DE2000400A1 - Improvements in Cascade AC Induction Machines - Google Patents

Improvements in Cascade AC Induction Machines

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DE2000400A1
DE2000400A1 DE19702000400 DE2000400A DE2000400A1 DE 2000400 A1 DE2000400 A1 DE 2000400A1 DE 19702000400 DE19702000400 DE 19702000400 DE 2000400 A DE2000400 A DE 2000400A DE 2000400 A1 DE2000400 A1 DE 2000400A1
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Thompson Jack Neville
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HAARHAUS ILSE
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HAARHAUS ILSE
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/34—Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter
    • H02K17/36—Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter with another asynchronous induction motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

Verbesserungen in Bezug auf in Kaskade geschaltete Wechselstrom-Induktionsnaschinen. Improvements to Cascade AC Induction Machines.

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen1 die die Betriebseigenschaften und den Anwendungsbereich von mechanisch gekuppelten und elektrisch in Kaskade geschalteten Wechselstrom-Induktionsmaschinen, vorzugsweise aber Mehrphasen-Induktionen, die den bekannten Anordnungen gemäss als Asynchronmotoren arbeiten, verbessern beziehungsweise erweitern.The present invention relates to improvements 1 in operating characteristics and the scope of mechanically coupled and electrically cascaded AC induction machines, but preferably multiphase inductions, the work, improve or according to the known arrangements as asynchronous motors expand.

Der Zweck von elektrisch in Kaskade geschalteten und meist auch mechanisch gekuppelten Wechselstrommaschinen, von denen mindestens eine, die sogenannte Vorder- oder Hauptmaschine, eine asynchron laufende Induktionsiaschine ist, besteht darin die durch das Prinzip der Asynchronmaschine - die in der Kaskade durch die Vordermaschine dargestellt wird - bedingten Nachteile auszugleichen das heieet, den Leistungsfaktor auf 1,0 zu heben, die insbesondere bei drehzahlregelbaren Asynchronmaschinen anfallende, bei der einfachen Asynchronmaschine in Warne e umgesetzte und unter Umstlnden hohe Schlupfenergie anderweitig zu verwenden oder an das speisende Netz zurflckzugeben, oder durch die sogenannte Hintermaschine dem Lauf er der Vordermaschine eine entsprechende Spannung, die in-Phase mit der in Läufer der Vordermaschine induzierten Spannung liegt, aufzudrUcken oder aber, wie es bei der wohl einfachsten Form einer Kaskade und zum Zweck einer wirtschaftlich in Stufen regelbaren Maschinendrehzahl der Fall ist, die in der asynchron arbeitenden Vordernaschine anfallende Schlupfenergie zur Verursachung eines Drehfeldes in der ebenfalls asynchronlaufenden Hintermaschine zu verwenden, die direkt oder über ein entsprechendes Vorgelege mit der Vordermaschine mechanisch gekuppelt ist, wobei die Minderung der Drehzahl durch Polu schaltun6 der einzelnen Maschinen und, - falls erforderlich - durch Anpassung der mechanischen 8bersetzung des Vorgeleges erfolgt.The purpose of electrically cascaded and mostly also mechanical coupled AC machines, of which at least one, the so-called front or main machine, which is an asynchronous induction machine, consists of it those by the principle of the asynchronous machine - those in the cascade by the front machine is shown - to compensate for the disadvantages, that is, to compensate for the power factor to be raised to 1.0, which occurs particularly with variable-speed asynchronous machines, in the case of the simple asynchronous machine in Warne e and under certain circumstances high To use slip energy for other purposes or to return it to the supply network, or by means of the so-called rear machine a corresponding one to the barrel of the front machine Voltage in-phase with the voltage induced in the rotor of the front machine is to be pressed or, as is the case with what is probably the simplest form of a cascade and for the purpose of an economically adjustable machine speed in stages is the resulting slip energy in the front machine operating asynchronously Cause of a rotating field in the rear machine, which is also asynchronous to be used directly or via a corresponding back gear with the front machine is mechanically coupled, whereby the reduction in speed is switched by Polu6 of the individual machines and - if necessary - by adapting the mechanical ones 8 Transmission of the additional gear takes place.

Uhren die äusserst zahlreichen bekannten Vorschlige, die in Kaskade angeordnete Wechselstrommotoren betreffen, die im Betrieb asynchron arbeitende Induktionsmaschine als solche und damit auch deren Nachteile akzeptieren, und die letzteren durch teilweise komplizierte Anordnungen ausgleichen, welche Einrichtungen - wie beispielsweise umlaufende Stromwender und/oder Schleifringe au enthalten, die einer mehr oder weniger stllndigen Bberwachung und Wartung bedürfen, und die die Betriebssicherheit der betreffenden Maschine, sowie deren - ohne eine Uberholung - zu erwartende Lebensdauer negativ beeinflussen, geht die Erfindung von den Tatsachen aus, dass eine Synchronmaschine, verglichen mit einer Asynchronmaschine, im Betrieb sehr wtlnschenswerte Vorteile aufweist; und dass mit den heute zur Verfilgung stehenden, insbesondere aber auf Halbleiterventilen beruhenden Stromrichtern im Betrieb eine verlust los arbeitende Drehzahlregelung mit durch Frequenzinderungen geregelten Synchronmaschinen gleich ist, die, verglichen mit den bekannten Möglichkeiten, für denselben Zweck eine oder mehrere asynchron laufende Induktionsmaschine(n) in Kaskade anzuordnen, eine Uber lange Zeit sehr wesentlich betriebssicherer und wirtschaftlicher arbeitende sowie - im Hinblick auf die noch stetig fallenden Herstellungskosten von Balbleiterventilen -weniger kostspielige Anordnung darstellt; dass aber asynchron arbeitende Induktionsmotoren, deren Drehmomentenkennlinie durch zweckentsprechende Einstellung des ohnschen Iluferwiderstandes in Bezug auf die Abszissenachse verschoben werden kann, und die demnach ihr Kippdrehmoment bereits bei Stillstand entwickeln kennen als Antrieb, der unter Last hochgefahren wird, insbesondere jedoch für Schwer- und Schwerstanlaufbedingungen sowie dort, wo unter diesen Bedingungen eine niedrige Anlaufstromaufnahme erwünscht oder notwendig und bei relativ geringer Anlasshäufigkeit die wllhrend des Anlaufen verlorengehende Schlupfenergie ohne Belang ist, besonders geeignet und der Synchronmaschine Uberlegen sind; dass jedoch die mit einem Käfigläufer versehene Xnduktionsmaschine auf Grund ihres einfachen Aufbaues betreffs Robustheit, Betriebssicherheit, Wartungsfreiheit, Lebensdauer bei den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechender Auslegung und niedrigen Herstellungskosten alle bekannten Wechselstronamotoren übertrifft.Watch the extremely numerous well-known proposals that cascade arranged AC motors relate to the induction machine that operates asynchronously as such and thus also accept their disadvantages, and the latter by partially Complicated arrangements compensate what facilities - such as revolving commutators and / or slip rings au contain one more or less require constant monitoring and maintenance, and the operational safety of the machine concerned, as well as its - without an overhaul - expected service life affect negatively, the invention is based on the facts that a synchronous machine, compared to an asynchronous machine, very desirable advantages in operation having; and that with those available today, but especially up In operation, converters based on semiconductor valves have a lossless operation Speed control is the same with synchronous machines controlled by frequency reductions is, which, compared to the known possibilities, has an or for the same purpose to arrange several asynchronously running induction machine (s) in cascade, one Uber For a long time, they work much more reliably and economically as well - With regard to the still steadily falling production costs of ball valve valves -represents less expensive arrangement; but that induction motors working asynchronously, their torque characteristic through appropriate setting of the ohnschen Iluferwiderstandes can be shifted with respect to the abscissa axis, and accordingly its tilting torque already develop at standstill as a drive that starts up under load is, in particular, however, for severe and extremely severe start-up conditions as well as there, where under these conditions a low starting current consumption is desired or necessary and if the starting frequency is relatively low, the one lost during start-up Slip energy is irrelevant, particularly suitable and superior to the synchronous machine are; but that the induction machine provided with a squirrel cage on Due to their simple structure in terms of robustness, operational safety, freedom from maintenance, Service life under the respective operating conditions of the appropriate design and low manufacturing costs surpasses all known alternating current motors.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, durch zweckdienliche Abänderungen und/oder Erginzungen die bekannte, oben genannte und einfachste Form einer Kaskadenanordnung von zwei Wechselstrommotoren, die aus zwei, der gebrächlichen Schaltung entsprechend asynchron arbeitenden Induktionsmaschinen, der Vorder- und Hintermaschine, besteht in deren Vordermaschine durch den speisenden Wechselstrom ein Drehfeld verursacht wird, deren Läufer mechanisch -unter Umständen Uber ein Vorgelege oder anderes Getriebe - gekuppelt, deren Läuferwicklungen aber so verbunden sind, dass bei asynchrone Betrieb der der Schlupfenergie der Vordermaschine entsprechende und in deren Läuferwicklung indusierte Mehrphasen-Wechselstrom in der Hintermaschine ein, relativ zum machanischen Drehsinn des Hintermaschinenläufers, im entgegengesetztes Drehsion umlaufendes Drehfold verursacht, und deren Hintermaschine mit einer entsprechendes Ständerwicklung versehen ist, die während des Anlaufes mit einem zweckdienlichen Anlasswiderstand in-Reihe geschaltet, während des Betriebes aber kurzgeschlossen werden kann. se zu gestalten, dass diese Kaskadenanordnung als ein asynchres, der jeweiligen erfindungsgemässen Ausführungsform entsprechend unter Leicht-, Schwer- oder auch Schwerstanlaufbedingungen sowie unter Umständen ebenfalls unter Anlaufstrombeschränkungen, jedoch gegebenenfalls - beispielsweise mittels eines der genannten Stromrichter - auch synchron anlaufender, aber im Betrieb synchron laufender, baulich robuster und für lange Zeit wartungsfrei arbeitender Motor, oder aber für den Antrieb durch insbesondere relativ langsam umlaufende Kraftmaschinen geeigneter, ebenfalls robuster und für lange Zeit wartungsfrei arbeitender Synchrongenerator Verwendung finden kann.The object on which the invention is based now consists in Appropriate modifications and / or additions to the known, above and simplest form of a cascade arrangement of two AC motors consisting of two, the common circuit according to asynchronous induction machines, the front and rear machine, consists in their front machine through the feeding Alternating current causes a rotating field, the rotor of which may be mechanical Via a countershaft or other gearbox - coupled, but their rotor windings are connected in such a way that, in asynchronous operation, the slip energy of the front machine corresponding polyphase alternating current induced in their rotor winding in of the rear machine on, relative to the mechanical direction of rotation of the rear machine rotor, causes rotating Drehfold in the opposite Drehsion, and its rear machine is provided with a corresponding stator winding, which during start-up connected in series with an appropriate starting resistor during operation but can be shorted. se to shape that this cascading arrangement as an asynchronous, corresponding to the respective embodiment according to the invention under light, severe or severe starting conditions as well as under certain circumstances also under starting current restrictions, but possibly - for example by means of one of the aforementioned converters - also starting synchronously, but in operation synchronously running, structurally more robust and maintenance-free for a long time Motor, or for the drive by, in particular, relatively slowly rotating prime movers suitable, also robust and maintenance-free synchronous generator for a long time Can be used.

Entsprechend der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stllnder der Hintermaschine, zusätzlich zu der genannten und meist mehrphasigen Ständerwicklung, mit einer Erregerwicklung versehen ist, deren Polpaarzahl gleich derjenigen der Ständerwicklung der Vordermaschine ist, und die, nachdem beim Anlauf der Kaskadenanordnung als Motor deren Läufer die asynchrone Beharrungsdrehzahl erreicht haben, durch einen Gleichstrom von vorzugsweise einregelbarer Spannung erregt wird; wodurch in der Hintermaschine ein im Raum stillstehendes Magnetfeld verursacht, und die Kaskadenanordnung in Tritt gezogen wird1 das heisst, dass danach die Vordermaschine als mechanisch belasteter synchron laufender Mehrphasen-Frequenzumformer, und die Hintermaschine als lKufergespeister und ständer erregter ßynchronmotor arbeitet; so dass durch Einregeln der Spannung des erregenden Gleichstromes der Leistungsfaktor der Kaskadenanordnung auf den Wert 1,0 gebracht werden oder aber diese durch entsprechende Unter-oder Übererregung Blindstrom aus dem speisenden Netz aufnehmen oder an dieses abgeben kann Nach Anlegen des Gleichstromes an die Erregerwicklung1 bei entsprechender Erregung und wenn das durch diese verursachte Magnetfeld betreffs Phasenwinkel und Flussrichtung mit dem durch den Mehrphasen-Wechselstrom im Läufer der Hintermaschine verursachten Drehfeld, das bei der asynchronen Beharrungsdrehzahl1 relativ zur mechanischen Drehrichtung des Läufers, im entgegengesetzten Drehsinn im Raum langsam umläuft zusammenfällt, wird der Blindwiderstand der noch als läufergespeiste Asynchronmaschine arbeitenden Hintereaschine entsprechend herabgesetzt, wodurch das Verhältnis des Läuferblindstromes zum Läuferwirkstrom zu Gunsten des letzteren verändert wird, und das Drehfeld in der Vordermaschine die Läufer in Tritt zieht. Bei weiteransteigender Erregung der Hintermaschine gibt diese Uber die Läuferwicklungen Blindleistung an die Vordermaschine ab, bis, bei entsprechender Erregung, auch die Blindleistungsaufnahme der Vordermaschine aus dem speisenden Netz den Wert Null, und die Kaskadenanordnung den Leistungsfaktor 1,0 erreicht, oder diese Blindleistung an das Netz abgibt. Aus dem oben Gesagten ist zu wsehen, dass die wie oben beschrieben ergänzte Kaskadenanordnung ebenfalls als Synchrongenerator arbeiten kann wenn wie oben gesagt durch einen Gleichstrom erregt und durch eine Kraftmaschine mechanisch angetrieben; wobei durch das im Raum stillstehende Magnetfeld in der Hintermaschine, die in diesem Fall als ständererregter Synchrongenerator arbeitet, in deren Läuferwicklung ein Mehrphasen-Wechselstrom erzeugt wird, dessen Frequenz der Drehzahl des Läufers und der Polpaarzahl der Erregerwicklung proportional, der Drehsinn dessen Phasenfolge aber dem mechanischen Drehsinn des ufers entgegengerichtet ist, so dass - auf Grund der genannten, die Drehsinne der Phasenfolgen in den beiden Läufern, relativ zu einander entgegenrichtenden Zusammenschaltung der beiden Läuferwicklungen - der mehrphasige Läuferstrom in der Vordermaschine ein der Winkelgeschwindigkeit des LAlufers vorauseilendes Drehfeld verursacht, das wiederum in der Ständerwicklung der Vordermaschine, die nun als läufererregter, mechanisch angetriebener, frequenzerhbhender und synchron laufender Frequenz former arbeitet, einen Wechselstrom induziert, dessen Frequenz der doppelten Frequenz des Läuferstromes und der Polpaarzahl der Ständerwicklung proportional ist.According to the invention, the problem posed is achieved by that the stand of the rear machine, in addition to the said and mostly multi-phase Stator winding, is provided with an excitation winding, the number of pole pairs is the same that of the stator winding of the Front machine is, and the, after when the cascade arrangement starts up as a motor, its rotor has the asynchronous Have reached steady-state speed by a direct current of preferably adjustable Voltage is excited; whereby in the rear machine a stationary magnetic field in the room caused, and the cascade arrangement is pulled into step1 that is, that afterwards the front machine as a mechanically loaded synchronously running multiphase frequency converter, and the rear machine works as a side-fed and stator-excited synchronous motor; so that by regulating the voltage of the exciting direct current, the power factor the cascade arrangement can be brought to the value 1.0 or this by corresponding Underexcitation or overexcitation absorb reactive current from or to the supply network after applying the direct current to the excitation winding1 with the appropriate Excitation and if the magnetic field caused by this in terms of phase angle and Direction of flow with that through the multiphase alternating current in the rotor of the rear machine The rotating field caused by the asynchronous steady-state speed1 is relative to the mechanical Direction of rotation of the rotor, rotates slowly in the opposite direction in space coincides, the reactance of the asynchronous machine, which is still fed as a rotor, becomes working rear machine is reduced accordingly, whereby the ratio of the The rotor reactive current is changed to the rotor active current in favor of the latter, and the rotating field in the front machine pulls the runners into step. With increasing Excitation of the rear machine indicates this reactive power via the rotor windings the front machine from until, with appropriate excitation, also the reactive power consumption the front machine from the feeding network has the value zero, and the cascade arrangement reaches the power factor 1.0, or transfers this reactive power to the grid. the end What has been said above should be noted that the cascade arrangement as described above can also work as a synchronous generator if, as said above, by a direct current energized and mechanically driven by a prime mover; being through that in space static magnetic field in the rear machine, which in this case is called the stator-excited Synchronous generator works, in whose rotor winding a polyphase alternating current is generated, the frequency of which is the speed of the rotor and the number of pole pairs of the field winding proportional, the direction of rotation its phase sequence but the mechanical one The direction of rotation of the bank is opposite, so that - due to the aforementioned, the Sense of rotation of the phase sequences in the two rotors, relative to opposite directions Interconnection of the two rotor windings - the polyphase rotor current in the Front machine a rotating field that leads the angular velocity of the runner caused, in turn in the stator winding of the front machine, which is now called Rotor-excited, mechanically driven, frequency-increasing and synchronously running Frequency shaper works, induces an alternating current, the frequency of which is double Frequency of the rotor current and the number of pole pairs of the stator winding proportional is.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, um eine direktes nicht Uber Schleifringe und entsprechende Bürsten verlaufende elektrische Verbindung zwischen den beiden Ufern der Kaskadenanordnung zu erm6glichen, und um diesen Vorteil voll zu nutzen, das heisst um die Kaskadenanordnung! insbesondere aber deren Läufer mechanisch weitgehendst robust und widerstandsfähig zu gestalten, den Aufwand für deren' Heretellung durch einen einfachen Aufbau derselben weitgehendst möglich niedrig zu halten, und um die durch Wicklungstiberhang verursachten mechanischen und magnetischen Nachteile weitgehendst gering zu halten, sind die beiden Läufer vorzugsweise mit eine relativ zu einander zweckdienlichen axialen Zwischenraum auf einer gemeinsamen läuferwelle befestigt und mit je einer käfigartigen und keine stromverdrängende Wirkung verursachenden Läuferwicklung versehen, deren jede aus vorzugsweise blank in die Nuten des betreffenden Lkluferblechpaketee eingelegten oder eingegossenen, niederohmigen Leiterstoben und je einem ebenfalls niederohmigen , die Leiterstibe der betreffenden Läuferwicklung an einem Ende des entsprechenden Läufers verbindenden Kurzschlussringr besteht deren nicht kurzgeschlossene Wicklungs- bzw. Leiterstabenden aber miteinander elektrisch leitend so verbunden sind, dass die Drehrichtungen der Phasenfolgen um die gemeinsame Läuferachse, in derselben Richtung gesehen und relativ zu einander, entgegengerichtet verlaufen; wobei, um die elektrische Verbindung der beiden Läufer fliehkräftgemäss zweckdienlichst zu gestalten, einen relativ zu einander gleichen ohmschen Widerstand der einzelnen Verbindungen zu erzielen, insbesondere aber ein durch die Verbindungen verursachtes magnetisches Streufeld in dem diese umgebenden Raum zwischen den Läutern weitgehendst zusammenzuhalten, diese Verbindungen Uber, relativ zur Läuferwelle und zu einander, koaxial angeordnete, niederohmige Hohlleiter-Verbindungselemente verlaufen, deren Anzahl derjenigen der Leiterstäbe in einem der Läufer entspricht, die von einander, unter Umständen auch von der Läuferwelle zweckdiehlich elektrisch isoliert und generell mit den entsprechenden, zu verbindenden verschiedenen leiterstäben so zusammengeschaltet sind, dass die in den verschiedenen Verbindungselementen axial fliessenden und in direkt benachbarten, etwa gleichzeitig stromführenden Leiterstäben induzierten Ströme radial zur Läuferwellenachse etwa gleichilissig verteilt sind, und die entsprechenden, etwa ringförmigen Magnetflüsse durch in zwischengeordneten Verbindungselementen, in entgegengesetzter axialer Richtung fliessende Ströme zusammengehalten werden, das heisst eo, dass vorzugsweise jeweile drei radial direkt benachbarte Verbindungselemente die Ströme von drei, relativ zu einander etwa 120 Grad versetzte Phasen bzw Leiterstäben führen, und beispielsweise die Verbindungen von zwei Läufern mit je 13 Leiterstäben über 13 koaxiale Verbindungselemente verlaufen, wobei die letzteren, radial von innen nach aussen geen, die entsprechenden Leiterstäbe der Phasen 1, 5, 9, 13, 4, 8, 12, 3, 7, 11, 2, 6 und 10 verbinden. Um der Läuferwelle zwischen den Läufern einen zwecks dienlich grossen Durchmesser geben zu kennen und ebenfalls die elektrischen Verbindungen zwischen den Hohlleiter-Verbindungselementen und den entsprechenden Leitersttlben geeignet kurz zu gestalten sind die Durchmesser der Verbindungseiemente vorzugsweise so gewählt. dass der mittlere Durchmesser des radial mittleren Verbindungselementes, das heisst, das im obigen Beispiel der 12. Phase entsprechende Verbindungselement, in etwa gleich. dem Teilkreisdurchmesser der Leiterstäbe ist. Die elektrischen Verbindungen zwischen jedem der letzteren und der entsprechenden Hohlleiter-Verbindungselement ist Uber ein geeignet geformtes, ebenfalls niederohmiges Verbindungsstück hergesetellt, das vorzugsweise radial aussen kühlrippenartig und als Ventilator-Llluferblatt wirkend gestaltet ist, und dessen effektiver ohmacher Widerstand durch entsprechende Gestaltung des Strompfadquerschnittes auf einen einheitlichen Wert eingestellt ist, so dass Strompfad-Längenunterschiede in den verschiedenen Verbindungsstücken ausgeglichen sind.In a further embodiment of the invention, a direct not Uber Slip rings and corresponding brushes running electrical connection between the two banks of the cascade arrangement, and to take full advantage of this to use, that is, around the cascade arrangement! but in particular their runners mechanically To make it largely robust and resistant, the effort for their 'production to keep the same as low as possible by a simple structure, and the mechanical and magnetic disadvantages caused by winding overhang To keep as low as possible, the two runners are preferably with a relative to each other expedient axial space on a common rotor shaft attached and each with a cage-like and no current-displacing effect causing Rotor winding provided, each of which is preferably bare in the grooves of the relevant Lkluferblechpaketee inserted or cast, low-resistance conductor rods and each one also with a low resistance, the conductor rods of the rotor winding concerned there is a short-circuit ring connecting it at one end of the corresponding rotor winding or conductor rod ends that are not short-circuited but electrically with one another are conductively connected so that the directions of rotation of the phase sequences around the common Rotor axis, seen in the same direction and relative to each other, facing in opposite directions get lost; whereby, to the electrical connection of the two rotors according to centrifugal forces To make it most expedient, a relatively equal ohmic resistance to achieve the individual connections, but in particular one through the links caused magnetic stray field in the surrounding space between the lauters To keep these connections together as much as possible, relative to the rotor shaft and to one another, coaxially arranged, low-resistance waveguide connecting elements run, the number of which corresponds to that of the ladder bars in one of the runners, from each other, possibly also from the rotor shaft, expediently electrically isolated and generally with the appropriate, different conductor bars to be connected are interconnected in such a way that the various connecting elements are axially flowing and in directly adjacent, approximately simultaneously current-carrying conductor bars induced currents are distributed approximately equally radially to the rotor shaft axis, and the corresponding, approximately ring-shaped magnetic fluxes through in intermediate Connecting elements, held together in opposite axial direction flowing currents that means that preferably three radially directly adjacent Fasteners the currents of three, staggered about 120 degrees relative to each other Lead phases or conductor bars, and for example the connections of two runners with 13 conductor bars each running over 13 coaxial connecting elements, the the latter, geen radially from the inside to the outside, the corresponding conductor bars of the Connect phases 1, 5, 9, 13, 4, 8, 12, 3, 7, 11, 2, 6 and 10. To the rotor shaft to give a useful large diameter between the runners and also the electrical connections between the waveguide connecting elements and the corresponding ladder rods are to be designed to be suitably short, the diameters the connecting elements are preferably chosen in this way. that the mean diameter of the radially central connecting element, that is to say that in the above example of FIG. Phase corresponding fastener, roughly the same. the pitch circle diameter the ladder bars is. The electrical connections between each of the latter and the corresponding waveguide connecting element is via a suitably shaped, likewise a low-resistance connector produced, which is preferably radially outward Is designed like a cooling rib and acting as a fan runner blade, and its effective ohmic resistance through appropriate design of the current path cross-section is set to a uniform value so that rung length differences in various connectors are balanced.

Um die Hohlleiter-Verbindungselemente zu kühlen und ebenfalls die Kühlluftzu- und -abfuhr einfach zu gestalten, ist der äussere Umfang des radial äussersten Verbindungselementes mit einem, unter Umständen elektrisch gegen dieses isolierten, aber aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise einem Metall wie beispielsweise Aluminium, bestehenden Kühlmantel umgeben, der radial aussen mit einer geeigneten Anzahl von axial relativ zu einander versetzt angeordneten Ktihlringen und wiederum an diesen befestigten Ventilator-Läuferblättern versehen ist so dass die letzteren zusammen mit den als Ventilatorblätter ausgestalteten äusseren Enden der genannten Verbindungsstücke und einem entsprechend geformten, mit Be- und Entlüftungsöffnungen versehenen axial mittleren Teil des Maschinengehäuses der Kasarbeiten, der von aussen Kühlluft in den mittleren Teil des maschinengehäuses, zwischen die Stinder der beiden Induktionsmaschinen und in den, den Kählmantel und die Kühlringe umgebenden Raum eineaugt und wieder nach aussen ausschiebt.To cool the waveguide connecting elements and also the The outer circumference of the radial makes it easy to design the supply and discharge of cooling air outermost connecting element with one, possibly electrically against this insulated, but made of a material that conducts heat well, preferably a metal such as aluminum, surrounding existing cooling jacket, the radially outside with a suitable number of axially offset relative to one another Cooling rings and fan blades attached to them in turn is so that the latter together with those designed as fan blades outer ends of the said connecting pieces and a correspondingly shaped, with ventilation openings provided axially central part of the machine housing the casework, the cooling air from the outside into the middle part of the machine housing, between the stinder of the two induction machines and in the, the Kählmantel and The space surrounding the cooling rings is drawn in and pushed out again.

Gemäss einer noch zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung, das heisst einer weiteren, die Kaskadenanordnung betreffenden Verbesserung, um die Nehrphasenwicklung im Ständer der Hintermaschine, die erfindungsgemäss im Betrieb - das heisst nach erfolgte Anlauf - als Dämpferwicklung wirkt, zweckdienlichst einfach zu gestalten, ist diese Wicklung bei einer erfindungsgemässen Kaskadenanordnung, die ausschliesslich als Synchrongenerator arbeitet, als niederohmige, käfigartige Kurzschlusswicklung gestaltet, deren Leiterstäbe vorzugsweise in den Polfllchen der Erregerwicklung angeordnet sind.According to yet another embodiment of the invention, that is to say Another improvement relating to the cascade arrangement is the multi-phase winding in the stand of the rear machine, which according to the invention is in operation - that is, after Start-up has taken place - acts as a damper winding, conveniently simple to design, is this winding in a cascade arrangement according to the invention, the exclusively works as a synchronous generator, as a low-resistance, cage-like short-circuit winding designed, whose conductor bars are preferably in the pole faces of the field winding are arranged.

Findet die Kaskadenanordnung jedoch als Synchronmotor Anwendung, der gegen eine relativ leichte Last oder leer hochgefahren wird, dann ist einer der Kurzschlussringe dieser Käfigwicklung, vorzugsweise jedoch der der Vordermaschine abgekehrten axialen Seite der Hintermaschine entsprechende Kurzschlussring, als mit einem relativ höheren ohmschen Widerstand versehener Widerstandsring ausgeführt, der zwecks Vergrösserung der Kühlfläche, beispielsweise durch Distanzsttcke, von de betreffenden Stlnderblechpaket'abgesetzt angeordnet ist, und dem beim bzw0 nach Erreichen einer zweckdienlichen Umlaufgeschwindigkeit, durch fliehkraftbetlltigte Mittel, mittels einer automatisch ausgelbsten Servo-Mechanik oder auch von Hand bettltigte Mittel ein konzentrisch zur Läuferachse angeordneter und axial beweglicher Kurzschlussring parallelgeschaltet wird, so dass der durch die Parallelschaltung des Widerstandsringes mit dem beweglichen Kurzschlussring resultierende ohmsche Widerstand gleich demjenigen des ortsfesten Kurzschlussringes der Kfigwicklung ist Vorzugsweise reichen die Leiterstäbe durch den Widerstandsring hindurch und sind an ihren Enden mit geeigneten Kontaktstücken versehen, die mit winkelgemäss an den entsprechenden Stellen des beweglichen Kurzschlussringes befestigten, federnden und selbstreinigenden, das heisst mit einer wischenden Wirkungsweise kontaktschliessenden, KontaktstUcken oder auch Kontaktfedern zusammenwirken. Normalerweise wird der bewegliche Kurzschlussring in Bezug auf den Widerstandsring durch geeignet angeordnete, elektrisch isolierte Federelemente axial auf Abstand gehalten. Diese Federelemente sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie beim bzw nach Erreichen eines vorbestimmten axialen Druckes auf den beweglichen Kurzschlussring, jedoch eine geeignete axiale Distanz bevor die entsprechenden KontaktstUcke einander berühren, mit einer Schnappwirkung plötzlich durchbiegen, wobei alle Kontaktstellen gleichzeitig und schnell geschlossen werden. Wird die Parallelschaltung durch fliehkraftbetltigte Mittel, mittels einer Servo-Mechanik oder andere vorzugsweise automatisch arbeitender Mittel bewirkt, dann sind die Federelentente vorzugsweise so beschaffen, dass sie, nach Unterschreiten eines ebenfalls vorbestimmten axialen Druckes auf den beweglichen Kurzschlussring, wieder mit einer Schnappwirkung plötzlich zurückspringen und den beweglichen Kurzschlussring aus dem S stromkreis herausnehmen. Eine bevorzugte fliehkraftbetStigte Mechanik zur automatischen Betätigung des beweglichen Kurzschlussringes besteht aus mehreren, vorzugsweise aber drei relativ zu einander gleichen Zentrifugalgewichten, die mit der Läuferwelle umlaufend, durch entsprechende Hebel an diese geeignet angelenkt und Uber drei weitere Hebel mit einem ebenfalls umlaufenden Druckring verbunden sind, der wiederum über einen Schleifring, vorzugsweise aber Uber ein axiales Pendelrollen- oder Rillenkugellager mechanisch mit dem beweglichen Kurzschlussring in Verbindung steht Soll die oben beschriebene Kaskadenanordnung aber als Motor unter Schwer-, insbesondere jedoch unter Schwerstanlaufbedingungen Verwendung finden1 und während deren asynchronem Anlauf die Wirkleistungsaufnahme, gleich einem automatisch angelassenen, mit einem Anlasswiderstand im Läuferstromkreis versehenen bekannten Schleifringläufermotor, entsprechend einer geeigneten Anzahl von Anlassstufen, der jeweiligen Umlaufgeschwindigkeit entsprechend und gegebenenfalls auch unter Begrenzung der Anlaufstromaufnahme geregelt werden, dann ist nach einer weiteren erfindungsgemässen Verbesserung der genannte, vorzugsweise durch die beschriebene fliehkraftbetätigte Anordnung axial bewegte Kurzschlussring durch eine der Zahl der gewünschten Anlasstufen entsprechende Anzahl von ebenfalls axial beweglichen Widerstandsringen ersetzt, die während des Anlaufes, progressiv mit der ansteigenden Umlaufgeschwindigkeit mit dem genannten, permanent im Stromkreis der Käfigwicklung des Hintermaschinenständers liegenden Widerstandsring parallelgeschaltet wer den; wobei der ohmsche Widerstand dieses ortsfesten Widerstandsringes so beschaffen ist, dass bei Stillstand der Kaskadenanordnung und mit voller Netzspannung gespeister Vordermaschine der Illuferwirkstrom vorzugsweise dem Lßluferblindstrom entspricht und die Kaskade unter Entwicklung ihres Kippmomentes anzieht; oder aber der ohmsche Widerstand des ortsfesten Widerstandsringes so gewählt ist, dass die Kaskadenanordnung bei entsprechend niedrigerem Anzugsdrehmoment nur einen vorbestimmten, beispielsweise dem doppelten Nennstrom entspreden Anlaufstrom aufnimmt wohingegen die ohmschen Widerstände der beweglichen Widerstandsringe vorzugsweise so gewählt sind, dass bei Parallelschaltung aller Widerstandsringe, welches vorzugsweise beim Erreichen der dem niedrigst mbglichen Kippschlupf der asynchron lauienden Kaskade entsprechenden Umlaufgeschwindigkeit geschieht, deren resultierender ohmscher Widerstand wiederum gleich demjenigen des ortsfesten Kurzschlussringes ist, so dass eine hbehstmdgliche Beharrungsdrehzahl erreicht werden kann, von der die Kaskadenanordnung wie oben beschrieben synchronisiert werden kann. Entsprechend der oben beschriebenen aus einem ortsfesten Widerstandsring und einem axial beweglichen Kurzschlussring bestehenden Anordnung verlauft die elektrische Parallelschaltung der beweglichen Widerstandsringe Uber eine entsprechende Anzahl von winkelgemtlss mit den Leiterstäben ausgerichteten, festen und federnden Kontaktstücken, die im Fall von zwischen anderen Widerstandsringen angeordneten Widerstandsringen Uber kurze, durch die betreffenden Widerstandsringe hindurchführende Stücke eines Materials hoher Leitfähigkeit, beispielsweise Leiterstabmaterial, verbunden sind; wobei die einzelnen Widerstandsringe ebenfalls durch dem oben Gesagten wesensgleiche Federelemente normalerweise, das heisst bei Stillstand der Läufer, axial von einander weggedrückt und dadurch elektrisch getrennt werden, die Federelemente jedoch in verschiedene Gruppen von jeweils unterschiedlichem Federvermögen entsprechend der Zahl der Anlasstufen unterteilt sind, von denen jede Gruppe zwischen zwei axial direkt benachbarten. Widerstandsringen angeordnet ist, und die Gruppen generell axial so verteilt sind, dass mit ansteigender Umlaufgeschwindigkeit und ebenfalls ansteigendem fliehkraftverursachten axialen Druck jeweils ein beweglicher Widerstandering nach dem andern, dem ortsfesten Widerstandsring in-Parallel des Stromkreis der Kllfigwicklung zugeschaltet und damit der ohmsche Widerstand des letzteren stufenartig herabgesetzt wird.However, if the cascade arrangement is used as a synchronous motor, the is started up against a relatively light load or empty, then one of the Short-circuit rings of this cage winding, but preferably that of the front machine remote axial side of the rear machine corresponding short-circuit ring, as resistance ring with a relatively higher ohmic resistance, for the purpose of enlarging the cooling surface, for example by using spacers from de relevant stator core stack 'arranged separately is and that when or after reaching an appropriate speed of rotation Centrifugal force operated means, by means of an automatically triggered servo mechanism or manually operated means arranged concentrically to the rotor axis and axially movable short-circuit ring is connected in parallel so that the through the parallel connection of the resistance ring with the movable short-circuit ring resulting ohmic resistance equal to that of the fixed short-circuit ring the cage winding is Preferably the conductor bars extend through the resistance ring through and are provided at their ends with suitable contact pieces with fastened at the appropriate points on the movable short-circuit ring at an angle, resilient and self-cleaning, i.e. contact-closing with a wiping effect, Contact pieces or contact springs work together. Usually the movable one Short-circuit ring in relation to the resistance ring by suitably arranged, electrically isolated spring elements axially spaced apart. These spring elements are preferred designed so that when or after reaching a predetermined axial pressure on the movable short-circuit ring, but a suitable axial distance before the corresponding contact pieces touch each other, suddenly with a snap action bend, whereby all contact points are closed simultaneously and quickly. If the parallel connection is made by means of centrifugal force, by means of a servo mechanism or other preferably automatically operating means, then the spring elements preferably designed so that, after falling below a likewise predetermined axial pressure on the movable short-circuit ring, again with a snap action suddenly jump back and remove the movable short-circuit ring from the S circuit remove. A preferred centrifugal force-operated mechanism for automatic actuation the movable short-circuit ring consists of several, but preferably three relative to equal centrifugal weights that rotate with the rotor shaft corresponding levers are appropriately linked to this and via three other levers are also connected to a circumferential pressure ring, which in turn is connected via a slip ring, but preferably mechanically via an axial spherical roller or deep groove ball bearing is in connection with the movable short-circuit ring Should the Cascade arrangement described above but as a motor under heavy, but in particular are used under severe start-up conditions1 and during their asynchronous Start the active power consumption, like an automatically started one, with one Starting resistance in the rotor circuit provided known slip ring motor, corresponding to a suitable number of tempering stages, the respective rotational speed regulated accordingly and, if necessary, also with limitation of the starting current consumption then, according to a further improvement according to the invention, the named, preferably axially moved by the centrifugal force-actuated arrangement described Short-circuit ring by a number corresponding to the number of desired tempering stages replaced by axially movable resistance rings which, during start-up, progressively with the increasing speed of rotation with the mentioned, permanent Resistance ring located in the circuit of the cage winding of the rear machine stand connected in parallel; where the ohmic resistance of this stationary resistance ring is designed so that when the cascade arrangement is at a standstill and with full mains voltage The powered front machine is the Illuferwirstrom, preferably the idler reactive current and the cascade attracts while developing its overturning moment; or but the ohmic resistance of the stationary resistance ring is chosen so that the Cascade arrangement with a correspondingly lower tightening torque only a predetermined, for example, it takes up starting current corresponding to twice the nominal current the ohmic resistances of the movable resistance rings are preferably selected in this way are that when all resistance rings are connected in parallel, which is preferably the case with Reaching the lowest possible overturning slip of the asynchronous cascade corresponding circulation speed happens, the resulting ohmic resistance is again the same as that of the fixed short-circuit ring, so that a possible The steady-state speed can be achieved by the cascade arrangement as above can be synchronized. According to the one described above a stationary resistance ring and an axially movable short-circuit ring Arrangement runs the electrical parallel connection of the movable resistance rings A corresponding number of angularly aligned with the conductor bars, firm and resilient contact pieces, which in the case of between other resistance rings arranged resistance rings over short, through the relevant resistance rings Passing pieces of a material of high conductivity, for example conductor rod material, are connected; the individual resistance rings also by what has been said above essentially identical spring elements, i.e. when the rotor is at a standstill, axially pushed away from each other and thereby electrically separated, the spring elements however, in different groups, each with a different resilience the number of tempering stages are divided, each group between two axially directly neighboring. Resistance rings is arranged, and the groups in general are distributed axially so that with increasing rotational speed and also As the centrifugal force increases, the axial pressure causes a movable resistance ring after the other, the stationary resistance ring in-parallel to the circuit of the Kllage winding switched on and thus the ohmic resistance of the latter is gradually reduced will.

Die oben beschriebenen, durch Fliehkräfte automatisch betätigten und den ohmschen Widerstand der Käfigwicklung des Hintermaschinenständers ändernden Anordnungen, die aus einem axial beweglichen Kurzschlussring und einem ortsfesten Widerstandsring, oder aber aus dem letzteren und mehreren axial beweglichen Widerstandsringen bestehen, ktinnen erfindungsgemäss ebenfalls, zwecks Minderung des ohmschen Widerstandes des Läuferstromkreises, einen Läuferkurzschlussring ersetzen, falls eine gleitende oder rollende Verbindung zwischen dem Ständer und dem Läufer der Hintermaschine nicht erwllnscht ist. Obwohl vorzugsweise zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden, erfindungsgemäss verbesserten Kaskadenanornung bestimmt, kann diese Ausführungsform der beschriebenen Anordnung zur automatischen Regelung des ohmschen Widerstandes einer kurzgeschlossenen Käfigwicklung ebenfalls in Verbindung mit Klfiglttufern von bekannten Asynchronmotoren Verwendung finden.The above-described, automatically actuated by centrifugal forces and changing the ohmic resistance of the cage winding of the rear machine stand Arrangements consisting of an axially movable short-circuit ring and a stationary Resistance ring, or from the latter and several axially movable resistance rings exist, according to the invention, for the purpose of reducing the ohmic resistance of the rotor circuit, replace a rotor short-circuit ring, if a sliding one or rolling connection between the stand and the rotor of the rear machine is not desired. Although preferably for use in connection with the present, Determined according to the invention improved cascade arrangement, this embodiment can the described arrangement for the automatic control of the ohmic resistance a short-circuited cage winding also in connection with Klfiglttufern of known asynchronous motors are used.

Die Erfindung sieht ebenfalls vor, dass die genannten Widerstandringe und niederohmigen Kurzschlussringe zwecks einer besseren Wllrmeabfuhr mit Kühlrippen oder desgleichen versehen sind.The invention also provides that said resistance rings and low-resistance short-circuit rings for better heat dissipation with Cooling fins or the like are provided.

Eine der Erfindung entsprechende und als Motor arbeitende Kaskadenanordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass eine Drehzahlregelung in wenigen Stufen durch Polumschaltung möglich ist, in welchem Fall jedoch mit der Polzahl der netzgespeisten Ständerwicklung der Vordermaschine ebenfalls die Polzahl der Erregerwicklung in der Hintermaschine entsprechend geändert wird. Die zweckdienlichste stufenlose Drehzahlregelung besteht darin, dass die Frequenz des die Vordermaschine speisenden Wechselstromes durch einen stufenlos einregelbaren, auf Halbleiterventile beruhenden Stromrichter geändert wird, in welchem Fall die betreffende Kaskadenanordnung - gleich einer bekannten Syrichronmaschine - synchron hochgefahren wird Die Vorteile der entsprechend der Erfindung gestalteten Kaskadenanordnung bestehen darin, dass diese - generell gesehen - den einfachen, zweckdienlichen und äusserst robusten Aufbau sowie die Wartungsfrei~ heit einer mit einem Käfigläufer versehenen Asynchronmaschine mit den Betriebseigenschaften eines SynchroniotOrs, wie eine konstante, lastunabhängige Umlaufgeschwindigkeit, Entlastung des Netzes vom Blindstrom und Blindleistungsabgabe oder -aufnahme, grössere Stabilität bei Absinken der Netzspannung, höherer Wirkungsgrad und grlSsserer Luftspalt sowie höhere Betriebssicherheit im Vergleich zu langsam laufenden Asynchronmotoren, und den Anlaufeigenschaften einer mit einem Schleifringläufer versehenen Asynchronmaschine, insbesondere unter Schwerstanlaufbedingungen bei gleichzeitiger Anlaufstrombegrenzung, verbindet; dass diese, verglichen mit den bekannten, meist länfererregten Synchronmotoren, mehr Raum zur Unterbringung einer kifigartigen Anlass- und Dämpferwicklung, die erfindungsgemäss als niederohmige Wicklung ausgeführt ist, da deren ohmscher Widerstand während des Anlassens in zwei oder mehreren Stufen den Umständen entsprechend geändert werden kann, zur Verfügung hat; dass diese keinerlei Anordnungen wie Schleifringe oder Stromwender bedarf und daher deren Läufer mit blank eingelegten oder eingegossenen, k2lfigartigen Wicklungen versehen sind; dass diese als aüsserst robuster, Uber lange Zeit wartungsfrei arbeitender Synchrongenerator, insbesondere aber für den Gebrauch in Fahrzeugen aller Art Verwendung finden kann; und dass diese als insbesondere für den Antrieb durch relativ langsam laufende Kraftmaschinen geeigneter Synchrongenerator Anwendung finden kannoA cascade arrangement corresponding to the invention and operating as a motor can also be designed in such a way that a speed control is carried out in a few steps Pole switching is possible, in which case, however, with the number of poles supplied by the mains The stator winding of the front machine also has the number of poles in the field winding the rear machine is changed accordingly. The most useful stepless speed control is that the frequency of the alternating current feeding the front machine by a continuously adjustable power converter based on semiconductor valves is changed, in which case the cascade arrangement in question - equal to one well-known Syrichron machine - is started up synchronously The advantages of accordingly The cascade arrangement designed according to the invention consist in the fact that this - generally seen - the simple, expedient and extremely robust structure as well as the Maintenance-free an asynchronous machine provided with a squirrel cage the operating characteristics of a synchronizer, such as a constant, load-independent Circulation speed, relieving the network of reactive current and reactive power output or absorption, greater stability when the mains voltage drops, higher efficiency and larger air gap as well as higher operational reliability compared to slow running asynchronous motors, and the starting properties of one with a slip ring rotor provided asynchronous machine, especially under severe start-up conditions with simultaneous Starting current limitation, connects; that these, compared with the known ones, mostly longer-excited synchronous motors, more space to accommodate a kif-like event and damper winding, which according to the invention is designed as a low-resistance winding, because their ohmic resistance during starting in two or more stages can be changed according to the circumstances; that these do not have any Arrangements such as slip rings or commutators are required and therefore their runners too bare inlaid or cast-in, ball-like windings are provided; that this as an extremely robust synchronous generator that works maintenance-free for a long time, but in particular can be used in vehicles of all kinds; and that this as in particular for the drive by relatively slow running engines suitable synchronous generator can be used

Claims (1)

Verbesserungen in Bezug auf in Kaskade geschaltete Wechselstrom-Induktionsmaschinen. Improvements to Cascade AC Induction Machines. P a t e n t a n s p r ü c h e Verbesserungen, die die Betriebseigenschaften und den Anwendungsbereich von mechanisch gekuppelten und elektrisch in Kaskade geschalteten Wechselstrom-Induktionsmaschinen, vorzugsweise aber Mehrphasen- Induktionsmaschinen, die den bekannten Anordnungen gemäss als Asynchronmotoren arbeiten, verbessern, beziehungsweise erweitern, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer aus zwei, vorzugsweise mehrphasigen Induktionsmaschinen, der Vorder- und HintermaschineX bestehenden Kaskadenanordnung, in deren Vordermaschine durch einen speisenden Wechselstrom und mittels einer diesem entsprechenden Ständerwicklung ein Drehfeld verursacht wird, deren Hintermaschine mit einer vorzugsweise ebenfalls mehrphasigen Ständerwicklung versehen ist, die während des Anlaufes als Motor mit einem zweckdienlichen Anlasswiderstand in-Reihe geschaltet, im Betrieb aber kurzgeschlossen werden kann, deren Lauf er mechanisch - unter Umständen ueber ein Vorgelege oder anderes Getriebe - gekuppelt sind und deren beide Läuferwicklungen so verbunden sind, dass bei asynchronem Anlauf der der Schlupf energie der Vordermaschine entsprechende und in deren Läuferwicklung induzierte Mehrphasen-Wechselstrom in der Hintermaschine ein, relativ zum mechanischen Drehsinn des Hintermaschinenläufers, im entgegengesetzten Drehsinn umlaufendes Drehfeld verursacht1 a. der Ständer der Hintermaschine, zusätzlich zu der genannten und meist mehrphasigen Ständerwicklung, mit einer frregerwicklung versehen ist, deren Polpaarzahl vorzugsweise gleich derjenigen der Ständerwicklung der Vordermaschine ist, und die, nachdem beim Anlauf der Kaskadenanordnung als Motor deren beide Läufer die asynchrone Beharrungsdrehzahl erreicht haben, durch einen Gleichstrom von vorzugsweise einregelbarer Spannung erregt wird; wodurch in der Hintermaschine ein oder mehrere im Raum stillstehende(s) Magnetfeld(er) verursacht (werden), und die Kaskadenanordnung in-Tritt gezogen wird, wonach die Vordermaschine als mechanisch belasteter, synchron laufender Mehrphasen-Frequenzumformer, und die Hintermaschine als läufergespeister und ständererregter Synchronmotor arbeitet; so dass durch linregeln der Spannung des erregenden Gleichstromes der Leistungsfaktor der Kaskadenanordnung auf den Wert 1,0 gebracht werden, oder aber diese durch entsprechende Unter- oder Bbererregung der Hintermaschine Blindleistung aus dem speisenden Netz aufnehmen oder an dieses abgeben kann; oder aber, dass die ergänzte Kaskadenanordnung, wenn durch eine Kraftmaschine mechanisch angetrieben und die Erregerwicklung durch Gleichstrom erregt, als Synchrongenerator arbeiten kann; wobei die Hintermaschine als ständererregter Synchrongenerator, und die Vordermaschine als läufererregter, mechanisch angetriebener, frequenzerhöhender und synchron laufender Frequenzumformer arbeitet; b. die beiden Läufer der Kaskadenanordnung vorzugsweise mit einem, relativ zu einander, zweckdienlichen axialen Zwischenraum auf einer gemeinsamen Läuferwelle befestigt und mit je einer käfigurtigen, keine stromverdränge nde Wirkung verursachenden, niederohmigen Läuferwicklung versehen sind, deren jede aus vorzugsweise blank in die Nuten des betreffenden Läuferblechpaketes eingelegten oder eingegossenen Leiterselben und je einem ebenfalls niederohmigen, die Leiterstäbe der betreffenden Läuferwicklung an eine Winde des entsprechenden Läufers verbindenden Kurzschlussring besteht, deren nicht kurzgeschlossene Wicklungs- bzw. Leiterstabenden aber mit einander elektrisch leitend so verbunden sind, dass die Drehrichtungen der Phasenfolgen um die gemeinsame Läuf erachse, in derselben Richtung gesehen und relativ zu einander, entgegengerichtet verlaufen; und c. die elektrischen Verbindungen zwischen den beiden Läufern Uber, relativ zur Läuferwelle und zu einander, koaxial angeordnete, niederohmige Hohlleiter-Verbindungselemente verlaufen, deren Anzahl derjenigen der Leiterstäbe in einem der Läufer entspricht; 2. Verbesserungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlleiter-Verbindungselemente generell mit den entsprechenden, elelwtrisch zu verbindenden Leiterstäben so zusammengeschaltet sind, dass die in den verschiedenen Verbindungselementen axial fliessenden und in direkt benachbarten, etwa gleichzeitig stromführenden Leiterstäben induzierten Ströme radial zur Läuferwellenachse etwa gleichmässig verteilt sind, so dass die Magnetfelder der verschiedenen Verbindungselemente - mit Ausnahme des radial Eussersten bzw. zwei äussersten - durch radial ausserhalb liegende Magnetfelder von entgegengesetzter Flussrichtung zusammengehalten werden; dass vorzugsweise jeweils drei radial direkt benachbarte Verbindungselemente die Ströme von drei, relativ zu einander etwa 120 Grad versetzte Phasen bzw Leiterstäben führen; dass der mittlere Durchmesser des radial mittleren Verbindungselementes vorzugsweise etwa gleich dem Teilkreisdurchmesser der Leiterstäbe ist; und dass die elektrische Verbindung zwischen jedem der Leiterstäbe und dem diesem entsprechenden Hohlleiter-Verbindungseleient Uber ein geeignet geformtes, ebenfalls niederohmiges Verbindungsstück hergestellt ist das vorzugsweise radial aussen kEhlrippenartig und als Ventilator-läuferblatt wirkend gestaltet ist und dessen effektiver ohmscher Widerstand durch entsprechende Gestaltung dessen Strompfadquerschnittes auf einen einheitlichen Wert eingestellt ist so dass Strompfad-Längenunterschiede in den verschiedenen Verbindungsstücken ausgeglichen sind; 3. Verbesserungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Umfang des radial aussersten Hohlleiter-Verbindungselementes mit einem, gegebenenfalls elektrisch gegen dieses isolierten, aber aus einem gut wllrseleitenden Material, vorzugsweise jedoch einem Metall wie beispielsweise Aluminium, bestehenden Kühlmantel umgeben ist, der radial aussen mit einer geeigneten Anzahl von axial, relativ zu einander versetzt angeordneten Kühlringen und wiederum an diesen befestigten Ventilator-Läuferblättern versehen ist, so dass die letzteren zusammen mit den als Ventilator-Läuferblätter ausgestalteten radial äusseren Enden der genannten Verbindungsstücke und einem entsprechend geformten, mit Be- und Entlüftungsöffnungen versehenen axial mittleren Teil des Maschinengehäuses der arbeiten, der von aussen Kühlluft in den mittleren Teil des Maschinengehäuses, zwischen die Ständer der beiden Induktionsmaschinen und in den, den Kühlmantel und die Kühlringe umgebenden Raum einsaugt und wieder nach aussen ausschiebt; 4. Verbesserungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das bei einer Kaskadenanordnung, die ausschliesslich als Synchrongenerator arbeitet, die Mehrphassen wicklung im Ständer der Hintermaschine als niederchmige, mit vorzugsweise blank eingelegten oder eingegossenen Leiterstäben versehene, käfigartige Kurzschlusswicklung ausgeführt ist, deren leiterstäbe vorzugsweise in den Polflichen der Erregerwicklung angeordnet sind; 5. Verbesserungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kaskadenanordnung, die als Motor arbeitend gegen eine relativ leichte Last oder leer hochgefahren wird, die Mehrphasenwicklung im Ständer der Hintermaschine wie in Anspruch 4 gekennzeichnet ausgefthrt ist, aber einer der Kurzschlussringe dieser Wicklung, vorzugsweise «jedoch der der Vordermaschine abgekehrten Seite der Hintermaschine ntsprechend Kurzschlussring, als mit einem relativ deren olamschen Widerstand versehener Widerstandsring ausgeführt ist, der zwecks Vergrösserung seiner durch Luft kühlbaren Oberfläche, beispielsweise durch Distanzstücke, von dem betreffenden StEnderblechpaket axial abgesetzt angeordnet ist, und des beim bzw. P a t e n t a n s p r ü c h e improvements that affect the operating characteristics and the scope of mechanically coupled and electrically cascaded AC induction machines, but preferably multi-phase induction machines, which work according to the known arrangements as asynchronous motors, improve, or expand, characterized in that in one of two, preferably multi-phase induction machines, the front and rear machineX existing cascade arrangement, in their front machine by a feeding alternating current and by means of this corresponding stator winding a rotating field is caused, the rear machine of which is provided with a preferably also multiphase stator winding which during start-up as a motor with an appropriate starting resistor in series switched, but can be short-circuited during operation, the run of which he mechanically - possibly via a countershaft or another gearbox - are coupled and whose two rotor windings are connected in such a way that the corresponding to the slip energy of the front machine and in its rotor winding induced polyphase alternating current in the rear machine, relative to the mechanical Direction of rotation of the rear machine rotor, rotating field rotating in the opposite direction causes1 a. the stand of the rear machine, in addition to the said and mostly polyphase stator winding, is provided with an exciter winding, the number of pole pairs preferably equal to that of the stator winding of the front machine is, and after the start-up of the cascade arrangement as a motor, its two rotors have reached the asynchronous steady-state speed by a direct current of preferably adjustable voltage is excited; whereby in the rear machine one or more Steady magnetic field (s) caused in the room, and the cascade arrangement is pulled into step, after which the front machine as mechanically loaded, synchronous running multiphase frequency converter, and the rear machine as rotor-fed and stator-excited synchronous motor works; so that by regulating the tension of the exciting direct current the power factor of the cascade arrangement to the value 1.0, or this by appropriate under or over excitation the rear machine absorb reactive power from the feeding network or to it can deliver; or else that the added cascade arrangement if by a prime mover mechanically driven and the excitation winding excited by direct current, as a synchronous generator can work; the rear machine being a stator-excited synchronous generator, and the front machine as a rotor-excited, mechanically driven, frequency-increasing machine and synchronously running frequency converter works; b. the two runners of the cascade arrangement preferably with an expedient axial gap relative to one another attached to a common rotor shaft and each with a cage, none current-displacing effect, provided, low-resistance rotor winding are, each of which is preferably blank in the grooves of the laminated core in question inlaid or cast-in conductors and one each with a low-resistance, the conductor bars of the rotor winding concerned to a winch of the corresponding There is a short-circuit ring connecting the rotor, the winding of which is not short-circuited or conductor rod ends are electrically connected to each other in such a way that the directions of rotation of the phase sequences around the common runner axis, in the same Seen in direction and relative to each other, run in the opposite direction; and c. the electrical connections between the two rotors Uber, relative to Rotor shaft and to each other, coaxially arranged, low-resistance waveguide connecting elements run, the number of which corresponds to that of the conductor bars in one of the runners; 2. Improvements according to claim 1, characterized in that the waveguide connecting elements generally interconnected with the corresponding, electrically to be connected conductor bars are that the axially flowing in the various connecting elements and in Directly adjacent, approximately simultaneously current-carrying conductor bars induced currents are distributed approximately evenly radially to the rotor shaft axis, so that the magnetic fields of the various connecting elements - with the exception of the radial Eussersten resp. two outermost - due to radially outwardly lying magnetic fields from opposite ones Flow direction are held together; that preferably three each radially directly adjacent connecting elements the currents of three, relative to each other about 120 Lead phase or ladder bars offset from one degree to another; that the mean diameter of the radially central connecting element preferably approximately equal to the pitch circle diameter the ladder bars is; and that the electrical connection between each of the conductor bars and the corresponding waveguide connecting element via a suitably shaped, also produced a low-resistance connector that is preferably radial on the outside it is designed like a cooling rib and acting as a fan blade and its effective ohmic resistance through appropriate design of its current path cross-section is set to a uniform value so that rung length differences are balanced in the various connectors; 3. Improvements after Claim 2, characterized in that the outer circumference of the radially outermost waveguide connecting element with one, optionally electrical against this insulated, but preferably made of a material with good conductivity however, surrounded by a metal such as aluminum, existing cooling jacket is, the radially outward with a suitable number of axially, relative to each other staggered cooling rings and fan blades attached to them is provided so that the latter together with the as fan-runner blades designed radially outer ends of said connecting pieces and one accordingly shaped, provided with ventilation openings axially central part of the Machine housing of the work, the cooling air from the outside into the middle part of the Machine housing, between the stands of the two induction machines and in the, sucks in the space surrounding the cooling jacket and the cooling rings and then out again pushes out; 4. Improvements according to claim 1, characterized in that at a Cascade arrangement that works exclusively as a synchronous generator, the multi-phase winding in the post of the rear machine as low-profile, with preferably bare Cage-like short-circuit winding provided with inserted or cast-in conductor bars is carried out, whose conductor bars are preferably in the pole of the field winding are arranged; 5. Improvements according to claim 1, characterized in that in a cascade arrangement that works as a motor against a relatively light one Load or empty is started up, the polyphase winding in the stator of the rear machine is executed as characterized in claim 4, but one of the short-circuit rings this winding, but preferably on the side facing away from the front machine Rear machine corresponding to the short-circuit ring, as with a relatively Olamschen resistance provided resistance ring is executed, the purpose of which is to enlarge his through Air coolable surface, for example by spacers, from the relevant Stator core stack is arranged axially offset, and the at or nach Erreichen einer zweckdienlichen Maschinendrehzahl, durch fliehkraftbetätigte Mittel, mittels einer automatisch ausgelösten Servo-Mechanik oder auch durch von Hand betätigte Mittel ein konzentrisch zur Läuferachse angeordneter und axial beweglicher Kurzschlussring parallelgeschaltet wird, so dass der durch die Parallelschaltung des Widerstandsringes mit dem beweglichen Kurzschlussring resultierende ohmsche Widerstand gleich demjenigen des ortsfesten Kurzschlussringes der Kllfigwicklung ist; dass die Leiterstäbe vorzugsweise durch den Widerstandsring hindurch reichen und an ihren Enden mit geeigneten Kontaktstücken bzw. -federn versehen sind, die mit winkelgemäss an den entsprechenden Stellen des beweglichen Kurzschlussringes befestigten, federnden und selbstreinigenden, das heisst mit einer wischenden Wirkung arbeitenden, Kontaktstücken oder -federn zusammenwirken; dass normalerweise, das heisst bei nicht umlaufenden Läufern und während des Hochlaufes derselben zur genannten zweckdienlichen Maschinendrehzahl, bei der der bewegliche Kurzschlussring parallelgeschaltet wird, der letztere in Bezug auf den Widerstandsring durch eine geeignete Anzahl von zweckdienlich angeordneten, elektrisch isolierten Federelementen axial auf Abstand gehalten wirdt und die Federelemente vorzugsweise so gestaltet sind, das sie beim Erreichen eines vorbestimmten, der Federkraft entgegen wirkenden axialen Druckes auf den beweglichen Kurzschlussring, jedoch eine geeignete axiale Distanz bevor die entechenden Kontaktstflcke bzw. -federn einander berühren, mit einer Schnappwirkung plötzlich durchbiegen, so dass alle Kontaktstel-Ion gleichzeitig und schnell geschlossen werden, um beim Unterschreiten eines ebenfalls torbestinten axialen Druckes auf den beweglichen Kurzschlussring diesen - wiederum mit einer Schnappt wirkung - ebenso plötzlich aus den Stromkreis herauszunehmen; dass das fliehkraftbetätigte Mittel zum automatischen Parallelschalten des beweglichen Kurzschlussringes vorzugsweise aus mehreren, insbesondere aber drei relativ zu einander gleichen Zentrifugalgewichten besteht, die mit der Läuferwelle umlaufend, durch entsprechend. Hebel an diese geeignet angelenkt und Uber weitere Hebel an einen ebenfalls umlaufenden Druckring angelenkt sind, der wiederum über einen Schleifring, vorzugsweise aber Uber ein axiales Pendelrollen- oder Rillenkugellager den fliehkraftverursachten mechanischen Druck auf den beweglichen Kurzschlussring überträgt ; 6. Verbesserungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kaskadenanordnung, die als Motor unter Schwer- oder Schwerstanlaufbedingungen anlluft, der vorzugsweise durch fliehkraftbetätigte Mittel axial bewegte Kurzschlussring durch eine der Zahl der gewtlnschten Anlasstufen entsprechende Anzahl von ebenfalls konzentrisch zur Läuferwelle angeordneten, axial beweglichen Widerstandsringen ersetzt ist die während des Anlauf es, progressiv mit der ansteigenden Maschinendrehzahl mit dem genannten, permanent ir Stromkreis der Klfigwicklung des Hintermaschinenständers liegenden, ortsfesten Widerstandsring parallelgeschaltet werden; dass der ohmsche Widerstand des letzteren sogewählt ist, dass bei stillstehenden Läufer und nach Anlegen der vollen Netzspannung an die Ständerwicklung der Vordermaschine der Läuferwirkstrom vorzugsweise dem Läuferblindstrom entspricht, oder dass die Vordermaschine bei entsprechend niedrigeres Anzugsdrehmoment aus dem Netz nur einen vorbestimmten, beispielsweise dem doppelten Nennstrom entsprechenden Anzugsstrom aufni-t; dass die ohmschen Widerstände der beweglichen Widerstandsringe eo gewählt sind, dass bei Parallelschaltung aller Widerstandsringe deren resultierender ohmscher Widerstand gleich demjenigen des ortsfesten Kurzschlussringes der Ufigwicklung ist; dass die elektrische Parallelschaltung der beweglichen Widerstandsringe mit dem ortsfesten Widerstandsring und unter einander über eine entsprechende Anzahl von winkelige.after reaching an appropriate machine speed, by centrifugal force-operated Means, by means of an automatically triggered servo mechanism or by from Hand-operated means a concentric to the rotor axis arranged and axially movable Short-circuit ring is connected in parallel, so that the by the parallel connection of the resistance ring with the movable short-circuit ring resulting ohmic Resistance equal to that of the fixed short-circuit ring of the Kllage winding is; that the conductor bars preferably extend through the resistance ring and are provided at their ends with suitable contact pieces or springs that with angularly at the corresponding points on the movable short-circuit ring fixed, resilient and self-cleaning, i.e. with a wiping effect working, contact pieces or springs interact; that usually, that means in the case of non-rotating runners and during the run-up of the same to the named appropriate machine speed at which the movable short-circuit ring is connected in parallel the latter in relation to the resistance ring by an appropriate number of expediently arranged, electrically isolated spring elements axially at a distance is held and the spring elements are preferably designed so that they when Achieving a predetermined axial pressure counteracting the spring force on the movable short-circuit ring, but a suitable axial distance before the entechenden contact pieces or springs touch each other with a snap action suddenly bend so that all contact stel-ion closed simultaneously and quickly when falling below an also torbestinten axial pressure the movable short-circuit ring - again with a snap action - as well suddenly take off the circuit; that the centrifugal force-operated means for automatic parallel switching of the movable short-circuit ring preferably of several, but in particular three of the same relative to each other Centrifugal weights consists, which revolves with the rotor shaft, by accordingly. Lever suitable for this articulated and articulated via further levers to a likewise circumferential pressure ring are, which in turn via a slip ring, but preferably via an axial spherical roller or deep groove ball bearings the centrifugal force-induced mechanical pressure on the moving one Short-circuit ring transmits; 6. Improvements according to claim 5, characterized in that that in the case of a cascade arrangement, which is used as a motor under severe or extremely severe starting conditions anlluft, the short-circuit ring, which is preferably axially moved by centrifugal force-operated means by a number of also corresponding to the number of the desired tempering stages Axially movable resistance rings arranged concentrically to the rotor shaft are replaced is that during start-up, progressively with the increasing machine speed with the mentioned, permanent ir circuit of the square winding of the rear machine stand lying, stationary resistance ring are connected in parallel; that the ohmic Resistance of the latter is so chosen that when the runner is stationary and after Apply the full mains voltage to the stator winding of the front machine of the rotor active current preferably corresponds to the rotor reactive current, or that the front machine corresponds to lower tightening torque from the network only a predetermined one, for example pick-up current corresponding to twice the nominal current; that the ohmic resistances of the movable resistance rings eo are chosen that with parallel connection of all Resistance rings whose resulting ohmic resistance is equal to that of the stationary short-circuit ring of the Ufig winding is; that the electrical parallel connection the movable resistance rings with the stationary resistance ring and among each other over a corresponding number of angular. mäss mit den Leiterstäben der Klfigwicklung ausgerichteten, festen und/oder federnden Kontaktstücken bzw. -federn verlauft, die bei durch einen beweglichen Widerstandsring hindurchgehenden elektrischen Verbindungen über kurze, durch den betreffenden Widerstandsring hindurchführende Stücke eines Materials hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise Leiterstabmaterial, verbunden sind; dass die verschiedenen, axial direkt benachbarten Widerstandsringe durch zwischen diesen angeordnete, betreffs ihrer Wirkungsweise Anspruch 5 gemässe Federelemente1 rerelativ zu einander auseinandergedrückt und dadurch normalerweise elektrisch von einander getrennt sind die Federelemente jedoch in verschiedene Gruppen von jeweils unterschiedlichem Federvermögen, entsprechend der Anzahl der Anlasstufen unterteilt sind von denen Jede Gruppe zwischen zwei axial direkt benachbarten Widerstandsringen angeordnet ist, und die Gruppen generell axial so verteilt sind dass mit ansteigender Maschinendrehzahl und ebenfalls ansteigendem fliehkraftverursachten und der Federkraft entgegenwirkendem axialen Druck jeweils ein beweglicher Widerstandsring nach dem anderen, dem ortsfesten Widerstandering inzugeschaltet Parallel, dem Stromkreis der Käfigwicklung und dadurch der chmsche Widerstand des letzteren stufenartig herabgesetzt wird; 7. Verbesserungen nach den Ansprüchen 5 und 62 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kaskadenanordnung, bei der die Flielikrifte nicht leber eine gleitende oder rollende Verbindung vom Läufer der Hintermaschine auf deren Ständer übertragen wird die durch Fliolakrifte automatisch betitigten und aus eine axial beweglichen Kurzschlussring und einem permanent im Stromkreis der betreffenden Käfigwicklung liegenden Widerstandsring oder aber aus dem letzteren und mehreren axial beweglichen Widerstandsringen bestehenden Anordnungen zwecks änderung des Läuferstromkreis-Wirkwiderstandes einen der Läuferkurzschlussringe, vorzugsweise aber den dem Wellenende der Kaskadenanordnung nicht entsprechende Läuferkurzschlussring ersetzen; 8. Verbesserungen nach den vorhergehenden Ansprücen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Widerstandsringe mit Kühlrippen oder desgleichen versehen sind; 9. Verbesserungen den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass, obwohl vorzugsweise zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden, erfindungsgemäss besserten und als Motor arbeitenden Kaskadenanordnung bestimmt, die durch Fliehkräfte automatisch betätigten Anordnungen zum ändern des ohmschen Widerstandes einer Käfigläuferwicklung e falls in Verbindung mit Käfigläufern von bekannten Asynchron und Synchronmotoren Verwendung finden den können fixed, aligned with the conductor bars of the block winding and / or resilient contact pieces or springs that run through a movable Resistance ring through electrical connections via short, through the concerned Pieces of material passing through a resistance ring high electrical conductivity, for example conductor rod material, are connected; that the different, axially directly adjacent resistance rings through between these arranged, according to their mode of operation claim 5 according to spring elements1 rerelatively pressed apart and thereby normally electrically from however, the spring elements are separated from one another in different groups of each different resilience, divided according to the number of tempering stages are of which each group between two axially directly adjacent resistance rings is arranged, and the groups are generally distributed axially so that with increasing Machine speed and also increasing centrifugal force and the spring force counteracting axial pressure in each case a movable resistance ring after other, the stationary resistance ring connected in parallel, the circuit the cage winding and thereby the chemical resistance of the latter is gradually reduced will; 7. Improvements according to claims 5 and 62, characterized in that in a cascade arrangement in which the Flielikrifte is not a sliding one or transferring a rolling connection from the rotor of the rear machine to its stand is automatically activated by Fliolakrifte and from an axially movable one Short-circuit ring and one permanently in the circuit of the relevant cage winding lying resistance ring or from the latter and several axially movable Resistance rings existing arrangements for the purpose of changing the armature circuit resistance one of the rotor short-circuit rings, but preferably that of the shaft end of the cascade arrangement do not replace the corresponding rotor short-circuit ring; 8. Improvements after the previous ones Claims that the resistance rings are provided with cooling fins or the like; 9. Improvements claims 7 and 8, characterized in that, although preferred for use in connection with the present, improved according to the invention and working as a motor Cascade arrangement determines the arrangements automatically actuated by centrifugal forces to change the ohmic resistance of a squirrel cage winding if connected with squirrel cage rotors from known asynchronous and synchronous motors use the can
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