DE141795C

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Publication number: DE141795C
Application number: DENDAT141795D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Einrichtung bezweckt, -Wechselstrom in Gleichstrom zu verwandeln, und zwar eignet sie sich besonders zur Regelung bei schwankender Belastung.
Sie besteht aus einem umlaufenden Umformer und einem Induktionsmotor, welcher mit diesem mechanisch gekuppelt ist. Die Ankerwicklung des kreisenden Umformers und die Primärwicklung des Induktionsmotors werden mit Wechselstrom. gespeist. Die Primärwicklung des Induktionsmotors ist außerdem mit Rücksicht auf die mechanische Kupplung zwischen den sich drehenden Teilen so angeordnet, daß der sekundäre Teil des Motors sich mit einer Geschwindigkeit dreht, welche nicht der synchronen Geschwindigkeit für die Maschine entspricht.

Fig. ι zeigt die Erfindung in einem Schaltungsschema, Fig. 2 in einer Seitenansicht und Fig. 3 stellt ein Schaltungsschema für eine abgeänderte Ausführungsform des Erfindungsgedankens dar.

Der umlaufende Umformer 1 ist mit einem Anker 2, einem Gramme'sehen Stromwender 3 und mit Schleifringen 4, die auf der Achse 5 befestigt sind, in gewöhnlicher Weise ausgestattet. Die Feldmagnete, deren Bauart gleichgültig ist, sind mit Serienspulen 9 und Nebenschlußspulen 10, letztere außerdem mit einem Regelungswiderstand 11 versehen. Es kann also die im Umformer induzierte elektromotorische Kraft demgemäß geändert werden. Der Induktionsmotor 12 weist ein sekundäres Glied 13 auf, welches auf der gleichen Achse 5 befestigt ist. Seine primären Wicklungen 14 sind so angeordnet und untereinander verbunden, daß sie magnetische Pole hervorbringen, welche in ihrer Zahl die des kreisen-

den Umwandlers übertreffen, daher wird das sekundäre Glied des Motors über seiner normalen, synchronen Geschwindigkeit arbeiten. In dem gezeichneten Beispiel hat der Umwandler 4, der Induktionsmotor 6 Pole.

Die primären Wicklungen 14 des Motors zeigen ebensoviel unabhängige Stromkreise als Zuleitungen vorhanden sind. In dem gezeichneten Beispiel ist Dreiphasenstrom angenommen und sind deshalb auch primär drei, aber voneinander unabhängige Stromkreise mit sechs Zuführungen 15, 16, 17, 18, 19, 20 vorgesehen. Von diesen Zuführungen führen 15, 16, 17 zu der Stromquelle 18, 19, 20 zu dem Anker 6 des umlaufenden Umwandlers. Dabei vermitteln die Bürsten 7 und die Schleifringe 4 den Stromübergang.

Da der kreisende Umwandler mit annähernd konstanter Spannung betrieben wird, wird seine Geschwindigkeit und die des Motors für alle Belastungen annähernd die gleiche bleiben. Änderungen in der Belastung rufen entsprechende Änderungen in dem Betrag der Energie, welche dem umlaufenden Motor zugeführt wird, hervor. Da aber das sekundäre Glied des Motors mechanisch mit dem Anker des Umformers verbunden ist, so ist eine Änderung in der Schlüpfung ausgeschlossen und wenn der Motor über seiner synchronen Geschwindigkeit betrieben wird, so verstärkt er die elektromotorische Energiekomponente des umlaufenden Umformers in Übereinstimmung mit den Änderungen in der Belastung desselben. Oder aber, anders ausgedrückt, wenn ein Induktionsmotor über oder unter seiner normalen synchronen Geschwindigkeit gedreht wird, so muß eine Änderung des zu- oder abgeführten Stromes ihren Ersatz in einer Änderung der Schlüpfung

oder der Spannung oder aber in beiden haben. Da aber im vorliegenden Falle eine Veränderung der Schlüpfung ausgeschlossen ist, so stammen alle Änderungen im Strome von entsprechenden Änderungen der Spannung her. Es folgt also hieraus, daß, sowie die Belastung auf der Gleichstromseite sich ändert, sich auch der zugeführte Strom ändern muß und daß Stromänderungen ihrerseits wieder ganz oder teilweise

ίο abhängen von Spannungsänderungen des Motors.

Die Verbundwicklung 9, 10 des umlaufenden

Umwandlers läßt sich außerdem so regeln und ausnutzen, daß sie eine zusätzliche Regelung

der elektromotorischen Kraft in Übereinstimmung mit der Belastung auf der Gleichstromseite des Umwandlers in wohl bekannter Weise hervorbringt.

Wenn die Ströme zu dem kreisenden Umwandler so beschaffen sind, daß eine unbequeme Wicklung sich für den Induktionsmotor ergeben würde, so läßt sich der letztere auch durch Serientransformation speisen, da die sekundären Wicklungen in bekannter Weise als Dreieck- oder Sternwicklungen ausgeführt sind.

Eine solche Schaltung zeigt Fig. 3, bei welcher Anordnung die Zuführungen 18, 19, 20 nicht unmittelbar zu den primären Wicklungen des Motors führen, sondern mittelbar über die ruhenden Umformer 21, 24, 22, 25, 23, 26.

Gezeichnet ist dabei eine Sternwicklung gewöhnlicher Art. Diese Anordnung wirkt wie die vorher beschriebene.

Die Figuren behandeln nur die Verhältnisse bei Umformung von Dreiphasenstrom, doch läßt sich jede andere Phasenzahl gleichfalls verwenden. Bei Zweiphasenstrom wurden sich für Fig. ι und 2 vier unabhängige Wicklungen und acht Leiter ergeben. Die Form des Motors und Umwandlers ist dabei gleichgültig.

Endlich läßt sich an Stelle der unmittelbaren mechanischen Kupplung, welche zur Darstellung gewählt ist, auch irgend ein Getriebe anordnen, das seinerseits durch Geschwindigkeitsänderungen hervorbringt, was bei jener zuvor durch die Anzahl der Pole erreicht wurde, daß nämlich der Motor mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, welche größer als seine normale synchrone Geschwindigkeit ist.

Es ist bereits bekannt, Zusatzmaschinen ähn-Hch wie bei Gleichstrom auch bei Wechselstrom zu verwenden. Auch hat man bei synchron umlaufenden Stromwendern den Asynchronmotor als Zusatzmaschine verwendet. Auch solche Asynchronmotoren wurden benutzt, welche weniger Pole als die mit ihnen gekuppelte Wechselstrommaschine haben und die, zum Stromerzeuger geworden, Zusatzspannung liefern.

Bei der vorliegenden Einrichtung dagegen wird ein Induktionsmotor benutzt, der in Hintereinanderschaltung mit dem umlaufenden Gleichstromumformer eine Zusatzspannung liefert, welche die Wechselstromspannung vergrößert, wenn er über seiner normalen Geschwindigkeit läuft, also selbst als Stromerzeuger wirkt, welcher dagegen diese Spannung verringert, wenn er unter der normalen Geschwindigkeit bleibt, also als Stromaufnehmer tätig ist. Dabei wirkt die Einrichtung selbsttätig, indem z. B. mit größerer Belastung der Spannungszusatz steigt, da der Belastungsstrom auch den Induktionsmotor durchströmt. Für beide Anwendungen liegen Fälle vor, in welchem sie mit Vorteil gebraucht werden können. Insbesondere aber kann der übersynchrone Lauf dazu benutzt werden, etwaige Spannungsverluste in den Leitungen usw. auszugleichen.

Claims

Patent-Ansprüche:
ι . Eine Anordnung, bei Wechselstrom-

Gleichstrom - Umformern Zusatzmaschinen zur Erhöhung oder Verminderung der Spannung zu benutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmaschine als Induktionsmotor ausgeführt und mit dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer hintereinander geschaltet ist und von ihm unmittelbar oder mittels eines Getriebes angetrieben wird, so daß sie entweder über- go synchron, also als Stromerzeuger, oder untersynchron, also als Stromaufnehmer, läuft, wobei sie im ersteren Falle die Spannung erhöht, im letzteren Falle vermindert.
2. Eine Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Polzahl der Zusatzmaschine wie bei der Hauptmaschine der über- oder untersynchrone Lauf durch Erhöhung oder Verminderung der Umdrehungszahl der Zusatzmaschine erzeugt wird, bei gleicher Geschwindigkeit beider Maschinen dagegen durch Änderung der Polzahl der Zusatzmaschine erreicht wird, so daß in beiden Fällen bei der Zusatzmaschine während der gleichen Zeitdauer mehr oder weniger Pole passiert werden als bei der Hauptmaschine.
3. Eine besondere Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß behufs selbsttätiger Erhöhung oder Verminderung der Wechselstromspannung der Wechselstrom der Hauptleitung die Wicklung der Zusatzmaschine nicht unmittelbar durchläuft, sondern die Zusatzmaschine durch Serientransformatoren gespeist wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.