DE1538346C

DE1538346C - Power supply system for approximately constant frequency

Info

Publication number: DE1538346C
Authority: DE
Inventors: Frederick Milton Little Silver NJ Potter (V St A)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Publication date: 1972-11-30

Description

weisen, bekanntgeworden, um mit Hilfe dieser Anordnung die Frequenz der Ausgangsspannung bei einem großen Änderungsbereich der Eingangsdrehzahl im wesentlichen konstant zu halten (AIEE-Transaction, Part. II, 1958, November, S. 351). Auch hier wird dies durch entsprechende Wahl bzw. Umschalten der Polzahlen des Maschinenpaares vorgenommen. have become known to use this arrangement to adjust the frequency of the output voltage to keep the input speed essentially constant over a large range of changes (AIEE transaction, Part. II, 1958, November, p. 351). This is also done here by selecting or switching accordingly made of the number of poles of the machine pair.

Schließlich ist auch eine Kaskadenschaltung bekannt, die aus einer Hintereinanderschaltung elektrischer, mechanisch gekuppelter Maschinen besteht, die elektrisch derart miteinander verbunden sind, daß der Primärkreis der zweiten Maschine an den Sekundärkreis der ersten Maschine angeschlossen ist (Lexikon der Elektrotechnik von G. Oberdorfer, 1951, S. 174). Die Ausgangswellen dieser beiden Maschinen sind über ein mechanisches Übersetzungsgetriebe miteinander gekuppelt. Durch Verändern der Polzahlen in der einen oder der anderen oder in beiden Maschinen können drei verschiedene Drehzahlbereiche eingestellt werden.
>j Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-Finally, a cascade circuit is also known which consists of a series connection of electrical, mechanically coupled machines that are electrically connected to one another in such a way that the primary circuit of the second machine is connected to the secondary circuit of the first machine (Lexikon der Elektrotechnik von G. Oberdorfer, 1951, P. 174). The output shafts of these two machines are coupled to one another via a mechanical transmission gear. By changing the number of poles in one or the other or in both machines, three different speed ranges can be set.
> j The object on which the invention is based is

■>' steht darin, eine Stromversorgungsanlage der eingangs definierten Art zu schaffen, die bei geringem elektronischem Schaltungsaufwand bei großem Änderungsbereich der Eingangsdrehzahl eine im wesentlichen konstante Ausgangsfrequenz liefern kann.■> 'is in it, a power supply system of the initially To create a defined type, with little electronic circuitry with a large range of change of the input speed an essentially can deliver constant output frequency.

Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Hilfsgenerator ständerseitig eine Gleichstromfeldwicklung, eine mehrpolige Ankerwicklung und eine mehrpolige Wechselstromwicklung und läuferseitig eine erste mehrpolige Ankerwicklung, eine Gleichstromfeldwicklung und eine zweite mehrpolige Ankerwicklung aufweist und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die die mehrpolige Ankerwicklung des Ständers in einer ersten Phasenfolge an die mehrpolige Wechselstromwicklung des Ständers anschließen, wenn die Drehzahl in einem ersten vorherbestimmten Bereich liegt, die ferner die mehrpolige Ankerwicklung des Ständers als Einphasen-Wicklung schalten und Gleichrichter zwischen diese Ankerwicklung und die mehrpolige Wechselstrom-According to the present invention, this object is achieved in a system of the type mentioned at the beginning solved in that the auxiliary generator on the stator side has a direct current field winding, a multi-pole armature winding and a multi-pole alternating current winding and a first multi-pole armature winding on the rotor side, has a DC field winding and a second multipolar armature winding and that Switching means are provided which the multi-pole armature winding of the stator in a first phase sequence Connect to the multi-pole AC winding of the stator when the speed is in a first predetermined range, which also includes the multi-pole armature winding of the stator as a single-phase winding switch and rectifier between this armature winding and the multi-pole alternating current

>' wicklung des Ständers einschalten, wenn die Drehzahl in einem zweiten vorherbestimmten Drehzahlbereich liegt, und die die mehrpolige Ankerwicklung des Ständers mit der mehrpoligen Wechselstromwicklung des Ständers in einem dritten vorherbestimmten Drehzahlbereich mit umgekehrter Phasenfolge verbinden, daß die zweite mehrpolige Ankerwicklung des Läufers des Hilfsgenerators mit der Feldwicklung des Hauptgenerators verbunden ist und daß eine Erregermaschine für die Gleichstromfeldwicklung des Ständers des Hilfsgenerators vorgesehen ist.> 'Switch on the stator winding when the speed is in a second predetermined speed range and the multi-pole armature winding of the stator with the multi-pole alternating current winding connect the stator in a third predetermined speed range with reversed phase sequence, that the second multi-pole armature winding of the rotor of the auxiliary generator with the field winding of the main generator is connected and that an exciter for the DC field winding of the stator of the auxiliary generator is provided.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles und unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention on the basis of an exemplary embodiment and with reference to the Drawing explained in more detail. It shows

; F i g. 1 schematisch einen Generator nach der Erfindung und; F i g. 1 schematically shows a generator according to the invention and

F i g. 2 schematisch den Frequenzumschalter.
Die in F i g. 1 dargestellte Stromversorgungsanlage besteht im wesentlichen aus drei Bauelementen: einem Wechselstrom-Hauptgenerator 1 und einem Hilfsgenerator 3 zum Erzeugen eines Stromes von der erforderlichen Erregerfrequenz und einer Erregermaschine 2 zum Erzeugen eines Stromes drehzahlproportionaler Frequenz zum Erregen des Hilfsgenerators 3. Der Hilfsgenerator 3 weist einen Ständer 4 und einen Läufer 5 auf. Der Ständer 4 weist mehrere Wicklungen auf, z. B. eine Zehnpol-Gleichstromfeldwicklung 6, eine Zweipol-Ankerwicklung 7 und eine Vierpol-Wechselstromwicklung 8, deren Funktion weiter unten beschrieben wird. Mit dem Ständer 4 steht in Wirkverbindung der Läufer 5, der ebenfalls mehrere Wicklungen hat, z. B. eine Zehnpol-Ankerwicklung 9, eine Zweipol-Gleichstromfeldwicklung 10 und eine Vierpol-Ankerwicklung 11, deren Funktionen ebenfalls weiter unten beschrieben werden. Die Anzahl der Pole der Läufer- und Ständerwicklungen kann, um in der erfindungsgemäßen Weise zu wirken, auch anders gewählt sein.F i g. 2 schematically the frequency switch.
The in F i g. 1 consists essentially of three components: an alternating current main generator 1 and an auxiliary generator 3 for generating a current of the required excitation frequency and an excitation machine 2 for generating a current of speed-proportional frequency to excite the auxiliary generator 3. The auxiliary generator 3 has a stator 4 and a runner 5. The stator 4 has several windings, e.g. B. a ten-pole direct current field winding 6, a two-pole armature winding 7 and a four-pole alternating current winding 8, the function of which is described below. The rotor 5, which also has several windings, is in operative connection with the stator 4. B. a ten-pole armature winding 9, a two-pole direct current field winding 10 and a four-pole armature winding 11, the functions of which are also described below. The number of poles of the rotor and stator windings can also be selected differently in order to act in the manner according to the invention.

Der Hauptgenerator 1 hat einen Ständer 12 und einen Läufer 13. Der Ständer 12 trägt eine feste Ankerwicklung 14, die beispielsweise als Vierpol-. Wicklung ausgeführt ist. In Wirkverbindung mit dem Ständer 12 steht der Läufer 13, der eine Wechselstrom-Feldwicklung 15 trägt, die beispielsweise ebenfalls vierpolig sein kann.The main generator 1 has a stator 12 and a rotor 13. The stator 12 carries a fixed one Armature winding 14, for example as a four-pole. Winding is carried out. In operative connection with the Stator 12 is the rotor 13, which carries an alternating current field winding 15, which for example also can be four-pole.

Die Erregermaschine 2 ist eine bekannte Permanentmagnetmaschine und hat einen Permanentmagnetläufer 16 und eine Dreiphasen-Ankerwicklung 17, die z. B. als Zehnpol-Wicklung ausgeführt ist. Es können auch andere Erregermaschinen verwendet werden. Der Permanentmagnet-Läufer 16, der Läufer 5 und der Läufer 13 sind gemeinsam auf derselben Welle befestigt, die durch eine Antriebsmaschine mit veränderlicher Drehzahl, z. B. durch einen Flugzeugmotor (nicht gezeigt), angetrieben wird. Der Ausgang ' der Ankerwicklung 17 der Erregermaschine 2 ist durch Leiter 18, 19 und 20 mit dem Eingang eines Spannungsreglers 21 verbunden. Der Ausgang des Spannungsreglers 21 ist über die Leiter 22 und 23 parallel zur Gleichstromfeldwicklung 6 des Hilfsgenerators 3 gelegt. Der Spannungsregler 21 kann ein auf die Feldwicklung 6 entsprechend der Ausgangsspannung des Generators 1 einwirkender Regler sein, der die Ausgangsspannung des Generators 1 über die Leiter 24, 25 und 26 erfaßt.The excitation machine 2 is a known permanent magnet machine and has a permanent magnet rotor 16 and a three-phase armature winding 17 which, for. B. is designed as a ten-pole winding. It other excitation machines can also be used. The permanent magnet rotor 16, the rotor 5 and the rotor 13 are fastened together on the same shaft, which is connected by a drive machine variable speed, e.g. B. is driven by an aircraft engine (not shown). The exit 'The armature winding 17 of the exciter 2 is through conductors 18, 19 and 20 to the input of a Voltage regulator 21 connected. The output of voltage regulator 21 is via conductors 22 and 23 placed parallel to the DC field winding 6 of the auxiliary generator 3. The voltage regulator 21 can be on be the field winding 6 corresponding to the output voltage of the generator 1 acting regulator, the the output voltage of the generator 1 via the conductors 24, 25 and 26 is detected.

Im Betrieb erzeugt die Gleichstromfeldwicklung 6 einen Wechselstrom in der drehenden Ankerwicklung 9. Der in der Ankerwicklung 9 erzeugte Strom wird durch die Gleichrichter 24 über die Leiter 25 und 26 an die drehende Gleichstromfeldwicklung 10 gelegt. Wenn die Wicklung 10 erregt ist, erzeugt sie einen Wechselstrom in der feststehenden Ankerwicklung 7. Der Ausgang der Wicklung 7 ist einmal über die Leiter 27, 28 und 29 durch einen auf bestimmte Frequenzen ansprechenden Schalter 30 an die feststehende Wechselstromwicklung 8 gelegt. Weiter ist der Ausgang der Ankerwicklung 7 durch einen Vollweg-Gleichrichter 31 und die Leiter 32 und 33 an die Wechselstromwicklung 8 gelegt. Die Schaltungsweise des Schalters 30 wird unten unter Bezug auf F i g. 2 erläutert werden.In operation, the DC field winding 6 generates an alternating current in the rotating armature winding 9. The current generated in the armature winding 9 is passed through the rectifier 24 via the conductors 25 and 26 is applied to the rotating DC field winding 10. When the winding 10 is energized, it generates an alternating current in the fixed armature winding 7. The output of the winding 7 is once over the conductors 27, 28 and 29 by a switch 30 responsive to certain frequencies to the fixed AC winding 8 laid. Next, the output of the armature winding 7 is through a full wave rectifier 31 and the conductors 32 and 33 are placed on the alternating current winding 8. The way of switching of switch 30 is described below with reference to FIG. 2 will be explained.

Die Wicklungen 8 und 11 sind Mehrphasenwicklungen mit gleicher Polzahl, z. B. mit je vier Polen. Die mehrphasige Erregung der Wechselstromwicklung 8 erzeugt bei gegebener Frequenz ein Drehfeld, dessen Drehzahl gleich ist dem Verhältnis der Frequenz zur Anzahl der Polpaare. Wenn also die vierpolige Wechselstromwicklung 8 mit 60 Hz erregt wird, dann dreht sich das Drehfeld mit 30 Hz oder 1800UpM. Wenn die Ankerwicklung 11 stationär wäre, dann würde dieses Drehfeld in der Ankerwicklung 11 entsprechende Ströme derselben Frequenz (60 Hz) induzieren. Wenn aber die Wicklung 11 inThe windings 8 and 11 are multi-phase windings with the same number of poles, e.g. B. with four poles each. The multi-phase excitation of the alternating current winding 8 generates a rotating field at a given frequency, its speed is equal to the ratio of the frequency to the number of pole pairs. So if the four-pole AC winding 8 is excited at 60 Hz, then the rotating field rotates at 30 Hz or 1800rpm. If the armature winding 11 were stationary, then this rotating field would be in the armature winding 11 induce corresponding currents of the same frequency (60 Hz). But if the winding is 11 in

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der entgegengesetzten Richtung bezüglich der Feld- einer nicht gezeigten Belastung verbunden ist. Aufthe opposite direction with respect to the field is connected to a load (not shown). on

drehung rotiert, dann ist ihre Ausgangsfrequenz gleich diese. Weise erzeugt die Ankerwicklung 14 drei ver-rotation rotates, then its output frequency is the same as this. Way, the armature winding 14 produces three different

ihrer Eingangsfrequenz (60 Hz), vermehrt um einen schiedene Frequenzbereiche.their input frequency (60 Hz), increased by a different frequency range.

Betrag, der gleich ist der Drehzahl multipliziert mit Bei dem oben angeführten Ausführungsbeispiel der Anzahl der Polpaare. Wenn umgekehrt das Feld 5 liegt die Frequenz bei Eingangsdrehzahlen zwischen in derselben Richtung wie die Ankerwicklung 11 4000 und 5300 UpM zwischen 333 und 442 Hz. Bei dreht, dann wird die Ausgangsfrequenz um denselben Eingangsdrehzahlen zwischen 5300 und 6400 UpM Betrag vermindert. Wird die Wechselstromwicklung 8 liegt die Frequenz zwischen 354 und 425 Hz, während durch Gleichstrom erregt, dann ist die Ausgangsfre- für Eingangsdrehzahlen über 6400 UpM die Frequenz der Ankerwicklung 11 gleich deren Drehzahl io quenz über 320 Hz liegt. Während also die Drehzahl mal der Anzahl der Polpaare. Der auf bestimmte Fre- steigt, wird bei jedem Schaltschritt die Frequenz erquenzen ansprechende Schalter 30 bestimmt die je- niedrigt.Amount that is equal to the speed multiplied by In the above exemplary embodiment the number of pole pairs. Conversely, if field 5 is the frequency at input speeds between in the same direction as the armature winding 11 4000 and 5300 rpm between 333 and 442 Hz. At rotates, then the output frequency will be the same input speeds between 5300 and 6400 rpm Amount reduced. If the alternating current winding 8, the frequency is between 354 and 425 Hz while excited by direct current, the output frequency for input speeds above 6400 rpm is the frequency the armature winding 11 is the same whose speed io quenz is above 320 Hz. So while the speed times the number of pole pairs. The one that rises to a certain frequency will quicken the frequency with every switching step Responding switch 30 determines whichever is low.

weils erforderliche Erregung durch Umkehren der Der auf Frequenzen ansprechende Schalter 30 istBecause the required excitation is by reversing the frequency responsive switch 30

Phasendrehung der Wechselstromwicklung 8 oder über die Leiter 40, 41 und 42 mit der AnkerwicklungPhase rotation of the alternating current winding 8 or via the conductors 40, 41 and 42 with the armature winding

durch Einsetzen einer Gleichstromerregung. 15 17 der Erregermaschine 2 verbunden. Die Ausgangs-by employing DC excitation. 15 17 of the exciter 2 connected. The initial

Da die Ausgangsfrequenz der Ankerwicklung 7 im frequenz der Erregermaschine 2 ist eine Funktion derSince the output frequency of the armature winding 7 in the frequency of the exciter 2 is a function of

ersten Falle (bei dem die Frequenz addiert wird) Drehzahl des Läufers 16, der auf derselben Welle wiefirst case (in which the frequency is added) speed of the rotor 16, which is on the same shaft as

gleich ist der Eingangsdrehzahl S₁ multipliziert mit der die Läufer 5 und 13 montiert ist.The same is the input speed S ₁ multiplied by which the rotor 5 and 13 is mounted.

Anzahl der Polpaare (z. B. 1), ist die Ausgangsfre- Im folgenden werden unter Hinweis auf F i g. 2 dieThe number of pole pairs (e.g. 1) is the output frequency. In the following, with reference to F i g. 2 the

quenz gleich S₁-+2 S,- oder äquivalent dem Falle mit 20 Schaltvorgänge zum Erzielen verschiedener Frequen-frequency equal to S ₁ - + 2 S, - or equivalent to the case with 20 switching operations to achieve different frequencies

drei Polpaaren (sechs Pole). Wenn die Frequenz sub- zen bei verschiedenen Drehzahlen erläutert. Die dreithree pole pairs (six poles). When the frequency is discussed at different speeds. The three

träniert wird, ist die Ausgangsdrehzahl 2S₁--15,- und die Ankerwicklung 7 bildenden Wicklungen 7 A, 75is saturated, the output speed is 2S ₁ --15, - and the armature winding 7 forming windings 7 A, 75

entspricht der Anordnung mit einem Polpaar (zwei und 7 C sind mittels der Leiter 27, 28, 29 und 43, 44,corresponds to the arrangement with one pole pair (two and 7 C are connected by means of conductors 27, 28, 29 and 43, 44,

Polen). Wenn Gleichstrom zur Erregung verwendet 45 mit den entsprechenden Schaltgliedern 46A, 465Poland). If direct current is used for excitation 45 with the corresponding switching elements 46A, 465

wird, dann entspricht die Frequenz der mit vier Pol- 25 und 46 C eines Dreipol-Schalters und den entspre-then the frequency corresponds to that with four pole 25 and 46 C of a three-pole switch and the corresponding

paaren erzeugten. chenden Schaltgliedern 47^4, 47B und 47 C einespairs generated. corresponding switching elements 47 ^ 4, 47B and 47 C one

Wenn die Eingangsdrehzahl des Läufers 5 inner- zweiten Dreipol-Schalters verbunden. Die Schalthalb eines ersten vorher bestimmten Bereiches liegt, glieder 47 B und 47 C sind mit den Schaltgliedern 46 B z.B. zwischen 4000 und 5300 UpM, verbindet der und 46 C über Kreuz verbunden. Der Leiter 4SA ver-Schalter 30 die zweipolige Ankerwicklung 7 mit der 30 bindet die andere Seite des Schaltgliedes 46A mit der feststehenden Wechselstromwicklung 8 mit Phasen- anderen Seite des Schaltgliedes 47A. Der Leiter 48 B drehung zum Addieren der Frequenzen, so daß der verbindet die andere Seite des Schaltgliedes 46 B mit Ausgang der Ankerwicklung 11 frequenzmäßig dem der anderen Seite des Schaltgliedes 47 C, und ein Ausgang von sechs Polen entspricht. Wenn die Ein- Leiter 48 C verbindet die andere Seite des Schaltgangsdrehzahl die obere Grenze des Drehzahl- 35 gliedes 46 C mit der anderen Seite des Schaltgliedes bereiches, d.h. bei diesem Beispiel 5300 UpM er- 47 B. Die Leiter 4SA, 48 B und 48 C sind über die reicht, wird der Schalter 30 betätigt und trennt die Leiter 49^4 bzw. 49 B bzw. 49 C mit den drei Wick-Ankerwicklung 7 von der Wechselstromwicklung 8 lungen SA bzw. 85 bzw. 8 C verbunden, welche die und schließt die Ankerwicklung 7 dann wieder über Wechselstromwicklung 8 bilden. Der Wicklungsstrang den Gleichrichter 31 und den Schalter 30 an die 40 8^4 ist über den Leiter 50 im Schaltglied 51C und den Wechselstromwicklung 8 an. Der Ausgang der Anker- Leiter 52 mit der Verbindung der Wicklungsstränge wicklung 7 ist nunmehr über den Gleichrichter 31 mit SB und 8C verbunden.When the input speed of the rotor 5 inner- second three-pole switch connected. The switching is within a first predetermined range, elements 47 B and 47 C are connected to the switching elements 46 B between 4000 and 5300 rpm, for example, and the and 46 C are connected crosswise. The conductor 4SA ver switch 30, the two-pole armature winding 7 with the 30, connects the other side of the switching element 46A with the fixed alternating current winding 8 with phase other side of the switching element 47A. The conductor 48 B rotation for adding the frequencies, so that the connects the other side of the switching element 46 B with the output of the armature winding 11 in terms of frequency that the other side of the switching element 47 C, and an output of six poles corresponds. When the single conductor 48 C connects the other side of the gear shift speed, the upper limit of the speed element 46 C with the other side of the shift element range, ie 5300 rpm in this example 47 B. The conductors 4SA, 48 B and 48 C are over the ranges, the switch 30 is actuated and separates the conductors 49 ^ 4 or 49 B or 49 C with the three Wick armature winding 7 from the alternating current winding 8 lungs SA or 85 or 8 C connected, which the and then closes armature winding 7 again via alternating current winding 8. The winding phase the rectifier 31 and the switch 30 to the 40 8 ^ 4 is via the conductor 50 in the switching element 51 C and the alternating current winding 8 on. The output of the armature conductor 52 with the connection of the winding strands winding 7 is now connected via the rectifier 31 to SB and 8C.

der Wechselstromwicklung 8 verbunden, die ihrerseits Der Eingang des Gleichrichters 31 ist ebenfalls mitthe AC winding 8 connected, which in turn The input of the rectifier 31 is also connected to

einphasig geschaltet ist und ein verteiltes Gleich- den Leitern 27, 28 und 29 verbunden. Eine Seite desis switched in single phase and a distributed equal to the conductors 27, 28 and 29 connected. One side of the

Stromfeld erzeugt. Das ergibt die Wirkung eines Vier- 45 Gleichrichters 31 ist über den Leiter 53 mit einerElectric field generated. This gives the effect of a four-45 rectifier 31 is via the conductor 53 with a

pol-Generators, und die in der Ankerwicklung 11 er- Seite des Schaltgliedes 51A verbunden. Die anderepole generator, and the in the armature winding 11 er side of the switching element 51A connected. The other

zeugte Frequenz ist die einer Vierpol-Maschine. Wenn Seite des Schaltgliedes SlA ist über den Leiter 54 mitThe generated frequency is that of a four-pole machine. If the side of the switching element SlA is on the conductor 54 with

die Eingangsdrehzahl eine weitere vorherbestimmte dem Leiter 4SA verbunden. Die andere Seite des the input speed another predetermined connected to the conductor 4SA. The other side of the

Drehzahlgrenze, z. B. 6400 UpM, erreicht, findet ein Ausgangs des Gleichrichters 31 ist über den Leiter 55Speed limit, e.g. B. 6400 rpm, an output of the rectifier 31 is via the conductor 55

weiterer Schaltvorgang statt. Der Ausgang der Anker- 5° mit einer Seite des Schaltgliedes 515 verbunden. Diefurther switching process takes place. The output of the armature 5 ° is connected to one side of the switching element 515. the

wicklung 7 wird vom Gleichrichter 31 getrennt und andere Seite des Schaltgliedes 51B ist über den LeiterWinding 7 is separated from the rectifier 31 and the other side of the switching element 51 B is over the conductor

über den Schalter 30 mit einer Phasendrehung, die 56 mit dem Leiter 48 C verbunden. Durch den Leitervia the switch 30 with a phase rotation, which is connected 56 to the conductors 48 C. Through the ladder

der obenerwähnten entgegengesetzt ist, verbunden, so 57 ist ein weiterer Kontakt am Schaltglied 51C mitthat is opposite to the above-mentioned, connected, so 57 is a further contact on the switching element 51C with

daß die Ausgangsfrequenz der Ankerwicklung 11 dem Leiter 48/4 verbunden.that the output frequency of the armature winding 11 is connected to the conductor 48/4.

nunmehr der Differenz zwischen vier und zwei Polen 55 In einem Drehzahlbereich, der beispielsweise vonnow the difference between four and two poles 55 in a speed range, for example from

entspricht, also zwei Polen. Dieser Zustand wird für 4000 bis 5300 UpM reicht, sind die Schaltglieder 46^4,corresponds to two poles. This state is enough for 4000 to 5300 rpm, the switching elements are 46 ^ 4,

Drehzahlen über 6400 UpM aufrechterhalten; bei 465 und 46 C in der gezeigten Stellung geschlossen,Maintain speeds above 6400 rpm; at 465 and 46 C closed in the position shown,

einer Verminderung der Drehzahl werden die Schalt- Dadurch wird der Ausgang der Ankerwicklung 7a reduction in the speed, the switching. The output of the armature winding 7

schritte umgekehrt. unter Phasendrehung mit der Wechselstromwick-steps reversed. phase rotation with the AC winding

Der Ausgang der Ankerwicklung 11 liegt über die 60 lung 8 verbunden, um einen Frequenzausgang zu erLeiter 34, 35 und 36 in Gegenphase zur Feldwicklung halten, der dem einer Sechspol-Wicklung äquivalent 15 des Hauptgenerators 1. Die Feldwicklung 15 wird ist. Wenn die Drehzahl in den nächsten Bereich ermit mehrphasigem Strom in Abhängigkeit von der höht wird, z. B. auf 5300 bis 6400 UpM, dann öffnet Erregung der Ankerwicklung 11 erregt. Die Erregung der Schalter 30 die Schaltglieder 46A, 465 und 46 C der Feldwicklung 15 induziert Ströme mit einer Fre- 65 und schließt die Schaltglieder 51^4 und 515. Gleichquenz, die von der Erregung der Feldwicklung 15 und zeitig wird das Schaltglied 51C betätigt, trennt den der Drehzahl der Ankerwicklung 14 abhängt, welche Leiter 52 und schließt den Leiter 57 an den Leiter 50 selbst durch die Ausgangsleiter 37, 38 und 39 mit an. Dadurch wird die Wechselstromwicklung 8 ein-The output of the armature winding 11 is connected via the 60 ment 8 in order to keep a frequency output to erLeiter 34, 35 and 36 in phase opposition to the field winding, which is equivalent to that of a six-pole winding 15 of the main generator 1. The field winding 15 is. If the speed is increased in the next range with multiphase current depending on the, z. B. to 5300 to 6400 rpm, then excitation of the armature winding 11 opens excited. The excitation of the switch 30, the switching elements 46A, 465 and 46 C of the field winding 15 induces currents with a frequency 65 and closes the switching elements 51 ^ 4 and 515. Simultaneous sequence, the switching element 51 C is actuated by the excitation of the field winding 15 and at the same time , separates which the speed of the armature winding 14 depends on which conductor 52 and connects the conductor 57 to the conductor 50 itself through the output conductors 37, 38 and 39 with. As a result, the alternating current winding 8 is

phasig an den Gleichrichter 31 gelegt, um so ein verteiltes Gleichstromfeld zu erhalten. Auf diese Weise arbeitet die Wechselstromwicklung 8 als Vierpol-Wicklung, und die Frequenz ist die einer Vierpol-Maschine. applied in phase to the rectifier 31 in order to obtain a distributed direct current field. In this way the alternating current winding 8 operates as a four-pole winding, and the frequency is that of a four-pole machine.

Bei einem weiteren Drehzahlanstieg in den Bereich von beispielsweise 6400 UpM findet ein weiterer Schaltvorgang statt. Die Schaltglieder SlA und 51B werden geöffnet, und das Schaltglied 51C trennt den Leiter 52 vom Leiter 57 und verbindet ihn mit dem Leiter 50. Weiter werden die Schaltglieder 47^1, 47 B und 47 C geschlossen, um den Ausgang der Ankerwicklung? mit entgegengesetzter Phasendrehung an die Wechselstromwicklung 8 zu legen, wobei also frequenzmäßig das Äquivalent einer Zweipol-Wicklung entsteht.If there is a further increase in speed in the range of, for example, 6400 rpm, another switching process takes place. The switching elements SlA and 51 B are opened, and the switching element 51C separates the conductor 52 from the conductor 57 and connects it to the conductor 50. Next, the switching elements 47 ^ 1, 47 B and 47 C are closed to the output of the armature winding? to put with opposite phase rotation to the alternating current winding 8, so in terms of frequency the equivalent of a two-pole winding arises.

Die Schalter 46, 47 und 51 werden durch geeigneteThe switches 46, 47 and 51 are by suitable

bekannte, auf Drehzahlen ansprechende Mittel bei den vorbestimmten Drehzahlen betätigt. Diese Mittel sind nicht Gegenstand der Erfindung.known speed responsive means operated at the predetermined speeds. These funds are not the subject of the invention.

Obwohl beim vorliegenden AusführungsbeispielAlthough in the present embodiment

ä die Erfindung an einer Einrichtung mit drei verschiedenen Frequenzen für drei verschiedene Drehzahlbereiche beschrieben wurde, können auch andere Einteilungen der Drehzahlbereiche vorgesehen werden. Der Sinn der Anwendung verschiedener Stufenä the invention on a device with three different frequencies for three different speed ranges has been described, other classifications of the speed ranges can be provided. The sense of applying different levels

ίο liegt darin, die Ausgangsfrequenz innerhalb eines möglichst kleinen Bereiches zu halten, wenn die Eingangsdrehzahl sich in einem vorgegebenen Bereich ändert. Wenn die Drehzahl sich nur in einem kleinen Bereich ändert, genügt eine Stufe. Es können auch andere Kombinationen von Wicklungen verwendet werden; die Auslegung ist dabei von dem Drehzahlbereich und der Ausgangsfrequenz abhängig.ίο is to keep the output frequency within a to keep the range as small as possible when the input speed is in a specified range changes. If the speed only changes within a small range, one step is sufficient. It can also other combinations of windings can be used; the design depends on the speed range and the output frequency.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Power supply system with a variable speed alternating current main generator, whose output frequency varies only a little over certain speed ranges, namely gradually changes, and with a winding switchable auxiliary generator to generate a Excitation current of variable frequency for the main generator, in which the main generator and the auxiliary generator are coupled for common rotation, characterized in that, that the auxiliary generator (3) has a direct current field winding on the stator side. (6), a multi-pole Armature winding (7) and a multi-pole alternating current winding (8) and a first on the rotor side multi-pole armature winding (9), a direct current field winding (10) and a second multi-pole Has armature winding (11) and that switching means (30) are provided which the multi-pole armature winding (7) of the stator (4) in a first phase sequence to the multi-pole alternating current winding (8) connect the stator when the speed is in a first predetermined range, which also switch the multi-pole armature winding (7) of the stator as a single-phase winding and Rectifier (31) between this armature winding (7) and the multi-pole alternating current winding (8) of the stator when the speed is in a second predetermined speed range and the multi-pole armature winding (7) of the stator with the multi-pole alternating current winding (8) the stator in a third predetermined speed range with reverse Connect phase sequence that the second multi-pole armature winding (11) of the rotor of the auxiliary generator (3) is connected to the field winding (15) of the main generator (1) and that an exciter (2) provided for the direct current field winding (6) of the stator of the auxiliary generator (3) is.

The. The invention relates to a power supply system having a variable speed Drivable alternating current main generator, the output frequency of which extends over certain speed ranges changes only a little, in stages, and with an auxiliary generator that can be switched over for generating an excitation current of variable frequency for the main generator, in which the main generator and the auxiliary generator are coupled for common rotation.

It is already a machine for generating alternating current at a substantially constant frequency became known when the engine speed changes (French patent specification 1 253 144). This machine consists of a main induction generator with a rotor with excitation winding and a stator with output winding, further from a static frequency converter for conversion the output of the exciter to the slip frequency. This known machine also has connections between the output windings of the exciter and the input of the frequency converter and between the output of the frequency converter and the excitation windings of the main generator, the rotor the main generator, the rotor of the exciter, the frequency converter and the connections on a common Shaft are mounted. To control the frequency converter, a reference voltage of im ίο essential constant frequency and also a device for deriving a signal derived from the reference voltage required. This Device for deriving the signal, which is used to control the frequency converter, consists of a rotating transformer with a stator and a rotor that are also on the common Shaft is mounted. This known machine is very expensive, especially since the frequency converter consists of a Variety of electronic circuits and rectifying devices exist that are also based on the common Shaft are mounted, so that this known machine is fragile and relatively complicated. In this known machine, the field winding of the output generator is derived from the output of the input generator excited with a frequency corresponding to the respective speed.

It is also a generator with switching means responsive to certain speeds for frequency switching became known (French patent specification 1,441,984). However, these switching means are used to switch the generator from constant to variable frequency in a certain range. If the speed of the drive machine varies greatly, it is also known to use an intermediate drive that provides a constant drive speed to drive the generator (German Auslegeschrift 1 117 204). Such intermediate gears are complicated and increase the dimensions of the whole device and are also difficult to control.

But there are also systems known which do not keep the frequency of the output exactly the same, but rather only within a more or less large frequency range. So is an electricity system with asynchronous Three-phase generators with variable speed and constant number of periods became known, in which two genera-so to utilize different speeds of the drive motors gates are set up for cascade connection (Swiss patent specification 44 282). The Generators have the same or different numbers of poles. Furthermore, each individual generator can be used for different Pole numbers can be set up to be switchable, and only one can be used for certain speeds individual generator can be put into operation.

In another such electricity system, the frequency of the output voltage is used to keep the frequency constant uses a single alternator arranged to provide both Poles of the stator and the poles of the rotor can be switched (USA.-Patent 2,157,830). The The poles of the rotor are switched using slip rings, which is not only cumbersome, but also entailed additional expenditure in terms of manufacturing costs and maintenance costs.

It is already an arrangement consisting of two generators that have a common shaft.