DE1538165A1

DE1538165A1 - Einrichtung zur Sollwerthaltung der Endfrequenz von asynchronen Frequenzwandlern und zur stetig veraenderbaren Einstellbarkeit dieser Endfrequenz auf gewuenschte Werte

Info

Publication number: DE1538165A1
Application number: DE19661538165
Authority: DE
Inventors: Schmid Dr-Ing Hans
Original assignee: SCHMID DR ING HANS
Current assignee: SCHMID DR ING HANS
Priority date: 1966-01-26
Filing date: 1966-01-26
Publication date: 1970-10-22

Description

Einrichtung zur Sollwerthaltung der Endfrequenz von asynehronen Frequenzwandlern und zur stetig-veränderbaren Einstellbarkeit dieser Endfrequenz auf gewünschte Werte. Von asynchronen Frequenzwandlern wird vorzugsweise Gebrauch gemacht,wenn von der Netzfrequenz abweichende Frequenzen, insbesondere solche des unteren Tonfrequenzbereiches,benötigt werden; z.B. zum Speisen schnell laufender Motoren,zur Erzeugung von Tonfrequenzen für industrielle Fertigungszwecke, für spezielle Speisenetze in der Nachrichtenteelanik,in der Rundsteuertechnik zur Erzeugung tonfrequenter Leistung zum Zwecke der Signalaufprägung auf Energieversorgungs-netze. Die vorliegende Erfindung beeinhaltet Verbesserungen der Technik der Erzeugung-von Tonfrequenzen auf der Grundlage derartiger i#andler. Vorerst einige.Ausführungen zum Grundsätzlichen und Bekannten. .bür die Grundanordnung eines asynchronen Frequenzwandlers gemäss Fig-.l gilt die beziehung: hierin bedeuten: f. die Frequenz des Erregerfeldes der handlermaschine Wl » f die Ausgangsfrequenz der Wandlermaschine,in diesem einfaehsten Fall identisch mit der Endfrequenz des Wandlers, n, die Drehzahl des Antriebe-Motors U, .9 Pl die Polpaarzahl der Wandlermaschine und fm, die Frequenz des motorischen Drehfel&es der Wandlermaschine.Die Wandlermaschinen einschliesslich ihrer Antriebe werden kurz als Wandler bezeichnet.
herden als Antriebe fürdie handlermgeekinehigeeignete, bekannte Mittel,z.B. Gleichstrommotoren verwendet,so kann mit der Drehzahl n, entsprechend. der hegulierbarkeit derartiger Antriebe,die Ausgangstrequenz f verändert werden.Aus der Beziehung 1) folgt zwangsläufig"dass eine Veränderung dieser Frequenz t ebenfalls durch Veränderung des Erregerdrehfeldes f , vorgenommen werden kann..wobei zur. Erzeugung dieses variablen Drehfeldes etwelche hierzu geeignete,an sich bekannte Mittel, z-,B. rotierende oder statische Drehfelderzeuger verwendet werden können.AM einfachsten und gebräuchl--r-e.#-.isten ist der Antrieb von asynchronen FrequenzwandlermaBehinen mittels Synchron-oder Asynchronmotoren und der direkte Anschluss der Erregung an das Drehstromspeisenetz.Im Falle des Synchronantriebes ist die Ausgangsfrequenz f nur mit der iletzfrequenz f. veränderlich, bzw. bei konstanter Netzfrequenz f 0 = F 0. ist in diesem Falle,unabhängig von der Last.die Frequenz f = F konstant.ßeim Asynchronantrieb ist die Frequenz zusätzlich, von den Lastschwankungen,entsprechend dem Motorsch-Iupf, abhängig.

Um mehrerelPrequenzen zu erhalten,vorallem auch"um. grössere Freiheiten bezüglich diskreten,gewünschten gerten für die Wandler-Endfrequenz zu gewinnen,sind Reihenschaltungen von Frequenzwandlermaschin,en,sogenannte Kaskadenwandler,bekannt geworden.Eine solche Kaskade,beispielsweise bestehend

aus drei asynchronen Frequenzwandlermaschinen W, »W2

und W 3 die auf gemeinsamer Welle von einem Motor 9 an-

getrieben wird.zeigt die Fig.2. Die Yig.3 zeigt eine gleich-

artige,Kaskade"bei der die Wandlermaaab-inen 111 W2 und -

W einzeln durch gotoreu Mi, U2 und JE angetrieben werden.

3 3

Für die Endtrequens :E dieser beiden Wandler gilt die

Beziebung:

f + + 2)

to + fal :rm2 m3

JUr einen beliebigen,aus n asynchronen Wandlermaschinen

gebildeten Kaskadenwandler gilt.-

f, T "v-Pv 3)

f = to +f:r

tat ist

wobei das Vorzeichen In der Sunmierung je nach Umlauf-

einn der elektrischen oder notorischen Drehtelder positiv

oder negativ einzusetzen ist.

Bekanntlich gilt bei der Prequenzumfornung mit asynchronen

Yrequ«uwandlern.die den 7requensgleichungen 1)"2) bzw.3)

autspreob*n die WaaU*r-Bahlupfb#ojciehung:

4)

0

Der Yall s m 1 entspricht rein transtormatorischem

Leistungeflüss" bzw. den Grenzfall des stillstehenden

Drehfeldtransformators,Der Fall s =Im init to m 0 entspricht

formell Gleichstromerregung der ersten Wandlermaschine der

Kaskade"also rein motorischem Leiistungsfluas dieser

Wandlermaschine.Für diesen Spezialfall kann also die erste

Wandlermasohine ein Synchrongenerator etwelcher bekannter

AusfUhrung sein.z.B. mit Gleichstrozerregung oder äquivalent

mit Erregung durobLPer«nentmagnete;bzw. in Ausführung als

Zackenpolmaschine.Der Spezialfall s = 00 sei in diesem

Sinne ausdrücklich stets als eine Nbglichkeit für die erste

wandleermaschine im Rahmen eines asynchronen Kaskadeawandlers

eingeschlossen.Der Spezialfall s--1 des stillstehenden Dreh-

feldtransformators ist In diesen Sinne trivial,da er ledig-

lich einen spannungstransformatorischen Beitrag liefert.

Auch bei Kasxadenwandlern ist es bekannt geworden für die Viandlermaschinen der Kaskade etwelche Veränderlichen An- triebe, z.B. Gleichstrommaschinen.Drehstromnebenschluss-.tiommutatormaschinen usw. zur stetigen Veränderung der Endfrequenz von asynchronen Kaskadenwandlern zu verwenden. Zwecks einer derartigen Veränderung der Endfrequenz einer asynchronen Frequenzwandlermaschine ist auch vorgeschlagen worden.durch Zuschalten eines Drehfeldtransformators$der regelnd aus dem Stillstand heraus verdreht wird,Einfluss auf das Erregerdrehfeld der Aandlermaschine zu nehmen.Da ein stillstehender Drehfeldtransformator den Grenzfall einer asynchronen Frequenzwandlermaschine mit Wancllerschlupt fIfo = 1 bzw.,angetrieben mit kleiner Drehzahl,mit Wandlerschlupf flfo ähnlich ains darstellt,fällteine derartige EinrichtunE im Wesentlichen unter die bekannten Kaskadenwandler mit etwelchen veränderlichen Antrieben bzw. veränderlichen Erregerdrehfeldern.Als Besonderheit wird bei dieser zweistufigen Kaskade der sogenannte Drehteldtransformator"d.h. die eine der beiden Kaskadenwandlermaschinen über ein stetig regulierbares Uebersetzungsgetriebe angetrieben,dessen Spindel durch ein hegelglied betätigt wird,welches die Ausgangsfrequeng der zweiten j#askadenwancIlermaschine mit einer vorgeschriebenen Frequenzfunktion vergleicht.

Derartige hegeleinrichtungen.die über einen Regelkreis den Istwert,also etwa-die durch einen Frequenzerzeuger abgegebene Tonfrequenz,in irgeüd einer Form messen und vergleichend auf einen Sollwert einregeln oder einsteuern, sind vielfach bekannt.So hat man z.B. ein Differentialgetriebe,mit Antriebsleistungsflusb von Sonnenrad zu Sonnenrad,in die Antriebswelle eines rotierenden Tonfrequenzerzeugers eingefügt,zur dorrektur der Drehzahl des letzteren gegenüber der Drehzahl des Antriebsmotors durch Regelung Planetenantriebes des Differentialgetriebes.Erwähnt seien in diesem Zusammenhang etwa noch Regelungen der Endfrequenz mittels statischer Wechselrichter zur Erzeugung des Erregerdrehfeldes von Aandlermaschinea, mittels Drehzahlregelung einer mit Gleichstrommotorantrieb in Leonardschaltung,mittele Drehzahlkompoundierung einer WancIlermaschine mit Hilfe einer Drehstromkommutatorkaskade als Antrieb.All.-udiesen bekannten Einrichtungen ist gemeinsam,dass sie als geschlossene Funktioaseinheiten laufend der Gesamtheit der einschlägigen ßetriebsparameter unterworfen sind. Das kann für den praktischen Betrieb von nachteiliger, die Anwendung auschliessender Bedeutung sein.Gerade bei der Erzeugung grösserer,tonfrequenter Leistungen.wo die Verwendung von Miaschinenwandlern im Vordergrund steht, ergeben die verhältaismässig grossen Zeitkonstanten für den Aufbau der magnetischen Felder und für den Nachlauf, der im allgemeinen mit hohen Drehzahlen rotierenden Massen schwierige Probleme bezüglich Stabilisierung und liegelgeschwindigkeit,im Besonderen,wenn der zu regelnde oder zu steuernde Wert nur kurzzeitig,etwa impulsartig auftritt.Die feste und dauernde Verflochtenheit des Regelspiels mit der Gesamtfünktion,vorallem wenn Komponentea des Regelmechanismus im Zuge grösserer Leistungsverschiebungen beteiligt sind.stellt denn auch entsprechend schwierige Anforderungen an die Betriebsführung und Betriebssicherheit.

Wesensgemäss sind statische Frequenzwandler,bzw. sogenannte statische YYeahselrichter,clie neuerdings auf Grund der Thyristorentwicklung in vermehrtem Masse auch zur Erzeugung von Tonfrequenzen Anwendung finden,bezüglich Regelbarkeit den Alaschinen Überlegen.Andererseits haben die Wandlermaschinen in vielen belangen gegenüber solchen statischen Wandlern VorzUge,die in vielen Anwendungsfällen entscheidend in's Gewicht fallen1 z.B. die mühelose Beherrschung von Lastschwankungen über prartisch

die ganze rechte komplexe Halbebene,oder etwa auch bei

Frequenzverschiebungen zur Abstimmüberprüf'ung von Schwing-

kreisen,die bestandteil von an sich schon sehr verschieden-

artigen kapazitiven oder induktiven Lasten sind;ferner auch

Fälle.wo tontrequente-Leistäng in den bandler zurück geliefert

wird.Grosse Vorteile weisen Maschinenfrequenzwandler auch

dann auf"wenn Robustheit gegebüber Fremdstrom- bzw. Fremd-

spannungsstössen von der Lastseite her erforderlich ist.

Ein solcher Anwendungsfall liegt z.B. vor in der Rundsteuerung,

wo die erzeugte Tontrequenzleistung über Kopplungsglieder

den Energieversorgungsnetzen ilberlagert wircl.Iiier kann

einmal die Last der WancIler sehr verschiedenartig sein und in

weiten Bereichen schwanken.zudem sieldem Ausbau der Kopplungs-

glieder mit Schutzschwingkreisen aüMonfrequenzerzeuger-

seite zur Abriegelung gegen Stösse und- sonstige Beeinfluss-

ungen aus dem Netz aus betrieblichen und wirtschaftlichen

GrUnden Grenzen gesetzt.

Um die erwän der Maschinenwandler aus-

nützen zu hönnen.bzw.die Nachteile der maschinellen Ton-

frequenzerzeugung,die vorzüglich Schwierigkeiten des he ei-

betriebes und dessen Betriebesicherheit sind,auf ein M*fn-' est-

mass zurückzuführen und damit eine praktisch wesentliche

Verbesserung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik zu

erzielen,betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung

zur Sollwerthaltung der Endfrequenz (,f",) von asynchronen

Frequenzwandlern und/oder zur stetig ve'.ränderbaren Einstell-

barkeit dieser Endfrequenz auf gewüns-Ohte Werte.wobei ia a.a

sich bekannter Weise für den Frequeazwandler in seiner Gesamt-

heit,auch als Gesamtwandler bezeichnet,eine Kaskadenschaltung

von asynchronen Frequenzwaudlermu-sr,#--?iuen.,bzvv. ein sogenannter

Kaskadenwanaler zu Grmde gelegt die dadurch gekenn-

zeichnet ist.dass miadestens eine Cor -iiandlerm-aschinen der

Gesamt,keskade.als bzw. zusammen mit

ihrem Antrieb als ßteuerwandler (STW) bezeichnet,durch den

Steg (ST) eines Differenzialgetriebes"bzw. allgemein durch

den Steg eines als Ausgleichagetriebe wirkendenrUckkehrenden

Umlaufrädergetriebes"angetrieben wird,während die ilbrigein

Wandlerwaschinen des Gesamtwandlers,bezeichnet als Synchron-

wandler (SYW),auschliesslich durch auf' das speisende Netz

ibgestützte Synchronzotoren angetrieben werden.wobei die

.)rehzahl (n.t) des Steges des Differentialgetriebes derart

als halbe Differenz,bzw.als halbe Summe aus den Drehzahlen

(ng.n.) der beiden Sonnenräder (SR.,SR.) gebildet wird.dass

das eine Sonnenrad (Sh s ) durch einen auf das speisende Netz

abgestützten Synchronmotor (M.),bezeichnet als Leitantrieb,

angetrieben wird"während der Antrieb des zweiten Sonnen-

rades (SR 9 ).bezeichnet als Stellantrieb.aus einem Motor (M 9

mit regelbarer Drehzahl.vorzüglich einem Gleichstrommotor,

besteht.Dieser letztere Motor kann an sich beliebtg gesteuert

werden.Es ist indessen von besonderem Interesse.dass die

Drehzahl (n das Stellantriebes derart geregelt oder gesteuert

wird>,dass der aus den Drehzahlen (n n der beiden Sonnen-

räder gebildete Differenzbetrag n proportional zur

Aenderung An ..der Drehzahl (as) des Leitantriebes gegen-

über deren synchronen Nenadrehzahl (n so ) gehalten wird,

wobei die letztere Aenderung zwangsläufig stets proportional

mit der Aenderung äf N der Netzfrequenz verläuft.Die ver-

wendeten Bezeichnungen und deiaZusammenhang der ent-

sprechenden Grössen veranschaulicht die Yig.12.Der untere Teil a

der Ilig.12 zeigt die Drehzahlverhältnisse der beiden Sonnen-

räder.der obere 'Teil b diejenigen. des Steges.Die synchrone

Drehzahl n 8 des Leitantriebes verläuft bei Aenderung der

Netzfrequenz zwangsläu:eig auf einer Geraden g. mit dem

Neigungswinkel 14-, durch den der Nenn:INetzf#requenz entsprech-

enden Ordinatenvert.n. der synchronen Nenn-Drehzahl dieses

Antriebes.Die Forderung,dass der Differenzbetrag I#n sg

stets proportional zur Aenderung An. sei 1 heisst.dass

Die Drehzahl des Stellantriebes dann ebenfalls auf einer

Geraden vOrlaufen-MUSB.Sie ist in der Fig.12a mit g 9 und

mit dem Neigungswinkel # eingetragen.Der gewählte Schnitt-,

punkt in n 0 besagttdase bei Nenn-Frequenz-der Leitantrieb und

der Stellantrieb die gleiche Drehzahl auitweisen.Der Ste8

dreht dann um den Arbeitspunkt A vorwärts und rückwärts..

Im Falle der Differenzbildung,also entgegengesetztem Dreh-

sinn der Sonnenräder.ist in A die Drehzahl n st-z-, 0; im Falle

der blimmenbildung.also gleichlaufenden Sonnenrädern ist in

diesem Punkt nst = (n,)#Der Arbeitspünkt A kann an sich

beliebig verlagert werden; z.B. mit Hilfe von Uebersetzungs-

getrieben in den Antrieben der Sonnenräder.Die Fig.12 zeigt

ein solches Beispiel durch Verlagerung.der Leitantriebs-

geraden nach g,' durch n' Die Stegdrehzahl verläuft dann gemäss

0

gst' durch den Arbeitspunkt Al.Bei S chwankungen der Netz-

frequenz um ihren Nennwert und angenommenenem.entgegenge-

setztem Drehsinn der Sonnenräder schwankt dann die Drehzahl

des Steges um-A' im gleichen Dreheinn.Der Drehsinn ändert

erst in B.Der Drehsinn des Steges ist bei Summenbetrieb des

Differentials immer gleichsinnig.

Auf Grund der Linearität des Synahronwandlers ist es möglich,

unter Berücksichtigung den im Vorigen erläuterten Sachver-

haltes,dass der.aus den Drehzahlen der beiden Sonnenräder

gebildete Differenzbetrag A n.. so gewählt wirdentsprech-

end einem bestimmten.konstanten Verhältnis X dass

die hieraus resultierende Drehzahländerung ä Ust des

Antriebes der Steulerwandlermaschine Wi deren Ausgangsfrequenz

f 1 derart verändert,dass die durch Schwankungen der Netz--

frequenz fN verursachten Schwankungen der Endfrequenz fT

des Gesamtwandlers ausgeglichen werden,bzw. dass diese

Endfrequenz auf einem konstanten Sollwert fT0 gehalten

wird.Man kann das erreichen,indem man,durch entsprechende

Steuerung des Stellmotors,der Stellgeraden g 9 eine be-

stimmte Steilheit verleiht.Man kann aber auch durch Ein-

setzen einer Uebersetzung in die.Welle der Steuerwandler-

maschine W, die notwendige Steilheit für al herstellen.

Von welchen der beiden Vöglichkeiten man Gebrauch macht,oder

ob von beiden zusammen.hängt wesentlich davon ab,welche

Leistungsbilanz man dem Differentialgetrkebe zu Grunde

legen will.Hält man z,B. die Drehzahl des StellautTiebes

konstant.,macht man also den Neigungswinkel 5 der Stell-

geraden zu 0,so kann man die erforderliche Steilheit von

n 1 zur Kon:stanthaltung der Endfrequenz nur mit einem ge-

nannten Uebersetzungsgetriebe herstellen.Dieser Fall ist,

entsprechend dem kleinen Oeffnungswinkel zwischen der

Leitgeraden g s und der Stellgeraden 99 insofern im allge-

meinen von kleinem Interesse,da die transferierte Blind-

leistung von Sonnenrad zu Sonnenrad zu gross ist-Für das

Wesen des Differentialgetriebes sind die äusseren Ueber-

setzungen nicht von Belang.Die diesbezüglichen Ueber-

setzungsverhältnisse sind deshalb in den Erläuterungen im

allgemeinen stillschweigend mit 1 angenommen.

Von besonderem praktischen Interesse ist eine hegelung

oder Steuerung des Stellantriebes M 9 über eine Steuer-

leiteinrichtung BL mittels Spannungsvergleichs zweier

Tachometerdynamos,wovon das eine (T s) proportional mit der

Drehzahl des Leitantriebes Ms,das andere (T 9 ) proportional

mit der Drehzahl des Stellantriebes läuft,zu bewerkstelligen,

derart dass der Spannungsvergleich mittels Einstellung von

Widerständen in der Steuerleiteinrichtung SL eine bestimmte,

konstante Proportionalität.im Sinne der obigen AusfUhrungen,

zwischen den Drehzahlen der Antriebe der beiden Tachometer-

dynamos herstellt.Es ist ein grosser Vorteil des Kaskaden-

wandlers,dass er gemäss dem linearen Aufbau der Frequenz-

beziehungen 3) unter Einbeziehung der lastunabhängigen

Äaskadensynchronantriebe für die Frequenzkourektur einen

durchgehend konstanten Proportionalitätsfaktor für den

Spannungsvergleich ergibt.Daeurch ist die Endfrequenz-

korrjektur approximativ auf eine,lediglich auf die Netzfrequenz

abgestützte,direkte Steuerung aurückgeführt.Approxi:mativ

insofern,da die Notzfrequenzschwankungen im allgemeinen

nicht sehr schnell sind und da der Steuerwandierantrieb,

insbesondere'in seiner Lage am Kaskadenanfang"aus dem -

Hauptleistungsflues herausgezogen und damit gegen die Rück-

wirkungen der Last verhältnismässig gut abgedeckt ist.so

dass der geschlossene Utgelkreis der beiden Tachometer-

dynamos über den Spannungsvergleich zur Drehzahlsteuerung

des Stellantriebes wenig anspruchsvollen Bedingungen unter-

worten.bzw.auf ein Nebenproblem reduziert wird.Diese Sachlage

ist bei impulsartigen Laststödsen"wie das' z.B. bei «er

Rundsteuerung der Fall Ist.von besonderer Wichtigkeit.Mit

der erfindungsgemässen Einrichttng wird dieser Sachverhalt

weiter begünstigt.

Die Figuren 4,6,7,8 und 9 dienen der weiteren Verdeutlich-

ung der erfindungsgemässen Einrichtung und der in der Be-

schreibung verwendeten Bezeichnungen.Die Fig.4 zeigt die

schematische Darstellimg des Differentialgetriebes.Die

Planetenräder sind mit PR und ein in die -Wandlerwelle ein-

gefügtes Uebersetzungsgetriebe ist mit ü bezeichnet.In den

übrigen Figuren wird für das-Differentialgetriebe das Symbol

D verwendet.In den Figuren 6 bzw. 7 sind für den Fall der

Differenzbildung bzw.für den Fall der Sum%enbildung Die

Leistungsflüsse und Lst angedeutet.ßeim Fall der

Differenzbildun-'hei dem die Sonnenräder entgegengesetzt

laufen,ist von besonderer Wichtigkeit.Er ermöglicht es

dOX von Sonnenrad zu ßonnenrad transteriertW Blinleistung

Lbverhältnismässig gross zu machen.vorzugsweise grösser,

als der über die Wandlerwelle trausterierte Leistungs-

anteil Lst* Der Leistungsfluss Lb hat gegenüber Laststössen

von der Wandlerseite her die Wirkung einer Schwungmasse

und bewirkt damit eine wesentliche weitere Stabilisierung

der Regelung im bereits erwähnten Sinne der Zurückführung

auf eine approzimative Steuerung.Die Fig.8 zeigt die bereits

ßow -

eilleitend erwähnte Einfügung eines Differentials,bei dem

der gesamte Arbeitsfluss L von Sonnenrad zu Sonnenrad trans-

feriert wird.Mit Hilfe des Steges S wird,eingreitend in

den vollen Arbeitsfluss L.die Drehzahl auf der Wandler-

seite W gegenüber der Motorseite 9 verändert.Die Fig.9

zeigt die ebenfalls einleitend erwähnte Einfügung eines

stetig regulierbaren Getriebes in den vollen Lastfluss L.bei

dem die Drehzahlveränderung mit Hilfe der Verstellspindel S

erfolgt.Die beiden Fälle.die eine gewisse Aehnlichkeit auf-

weisen.erfordern für die Regelung den Nachlauf der Stell-

elemente 8 in Fixstellungen.Diese beiden Beispiele machen

den Weseneunterschied gegeaübew der Differentialregelung

MeaUbew.der erfindungsgemässen Einrichtung deutlich.

Die erfindungsgemässe Einrichtung sei noch an Hand eines

ßeispieles gemäss Fig.ADerläutert.In diesem Beispiel ist der

Gesamtwandler aufgebaut aus drei Kaskadenwandlermaschinen

wlowj und W *Die beiden Kaskadenwandlermaschinen W und W

3 2 3

seien von ein und denselben Synchronn tor lt. angetrieben,

dessen Gleiohstromerregung mit G angedeutet ist.Sie bilden

zusammen mit diesem Antriebsmotor den Synchronwandler SYW.

Die Kaskadenwendlermaschine W, sei die Steuerwandlermaschine,

die zusammen mit ihrem Antrieb,symbolisch dargestellt gemäss

Fig.5,den Steuerwanciler STb bildet.Eine nähere Beschreibung

erübrigt sich auf Grund der vorausgegaUgenen Erörterungen.

Bezüglich dem Betrieb des Steuerwandlers sei noch darauf

hingewiesen"d7ass es immer möglich ist,durch Umkehrung des

Drehsinnes der Sonnenrtder des Differentials oder durch

Späegelung der für den Drehzahlverlauf des ellantriebes

massgeblichen Proportionalitätsgeraden g miels Umstellung

der 'Widerständg,die in der Steuerleiteinrichtung SL zum

Spannungsvergleich benutzt werden,clen Leistungsfluss von

Sonnenrad zu Sonnenrad stets nur in der einen oder andern

Richtung zu lenken"vorzugsweise in der Richtung vom Stell-

antrieb M zum Leitantrieb m..In der Fig..40ist der Stellaatrieb

9 l#

als ein Gleichstrommotor in Leonardschaltung dargestellt,

wobei es besonders zweckmässig ist den Leonard-Generator

LG an der Welle des SynchronwancIlers anzutreiben.Die Steuer-

leiteinrichtung arbeitet hier mit Eilte der beiden Tachometer-

dynamos T 9 und T s auf den Leonard-Regler LR.Falls der Ge-

samtwandler nach einem bekannten Verfahren in zwei von

der Speisenetzfrequenz abhängigen Betri * ebszuständen ge-

fahren wird,so sind dann neben den Schützen c 1 bis c 5 auch

die SchÜtze 06 sinngemäss anzusteuern.Die Fig.11 zeigt

noch ein Beispiel,bei dem der Leonard-Generator an der

Welle des Leitantriebes M, angetrieben wird.was bei be-

11

stimmten Betriebsarten der Wandlermaschine VI, vorteilhaft

ist.Mit Hilfe eines Handstellers- V isteRtets auf einfache

Weise möglieli.durch Veränderung des Sollwertstellers der

Steuerleiteinrichtung SL die Endfrequenz fT des Gesamt-

wandlers über grössere Bereiche stetig zu verändern.

Die erfindungsgemässe Einrichtung stellt gegenüber dem be-

x.annten Stand der Technik eine nützliche Verbesserung dar.

in wichtigen Anwendungsfällen,wo tonfrequente Leistungen

benötigt werden,ist ein konstanter Sollwert zu halten.Die

genannte Verbesserung besteht,wie schon aus der vorangegangenen

iiesehreibung deutlich geworden ist,vorzüglich darin.dass durch

Einlagerung einer neuartigen,elektrisch und mechanisch

flexiblen Differentialsteuerung bzw. -regelung in den Ein-

gang einer,bezüglich Frequenzverhalten lastunabhängigen

,5ynchronkaskacle,eine,bezüglich Netzfrequenzschwankungen

praktisch linearisierte Steueru#g,gewonnen wird,die auch

gegenüber Belastungsstössen verhältnismässig unempfindlich

ist,was vorallem bei impulsartigen beiastungen wichtig ist.

Ferner ermöglicht die beschriebene Einrichtung in einfacher

-iveise eine stetige Veränderung der 'itandlerfrequent über

einen grossen Bereich.Mit dem Differential-Steuerwandler

können ferner ohne besondere Schwierigkeiten komplizierte

Kasxadenfolgen,mit z.T. in's Netz zurück transferierten

Leistungen,beherrscht werden.Die beiden ersteren Gesichts-

punkte spielen beispielsweise in der Rundsteuertechnik,

insb » esondere bei grossen,tonfrequenten Leistungen,e4ne

wichtige holle;das gilt sowohl bezüglich einem ausgeprägten

Impuls-Lastbetrieb mit einiger Annäherung an die Erforder-

nisse der bekannten Telegrafietechnik,als auch bezüglieb

der Vöglichkeit..jederzeit AbstimmÜberprüfungen.,der in

der Rundsteuerung betriebsmässig eingesetzten Schwingkreise

ohne besondere Hilfsmittel und durch das ordentliche

Personal vornehmen zu können.Nicht zuletzt hat die er-

findungsgemässe Einrichtung den grossen,fertigungstechnischen

Vorteilxdass sie nur aus geläufigen Bauteilen aufgebaut

ist:Asynchronwandler.Synchronmotoren,Gleichstrommotoren

und handelsüblicher Getriebe.Dieser letztere Sachverhalt

wirkt sich naturgemäss auch gUnstig auf die Betriebssicher-

heit aus.

Claims

Patentansprüche: (13 Einrichtung zur Sollwerthaltung der Endfrequenz (fT) von asZ(nehronen Frequenzwandlern und/oder zur stetig veränderbaren Einstellbarkeit dieser Endfrequenz auf gewünschte Aerte.wobei in an sich bekannter Weise für den Frequenzwandler in seiner Gesamtheit,auch als Gesamtwandler bezeichnet,eine Kaskadenschaltung von asynchronen Frequenzwandlermaschinen.bzw.ein sogenannter Zaskadenwandler zu Grunde gelegt ist,dadurch gekenn- zeichnet,dass mindestens eine der handlermaschinen der Gesamtkaskade,als Steuerwandlermaschine bzW.zusammen mit ihrem Antrieb als Steuerwandler (STIN) bezeichnet, -durch den Steg (ST) eines Difterentialgetriebes.bzw. allgemein durch den Steg eines als Ausgleichsgetriebe wirkenden.rückkehrenden Umlaufrädergetriebes,angetrieben wird.während die übrigen Wandlermaschinen. des Gesamt- wandlers.bezeichnet als Synchronwancller (SYW),aus- schliesslich durch auf das speisende Netz abgestützte Synchronmotoren angetrieben werden,wobei die Drehzahl (nst) des Steges des Differentialgetriebes derart als halbe Differenz.bzw.als halbe Summe aus den Drehzahlen (ngyn B ) der beiden Sonnenräder (SE 9 SRJ gebildet wird, dass das eine Sonnenrad (SR durch einen auf dar> speisende.Netz abgestützten Synchronmotor (M.),be- zeichnet als Leitantrieb.angetrieben wirdwährend der Antrieb des zweiten Sonnenrades (SB 9 ),bezeichnet als Stellantrieb.aus einem Motor (mg) mit regelbarer Drehzahl"vorzüglich einem Gleichrztrommotor"bestehte

Einrichtung nach dem Anspruch 1"dadurch gekennzeichnet, dase die Drehzahl (n.) des Stellantriebes derart ge- regelt oder gesteuert wird.dass der aus den Dreh- z"len'(n a "n & ) der beiden Sonnenräder gebildete Differenzbetrag ( n sg ) proportional zur Aunderung (&n.) der Drehzahl des'Leitantriebes (n 8 ) gegenüber deren Neundrebzahl (n..) gehalten wird,wobei die letztere Aenderung zwangsläufig stets proportional mit der Aenderung (Af") der speisenden Netzfrequenz verläuft, Einrichtung nach dem Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass der aus den Drehzahlen der beiden Sonnenräder gebildete Differenzbetrag»( A n ag ) so gewählt lird, entsprechend einer bestimmten Konstanten K = -n ag dase die hieraus resultierende Drehzahländerung s (ängt) des Antriebes der Steuerwandlermaschine (W1) deren Ausgangstrequenz (fl) derart verändert..daas die durch Schwankungen der speisenden Netzfrequenzen (f.) verursachten Se Ahkun-gen (fT) des Gesamtwandiers ausgeglichen werden,bzw. dass diese Endfrequenz au± einem konstanten Sollwert (f..) gehalten wird. 4. Einrichtung nach dem Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung oder Steuerung des Stellantriebes (U ) über eine Steuerleiteinrichtung (BL) mittels Spannii gsvergleiches zweler Tachometerdynamos,wovon das eine (T s ) proportional mit der Drehzahl des Leitantriebes (M.),das andere (T 9 ) proportional mit der Drehzahl des Stellantriebes läuftbewerkstelligt wird.derart dass der Spannungsvergleich mittels Ein- stellung von Widerständen in der Steuerleiteinrichtung (SL) die bestimmte konstante Proportionalität zwischen den Drehzahlen der Antriebe der Tachometerdynamos her- stellt.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis-4,dadurch gekennzeichnet.dass Drehsinn und Betrag der Dreh- zahlen (ngpla 18 ) der Sonnenräder derart in eine gegen- seitige Beziehung gebracht sind.dass die von Sonnen- rad zu Sonnenrad übertragene Leistung,bezeichaet als Differentialblindleir:,tung(Lby,stets grösser ist als die über den Steg trausforierte Leistung. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5,dadurch, gekennzeichnet.dass durch Umdrehung des Drehsinnes der Sonnenräder oder durch Spiegelung der für den Drehzahlverlauf des Stellantriebes massgebenden Proportionalitätsgeraden (g 9 ) an der Leitdrehzahl- ,geraden (9, ) mittels Umstellung der Widerstände in der Steuerleiteinrichtung (SL),der Leistungsfluss, von Sonnenrad zu Sonnenrad stets nur in der einen, gewünschten Eichtung.,vorzugeweise in der Richtung vom Stellantrieb (M 9 ) zum Leistungsantrieb lenkt wird. 7- Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass.in Ueberbrückung des Tachomiterspannungsverglei chs,durch manuelle Veränderung des Sollwerteinstellers (V) der Steuer- leiteinrichtung (SL) die Endfrequenz (fT) der, Gesamtwandlers stetig über einen grösseren Bereich verändert wird.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.odadurch gekonnzeichnet,dass der Gleichstrom motor des Stell- antriebes (M ) in an sich bekannter Weise in L*onard- 9 schaltung geregelt wird,wobei der Antrieb des Leonard- Generators (LG) an der Wolle des Synchronwandlers (SYW( erfolgt. ------------------------ Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ---------------------------- - In Betracht gezogene Druckschriften: 1) Grafe:Asynchronmotoren.Fachbuchverlag 1953, Seite 82. 2) Schweizerpatent Nr. 3391667. 3) Schweizerpatent Nr. 3311966.