DE2045015A1 - Energy supply system, especially for aircraft, with an asynchronous generator driven by an engine with variable speed - Google Patents
Energy supply system, especially for aircraft, with an asynchronous generator driven by an engine with variable speedInfo
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Description
Energieversorguttgsanlage, insbesondere für Flugzeuge, mit einem durch eine Kraftmaschine mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen AsynchrongeneratorEnergy supply system, especially for aircraft, with a driven by a variable speed prime mover Asynchronous generator
Auf dem Gebiet der Energieversorgung muß zuweilen die Aufgabe gelöst werden, aus einer Kraftmaschine mit sieh verändernder Drehzahl (Elektromotor, Verbrennungsmotor, Turbine) und einem damit gekuppelten Generator elektrische Energie konstanter Frequenz zu gewinnen. Die damit verbundenen Probleme sind beispielsweise bei Netzkupplungsumformern, bei sogenannten Stoßumformern, bei Wellengeneratoren auf Schiffen und auch bei Flugzeug-Bordnetzgeneratoren bisher mit mehr oder weniger aufwendigen Mitteln gelöst worden.In the field of energy supply, the task must at times be solved, from a prime mover with changing speed (electric motor, internal combustion engine, turbine) and a generator coupled with it to generate electrical energy of constant frequency. The problems associated with this are for example with network coupling converters, with so-called shock converters, with wave generators on ships and also with aircraft on-board power supply generators with more or less expensive Funds have been resolved.
An Bord von Flugzeugen werden üblicherweise der oder die Generatoren zur Erzeugung einer konstanten Frequenz über mechanischhydraulische Getriebe auf konstante Drehzahl gebracht. Das Streben nach einer rein elektrischen Lösung anstelle dieser mechanisch-hydraulischen ist bei Flugzeuggeneratoren neben gemischt mechanisch-elektrischen Ausgleichsantrieben heute in erster Linie darauf gerichtet, den Bordnetzgenerator mit der in der Drehzahl veränderliehen Turbine unmittelbar verbunden zur Erzeugung einer entsprechend schwankenden Frequenz heranzuziehen und aus dieser mittels statischer Umrichter eine Spannung konstanter Frequenz zu erzeugen. Von einer solchen Lösungsmöglichkeit wird z.B. auch bei den genannten Wellengeneratoren in der Schiffstechnik Gebrauch gemacht.The generator or generators are usually used on board aircraft to generate a constant frequency brought to constant speed via mechanical-hydraulic gears. The pursuit of a purely electrical solution instead of this mechanical-hydraulic one is now first in aircraft generators alongside mixed mechanical-electrical compensating drives Line aimed at generating the on-board power supply generator directly connected to the turbine with variable speed to use a correspondingly fluctuating frequency and from this a voltage more constant by means of a static converter Generate frequency. Such a possible solution is also used, for example, in the case of the shaft generators mentioned in the Ship technology made use of.
Eine andere bekannte Methode zur Lösung dieser Aufgabe, wie sie bei den oben erwähnten Netzkupplungsumformern und Stoßleistungsumformern angewendet wird, besteht darin, die Nichtübereinstimmung von Maschinendrehzahl und der gewünschten bzw. vorgegebenen Frequenz der Spannung dadurch auszugleichen, daß dem Läufer der Maschine ( Asynchronmaschine) über einen Frequenzumformer eineAnother known method for solving this problem, as used in the above-mentioned power coupling converters and surge power converters is applied is the mismatch to compensate for the machine speed and the desired or predetermined frequency of the voltage that the rotor of the Machine (asynchronous machine) via a frequency converter
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Schlupffrequenz solcher Größe und Phasenfolge zugeführt daß der Frequenzfehlbetrag mit dem Ergebnis konstanter Ständer-, frequenz stets ausgeglichen wird. PUr die Herstellung dieser ergänzenden Schlupffrequenzen, die den läufern der Maschinen zugeführt werden, bedient man sich heute vorwiegend statischer Umrichter.Slip frequency of such size and phase sequence supplied that the frequency shortfall is always compensated for with the result of constant stator frequency. PUr making this supplementary slip frequencies that affect the machine runners static converters are predominantly used today.
In anderer Richtung ist auch eine Anordnung bekannt geworden, bei der zwei mechanisch gekuppelte Induktionsmaschinen, von der drehzahlveränderlichen Antriebsmaschine gemeinsam angetrieben, in einer auf die zu erzeugende Frequenz abgestimmten Resonanzschaltung arbeiten, wobei ein leistungsloser Taktgeber die gedämpften Eigenschwingungen des Aggregates aufrecht erhält. Um dies zu erreichen, ist eine Rüokkopplungswicklung notwendig und ist ferner eine besondere Wickellage dieser Wicklung sowie der Statoren zueinander herzustellen. Das Aggregat kann nur dann generatorisch arbeiten, wenn die Rotationsfrequenz höher als die Taktfrequenz liegt, also nur im Übersynchronismus.In another direction, an arrangement has also become known in which two mechanically coupled induction machines, of which Variable-speed drive machine driven together in a resonance circuit tuned to the frequency to be generated work, whereby a powerless clock maintains the damped natural vibrations of the unit. To achieve this, a back coupling winding is necessary and there is also a special winding layer of this winding as well of the stators to each other. The unit can only work as a generator if the rotation frequency is higher than the clock frequency, so only in oversynchronism.
Zur Lösung der Aufgabe, bei einer selbständigen Energieversorgungsanlage mit einem durch eine Kraftmaschine mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Asynchrongenerator eine Spannung konstanter Frequenz zu erzeugen, benutz^., die Erfindung zwar ebenfalls Maschi nenkombinationen, jedoch in physikalisch anderer und wesentlich einfacherer Wirkungsweise. Die Erfindung geht ähnlich wie bei den oben angeführten Netzkupplungs- und Stoßleistungs-Umformer-r anlagen von einer laufergespeisten Asynchronmaschine als Generator aus, der zur Erzeugung einer konstanten Frequenz mit entsprechend veränderlicher Schlupffrequenz im Läufer gespeist wird. Dabei ist jedoch der Läufer des Asynchrongenerators nicht - wie bekannt - mit einem Frequenzumformer (Umrichter) verbunden, sondern erfindungsgemäß sowohl mechanisch als auch elektrisch mit dem Läufer einer zweiten normalen Asynchronmaschine kleiner Leistung, die ihrer Wirkungsweise entsprechend im nachfolgenden als Umkehrmaschine bezeichnet wird und deren Ständerwicklung an eine Wechselstromerregerquelle konstanter Frequenz angeschlossen1ist, die für die Schlupfleistung der Umkehrmaschine bemessen ist.To solve the problem of generating a voltage of constant frequency in an independent energy supply system with an asynchronous generator driven by an engine with variable speed, use ^. Although the invention also machine combinations, but in a physically different and much simpler mode of action. Similar to the above-mentioned network coupling and surge power converter systems, the invention is based on a rotor-fed asynchronous machine as a generator, which is fed to generate a constant frequency with a correspondingly variable slip frequency in the rotor. However, the rotor of the asynchronous generator is not - as is known - connected to a frequency converter (converter), but according to the invention both mechanically and electrically with the rotor of a second normal asynchronous machine of low power, which is referred to below as a reversing machine according to its mode of operation and its stator winding is connected to an alternating current excitation source of constant frequency 1 , which is dimensioned for the slip power of the reversing machine.
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Die.Wechselstromerregerquelle ist also in ihrer Fr.equenz nicht mehr abhängig von ./1 er Drehzahl der Kraftquelle veränderlich, sondern ist konstant, ohne notwendigerweise mit der gewünschten Generatorfrequenz übereinstimmen zu müssen. Die auf diese Weise -gebildete Maschinenkombination arbeitet stets als Generator, gleichgültig ob die Rotationsfrequenz größer oder kleiner als die gewünschte Generatorfrequenz ist. Das Aggregat stellt keinen Resonanzkreis mit einem leistungslosen Taktgeber dar, sondern eine offene Masehinenkaskade, der von der erregenden Wechselstromquelle konstanter Frequenz her Wirk- und Blindleistung zugeführt werden muß. Es genügen dafür gewöhnliche Asynchronmaschinen, ohne Rückkopplungswicklangen und ohne besondere Dimensionierung über Winkellagen von Y/icklungen gegeneinander. Auch braucht aufgrund der Wirkungsweise die Phasenfolge zwischen den Maschinen nicht vertauscht zu werden. Es liegt ferner entscheidend im Prinzip der Erfindung, daß die Kombination Asynchrongenerator - Umkehrmaschine beliebig oft bei mechanischer Hintereinanderschaltung wiederholt werden kann, wobei die der letzten Umkehmaschine in einer solchen Kette zuzuführende Leistung immer kleiner wird, was gegebenenfalls wesentliche Vorteile bringen kann.The alternating current excitation source is not in its frequency sequence more dependent on ./1 er speed of the power source variable, but is constant without necessarily having to match the desired generator frequency. That way -formed machine combination always works as a generator, regardless of whether the rotation frequency is greater or less than is the desired generator frequency. The unit does not represent a resonance circuit with a powerless clock generator, but rather an open masehine cascade, that of the exciting AC power source of constant frequency must be supplied with active and reactive power. Ordinary asynchronous machines are sufficient for this, without feedback windings and without special ones Dimensioning via angular positions of Y turns against each other. Also, due to the way it works, the phase sequence between the machines does not need to be interchanged. It is also crucial in the principle of the invention that the combination of asynchronous generator - reversing machine as often as desired with mechanical Series connection can be repeated, the the The power to be supplied to the last turning machine in such a chain becomes smaller and smaller, which may have significant advantages can bring.
Die ^Vorteile der Erfindung gegenüber bisher gebräuchlichen Techniken liegen in der Anwendung einfacher, leichter und billiger Asynchronmaschinen gegenüber Synchronmaschinen, einer wesentlichen Verkleinerung der aufzubringenden Erregerleistung, kleinem Klirrfaktor der Spannung ohne die Notwendigkeit von Filtern, praktisch trägheitsloser Regelfähigkeit und damit ausgezeichneter Regeldynamik, schleifringloser Ausführung und damit 'wartungsarmen Betrieb.The ^ advantages of the invention over previously common Techniques are simpler, easier and cheaper to use Asynchronous machines compared to synchronous machines, a significant reduction in the excitation power to be applied, Small harmonic distortion of the voltage without the need for filters, practically inertia-free controllability and thus excellent Control dynamics, execution without slip rings and thus 'low maintenance operation.
Die Erfindung wird in ihrer Wirkungsweise anhand der in der Zeichnung dargestellten speziellen Ausführungsbeispiele' näher erläutert. Darin zeigen: .The mode of operation of the invention is based on that in the Special embodiments shown in the drawing 'in more detail explained. In it show:.
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer autarken Energieversorguugsanlage zur Erzeugung einer Spannung konstan- : ter Frequenz bei veränderlicher Drehzahl,Fig. 1 is a schematic representation of a self-sufficient Energieversorguugsanlage for generating a voltage constant: ter frequency at variable speed,
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Pig. 2 eine Energieflußdarstellung zu Pig. 1 und Pig. 3 eine Weiterbildung der in ,Pig. ,1 gezeigten Anordnung. . '* y Pig. 2 shows an energy flow diagram for Pig. 1 and Pig. 3 a continuation of the in, Pig. , 1 arrangement shown. . '* y
In Pig. 1 ist eine Drehstrom-Asynchronmaschine 2 über eine Welle 1a mit einer Turbine' z.B. eines Fahrzeuges verbunden, die mit stark veränderlicher Drehzahl angetrieben wird. Die Asynchronmaschine 2 liefert über ihre Ständerwicklung 21 elektrische Energie in ein Netz R, S, T. Der mit einer Drehstromwicklung 22 versehene Läufer 2b ist erfindungsgemäß starr mit dem Läufer 3b einer zweiten, Umkehrmaschine genannten Drehstrom-Asynchronmaschine 3 verbunden, deren Läufer eine Drehstromwicklung 32 trägt. Der Ständer 3a der Umkehrmaschine 3 hai; eine Drehstromwicklung 31» die an eine Wechselstromerregerquelle 4 konstanter Frequenz angeschlossen ist. Bei der als Erfindungsbeispiel dargestellten autarken Anordnung dient als Wechselstromerregerquelle 4 ein von einer Hilfserregeranordnung 5 gespeister Umrichter, der für die Schlupfleistung der an ihm angeschlossenen Induktionsmaschine 3 bemessen ist j jedoch kann auch jede andere etwa zur Verfugung stehende Wechselstromquelle ausreichender Leistung und konstanter Frequenz Verwendung finden. Die Asynchronmaschinen 2, 3 sind in vorteilhafter Weise schleifringlos ausgebildet und auch die für ein autarkes' ■ System notwendige Erregeranordnung 5 besteht in üblicher Weise aus einer als schleifringlose Synchronmaschine 5e ausgebildeten Erregermaschine und einer diese erregenden Synchron-Hilfserregermaschine 5a. Die Hilfserregermaschine 5a ist ist in üblicher Weise mit außenliegenden Permanent-Magnetpolen 5b und einer im Läufer angeordneten Induktionswicklung 5c versehen, die über eine rotierende Gleichrichteranordnung 5d mit der Gleichstrom- , erregerwicklung 5f der Synchronmaschine 5e verbunden ist. Die Ständerwicklung 5g dieser Synchronmaschine speist über die Wechselstromerregerquelle 4 die Ständerwicklung 31 der Induktionsmaschine 3 mit elektrischer Energie der verlangten konstanten Frequenz von z.U. 400 Hz.In Pig. 1 is a three-phase asynchronous machine 2 via a Shaft 1a connected to a turbine, e.g. of a vehicle, which is driven at a highly variable speed. the Asynchronous machine 2 supplies electrical energy via its stator winding 21 to a network R, S, T. The one with a three-phase winding 22 provided rotor 2b is according to the invention rigid with the rotor 3b of a second, reversing machine called three-phase asynchronous machine 3 connected, the rotor of which carries a three-phase winding 32. The stand 3a of the reversing machine 3 hai; one Three-phase winding 31 'which is connected to an alternating current excitation source 4 of constant frequency. In the case of the self-sufficient arrangement shown as an example of the invention, it serves as an alternating current excitation source 4 a converter fed by an auxiliary exciter arrangement 5, which is responsible for the slip power of the connected induction machine 3 is dimensioned j but can also any other alternating current source that may be available with sufficient power and constant frequency. The asynchronous machines 2, 3 are advantageous Way designed without slip rings and also for a self-sufficient '■ The exciter arrangement 5 required for the system consists in the usual manner of a synchronous machine 5e without slip rings Excitation machine and a synchronous auxiliary excitation machine that excites it 5a. The auxiliary exciter 5a is in the usual way with external permanent magnetic poles 5b and one im Rotor arranged induction winding 5c provided, which via a rotating rectifier arrangement 5d with the direct current, Excitation winding 5f of the synchronous machine 5e is connected. the The stator winding 5g of this synchronous machine feeds the stator winding 31 of the induction machine via the alternating current excitation source 4 3 with electrical energy of the required constant frequency of z.U. 400 Hz.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die beiden zu 'einem Maschinensatz M1 zusammengefaßten Asynchronmaschinen zweipolig (mit einem Polpaar) ausgeführt sind und dieTo explain the mode of operation, it is assumed that the two asynchronous machines combined to form a machine set M1 are two-pole (with a pair of poles) and the
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Turbinendrehzahl "unterhalb der Synchrondrehzahl von 24000 U/Min liegt, wobei die Drehzahl der !Turbine 1 in einem Bereich von 10000 bis 20000 U/min schwanken soll. In der Läuferwicklung der UmkehrmasDhine 3 wird durch die Erregung der Wicklung 31 'mit konstanter Frequenz jeweils eine Spannung mit einer.Frequenz erzeugt, die sich aus der Differenz der Ständerfrequenz .und der Läuferfrequenz ergibt', so daß bei 10000 U/min der Welle 1a in der Läuferwicklung. 32 die Frequenz 400 Hz - 167 Hz = 233 Hz und bei 20000 U/min 400 Hz - 333 Hz = 67 Hz, entsteht. Die von der Läuferwicklung 32 gespeiste Läuferwicklung 22 des Äsynchrongenerators 2 erzeugt sodann - gleicher Wicklungssinn vorausgesetzt - ein Drehfeld, das jeweils mit der Summe aus der Rotationsfrequenz der Welle 1a und der Frequenz der Spannung der Läuferwicklung 32 umläuft. Damit ist die Umlauffrequenz dieses Drehfeldes in der Induktionsmaschine 2 und damit die Frequenz der in das Netz R, S, T abgegebenen Spannung unabhängig von. der Drehzahlschwankung der Welle 1a immer gleich der von dem Umrichter 4 vorgegebenen Frequenz. Beispielsweise beträgt bei einer Drehzahl der Welle 1a von 20000 U/min die Ständerfrequenz 167 Hz + 233 Hz = 400 Hz und bei einer Drehzahl der Welle ta von 10000 U/min 67. Hz + 333 Hz, also ebenfalls 400 Hz. Die Regelung der Ausgangsfrequenz des Asynchrongenerators 2 läßt sich dabei ebenso wie die Spannung und ihre Phasenlage durch den Umrichter 4· bei konstanter Umriehterfrequeniä linear stellen, wie dies auch mit anderen Wechselstromquellen | erfolgen müßte. Die Zusammenhänge werden auch aus der Energieflußdärstellung in Fig. 2 deutlich. Danach werden z.B. bei der niedrigsten Drehzahl 10000 U/min, die den größten Energiebedarf erfordert, für die Generatorleistung P = 100$ rd. 42$ Leistung vom Generator selbst aus mechanischer Energie geliefert, während rd. 58$ als elektrische Schlupfenergie von der Umkehrmaschine 2 zu liefern sind. Die Umkehrmaschine ihrerseits erzeugt rd. 25$ wiederum aus mechanischer Energie, so daß die der Kaskade zuzuführende elektrische Erregerleistung nurmehr rd. 33$ der Generatorleistung betragen muß. Dieser Umrichterleiäbungsaufwand geht beispielsweise von 33$ auf 25$ zurück, wenn anstel-• Ie; des angenommenen Drehzahlschwankungsbereiches 1:2 ein solcher von 1:1,7 zugrunde gelegt wird.Turbine speed "below the synchronous speed of 24000 rpm is, the speed of the! turbine 1 should fluctuate in a range from 10,000 to 20,000 rpm. In the rotor winding the reversing machine 3 is activated by the excitation of the winding 31 '' with a constant frequency in each case a voltage with a frequency generated, which results from the difference between the stator frequency .and the rotor frequency ', so that at 10000 rpm of the shaft 1a in the rotor winding. 32 the frequency 400 Hz - 167 Hz = 233 Hz and at 20000 rpm 400 Hz - 333 Hz = 67 Hz. The rotor winding 22 of the fed by the rotor winding 32 Asynchronous generator 2 then generates - the same winding sense provided - a rotating field that rotates with the sum of the frequency of rotation of the shaft 1a and the frequency of the voltage of the rotor winding 32. So that is the rotational frequency this rotating field in the induction machine 2 and thus the Frequency of the voltage delivered into the network R, S, T independent from. the speed fluctuation of the shaft 1a always equal to that frequency specified by the converter 4. For example, is at a speed of the shaft 1a of 20,000 rpm, the stator frequency is 167 Hz + 233 Hz = 400 Hz and at a speed the wave ta of 10000 rpm 67. Hz + 333 Hz, also 400 Hz. The regulation of the output frequency of the asynchronous generator 2 as well as the voltage and its phase position by the converter 4 · at a constant frequency of rotation linear, as with other alternating current sources | should take place. The connections also emerge from the representation of the flow of energy in Fig. 2 clearly. After that, e.g. at the lowest speed 10000 rpm, which requires the greatest energy, for the generator power P = 100 $ around 42 $ power supplied by the generator itself from mechanical energy while around $ 58 as electrical slip energy from the reversing machine 2 are to be delivered. The reversing machine in turn generates about $ 25 again from mechanical energy, so that the electrical excitation power to be supplied to the cascade is only about $ 33 the generator power must be. This converter effort for example, goes from $ 33 to $ 25 if instead of Ie; of the assumed speed fluctuation range 1: 2 such of 1: 1.7 is used as a basis.
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Gemäß einer anderen zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Polpaarzahl der vom Umrichter 4 gespeisten Umkehrmaschine 3 im Ständer und Läufer unterschiedlich ausgelegt und zwar ist ausgehend von dem bereits beschriebenen untersynchronen Betrieb der Induktionsmaschinen 2, 3 die Po.lpaarzahl z.B. des Läufers 3b größer, insbesondere zwei bis viermal größer als die Polpaarzahl des Ständers 3a. Die mit einer Drehzahl zwischen 10000 und 20000 U/min angetriebene Induktionsmaschine 2 wäre dabei wie im beschriebenen Beispiel zweipolig ausgelegt, während die Umkehrmaschine 3 im Ständer zweipolig, im Läufer dagegen vier- oder achtpolig etc. ausgeführt ist. Dadurch braucht die Ständerwicklung 31 der Induktionsmaschine 3 nur mehr mit 1/2 bis 1/4 etc. der von der Wicklung 21 abzugebenden Frequenz erregt zu werden. Die Ausgangsfrequenz des Umrichters 4 läßt sich somit in diesem Falle auf 1/2 bis 1/4, bei 400 Hz Generatorfrequenz auf 200 bis 100 Hz herabsetzen. Damit wird beispielsweise erreicht, daß infolge der niedrigeren Schaltfrequenz die Schaltverluste der Thyristoren des Umrichters 4 zugunsten der Umrichterauslegung herabgesetzt werden können. Andererseits ist es damit auch möglich, bei einem Direktumrichter, dessen Eingangsfrequenz unter Beibehaltung der Ausgangsfrequenz, im Beispiel 100 oder 200 Hz, heraufzusetzen, also den Frequenzhub im Direktumrichter zu vergrößern, wodurch die Kurvenform der Umrichterausgangsspannung und damit auch die Kurvenform der Spannung des Generators 2 verbessert werden kann. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in den Leitungszug zwischen dem Umrichter 4 und der von ihm gespeisten Induktionsmaschine 3 mindestens ein weiterer Maschinensatz M2 geschaltet, der aus einer mit der Umkehrmaschine 3 drehmomentschlüssig verbundenen dritten Induktionsmaschine 6 und einer mit dieser läuferseitig sowohl mechanisch als auch elektrisch verbundenen vierten Induktionsmaschine 7 besteht. (Siehe Fig.3) Auf diese Weise wird mit immer kleiner werdenden Maschinen die von außen aufzubringende Erregerleistung bzw. die Umrichterleistung nach einer Potenzreihe abnehmend immer kleiner, was ,gegebenenfalls zuf einer einfacheren Umriciiterbauweise (Tran-* sistoren gegenüber Thyristoren) oder bei vorgegebenem Umrichter zu einer Vergrößerung der Abgabeleistung der Kaskade fUhrt.,"According to another additional embodiment of the invention, the number of pole pairs of the reversing machine 3 fed by the converter 4 in the stator and rotor is designed differently and, based on the subsynchronous operation of the induction machines 2, 3 already described, the number of pole pairs, for example of the rotor 3b, is greater, in particular two up to four times greater than the number of pole pairs of the stator 3a. The induction machine 2, which is driven at a speed of between 10,000 and 20,000 rpm, would be designed with two poles as in the example described, while the reversing machine 3 in the stator has two poles, whereas the rotor has four or eight poles, etc. As a result, the stator winding 31 of the induction machine 3 only needs to be excited with 1/2 to 1/4 etc. of the frequency to be output by the winding 21. The output frequency of the converter 4 can thus in this case be reduced to 1/2 to 1/4, at 400 Hz generator frequency to 200 to 100 Hz. It is thereby achieved, for example, that the switching losses of the thyristors of the converter 4 can be reduced in favor of the converter design as a result of the lower switching frequency. On the other hand, it is also possible with a direct converter, whose input frequency is increased while maintaining the output frequency, in the example 100 or 200 Hz, i.e. to increase the frequency deviation in the direct converter, whereby the curve shape of the converter output voltage and thus also the curve shape of the voltage of generator 2 can be improved. According to a further embodiment of the invention, at least one further machine set M2 is connected in the line between the converter 4 and the induction machine 3 fed by it connected fourth induction machine 7 is made. (See Figure 3) In this way, decreasing becoming smaller with increasingly smaller machines, the applied external excitation power and the inverter power by a power series, which, if appropriate f a simpler Umriciiterbauweise (transit * sistoren opposite thyristors) or at a given Converter leads to an increase in the output power of the cascade., "
2Ο9β1ί7δίθ92Ο9β1ί7δίθ9
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Anwendungsgebiete der Erfindung sind alle generatorischen und motorischen Anlagen, bei denen die Masehinen-Rotationsfrequenz nicht mit der Frequenz der erzeugenden oder vom Netz her . anstehenden Spannung übereinstimmt, wie z.B. bei Wellengenera-' toren auf Schiffen, Bordnetzgeneratoren von Flugzeugen, Netzkupplungsumformern, Stoßleistungsumformern. -Areas of application of the invention are all generator and motor systems in which the Masehinen rotation frequency not with the frequency of the generating or from the network . present voltage matches, e.g. with wave generators gates on ships, on-board power supply generators in aircraft, power coupling converters, Impulse converters. -
Gegenüber bekannten Anordnungen, z.B. für Netzkupplungsumformer und Stoßleistungsumformer, bei denen die lauferwicklung 22 der Maschine 2 von einem Frequenzumformer (Umrichter) mit der notwendigen ergänzenden Schlupffrequenzleistung versorgt wird, wobei die Schlupffrequenz den Drehzahlschwankungen regelnd nachgeführt werden muß, befreit tile erfindungsgemäße Anordnung mit Umkehrmaschine von der Notwendigkeit der Darbietung einer veränderlichen Frequenz und läßt konstante Erregerfrequenz schleifringlos für die Schlupfleistungsbelieferung des Generators 2 zu. Neben diesem Vorteil ist es ebenfalls ein wesentliches Ergebnis der Erfindung, daß die dem System zuzuführende Erregerleistungs-.größe durch die Umkehrmaschine beträchtlich herabgesetzt wird.Compared to known arrangements, e.g. B. for network coupling converters and surge power converters, in which the rotor winding 22 of the machine 2 is supplied with the necessary additional slip frequency power by a frequency converter (converter), whereby the slip frequency must be tracked to regulate the speed fluctuations, frees tile arrangement according to the invention with reversing machine from the need for performance a variable frequency and allows a constant excitation frequency without slip rings for the slip power supply of the generator 2. In addition to this advantage, it is also an essential result of the invention that the excitation power to be supplied to the system is considerably reduced by the reversing machine.
Vergleicht man die erfindungsgemäße Lösung schließlieh mit der eingangs genannten bei Wellengeneratoren und Flugzeuggeneratoren gebräuchlichen Technik, bei der einem Synchrongenerator mit - der Drehzahl entsprechend - veränderlicher Frequenz der erzeugten Netzspannung ein Umrichter zur Frequenzkonstantmachung vorgeschaltet ist, der damit also für die volle Generatorleistung bemessen werden muß, so wird der Vorteil der Erfindung hinsichtlieh der grundlegenden Leistungselnsparung beim Umrichter (im Beispiel auf ein Drittel) besonders deutlich, zumal die Umrichter den kostspieligsten Anlagenteil darstellen. Vorteilhaft kommt insbesondere bei Flugzeuggeneratoren noch hinzu, daß die Lösung gemäß der Erfindung mit Asynchronmaschinen und Umrichter praktisch keine magnetische Trägheit im Gegensatz zu einer Synchronmaschine besitzt und somit eine wesentlich verbesserte Begeldynamik liefert, was bei dieser Anwendung besonders wichtig ist. Es kommt ferner vorteilhaft hinzu, daß die Welligkeit der erzeugten Spannung allein schon aufgrund desIf one finally compares the solution according to the invention with the At the outset, the technology commonly used in wave generators and aircraft generators, with a synchronous generator - according to the speed - variable frequency of the generated mains voltage a converter to make the frequency constant is connected upstream, which must therefore be dimensioned for the full generator power, the advantage of the invention with regard to the basic power savings in the converter (in the example to a third) particularly clear, especially since the Converters represent the most expensive part of the system. Particularly in the case of aircraft generators, it is also advantageous that that the solution according to the invention with asynchronous machines and Inverter has practically no magnetic inertia in contrast to a synchronous machine and thus a significantly improved one Begeldynamik provides what is particularly important in this application. It is also advantageous that the Ripple of the generated voltage due to the
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wesentlich kleineren Leistungsverhältnisses des stark Oberwellen·^ erzeugenden Umrichters bei der erfinderischen lösung wesentlich'' herabgesetzt ist und ein Filteraufwand am Generatorausgang,· wenn überhaupt erforderlich, reduziert werden kann. Auf sehr niedrige Welligkeit der erzeugten Spannung kommt es aber bei Plugzeuggeneratoren ebenfalls besonders an.much smaller power ratio of the strong harmonics · ^ generating converter is essential for the inventive solution '' is reduced and a filter outlay at the generator output, if necessary at all, can be reduced. On very much However, low ripple of the generated voltage is also particularly important for plug-in generators.
7 Patentansprüche
3 Figuren7 claims
3 figures
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|---|---|---|---|---|
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- 1971-09-13 GB GB4265271A patent/GB1369844A/en not_active Expired
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Also Published As
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