Dr e 1, #- t _L,1-i--,n a s c h i
)-.. 0
DA-9 #'ei-iiii Len ic#lra(lerr(-,gtc,r nis,-t#-#chiner.
Lst best-i.mmt
(ILirc h e i n-2 MY.,Jun-- der i'-, Iraddrei,..-all!
an die
ochwindigkeit des von der Netzfrequenz erzeugten StUnderdrehfeldes,
wobei das erze'ugte bzw. aufgenommene Moment abhdngig Ist von
dem
Winkel zwischen der Polraderregerfeldachse und dem StUnderdrehfeld,
welcher aus StabilitUtsgrUnden einen Betrag von 90 0
nicht Uber-
schreiten darf. Jie 2requenzstarre Verknüpfung des Polradwinkels
miz dem mechanischen Moment einerseits und mit der
Wirk- und 31ind-
leineung der iaschine andererseits, bringen neben den bekannten
Stabillt!:sproblemen auch noch den Nachteil mit, daß die elektrische
Wirk- und Elindleistung nicht unabhängig voneinander einstellbar
sind
uni eine mechanische Leistung nur mit synchroner Drehzahl zu
bzw.
abgefUhrt vierden kann.
Bei ietzkupplungsumfo rmern-zwischen Drehstromnetzen unterschiedlicher
irequenz ist es bekannt, den Läufer einer Drehstrommaschine
so
zu speisen, daß das von ihm erzeugte Drehfeld nicht starr an
die
Li-ferstellung gebunden ist, sondern relativ zum Läufer genau
gegen-
läufig um den Betrag gedreht wird', um den der Läufer relativ
zum
Ständerdrehfeld schlUpft, so daß unabhängig von der Läuferdrehzahl
die
stinder- und läuferseitig erzeugten Drehfalder eine bestimmte
gegen-
seitige Lage beibehalten, welche durch die unabhängig voneinander
vorgebbaren Blind- und Widdeistungskomponenten der Drehstrommaschine
festgelegt wird. Bei dieser bekannten Netzkopplang wird die
in den
Läufer eingespeiste Schlupffrequenz mittels einer auSendigen
Maschi-
nenkaskade erzeugt, welche aus zwei Steuersynahronmaschinen,
einem
nachgeordneten Frequenzwandler in Porm einer Kommutatormaschine
und
einer deren Ausgangsspannung verstärkenden Scherbiusmaschine
erzeugt-.
lachteilig bei dieser Änordnung ist die Verwendung reisIv kompli-
Gerter, nicht wartungsfreicr potierender Maschinen. Insbesondere
wirfe-.'#Jer Einsatz der Kommutatormaschine gewisse Probleme
auf, welch.
von der Kommutierung, noch durch eine schlupffrequenz-
ge Ver':nderun g der Phasenlage der ihr zugeführten
Spannung
wo-jurch zus-itzliche Kompensationsmaßnahmen,
Regler, erforderlich werden.
be#,-te-,#-. bei einer .-,rehs-1.-.-ommaschine mit drehzahlunab-
Führung des L-'-uferdrehfeldes das
vc-,r:--ic.#7ender Erfindung darin, den L,:-1'.uferwicklungen
über
Erregerstr-Ume mittels von Strom-
_C :-eSteuerten insbesondere Thyristoren, einzu-
e n -e erw:;Iinten, Nachteile der bekannten Anordnung
werden ver-
außerjem wird das urabh;-*tr.gig von der Läuferdrehzahl
1 r t d ein 1---nderfe'd umlaufende
L-*iuferdrehfeld mit ruhenden
-11 gemein bei m-phasigen Läuferwicklungen anwendbai
Ii-inn der re-!-1-.i-v zum Läufer mit Schlup-Lo.-LPreqnez =laufende
II"- _U -.ur#gsv-ektor aus m Komponenten zusammengesetzt
wird.
2aIle kUnnen zwei um 90 0 elektrisch gegeneinander
-1#'.'.uferw-#'.,2klungen verwendet werden. Es läßt sich dann
der
recht-#-,r-nk7'g aufeinanderstehenden Komponenten zusammenge-
-Drel,.durchflutungsvektor nach einem weiteren Merkmal der
in besonders einfacher Weise entsprechend vorgebbarer
Lei bezüg'-'ch seiner Phasenlage zum Ständerdrehfe-ld-
vekt.c.- --:'estleger., CD wenn ein den Sinus- und Kosinuswert
des verUnder-
Winkels -,#- zwischen dem Netzspannungsvektor 4dt und
einer Läufer-
er--f'as-eeiides Polradwinkelmeßger--it verwendet wird, dessen
Ausgangsspannungen einer 11ultiplikationseinrichtung zugeführt
sind,
welc',i-je unter Verviendung zweier konstant und unabhängig
voneinander
wUlbaren, der gewUnschten Wirk- bzw. Blindleistung roportionalen
11. - p
die Stromregiersollwerte bildet.
Bei einem laufend ver-*inderlichen Polradwinkel werden die
in den
L:.'Zufe#-,.-"--4ckil-ungen eingepr.;Iigten Erregerströme Wechselströme
mit
Schlurffrequenz. Zur Verminderung der dadurch bedingten Verluste
-im L;;ufereisen ist es nach einer.weiteren Ausgestaltung der
Erfindung
vor7e-'--haft, wenn ein magnetisch rotationssymmetrischer,
geblechter
L'-iufer verwendet wird. Auf eine Dämpferwicklung kann dann
ver-
zi-21..tej.- werden.
Das Pcl---adwinkelmeßgerdt kann in weiterer Ausgestaltung der
E-i.'--'.-,.'Äung aus drei gleicbachsig zwischen zwei Lichtquellen-und
ihnen
-uguor-'-e#en zo-oelementen rotierenden Polarisationsfiltern
bestehen,
-,-;obe4 das eine Polarisationsfilter auf einem Wellenende
einer
un.elasteten Hi-L-fSSIrnchronmaschine und die beiden anderen
lolarisationfilter mit unterschiedlichenlÜrchmessern und gegenein-
ander um ein Viertel einer Polteilung verdreht auf-einem Wellen'
erde de.- S.-,-nchronmaschine angebracht sind. Die Ausgangeströme
der
Potcelemente werden zweckm-;ßigerweise verstärkt und ergeben
nach
Abzug ei nes konstanten Wertes unmittelbar dem Sinus- bzw.
dem
Ko#-,nuswert des jeweiligen Polradwinkels proportionale Ausgangs-
#-r**3e!i, ohne daß eine weitere Umrechnung erforderlich
wird.
DJ.e der er PJndu,.ic#--srz.'rem' ßen Drehstrommaschine in
einem
r(-,*".a-#i-.r großen Drehzahlbereich ein konstantes Motormoment
bei
,ii-j:--ibh***n,-,i-9 davon ein--tellbarer Blindleistung abzugeben,
macht sie auch
zur r#ve.>idu.,#r, als Phasensciiieber mit Wirkleistungspufferung
geeignet.
fUr Kann '='#em:;2 einem weiteren Merkmal der Erfindung-der
die
bestimmende Einstellwert innerhalb eines bestimmten
Drel*-iza.'j-'.ber--ic'.,ies drehd-Iahlunabh#-i.ngig von einem
Wirkstromregler
gefUhrt Dabei kann eine selbsttätige Ablösung durch einen
bei Überschlieiten des zulässigen Drehzahlbereiches
dadurch erreicht werden, daß der Einstellwert vom Wirkstromregler
über
eir. Llegrenzungsglied und von einem Drehzahlregler über ein
SChwell-
wer-L.,-,'-ied beeinflußt i#t.
Die sei nachstehend an Hand der Fl-uren näher ve ranschau-
ilZ, .
f-Ir dken Fall einer zweiphasigen Läuferwicklung schematisch
die relative Zuordnung-zweier um 90 0 elektrisch gegeneinander
versetzten Erregerfeldachsen 1 und 2 zum mit'% bezeichneten
!.'e-.zzpaiinungszeiger. Der Polradwinkel zwischen der mit
1 bezeichneten
Erregerfeldachse und dem Netzspannungsvektor welcher sich
-e2.spielswe.-,Lse bei blotorbetrieb im Gegenuhrzeigersinn
drehen möge"
ist mit bezeichnet. Die geometrische Summe der in den Achsen
1
und 2 erzeugten Erregerfelder ergibt bei Rotation des
Läufers ein resu«
tierendes Drehfeld, welches mit dem Ständerdrehf,eld bzw. mit
dem
Netzspannungszeiger V, den nicht dargestellten Lantwinkel
A bildet.
Dieser entspricht in dem bekannten, unter Vernachlässigung des
ilim's--iien Widerstandes der Stinderwicklung in Fig, 2 gezeichneten Stromdiagramm
der Synchronmaschine dem Winkel zwischen der Blinds'Lroma--hse-Ib und.dem Erreger,strom
I., welcher sich als die geometri-3ohe Summe der in den beiden rechtwinklig zueinander
stehenden #leIderrer-erachsen 1 und 2 aufgebrachten DurChflutungen I und
I !D el e2 j.ars4"-el--'Lt. Zur st:---"nder.-Peldsynchronren Führung des
Zeigers I "d. h. zur el '2*:-.'-,a--,z:,arii- e-nes konstanten Lastwinkels
G unabhängig von der.-Änderung Jes PolradwinkeIls 7-',.werden die Amplituden
der Erregerströme I el und 1 e2 erfJ-.-.dui-.-gsgem;'-iß polradwinkelabh*,3-ngig
nach folgender Beziehung L c2, 7 3 C-
1., 2-- I'm . cos ( n#
- / J ) ( i )
I e2 #-- I e . Bin ( Z - A) (2)
)ie Gleichungen (1) und (2) beschreiben einen Vektor des Betrages I e
, vielcher hinter dem Vektor Iel stets um den- Winkel -zurückbleibt, also
mit der Blindstromachse immer den Winkel bildet. .";araus ergibt sich, daß bei einmal
erfolgter Fixierung des Zeigers &Z
I e und damit des resultierenden Läuferdrehfeldes
diese relativ zum St:inderdrehfeld stets beibehalten wird, unabhängig ob und in
welc-*t-.em Umfange sich der jeweilige Polradwinkei eC verändert. Vom ',Tetz her
gesehen verhält sich die erfindungsgemäße Drehstrommaschine wie eine Synchronmaschine.
praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung,
j*e Tatsache ausnützt, daß der Erregerstrom
1 zusammengesetzt
e
#IJerd-en kann aus einer mit I eb bezeichneten Blindkomponente
und einer
I inezeichreten '.iirkkomponente. I ew stellt dabei den primär-
und bei konstanter rietzspannung auch die Ivirk-
"ing d,- ir, w,
die Größe I den primlIrseitigen Blindstrom
eb
Und' '.,irrie" -erunz-sstrom umfaßt.
--/-e jerw um 90
icklung e-«Lner Drehstrommaschine 3 mit zwei
0
gegeneinander versetzten Läuferwicklungen ist an, ein
a.,-.-",-,esc. ilossen. Zur Nachbildung des'Netzvektors
#i dient
c...i-2#..cer'L3-,ufende S,%,nch#-oiimaschine 4. Ein mit
5 beZ'eidhneteB
T'o'Lrad#v-'Liikelmeßger-.;t, dessen Wi-rkungsweise später
noch im einzelnen
wird, zwei Ausgangs-spannungen welche dem Sinus- un#
aeni Kosiijuz-we.-t des Polrad winkels J, proportional
und den Eingangs-
7 und 8 einer :..izltiplL-iereinrichtung zugeführt
sind. An
» 'teren Eingan,-sklemmen der Multipliziereinrichtung
liegen
Gleichspannungen, welche den gewünschten Werten der Wirk-
U istungskomponente I ew und I eb proportional sind.
Die-
enth...
T"U'- -#I- z i e r c 21, 'ung -:lt v-eran
sich bekannte Multiplizier-
-Leder--,', bis Idi. Die Aüsgänge der läultiplizierglieder
11 und 12
einer Misclistelle 15 summiert, während in einer zweiten
16 das Ausgangssitynal des Multipliziergliedes 14 von
dem
-t#p!4zierg,'iedes 13 subtrahiert wird. Wie aus,der
dargestellte-
ersichilich ist, können an den mit 17 und
18 be-
Ausgangsklemmen folgende Ströme erhalten werden:
leb os jk + I ew s in
I e Ieb sinat, - Iew * COSO(I-
2
'ic '"e-;-huiig en (3 3) und (4) entsprechen
den zuvor erwähnten
(l# und (2) unter BerUcksichtigung, daß
Die 17 und 18 sind mit den Sollwert-eingängen
zweier Strom-
regle-- 19 und zugefährt, denen Steuersätze 21 und 22
zur
Steuerung v3n ill den 13,--regerkreisen liegenden Stromtoren
nachge-
,.r.--1.2,.et sind, ae##che von einem beliebigen Wechselstromnetz
23
werden k#-#nnen. Stromwandler 24 und 25 führen zwei
den
jeweiligen 7-:5rregerr,-tri5men i In den beiden Wi.cklungsachsen
prop ortionale
Größen den Stromreglern 19 und 20-als Istwert zu. Durch
genügend
-#ro3o Verstirkung der St-romregler und entsprechend große
Decken-
spa.nr,-u--,g in den Muferkreisen kann erreicht werden, daß
die
uraktisch immer den an den Klemmen 17 und
18 erscheinen-
den Soilwerten eiittsprechen. Mit der in Fig. 3 dargestellten
Einrichtug
Aann also die `Jirk- und Blindkomponente des Erregerstromes
unmittelbar
und unabhUngig voreinander f estiplegt werden, wobei
diese Festlegung
bei jeder beliebigen Stellung des Polrades unverändert beibehalten
bleibt. Damit entfallen die bei üblichen Synchronmaschinen
auf-
tretende Stabilitätsprobleme.
Für den Motorbetrieb ergeben sich die in Fig. 4 waagrecht ver-
,1
#,#p11.enden. Drehmoment--D-rehzahlkennlinien. n
s bedeutet diä durch die
Fe-t:-,'Lre("uenz festLe-"Leg-te synchrone Drehzahl. Es ist
eine Unabhängig-
keit des rlotormoments von der Drehzahl in einem weiten Drehzahlbereich
erkennbar,-wobei die Größe des erzielten Motbrmoments.von dem
wähl-
baren Param -eter I ew abh'ingt. Zum Vergleich sind im Diagramm,
der Fig. 4 auc . it
noch die mit SM und ASM bezeichneten Kennlinien
einer
S-.nchroni-riascliine und einer Asynchronmaschine dargestellt.
zei-t- eine Möglichkeit zur gerätetechnischen'Realisierung
des
Pollradw.-;-nkelmeß.-.e.-,-ites.. In-ein Gehäuse
26 ragt das Wellenende 27 der
SYnchrinmaschine 3 sowie das Viellenende 28 #ein@r-
zur Na:chbildung
des NelUzspannungszeigers /t-t dienenden unbelas teten Hilfssynchron-
maschine 4 geringer Leistung. Das Wellenende 28 trägt
ein vorzugs-
weLje scheiben'Lörm.-;Ll-le,-3, polarisiertes Lichtfilter 29.
Zwischen diesem
und der der Synbhronn.aschine 4 zugekehrten Gehäusewandung
sind raumfest
zwei Lichtquellen 30 und 31 in unterschiedlichem
Abstand von der
Dreliachge angeordnet. Auf dem Wellenende 27 der-Synchr.onmaschine
31 befinden sich zwei scheibenförmige Pola*r isation.stilter
32 und 33
mit unterschiedlichem Durchmessex, deren Polarisationaebenen
gegenein-
ander um ein Viertel einer Polteilung verdreht sind.- Dies
bedeutet
bei#I:pIelsweise,bei einer Maschine mit der Polpaarzahl
p = 2 einen
räumlichen Verdrehungswinkel von 45 0, Die Anordnung
ist so getro-ffen,
da.-3 die feststehenden Lichtquellen 30 und
31 ihr Licht Jeweils'
nur durch zwei gegenüberliegende Polarisationsfilter senden.-Infolge
des P.olarisationsäffektes-wird je nach der räumlichen-Stellung
zweier umlaufender Filter zueinander mehr oder weniger licht
auf die
V %. Dr e 1, # - t _L, 1-i -, na sc hi ) - .. 0
DA-9 # 'ei-iiii Len ic # lra (lerr (-, gtc, r nis, -t # - # chiner. Lst best-i.mmt
(ILirc h ei n-2 MY., Jun-- der i'-, Iraddrei, ..- all! To the
speed of the standard rotating field generated by the mains frequency,
where the generated or recorded moment is dependent on the
Angle between the pole wheel exciter field axis and the stator rotating field,
which, for reasons of stability, does not exceed an amount of 90
may walk. The fixed frequency linkage of the rotor angle
with the mechanical moment on the one hand and with the active and
control of the machine on the other hand, bring in addition to the known
Stable!: Problems also have the disadvantage that the electrical
Active and Elind power cannot be set independently of one another
uni mechanical power only with synchronous speed to or
can be discharged.
With ietzkupplungsumformern - different between three-phase networks
It is known that the rotor of a three-phase machine is like this
to feed that the rotating field generated by it is not rigidly attached to the
Li-fer production is bound, but relative to the runner exactly opposite
is rotated by the amount 'by which the runner is relative to the
Stator rotating field slips, so that regardless of the rotor speed the
Turning fields generated on the stern and rotor sides have a certain opposing
lateral position maintained by the independent
Predeterminable reactive and resistance components of the three-phase machine
is determined. In this well-known network, the in the
Slip frequency fed into the rotor by means of an external machine
nenkaskade, which consists of two control synchronization machines, one
downstream frequency converter in Porm a commutator machine and
a Scherbius machine that amplifies its output voltage.
the disadvantage of this arrangement is the use of reisIv compli-
Devices, not maintenance-free potent machines. In particular
raise -. '# The use of the commutator machine raises certain problems, which.
commutation, still through a slip frequency
ge Ver ': nderun g of the phase position of the voltage supplied to it
where additional compensation measures,
Regulator, may be required.
be #, - te -, # -. with a .-, rehs-1.-.- machine with speed-independent
Management of the L-'bank rotating field that
vc-, r: - ic. # 7 of the invention in that the L,: - 1 'bank windings over
Excitation current by means of current
_C : -e Controlled thyristors in particular,
e n -e Erw:; Inside, disadvantages of the known arrangement are
besides that, the urabh; - * tr.gig from the rotor speed
1 r t d a 1 --- nderfe'd encircling lateral rotating field with stationary
-11 common to m-phase rotor windings
Ii-inn der re -! - 1-.iv to the runner with slip-lo.-LPreqnez = running
II "- _U -.ur # gsv-ektor is composed of m components.
2aIle two can electrically oppose each other by 90 0
-1 # '.'. Uferw - # '., 2 sounds can be used. It can then be the
right - # -, r-nk7'g stacked components together
-Drel,. Durchflutungsvektor after a further feature of the
accordingly predeterminable in a particularly simple manner
Lei in relation to its phase position to the stator rotary field
vekt.c.- -: 'estleger., CD if a sine and cosine value of the
Angle -, # - between the mains voltage vector 4dt and a rotor
er - f'as-eeiides Polradwinkelmeßger - it is used whose
Output voltages are fed to a multiplication device,
welc ', i-je using two constant and independent of one another
Desired, proportionate to the desired active or reactive power
11. - p
forms the current control setpoints.
With a continuously variable rotor angle, the
L:. 'Zufe # -, .- "- 4ckil-ungen
Shuffle frequency. To reduce the resulting losses
According to a further embodiment of the invention, it is in the sea
vor7e -'-- liable if a magnetically rotationally symmetrical, laminated
L'-iufer is used. A damper winding can then be
zi-21..tej.- become.
The Pcl --- adwinkelmeßgerdt can in a further embodiment of the
Egg. '-'.-,.' Äung from three equiaxed between two light sources - and them
-uguor -'- e # en zo-elements consist of rotating polarization filters,
-, -; obe4 the one polarization filter on one shaft end of a
unloaded Hi-L-fSS synchronous machine and the other two
lolarization filters with different diameters and opposing
another twisted by a quarter of a pole pitch on-a shaft '
earth de.- S .-, - synchronous machine are attached. The output currents of the
Pot elements are expediently reinforced and yield after
Deduction of a constant value directly from the sine or the
Ko #, nus value of the respective rotor angle proportional output
# -r ** 3e! i, without any further conversion being necessary.
DJ.e der er PJndu, .ic # - srz.'rem 'ßen three-phase machine in one
r (-, * ". a- # i-.r large speed range a constant engine torque at
, ii-j: - ibh *** n, -, i-9 of which - delivering adjustable reactive power, does it too
zur r # ve.> idu., # r, suitable as phase shifter with active power buffering.
for can '='#em:; 2 another feature of the invention - the
determining setting value within a certain
Drel * -iza.'j - '. Ber - ic'., Ies rotation-Iahl-independent # -i.ngig from an active current regulator
This can lead to an automatic replacement by a
if the permissible speed range is exceeded
can be achieved in that the setting value from the active current controller via
eir. Limitation element and from a speed controller via a threshold
who-L., -, '- ied influences i # t.
This is shown in more detail below using the corridors.
Ilz.
f-Ir dken the case of a two-phase rotor winding schematically
the relative assignment of two to each other by 90 0 electrical
offset excitation field axes 1 and 2 to the marked with '%
!. 'e-.zzpaiinungszeiger. The pole wheel angle between that designated by 1
Excitation field axis and the mains voltage vector which is
-e2.game-, turn the looseness anti-clockwise during blotor operation "
is marked with. The geometric sum of the 1
and 2 generated excitation fields gives a result when the rotor rotates
tierendes rotating field, which with the stator rotary field, eld or with the
Mains voltage vector V, which forms Lantwinkel A, not shown.
In the known current diagram of the synchronous machine, which is shown neglecting the resistance of the stator winding in FIG -3ohe total in the two mutually perpendicular # leIderrer-erachsen 1 and 2 applied by flooding and I I D el e2 j.ars4 "-el - 'Lt to st. ---"! nder.-Peldsynchronren guiding the Pointer I "ie. To el '2 *: -.'-, a -, z:, arii- e-nes constant load angle G independent of the change of the pole wheel angle 7 -',. The amplitudes of the Excitation currents I el and 1 e2 erfJ -.-. Dui -.- gsgem; '- iß pole wheel angle-dependent *, 3-ngig according to the following relation L c2, 7 3 C- 1., 2-- I'm . Cos (n # - / J) (i) I e2 # - I e . Bin ( Z - A) (2)) he equations (1) and (2) describe a vector of the magnitude I e , many after the vector Iel always around the - Angle remains, i.e. always forms the angle with the reactive current axis. . "; araus follows that once the pointer & Z I e and thus the resulting rotor rotating field have been fixed relative to the St: ind rotating field, this is always maintained, regardless of whether and to what extent the respective pole wheel angle eC changes . Seen from the 'Tetz' point of view, the three-phase machine according to the invention behaves like a synchronous machine. practical embodiment of the invention,
j * e exploits the fact that the excitation current 1 is composed
e
# IJerd-en can consist of a reactive component, labeled I eb, and a
I ine marked '.ir component. I ew represents the primary
and with constant rift voltage also the Ivirk-
"ing d, - ir, w,
the quantity I is the primary reactive current
eb
And ''., Irrie "-runz-sstrom includes.
- / - e jerw around 90
Development of a three-phase machine 3 with two 0's
staggered rotor windings is on, on
a., -.- ", -, esc. ilossen. Serves to simulate the network vector #i
c ... i-2 # .. cer'L3-, ufende S,%, nch # -oiimaschine 4. A 5 beZ'eidhneteB
T'o'Lrad # v-'Liikelmeßger - .; t, the mode of operation of which will be explained later in detail
two output voltages which correspond to the sine and #
aeni Kosiijuz-we.-t of the pole wheel angle J, proportional and the input
7 and 8 are fed to a: .. izltiplL-ieinrichtung. At
» '''''''''''' Are located at the rear input, terminals of the multiplier
DC voltages, which correspond to the desired values of the effective
U istung component I ew and I eb are proportional. The-
contains ...
T "U'- - # I- zie r c 21, 'ung -: lt v-er per se known multiplier
-Leather--, ', to Idi. The outputs of the multiplier elements 11 and 12
a Misclistelle 15 summed up, while in a second
16 is the output of the multiplier 14 from the
-t # p! 4zierg, 'each 13 is subtracted. As from, the depicted-
can be found at the 17 and 18
Output terminals the following currents can be obtained:
leb os jk + I ew s in
I e Ieb sinat, - Iew * COSO (I-
2
'ic '"e-; - huiig e n (3 3) and (4) correspond to those mentioned above
(l # and (2) taking into account that
17 and 18 are connected to the setpoint inputs of two current
regle-- 19 and supplied, to which tax rates 21 and 22 apply
Control v3n ill the 13, - control circuits lying electricity gates after
, .r .-- 1.2, .et are, ae ## che from any alternating current network 23
can be. Current transformers 24 and 25 lead to two
respective 7-: 5 exciters, -tri5ms i In the two axes of motion prop ortionale
Sizes the current regulators 19 and 20 as actual value. By enough
- # ro3o amplification of the current regulator and correspondingly large ceiling
spa.nr, -u -, g in the bank circles can be achieved that the
as a matter of fact always the appearing at terminals 17 and 18
agree with the soil values. With the Einrichtug shown in Fig. 3
The direct and reactive components of the excitation current can be seen immediately
and f unabhUngig each other are estiplegt, wherein this determination
Maintain unchanged in any position of the pole wheel
remain. This eliminates the need for common synchronous machines.
emerging stability problems.
For the engine operation, the horizontally shown in Fig. 4 result.
,1
#, # p11.end. Torque - speed characteristics. n s means diä through the
Fe-t: -, 'Lre ("uenz festLe-" Leg-te synchronous speed. It is an independent
speed of the rotor torque over a wide speed range
recognizable, -whereby the size of the achieved engine torque. of the selected-
depends on the parameter I ew. For comparison, the diagram shows
of Fig. 4 also . it
nor the characteristics marked with SM and ASM
S-.nchroni-riascliine and an asynchronous machine are shown.
zei-t- a possibility for the device-technical realization of the
Pollradw .-; - nkelmeß .. e .-, - ites .. In a housing 26 protrudes beyond the shaft end 27 of the
SYnchrinmachine 3 as well as the vial end 28 # a @ r- for formation
of the supply voltage indicator / unloaded auxiliary synchronous
machine 4 low power. The shaft end 28 carries a preferred
weLje disk'Lörm .-; Ll-le, -3, polarized light filter 29. Between this
and the housing wall facing the Synbhronn.aschine 4 are fixed in space
two light sources 30 and 31 at different distances from the
Dreliachge arranged. On the shaft end 27 of the synchronous machine
31 there are two disk-shaped polarization stilters 32 and 33
with different diameters, the polarization planes of which
others are twisted by a quarter of a pole pitch.- This means
with # I: pIelsweise, with a machine with the number of pole pairs p = 2 one
spatial angle of rotation of 45 0, the arrangement is so met,
da.-3 the fixed light sources 30 and 31 their light each '
only send through two opposite polarization filters
the polarization effect depends on the spatial position
two circumferential filters to each other more or less light on the
V%.
Ciallinter raumrest angeordnet-en 20-40elemente 34 und 35 auftreffen.
Deren Ausgan"sstr>;,-ae i und i der Intensit:it des 1 2*sind proportional
auf d.,-e ill'nen zu.-e-r-dr-eten Fotoelemente treffenden Lichtes, also r)--#pDrt-#ona-'-
dem Quadraz des Kosinuswertes des Winkels zwischen den hin-tereinander angeordneter
und vom Licht 'Wichtquelle bestrahlter Polarisa-tionsfilter und haben also
pr,) P, bel entsprechender Justierung der Pilter zuein-
,ncieL, 'Pn in '*-4 C> --
--,g. 6 dartyestel-ten Verlauf. Da bei einer.Polpaarzahl
von
2 c--*nem elektrischen Winkel el von 360 0 ein räumlicher -
0
Jir.Kel
cK- r von 180 entspri-Cht, so wird ersichtlich, daß nach eines konstanten
Gleichanteils Größen erhalten werden, welche ste'.'s verrl;-il-#.-nisg'Le-L#-h dem
Sinus bzw. dem Kosinus des momentanen elektri--#chen Poiradwinkels sind.-Gerätetechnisch
ist dies in ?ig. 5
dadurch realisiert, daß die Kurzschlußströme i und i der
2
e' te 3
--ol, #.emen 4 "ind 35 den Eingängen je eines
Gleichstromverstärkers 36 bziv. 37 zugefUhrt stnd und über weitere
Addiereingänge eine mit - Ug bezeichnete Spannung zur Unterdrückung
des erwähnten Gleichanteils wirkt. Die Ausgangsspannungen.U 3 und
U 4 sind dann ein Abbild des Sinus bzw. des Kosinus des Polradwinkels. Das
in Fig. 5 dargestellte Ineßprinzip- ist nicht auf vierpolige. Maschinen beschr::;nk-.-.
Vidlmehr kann durch entsprechende Quadrierung der Ausgangsspannungen U 2
und Ul, beispielsweise mittels an sich bekannter HallEgeneratoren, der gewünschte
sinusförmige Verlauf grundsäftzlich auch bei kleineren Polteilungen erzielt werden,
alsEte einem räum-'Lichen '.llinkel von ac- r = 180 0 entspricht.
Bei besonders großen An-
hin--ichtlich Genauigkeit kann anstelle des dargestellten
mit polarisiert.en Lichtfiltern auch eine dig.itale
zur Erfassung der vorgenannten Funktior,#n des
Verwendung rLinden.- In Fig. 7 ist ein Anwendungsbeispie
Drehstrommaschine bei einem Phasenschieber ge-
z#2#L.-t, der dadurch- zur Wirkleistungspufferung herangezogen
werden
nem Y 4- bezeichneten Netz ist ihr Ständer sowie ein
ni
iTerbraucher Zl, z. B. ein über Stromrichter gespeister
Walzmoto-- angescIlossen. Gerade bei solchen Antrieben
s Ii's ':7et,7 beunruhigende Wirk- und Blindstromstöße
auf,
:tarke d.
Ite Anordnung vom Netz ferngehalten werden
Der mi-'- eine- Schwungrad 39 sowie einer Tachodynamo
40
Läufer der Drehstrrmmaschine 3 wird von einem Erregungs-
s 2# s-.e.-. er,.-'U-st)rec"##.end
-c'-ig. 3 gespeist, was durch das Blocksymbol 38
-:,1-in##angsklemmen Q und 10 angedeutet werden
soll. Zur Wirklas
ist e:Lli Drehzahlregier 42 und ein Wirkstromregler 44,
die sich einander ablösen können. Der vom Netz bezogene
von einerni Stromwandlersystem 43 erfaßte *Wirkstrom I
w soll
Uhrten
11-,onstant auf einen dem Wirkstromregler 44 zugef
i W * ge.Jhalten werden. Ist. z .'B. der-Wirkstrom I
wv des
Vcr*--,rau.,--'.-.ers 41 größer als I w -it, so übernimmt
die- Drehatrommag;chine.
Betrieb die Differenz I wv - I w * auf. Da kein
Antrieb vorhanden ist, wird die Leis-tung vom Schwungrad
39 u21#-er entsprechender Verminderung der Drehzahl
aufgebracht. Wird
wieder kleiner als I *, so wird I > - I
* negativ, d. h. der
71v w wv w
arbeitet motorisch, die Drehzahl steigt, wobei sich
jie i-r" Schwungrad gespeicherte Energie vergrößert. Im Normalbetrieb
ird also die Drehzahl in gewissen Grenzen schwanken, die Leistungsdifferenz
I - I * wird vom Schwungrad geliefert. Nun ist die von wv w der Drehstrommaschine
3 lieferbare Leistung und auch ihr Drehzahlbere2.Ich begrenzt. Infolgedessen
ist es-zweckmäßig, diese Größen zu Uberwachen. Die LeistungsUberwachung erfolgt
durch ein einfaches heg,renzungsglied 45, während für die Einhaltung des Drehzahlbe-,
reiches ein Drehzahlregler 42 vorgesehen ist) dessen Aüsgangsf.;röße über ein S-chwellwertglied
43 geführt ist. Die Ansprechschwelle des Schwellwertgliedes 43 legt einen
Unempfindlichkeitsbereich fest, welcher dem zulässigen Drehzahlbereich entspricht.
!;er Regler 42 vergleicht die mittels der Tachodynamo 40 gewonnene Istdrehzahl n
mit den Sollwert n*y der etwa in der Mitte des Drehzahlbereiches liegt und greift
nach Überschreiten der Drehzahlgrenzen derartein, daß er der Wirkst.romregelung
entgegenWirkt und den ginfluß des Wirkstromreglers 44 infolge von dessen Begrenzung
überspielt, so daß die ','li.-kstromregelung selbstt",.t--'Lg von einer Drehzahlregelung
abgelöst wird. ist der Verbraucherwirkstrom I WV längere Zeit kleiner als I w *,
so geht die Drehzahl n unter Wirkleistungeaufnahme auf einen HUchstwert, und behält
diesen bei einer Leis-tungsaufnahme d'er Drehstrommaschine bei, die ihren leerlaufverlusten
entspricht. Ist der Verbraucherwirkstrom I wv längere Zeit größer als I W
*, so erreicht die Drehzahl bei Leistungsabgabe einen Tiefstwert und
verharrt dort, wobei die bis zum Erreichen dieses Hilfswertes erfolgte Leistungsabgabe
in.eine den Lerrlaufverlu-sten entsprechende Leistungsaufnahme übergeht.
Über den Eingang 10 für den Erregerstromsollwert Ieb
können unab-
h.Ungig von der lffirkleistungspufferung die Blindstromverhältnisse
eingeszellt werden. Anstelle des in Fig. 7 dargestellten
Wirkstrom-
r e "-lers L kann, auch eine von der Regel- oder Steuerapparatur
des
iv'erbrauchers.41 gelieferte Störgrößenaufschaltung zum Einsatz
kommen.
Das vorstehend beschriebene Anwenduhgsbeispiel macht deutlich,
daß
die erfindungsgemäße Drehstrommaschine als universell regelbarer
Antrieb verwendet werden kann. Bei konstanter Vorgabe des Erreger-
Strorn,sollwertes I ew- wird ein drehzahlunabhängiges Moment
erzeugt,
vi;;.hrend durch entsprechende Führung dieses Sollwertes,.beispiels'-
weise durch einen Drehzahlregler eine weitgehend momentunabhängige
e.".",s#Ir-#l'Lbare Drehzahl erzielt werden kann. Es ist auch
möglich, den
morientbestimmenden Sollwert I., yon einem ihm überlagerten
Winkel-
regler führen zu lassen. Diesem kann ein laufender Winkel als
Sollwert vorgegeben, während sein Istwert beispielsweise im
Polrad-
r.ke. bzw. einer daraus abgeleiteten Größe besteht. Dadurch
wird
e-.".e, #,Tinke"L,-,enaue Drehzahlregelung möglich. In allen#Fällen
bleibt
der, Vorteil der unabhängigen Blindlasteinstellung erhalten-.
Ciallinter Raumrest arranged-en 20-40 elements 34 and 35 meet. Their outputs, ae i and i of the intensity: it des 1 2 * are proportional to d., - e ill'nen to.-er-dr-eten photo elements hitting light, i.e. r) - # pDrt - # ona -'- the quadraz of the cosine value of the angle between the polarization filters arranged one behind the other and irradiated by the light source and therefore have pr,) P, bel corresponding adjustment of the pilter to one another
, ncieL, 'Pn in ' * -4 C> -
--,G. 6 dartyestel-th course. Since with a number of pole pairs of
2 c - * an electrical angle el of 360 0 corresponds to a spatial - 0 Jir.Kel cK- r of 180 , it can be seen that, after a constant constant component, quantities are obtained which ste '.' S verrl; - il - # .- nisg'Le-L # -h are the sine or cosine of the current electrical Poiradwinkel. 5 realized that the short-circuit currents i and i of the 2 e 'te 3 --ol, # .emen 4 "and 35 are fed to the inputs of a DC amplifier 36 and 37 respectively, and a voltage labeled - Ug is used for suppression via further adding inputs The output voltages U 3 and U 4 are then an image of the sine or cosine of the rotor angle. The measurement principle shown in FIG. 5 is not limited to four-pole machines By correspondingly squaring the output voltages U 2 and U1, for example by means of Hall generators known per se, the desired sinusoidal curve can in principle also be achieved with smaller pole pitches, as Ete corresponds to a spatial 'lichen' angle of ac- r = 180 0 great attendance with regard to accuracy can be used instead of the one shown
with polarized light filters also a digital one
for the acquisition of the aforementioned functions, # n des
Use rLinden.- In Fig. 7 is an application example
Three-phase machine with a phase shifter
z # 2 # L.-t, which can thereby be used for active power buffering
nem Y 4- designated network is their stand as well as a
ni
iTerbrauch Zl, z. B. one fed by a converter
Walzmoto - connected. Especially with such drives
s Ii's ': 7et, 7 disturbing active and reactive current surges on,
: strong d.
Ite arrangement to be kept away from the network
The mi -'- a- flywheel 39 and a speedometer 40
The rotor of the three-phase machine 3 is driven by an excitation
s 2 # s-.e.-. er, .- 'U-st) rec "##. end -c'-ig. 3 , which is indicated by the block symbol 38
- :, 1-in ## angsklemmen Q and 10 should be indicated. To the real thing
is e: Lli speed controller 42 and an active current controller 44,
that can become detached from each other. The one obtained from the network
Active current I w soll detected by a current transformer system 43
Clocked
11-, constantly supplied to one of the active current regulator 44
i W * ge.J are kept. Is. e.g. der-active current I wv des
Vcr * -, rough., --'.-. Ers 41 greater than I w -it, then the- Drehatrommag; chine.
Operation the difference I wv - I w * . Since no
Drive is available, the power is from the flywheel
39 u21 # -er corresponding reduction in speed applied. Will
again smaller than I *, then I > - I * becomes negative, i.e. H. the
71v w wv w
works by motor, the speed increases, whereby
The energy stored in the flywheel increases. In normal operation
If the speed will fluctuate within certain limits, the power difference I - I * is supplied by the flywheel. Now the power that can be delivered by wv w of the three-phase machine 3 and also its speed range is limited. As a result, it is useful to monitor these variables. The performance is monitored by a simple limiting element 45, while a speed controller 42 is provided for maintaining the speed range, the output variable of which is guided via a threshold value element 43 . The response threshold of the threshold value element 43 defines an insensitivity range which corresponds to the permissible speed range. !; The controller 42 compares the actual speed n obtained by means of the tacho dynamo 40 with the setpoint n * y, which lies approximately in the middle of the speed range and, after exceeding the speed limits, intervenes in such a way that it counteracts the active current control and the influence of the active current controller 44 as a result overridden by its limitation, so that the ',' li.-kstrom control itself ",. t - 'Lg is replaced by a speed control. If the active load current I WV is less than I w * for a longer period of time, the speed n goes under active power consumption to a maximum value, and maintains this with a power consumption of the three-phase machine that corresponds to its idling losses. If the active consumer current I wv is greater than IW * for a longer period of time, the speed reaches a minimum value with power output and remains there, whereby the to In order to achieve this auxiliary value, the power output which has taken place changes into a power consumption corresponding to the idling losses. Input 10 for the excitation current setpoint Ieb can be used to
This means that the reactive current ratios are not dependent on the active power buffering
be recruited. Instead of the active current shown in Fig. 7
re "-lers L can, also one of the regulation or control apparatus of the
iv'erbrauchers.41 supplied feedforward control are used.
The application example described above makes it clear that
the three-phase machine according to the invention as universally controllable
Drive can be used. With constant specification of the exciter
Current, setpoint I ew- a speed-independent torque is generated,
vi ;;. during the appropriate management of this setpoint, .example'-
wise a largely torque-independent through a speed controller
e. ".", s # Ir- # l'Lable speed can be achieved. It is also possible to use the
morientation-determining setpoint I., from an angular position superimposed on it
to let regulators lead. This can be a running angle as
Setpoint given, while its actual value, for example, in the pole wheel
r.ke. or a quantity derived therefrom. This will
e -. ". e, #, Tinke" L, -, precise speed control possible. In all # cases remains
Get the benefit of independent blind load setting.