die Vorwärtsspannung beseitigt ist. In dieser
Hinsicht arbeitet die Vorrichtung in der Art eine Thyrotrons. Sie kann während jedes
Teiles der positiven Halbwelle der Spannung von Anode zu Kathode leitend gemacht
werden und bleibt leitend während des Restes der positiven Halbwelle oder bis sie
durch das Zünden eines anderen Gleichrichters im Frequenzwandler umgekehrt wird.
Somit läßt sich durch Aufbringen geeigneter Signalströme auf die Gitter 48 in den
richtigen Augenblicken jeder der gesteuerten Gleichrichter der statische Frequenzwandler
veranlassen, den durch den Erreger aufgebrachten Mittelfrequenzstrom in den Schlupffrequenzstrom
zu verwandeln, der durch den Generator verlangt wird, wobei ein Übergang der Leistung
in der einen Richtung und mit einem bestimmten Leistungsfaktor erfolgt.
-
Die erwünschten Signalströme werden in Form von Impulsen durch den
Impulsgenerator 25 zugeführt. Der Impulsgenerator setzt sich aus drei Teilen
25
a, 25 b und 25 c, die den Teilen 17 a, 17 b und 17 c des Frequenzwandlers
zugeordnet sind, zusammen. In der Zeichnung ist lediglich der Teil 25a
im einzelnen wiedergegeben, da die anderen Teile mit ihm im wesentlichen identisch
sind.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Signalimpulse auf die Gitter
48 der verschiedenen gesteuerten Gleichrichter in den richtigen Augenblikken aufgebracht,
die durch den Bedarf der Vorrichtung mit Hilfe der Magnetverstärker 1', 2',
3', 4', 5'
und 6' gegeben werden, welche das Zünden der Gleichrichter
1, 2, 3, 4, 5 und 6 regeln. Jeder Magnetverstärker hat vorzugsweise die Form eines
sättigbaren Impulstransformators mit einem Kern, der eine rechteckige Hysteresisschleife
erzeugt, und die Vorrichtungen sind paarweise entsprechend der Anordnung der Paare
der Gleichrichter im statischen Frequenzwandler angeordnet. Die Magnetverstärker
sind einander im wesentlichen identisch, nehmen jedoch die Eingangssignale von verschiedenen
Phasen des Mittelfrequenzstromes und des Schlupffrequenzgenerators auf. Die Magnetverstärker
1' und 2' zur Steuerung der Gleichrichter 1 und 2 werden
später noch im einzelnen beschrieben. Für die entsprechenden Teile der Kerne 3'
und 5' bzw. 4' und 6' werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
-
Jeder Kern ist mit fünf Steuerwicklungen versehen. Auf dem Kern 1
sind dies die Wicklungen 50, 51, 52, 53 und 54. Auf dem Kern
2 sind die Steuerwicklungen mit 60, 61, 62, 63 und 64 bezeichnet. Die Vorrichtungen
sind so konstruiert, daß die Kerne sich in einem Zustand entweder negativer oder
positiver Sättigung befinden, ausgenommen,- wenn die algebraische Summe der Amperewindungen
in den verschiedenen Eingangswicklungen im wesentlichen gleich Null ist. Ein Ausgangsimpuls
wird in einer Ausgangswicklung nur dann erzeugt, wenn der Kern von dem einen Sättigungszustand
in den anderen Sättigungszustand übergeht. Falls erforderlich, kann ein Gleichrichter
55 in den Ausgangskreis der Wicklung 54 und ein Gleichrichter 65 in den entsprechenden
Kreis der Wicklung 64 eingesetzt werden, um einen Stromfluß nur dann zu ermöglichen,
wenn die Kerne vom Zustand der negativen Sättigung in den der positiven Sättigung
übergehen. Dies erfolgt sehr rasch, so daß die Zündung der gesteuerten Gleichrichter
durch die resultierenden Impulse zeitlich sehr genau abgestimmt werden kann. Die
Kerne sind gesättigt, mit Ausnahme von sehr kurzen Intervallen, in denen sie durch
den Wert Null hindurchgehen. Die Amplitude der Zündimpulse ist nicht kritisch, solange
ausreichend Strom zugeführt wird. Infolgedessen hängt die genaue Regelung der Zündzeit
nicht von der Regelung des Ausmaßes der Sättigung der Kerne ab, und es ist deshalb
nicht notwendig, die Kerne oder die Wicklungen mit übertriebener Genauigkeit aufeinander
abzustimmen. Der Ausgang der Wicklung 54 auf dem Kern 1' ist an dem Gitter-Kathoden-Kreis
des Gleichrichters 1 durch die Leiter 56 und 57, wie dargestellt, angeschaltet,
und der Ausgang der Wicklung 64 auf dem Kern 2' liegt über die Leiter 66 und 67
an dem Gitter-Kathoden-Kreis des Gleichrichters 2. Die Ausgänge der Leitungen
54 auf den Kernen 3' und 5' sind an die Gitter-Kathoden-Kreise der Gleichrichter
3 und 5 angeschaltet, während die Ausgänge der Wicklungen
64 auf den Kernen 4' und 6' an die Gitter-Kathoden-Kreise der
Gleichrichter 4 bzw. 6
angeschaltet sind. Die Zeiten, in denen die
Gleichrichter 1 und 2 gezündet werden, sind in erster Linie durch
die Eingänge zu den Steuerwicklungen 50 und 51 des Kernes 1' und
60 und 61 des Kernes 2' bestimmt. Die Wicklungen 50 und 60
auf diesen Kernen sind in Reihe geschaltet und zwischen die Phase a" und
Masse n"
des Schlupffrequenzgenerators 27 gelegt. Ein Widerstand 66
liegt in diesem Kreis. Die Steuerwicklungen 51 und 61 auf den Kernen 1 und 2 sind
ebenfalls in Reihe und über die Phasen d und c' des Mittelfrequenzerregers
18 geschaltet. In diesem Kreis befindet sich ferner eine Drossel 67. Dieser
Kreis liefert einen Strom durch die Steuerwicklungen 51 und 61, der
ungefähr 120° gegenüber der Spannung der Phase d, die den Gleichrichtern 1 und 2
zugeführt wird, phasenverschoben ist. Die Induktivität 67 liefert eine Phasenverschiebung
von 90° und die zusätzlichen 30° erhält man durch Anschaltung an die Phasen d und
c' gegenüber d an die auf die Gleichrichter 1
und 2 aufgebrachte Null-
oder Neutralspannung. Es ist möglich, auch andere Mittelfrequenzphasen zu verwenden
und die Induktivität zu vermeiden, jedoch ist die Induktivität zur Verminderung
der Wirkung der Zündung der Kerne auf den Mittelfrequenzversorgungskreis erwünscht.
Ähnliche Kreise sind für den Anschluß der Steuerspulen 51 und 61 an
die Kerne 3' und 4' über die Phasen d und b' der Mittelfrequenzversorgung
und die Spulen 51 und 61 auf den Kernen 5' und 6' an die Phasen b' und c' der Mittelfrequenzversorgung
vorgesehen. Diese Kreise enthalten Induktivitäten 68 bzw. 69 und liefern
Ströme, deren Phasen b' bzw. c' um 120° gegeneinander verschoben sind. Man erkennt,
daß die Steuerwicklungen auf den mit geraden Zahlen bezeichneten Kernen und die
Steuerwicklungen auf den mit ungeraden Zahlen bezeichneten Kernen so geschaltet
sind, daß die Kerne paarweise um 180° gegeneinander versetzt zünden.
-
Die Wicklungen 53 und 63 sind auf den Kernen vorgesehen, um zu verhindern,
daß irgendein Gleichrichter der einen Gruppe gleichzeitig mit irgendeinem Gleichrichter
der anderen Gruppe mit wesentlichem Stromfluß leitet. Wenn ein Gleichrichter in
der positiven Gruppe leitend ist, dann werden die Wicklungen 53 auf den Kernen
1', 3' und 5', die alle in Reihe mit dem Ausgang der positiven Gleichrichter
2, 4 und 6
über die Leiter 45 liegen, erregt, sättigen die Kerne und
verhindern die Erzeugung eines Signalimpulses in den Wicklungen 54. Wenn einer der
negativen Gleichrichter 1, 3 und 5 leitet, werden in ähnlicher Weise
die Wicklungen 63 auf den Kernen 2, 4 und 6 über die Leiter 44 erregt, so
daß alle diese Kerne im Zustand der Sättigung gehalten werden und dadurch ein Zünden
der Gleichrichter 2, 4 und 6 verhindern. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Signale
durch den Stromfluß bestimmt werden. Dies ist wichtig, weil im Normalbetrieb der
Anordnung der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung wegen des Blindanteils der
Belastung sich nicht in Phase befinden.
-
Die Kompensationswicklungen 52 und 62 auf den Kernen 1', 3' und 5'
bzw. 2', 4' und 6' sind an die Nebenschlußwiderstände 70 und 71 in
den Stromrückkoppelungsleitungen 44 bzw. 45 angeschaltet. Diese Kompensationswicklungen
verschieben die Nullachse der Kerne etwas. Wenn beispielsweise die negative Gruppe
der gesteuerten Gleichrichter 1, 3
und 5 leitend ist, dann entwickelt der
durch die negative Gruppe gehende Strom Spannungen an den
Nebenschlußwiderständen
70. Dadurch wird den Kompensationswicklungen 52 auf den Kernen 1', 2' und
3' Strom zugeführt. Die Kompensationswicklungen 62 auf den Kernen 2', 4' und 6',
die an den Nebenschlußwiderständen 71 liegen, liefern eine entsprechende Kompensation
für die positive Gruppe der gesteuerten Gleichrichter. Diese Wicklungen sind für
einen zufriedenstellenden Betrieb nicht unbedingt erforderlich, jedoch erwünscht.
-
In diesem Kreis wird der Drei-Phasen-Mittelfrequenzstrom vom Erreger
in die Phase a' des Niederfrequenz- oder Schlupffrequenzstromes für das Generatorfeld
als Reaktion auf die Phase ä' des Schlupffrequenzsignals umgewandelt. Die Phasen
b und c des Schlupffrequenzstromes werden durch die Teile 17b
und 17c des
Frequenzwandlers 17 erzeugt. Diese Teile werden durch die Teile 25b und 25c des
Impulsgenerators gesteuert, die in allen wesentlichen Punkten dem Teil 25a mit Ausnahme
der Tatsache ähneln, daß die Eingänge durch die Phasen b" und c" des Schlupffrequenzsignals,
wie in der Zeichnung angegeben, geliefert werden.
-
Aus theoretischen Überlegungen und oszilloskopischen Messungen ergibt
sich der Betrieb der Kreise, wie er in den Diagrammen nach den Fi g. 3, 4, 5 A und
511 wiedergegeben ist. Der Betrieb beim Nullwert des Schlupffrequenzsignals ist
für eine endliche Zeitperiode in F i g. 3 wiedergegeben. Für diesen Zustand soll
die Ausgangsspannung des Frequenzwandlers Null sein. Um eine Ausgangsspannung mit
dem Wert Null bei einem Drei-Phasen-Halbwellenkreis mit einem Schlupffrequenzsignaleingang
vom Wert Null zu halten, müssen die Mittelfrequenzsteuersignale zu den Kernen den
Punkten der natürlichen Kommutation P um 90° nacheilen, d. h. 120° hinter dem Mittelfrequenzstrom
zu den entsprechend gesteuerten Gleichrichtern liegen. Diese Phasenverzögerung erhält
man, wie oben dargelegt, durch die Phasenanschlüsse an die Wicklungen 51 und 61
und durch die Induktivität 67, 68 und 69. In F i g. 4 sind die Spannungen der Mittelfrequenzstromphasen
a', b' und c' zu den Gleichrichtern 1 und 2 wiedergegeben. Die Mittelfrequenzsignaleingänge
zu den Wicklungen 51 und 61 sind nicht getrennt wiedergegeben, da die Eingangsphasen
a', b' und c' einander um 120° nacheilen und als Wiedergabe der Mittelfrequenzsignalströme
angesehen werden können. Der Signalstrom ä' ist gleich Null. Unter diesen Bedingungen
zündet der Gleichrichter 2 der positiven Gruppe, wenn der Mittelfrequenzsignalstrom
in der Steuerwicklung 61 auf dem Kern 2' durch den Wert Null geht. Man kann den
Mittelfrequenzsignalstrom als mit der Spannung b' zusammenfallend betrachten, und
der schraffierte Teil unter der Kurve ä gibt die Niederfrequenzausgangsspannung
des Gleichrichters 2 an.
-
Wenn der Gleichrichter auf eine induktive Belastung arbeitet, für
den praktischen Fall z. B. auf einen Apparat mit einer wesentlichen Rück-E.M.K.,
dauert die Leitfähigkeit des Gleichrichters 2 an, bis der die Phase b' steuernde
Gleichrichter 4 gezündet ist. Die Leitfähigkeit des Gleichrichters 4 dauert ähnlich
derjenigen des Gleichrichters 2 an, bis der die Phase c' steuernde Gleichrichter
6 gezündet ist. Man erkennt, daß die Bereiche oberhalb und unterhalb der Nullinie
gleich sind. Infolgedessen wird keine Netzspannung und kein Netzstrom auf die Schlupffrequenzstromphase
a aufgegeben, wobei die Spitzen durch die Wicklung der Drosseln 40 und
42 ausgeglättet werden. Die Leitfähigkeit jedes Gleichrichters hört in dem
Augenblick auf, in dem die nächsten Gleichrichter 1, 3 und 5 der negativen Gruppe
nichtleitend gehalten werden, während die Kerne 1', 3' und 5' durch den in den Wicklungen
53 fließenden Strom an einer Zündung gehindert werden. Es ist ferner in gleicher
Weise verständlich anzunehmen, daß die Gleichrichter der positiven Gruppe nichtleitend
gehalten und die negativen Gleichrichter gezündet werden, oder daß wegen der Natur
der Belastung kein wesentlicher Strom während der Teile der positiven Halbwellen,
in denen die Gleichrichter leitend sind, fließt. In diesem Fall zünden die Gleichrichter
der positiven Gruppen und die Gleichrichter der negativen Gruppen abwechselnd. Wenn
als Belastung nur eine Widerstandsbelastung vorhanden und der Leistungsfaktor 1000/0
ist, dann werden die Gleichrichter in der negativen Gruppe abwechselnd mit den Gleichrichtern
in der positiven Gruppe gezündet, was wieder zu einem Nullstromausgang auf die Schlupffrequenzstromphase
a führt. In jedem Fall wird kein Strom auf die Schlupffrequenzstromphase a übertragen.
Die gleiche Wirkung erfolgt in den anderen Teilen des Frequenzwandlers 17 und des
Impulsgenerators 25, so daß keine Spannung auf die Rotorwicklungen des Hauptgenerators
aufgebracht wird.
-
F i g. 4 zeigt den Betrieb für den Fall, daß das Schlupffrequenzsignal
eine negative Gleichspannung für ein endliche Zeitperiode ist, wie es durch die
gestrichelte Linie a " angedeutet wird. Diese negative Spannung rückt die Zündung
der Kerne 2, 4
und 6 zu einem Punkt ungefähr 60° hinter dem Beginn jeder positiven
Halbwelle vor, wobei die leitenden Perioden der positiven Gleichrichter 2,4 und
6, wie oben, durch die schraffierten Bereiche angegeben sind. Die resultierende
Gleichspannung ist durch die ausgezogene Linie a angedeutet, die parallel zur Nullachse
verläuft. In diesem Betriebszustand werden die Spitzen und Täler wieder durch die
Drosseln geglättet. Die negativen Kerne 1', 3' und 5' werden durch den durch die
Wicklungen 53 fließenden Strom an der Zündung gehindert. Man erkennt, daß durch
Steigerung oder Verminderung des Wertes des Gleichstromsignals ä' die Ausgangsspannung
der Phase a
entprechend varriiert werden kann. Man erkennt ferner, daß durch
Aufbringen eines Signals entgegengesetzten Vorzeichens auf die Kerne durch die Wicklungen
50 und 60 die Gleichrichter in den negativen Gruppen durch Zünden
der Kerne 1', 3' und 5' zum Zünden gebracht werden können. Der Zündzeitpunkt
der Kerne kann bis zum Zeitpunkt der natürlichen Kommutation P vorgerückt werden,
was zu einem maximalen Ausgang führt. Wenn auf diese Weise die Spannung des Schlupffrequenzsignals
langsam von negativ über Null ins Positive bei der Schlupffrequenz zyklisch geändert
wird, ändert sich die Ausgangsspannung in ähnlicher Weise. Jeder Teil des Frequenzwandlers
25 erzeugt eine Phase des gewünschten Ausgangs in Übereinstimmung mit dem
Signal einer Phase des Schlupffrequenzsignals.
-
Da die Gleichrichter gegeneinandergeschaltet sind und daher keine
Gleichstromkette im statischen Frequenzwandler vorhanden ist, überträgt der Wandler
Leistung in jeder Richtung und bei jedem Leistungsfaktor. Der Frequenzwandler funktioniert
selbst dann, wenn die momentanen Werte des Niederfrequenzstromes
und
die Niederfrequenzspannung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Die F i g. 5 A
und 5 B zeigen den Betrieb der Vorrichtung bei einem Frequenzverhältnis von 3:1
und einem Leistungsfaktor von 0,7. Die Mittelfrequenzeingangsphasen sind, wie vorher,
durch a', b' und c' angedeutet. Das Schlupffrequenzsignal ist durch die gestrichelten
Linien a'', die Schlupffrequenzausgangsspannung der Phase durch die ausgezogene
Linie wiedergegeben. Diese Linie wird durch die Drosseln 40 und 42 geglättet. Der
Ausgang der Gleichrichter ohne Glättung ist eine zackige Welle oberhalb und unterhalb
der gewünschten Sinuswelle. Die zackige Welle ist in den Zeichnungen nicht wiedergegeben,
um eine Verkomplizierung der Zeichnung zu vermeiden. Der sich ergebende Schlupfstromausgang
ist bei i" in F i g. 5 B angedeutet. Der Frequenzwandler arbeitet nach diesen drei
Diagrammen mit gemischter Gleichrichtung und Inversion. Während annähernd des ersten
Achtels der Periode der Ausgangsspannung a arbeitet der Frequenzwandler in Inversion,
weil die Momentanwerte des Niederfrequenzstromes und der Niederfrequenzspannung
entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
-
Eine Gleichrichtung erfolgt während des Ausgleichs der positiven Halbwelle,
da der momentane Strom und die momentane Spannung das gleiche Vorzeichen besitzen.
Die positive Gruppe der gesteuerten Gleichrichter arbeitet für die positive Halbwelle
des Stromes, jedoch nicht notwendigerweise für die positive Halbwelle der Spannung.
Nur für eine reine Widerstandsbelastung arbeiten die positiven Gleichrichter während
der gesamten positiven Halbwelle der Spannung. Die Wicklungen 53 und 63, die die
Kerne sättigen, wenn Strom durch die negativen und positiven Gleichrichter fließt,
bestimmen, welche Gruppen von Gleichrichtern arbeiten und verhindern ein Zünden
der Kerne einer Gruppe, wenn die dem Kern der anderen Gruppe zugeordneten Gleichrichter
stromleitend sind.
-
Eine Analyse des Frequenzwandlers und Impulsgenerators zeigt, daß
der Frequenzwandler Leistung in irgendeiner Richtung zwischen der Mittelfrequenzquelle
und der Schlupffrequenzquelle liefern kann und sowohl Blind- als auch Wirkleistung
überträgt. Dies läßt sich auch durch Versuch zeigen. Ein anderer Vorteil dieser
Art des statischen Frequenzwandlers besteht darin, daß es sich um eine einzelne
Wandlervorrichtung handelt und er deshalb extrem hohe Nutzeffekte bringt. Gegenüber
diesem hohen Nutzeffekt bildet die Ableitung der Wärme kein wesentliches Problem.
Seine Bauelemente sind stark und langlebig, und durch Vervielfachung der Anzahl
der verwendeten gesteuerten Gleichrichter und Magnetkerne kann die Belastung über
die gesteuerten Gleichrichter derart verteilt werden, daß jeder merkliche Erregerstrom
mit der übertragung der Leistung in einer Richtung verarbeitet werden kann.
-
Eine abgeänderte, in gewisser Hinsicht bevorzugte Form der vorliegenden
Erfindung ist in den F i g. 6 und 7 dargestellt. Hierbei ist der Generator 11' eine
Induktionsmaschine, die in allen wesentlichen Punkten dem Generator 11 gleicht und
Erregerwicklungen 12' und Steuerwicklungen 14' aufweist, die die Leitung 10' versorgen.
Wie oben angegeben, läßt sich ein Kondensator 15' an die Ausgangsleitung anschließen.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform werden die Erregerwicklungen
12' des Hauptgenerators durch Schleifringe versorgt, wobei der Schlupffrequenzerregerstrom
drei Phasen a, b und c über einen statischen Frequenzwandler erhält. Die
Erfordernisse und Merkmale des Erregerstromes sind die gleichen wie zuvor. Die Welle
S' trägt zusätzlich zum Hauptgenerator einen Erregergenerator 18'.
Dieser
ist eine Synchronmaschine, jedoch hat diese Maschine die gleiche Anzahl von Polen
wie der Hauptgenerator. Ihr Frequenzausgang entspricht deshalb der Wellendrehzahl.
Der Erreger 18' kann durch einen Permanentmagnetgenerator 22' über einen geeigneten
Gleichrichter und eine Steuerung 23', wie in der vorhergehenden Ausführungsform,
erregt werden. Bei dieser Abänderung der Erfindung gibt es keinen Schlupffrequenzgenerator.
Statt dessen werden die entsprechenden Signale für den Frequenzwandler
17
an den Impulsgenerator 25' von der Wellendrehzahl und von einem Drei-Phasen-Bezugssignal
mit konstanter Frequenz abgeleitet, dessen Frequenz der gewünschten Ausgangsfrequenz
des Hauptgenerators entspricht. Die Bezugsfrequenzphasen sind bei d', b", c" angegeben.
Die gewünschte Bezugsfrequenz kann durch eine beliebige Quelle 28' erzeugt werden.
-
Der Frequenzwandler 17' entspricht im wesentlichen dem vorher beschriebenen
Frequenzwandler 17. In F i g. 7 wurden die gleichen Bezugszeichen für den Frequenzwandler
17' verwendet, wie sie auch für den Frequenzwandler 17 zur Anwendung gekommen sind.
Der Impulsgenerator 25' ist ebenfalls im wesentlichen der gleiche wie der Impulsgenerator
25, der vorher beschrieben wurde, was die Magnetverstärker und die darauf sitzenden
Wicklungen betrifft. Es wurden deshalb die gleichen Bezugszeichen, die auch in F
i g. 2 Verwendung gefunden haben, in F i g. 7 für die entsprechenden Teile des Impulsgenerators
25'
verwendet. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß bei dieser Ausführungsform
der Erfindung die Wicklungen 50 und 60 auf den Kernen 1' und
2' im Teil 25ä des Impulsgenerators durch die Phase ä' der Bezugsfrequenzquelle
versorgt werden. Die Wicklungen 50 und 60 der Kerne 3' und 4' werden durch die Phase
b" und die Wicklungen 50 und 60 auf den Kernen 5' und 6' durch die
Phase c" der Bezugsfrequenzquelle versorgt. In den Teilen 25 b'
und 25c' des Impulsgenerators wechselt das Verhältnis zwischen den Phasen
so, daß die Phasen b und c dei Schlupfwinkelfrequenzquelle entstehen. Somit ist
ir den Teilen 25 b' und 25 c' der Schlupffrequenzstron zu den verschiedenen Kernen,
wie schematisch angedeutet, der gleiche wie im Teil 25c, jedoch werden im Teil 25
a' die Wicklungen 50 und 60 auf der Kernen 1' und 2' durch die Phase b" der Bezugsfrequenz
versorgt. Die Wicklungen 50 und 60 aui den Kernen 3' und 4' werden durch
die Phase ' der Bezugsfrequenz versorgt, und die Wicklungen SC und 60 auf den Kernen
5' und 6' werden mit dei Phase ä' der Bezugsfrequenz versorgt. Im Teil 25c' werden
die Wicklungen 50 und 60 auf den Kernen 1' und 2' durch die Phase c", die
Wicklungen 50 und 6(
auf den Kernen 3' und 4' durch die Phase d' und
die Wicklungen 50 und 60 auf den Kernen 5' und 6
durch
die Phase b" der Bezugsfrequenz versorgt. Die: liefert die richtige Phasenbeziehung
in den Schlupf. frequenzstromphasen a, b und c.
-
In den F i g. 8, 9 und 10 sind drei Betriebsarten de: Systems nach
den F i g. 6 und 7 schematisch wieder gegeben. In F i g. 8 A zeigen die Kurven
a', b' und c den Mittelfrequenz-, d. h. Wellenfrequenzeingang zi
den
Gleichrichtern 1 und 2 und die gestrichelten Teile der Kurve die Niederfrequenzausgangsspannung
an, deren Nettoeffekt nach F i g. 3 Null ist. Einen Ausgang Null erhält man, wenn
die Wellenfrequenz genau in Phase mit der Bezugsfrequenz ist. In F i g. 8 B zeigt
die Kurve i, die von der konstanten Frequenzquelle abgeleitete Bezugsfrequenz an
und die Kurve 1s die Wellenfrequenz minus 120°, wobei es sich um die Eingangsfrequenzen
zu den Wicklungen 50, 51, 60 und 61 auf den Kernen 1' und
2'
des Impulsgenerators 25ä handelt. Die Kurve f zeigt die resultierenden
Amperewindungen auf den Kernen. Diese Kurve durchschreitet den Nullwert im wesentlichen
zu der gleichen Zeit wie die Plussättigungskurve der Kerne. Nimmt man an, daß die
Kerne der positiven Gruppen zünden sollen, dann zündet der Kern 2. und der Gleichrichter
2 leitet, wenn die Kurve f durch Null von der negativen zur positiven Richtung übergeht.
Dies tritt 60' nach den Punkten natürlicher Kommutation P auf, und es entsteht,
wie im Zusammenhang mit F i g. 3 erläutert wurde, die Netzspannung Null und der
in F i g. 8 A angegebene Stromausgang. In F i g. 8 A ist zur Vereinfachung der Darstellung
nur eine Phase der Eingangsströme wiedergegeben.
-
Die F i g. 9 A und 9 B zeigen den Betriebsablauf, wenn die Vorrichtung
bei Synchrongeschwindigkeit arbeitet, das Bezugsspannungssignal jedoch etwa 120°
bezüglich der Versorgungsspannung voreilt. Wie man aus F i g. 9 A erkennt, führt
dies dazu, daß die Gleichrichter nach etwa 60° in jeder positiven Halbwelle leitend
werden, so daß die durch die Linie a angedeutete resultierende Gleichspannung entsteht,
wobei die schraffierten Flächen wiederum die Spannung an der Ausgangsseite der Gleichrichter
angeben.
-
F i g. 9 B zeigt eine Phase der Zündkreise. Die Kurve i, zeigt den
Bezugsstrom an. Die Kurve is zeigt die Wellenfrequenz minus 120° an und die Kurve
f gibt die Gesamtamperewindungen auf dem Kern wieder. Wie im vorhergehenden Fall
zünden die Kerne, bzw. werden die Gleichrichter leitend, wenn die Kurve f durch
Null von der negativen in die positive Richtung läuft. Wie bei F i g. 8 B ist nur
eine Phase der Ströme in den Wicklun,en auf den Kernen wiedergegeben.
-
F i g. 10 A zeigt ein Viertel einer Periode zur Wiedergabe der Arbeitsweise
bei Nichtsynchrongeschwindigkeit. In dieser Figur geben die Kurven a', b'
und c' die Wellenfrequenzeingänge wie oben an, während die Kurve a eine Viertelperiode
des Schlupffrequenzausgangs wiedergibt. Die schraffierten Flächen unter den Kurven
zeigen die Ausgangsspannungen auf den Gleichrichtern, von denen die Kurve a abgeleitet
ist.
-
F i g. 10B zeigt die Zündströme. Wiederum ist i, die konstante Bezugsfrequenz,
i" die Wellenfrequenz minus 120° und die Kurve f die Anzahl der Gesamtamperewindungen
auf den Kernen. Dies gilt für die die Kreise steuernde Phase ä nur bezüglich des
Wellenfrequenzeingangs zum Frequenzwandler. Man erkennt, daß die Wellenfrequenz
etwas größer als die Bezugsfrequenz ist und daß die Zündung der Kerne bei einer
Frequenz erfolgt, die der Differenz zwischen der Wellenfrequenz und der Bezugsfrequenz
entspricht, bei der es sich also um die Schlupffrequenz handelt. Eine mathematische
und Phasenanalyse sowie Versuche mit der Vorrichtung zeigen, daß der durch den Impulsgenerator
dieser Ausführungsform gesteuerte Frequenzwandler sowohl Wirk- als auch Blindleistung
in einer Richtung überträgt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Drehzahlbereich
etwas kleiner als bei der vorhergehenden Ausführungsform, jedoch ist diese Ausführungsform
vorteilhaft, da der Schlupffrequenzgenerator wegfällt.
-
Aus der vorhergehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung erkennt man, daß ein System zur Erzeugung von Wechselstrom von im
wesentlichen konstanter Frequenz ohne Rücksicht auf eine vergleichsweise breite
Änderung in der Drehzahl der Antriebsmaschine erzielt wird. Die Ausgangsfrequenz
des Systems ist immer mit der Bezugsfrequenz identisch, und infolgedessen kann die
Ausgangsfrequenz sehr genau eingehalten werden. Bei Systemen, die nach F i g. 1
und 2 hergestellt sind, lassen sich die Geschwindigkeitsverhältnisse von maximaler
zu minimaler Drehzahl der Antriebswelle von 3: 1 leicht einstellen, während die
Ausgangsfrequenz im wesentlichen konstant ist. Man kann sogar größere Drehzahlverhältnisse
tolerieren, wenn die Frequenz des Synchronerregers gesteigert oder die Anzahl der
Impulse im Synchronerreger vermehrt wird. Bei der zweiten Ausführungsform, wo der
Synchronerreger die gleiche Anzahl von Polen wie der Hauptgenerator enthält, lassen
sich Geschwindib keitsbereiche von 2:1 leicht aufnehmen. Da der Frequenzwandler
sowohl Wirk- als auch Blindleistung in einer Richtung überträgt, erhält man einen
wirksamen Betrieb der Hauptmaschine. Bei oberhalb der Synchrondrehzahl liegenden
Drehzahlen arbeitet der Erreger als Motor, wobei er Leistung an die Welle zurückgibt,
so daß die Wirksamkeit des Systems gegenüber den Systemen verbessert wird, in denen
die Leistung vernichtet wird. Der Frequenzwandler wirkt nur auf die Erregerströme
und ist deshalb nicht unzulässig überlastet. Der Frequenzwandler und der Impulsgenerator
bestehen aus kleinen, robusten Bestandteilen ohne bewegliche Teile, so daß sich
das System ideal für die Verwendung in Flugzeugen und Fernlenkgeschossen eignet.
-
Die Vorrichtung läßt sich mit üblichen Steuerungen und Schutzvorrichtungen
verwenden. Bei der ersten Ausführungsform enthält der Schlupffrequenzgenerator einen
Kommutator, es handelt sich jedoch um nicht zu große Leistungsmengen, so daß Kommutationsprobleme
nicht allzu ernst werden. In der zweiten Ausführungsform ist kein Kommutator erforderlich.
Es ist zwar ein Schleifringgenerator dargestellt, es ergibt sich jedoch, daß bürstenlose
Maschinen der verschiedenstens bekannten Bauarten gegebenenfalls ebenfalls benutzt
werden können. So können beispielsweise die Ausgangs- und Erregerwicklungen des
Erregers 18 auf dem Rotor bzw. Stator und der Impulsgenerator und der statische
Frequenzwandler auf der Welle montiert sein, so daß die Schleifringe vom Erreger
und Hauptgenerator wegfallen.