DE228438C - - Google Patents
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- DE228438C DE228438C DENDAT228438D DE228438DA DE228438C DE 228438 C DE228438 C DE 228438C DE NDAT228438 D DENDAT228438 D DE NDAT228438D DE 228438D A DE228438D A DE 228438DA DE 228438 C DE228438 C DE 228438C
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/34—Arrangements for transfer of electric power between networks of substantially different frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- M 228438 KLASSE 21 d. GRUPPE
in MANCHESTER, ARTHUR PEMBERTON WOOD in HALE
und ROBERT STAFFORD Mc LEOD in DIDSBURY β. MANCHESTER, Engl.
Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstrommaschinen, wie sie beispielsweise in Unterstationen
zur Verbindung zweier Zentralen verschiedener Frequenz benutzt werden, so daß beide Stromquellen für ein gemeinsames System
von Hauptleitungen zur Verfügung stehen, oder daß erforderlichenfalls Energie von dem einen
Netze auf das andere übertragen werden kann. Derartige Einrichtungen umfassen bisher
ίο zwei Wechselstrommaschinen von einer oder
mehreren Phasen, deren Rotoren miteinander mechanisch gekuppelt sind. Die eine dieser
Maschinen ist mit den Hauptleitungen der einen Stromquelle und die andere mit denen
der anderen Stromquelle und erforderlichenfalls noch mit einem gemeinsamen System
von Hauptleitungen verbunden. Die beiden Wechselstrommaschinen sind so angeordnet,
daß, während ihre Rotoren mit derselben Gesch windigkeit umlaufen, ihre Frequenzen jeweils
der n'ormalen Frequenz der entsprechenden Stromquelle, mit welcher sie verbunden
sind, entsprechen. Auf diese Weise sind die beiden Stromquellen miteinander und mit dem
gemeinsamen System der Hauptleitungen verbunden, die eine unmittelbar und die andere
mittelbar durch die gekuppelten Maschinen, welche auf diese Weise als ein Periodenumformer
für die letztere Stromquelle dienen.
Eine derartige Anordnung besitzt Schwierigkeiten beim Anlassen und Synchronisieren,
und da jedes Bestreben irgendeiner der beiden Stromquellen, von der normalen Frequenz abzuweichen,
durch die gekuppelten Maschinen, welche die beiden Stromquellen miteinander
verbinden, vermieden werden muß, ist es klar, daß, wenn jede der beiden miteinander gekuppelten
Stromquellen eine Leistung hat, welche im Verhältnis zu dem Teil, der an die gemeinsamen Hauptlinien geliefert wird, groß
ist, das Bestreben einer derselben, von der normalen Frequenz abzuweichen, nur dadurch
durch die gekuppelten Maschinen verhindert werden kann, daß die eine auf die andere ein
verhältnismäßig sehr großes Drehmoment überträgt, so daß unter Umständen die Sicherheitsgrenze überschritten werden kann, was auch
eintreten kann, wenn die eine Stromquelle auf die andere eine beträchtliche Arbeitsleistung
überträgt.
Hieraus ergibt sich, daß bei der beschriebenen Anordnung das Verhältnis der beiden
Frequenzen aufrechterhalten werden muß, sei es durch die gekuppelten Maschinen oder
in anderer Weise, und zwar genau in dem Verhältnisse, für welches die beiden Stromquellen
gebaut sind, was in der Praxis schwierig zu erreichen ist. In solchen Fällen, in welchen
das Verhältnis der Frequenzen der zu kuppelnden Stromquellen nur durch solche ganze
Zahlen ausgedrückt werden kann, welche die größte Zahl von Polen überschreiten, die an
den Wechselstrommaschinen angebracht werden können, ist es nicht möglich, solche Stromquellen
in der üblichen Weise miteinander zu kuppeln, beispielsweise wenn die beiden Periodenzahlen
25 und 36 sind.
Zweck der Erfindung ist eine Anordnung, bei welcher das von dem einen Generator auf
den anderen übertragene Drehmoment so geregelt werden kann, daß es einen bestimmten
Höchstwert nicht überschreitet, daß ein beträchtliches Abweichen jeder der beiden Stromquellen
oder Zentralen von ihrer normalen Frequenz möglich ist, und daß Stromquellen
von beliebigen Frequenzen miteinander gekuppelt werden können.
In den Ausführungsbeispielen der Zeichnung ist Fig. ι ein Schema der neuen Anordnung,
bei welchem das Gehäuse der einen Wechselstrommaschine durch einen Wechselstrom-Hilfsmotor
gedreht werden kann, während nach Fig. 2 diese Drehung durch einen Gleichstrom-Hilfsmotor
erfolgt und Fig. 3 die Anordnung eines Gleichstrom-Hilfsmotors zeigt, der mit einem Motorgenerator verbunden ist.
Zwecks größerer Klarheit ist die mechanische Konstruktion der Wechselstrommaschinen und
Motoren in der Zeichnung nicht dargestellt, noch sind die Schalter zum Anlassen und
Synchronisieren eingezeichnet, da hierbei die üblichen Ausführungen Anwendung finden
können.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Rotoren r der Wechselstrommaschinen
A und B miteinander mechanisch gekuppelt. Was gewöhnlich als der Stator der
einen Maschine, beispielsweise der Maschine A, bezeichnet wird, soll im folgenden als das
Gehäuse α bezeichnet werden, da es sich um die Achse des Rotors drehen kann. Diese
Drehung wird vermittels eines Zahnradgetriebes c, d, beispielsweise mit Hilfe eines Elektromotors
C, geregelt, welcher, während er die Drehung des Gehäuses zuläßt, ein Drehmoment,
darauf ausübt, welches einen bestimmten Höchstwert nicht überschreitet. A ist die
Maschine mit dem drehbaren Gehäuse, B die andere Wechselstrommaschine und C der
Wechselstrom-Hilfsmotor.
Die Geschwindigkeit der Drehung der gekuppelten Rotoren ist hierbei eine solche,
welche der Frequenz der Stromquelle P entspricht, mit welcher die Statonvicklungen s
der Maschine B verbunden sind. Wenn nun die Frequenz der Stromquelle Q, mit welcher
die Windungen s des Gehäuses der Maschine A verbunden sind, der Geschwindigkeit und Polzahl
der Maschine A entspricht, bleibt das Gehäuse. der letzteren still stehen und wird
durch das Drehmoment, welches dem Gehäuse durch den Hilfsmotor mitgeteilt wird,
festgehalten. Sollte sich die Frequenz der einen oder der anderen Stromquelle ändern,
so folgt hieraus, daß das Drehmoment zwischen dem Gehäuse und dem Rotor der Maschine A
sich ändern will; da nun der Hilfsmotor so geschaltet ist, daß er ungefähr ein konstantes
Drehmoment auf das Gehäuse ausübt, dreht sich das letztere in der einen oder anderen
Richtung, entsprechend der Wirkung der Frequenzänderung, und durch diese Drehung paßt
sich der Periodenumformer dem geänderten Verhältnisse der Frequenz an.
Falls der Periodenuniformer einfach dazu benutzt wird, die beiden Zentralen P und Q
miteinander zu verbinden, ist die Anordnung naturgemäß dieselbe wie eben beschrieben,
und die Maschine A arbeitet entweder als Motor oder als Generator, je nachdem Energie
von Q nach P oder umgekehrt übertragen wird; dementsprechend ändert sich auch die
Richtung des Drehmomentes, da das Drehmoment an dem Gehäuse A in Richtung der
Drehung des Rotors der Maschine A wirkt, wenn letztere als Motor arbeitet, bzw. dieser
Drehung entgegenwirkt, wenn Maschine A als Generator arbeitet.
Die Statorwindungen b des Induktionsmotors C sind mit einer Wechselstromquelle
verbunden, und die Schleifringe seines Rotors sind mit einem Widerstände e verbunden,
dessen Größe verändert werden kann, und der, wenn der Rotor feststeht, den Strom bis zu
dem Betrage herabmindert, welcher das erforderliche Drehmoment ergibt.
Wenn das Gehäuse α ganz frei sich drehen könnte, könnte zwischen P und Q keine Energie
übertragen werden. Das Gehäuse würde stehen bleiben, wenn das Verhältnis der Frequenz
von P und Q dasselbe ist wie das der Pole von A und B. Wenn dieses Verhältnis jedoch
nicht dasselbe ist, würde das Gehäuse sich drehen. In beiden Fällen würde das sich
drehende Feld des Gehäuses dieselbe absolute Winkelgeschwindigkeit wie der Rotor r besitzen.
Wenn nun von dem Motor C auf das Gehäuse ein Drehmoment ausgeübt wird, wird
dieses Drehmoment, ohne die Drehgeschwindigkeit des Gehäuses α zu verändern, durch
die relative Verschiebung der magnetischen Achsen des rotierenden Feldes von α und des
Magnetsystems des Rotors r bewirken, daß die Maschine A als Generator oder als Motor
arbeitet, je nach dem Sinne des Drehmomentes, und daß so Energie von Q nach P oder umgekehrt
übertragen wird.
Der Hilfsmotor zur Regelung der Gehäusedrehung kann auch ein Gleichstrommotor C1
sein, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei er so be-
wickelt und mit den einstellbaren Widerständen f und g so verbunden ist, daß das
gewünschte, praktisch konstante Drehmoment zwischen seinem Felde und seinem Anker erzeugt
wird; m und η sind die Zuleitungen
für den Gleichstrom, in welchem der Widerstand f in Reihe mit der Nebenschlußwindung
h und der Widerstand g in Reihe mit dem Anker liegt.
ίο Angenommen, daß das Gehäuse der Maschine
A mit 20 Umdrehungen in der Minute im Drehungssinne ihres Läufers gedreht werden
soll, damit ihr Drehfeld dieselbe absolute Winkelgeschwindigkeit wie das des Läufers besitzt,
dann würde, falls die Maschine an die Hauptleitung Q weder Arbeit abgibt noch
solche von ihr empfängt, der Antriebsmotor nur ein solches Drehmoment ausüben, daß
dadurch die Reibung und die übrigen Verluste gedeckt werden. Durch eine Änderung dieses
Drehmomentes muß naturgemäß das Feld von A eine Winkelverschiebung erleiden, so daß es
entweder voreilt und Arbeit an die Hauptleitung abgegeben wird, oder nacheilt und Arbeit
von der Hauptleitung aufgenommen wird. Im letzteren Falle muß offenbar ein Teil der
Arbeit durch den Motor C an die Hauptleitung wieder abgegeben werden.
Um diese Arbeitsübertragung durch den Antriebsmotor möglichst vollkommen zu
machen, ist es zweckmäßig, diesen Motor durch einen kleinen Motorgenerator M, G
(Fig. 3) anzutreiben, wobei der Anker der Dynamomaschine G mit dem Anker des Antriebsmotors
C2 in Reihe geschaltet ist. Das Feld von C2 wird durch eine Nebenschlußwicklung
I erregt, und das Feld von G kann nach Art der selbsttätig umkehrbaren Booster
bewickelt werden, wie sie z. B. in der britisehen Patentschrift 14373/02 beschrieben sind,
also mit einer Nebenschlußwicklung ν, einer selbsterregenden Wicklung 0 und einer Reihenwicklung
w, welche eine starke Gegenkompoundierung ausübt, so daß, wenn Arbeit auf
die Linie zu übertragen ist, G als Motor arbeitet und die Maschine M als einen Stromerzeuger
antreibt. Sowohl die Wicklung ν wie die Wicklung I liegen im Nebenschluß,
beide können mit der Hauptleitung m, η verbunden sein. Die Wicklung ν ist, wie angegeben,
so gewickelt, daß w in bezug auf sie gegenkompoundierend wirkt, und I ist so
mit der Hauptleitung verbunden, daß sie den richtigen Drehungssinn des Motors C2 erzeugt.
Bei einer solchen Anordnung arbeitet der Generator mit jeder Stromstärke, für welche
er bestimmt ist, und verändert selbsttätig seine Spannung für den das Gehäuse regelnden
Hilfsmotor, je nachdem dieser stillsteht oder in der einen oder anderen Richtung sich dreht.
Hierbei übt der Hilfsmotor ein praktisch konstantes Drehmoment aus, und die Energie wird
von dem Periodenumformer übertragen, unabhängig von Veränderungen der Frequenz oder der Spannung. Mit dieser Anordnung
könnte auch zur Hauptleitung Energie durch den Motorgenerator übertragen werden.
Der Periodenumformer kann, wie erwähnt, dazu benutzt werden, zwei Zentralen, wie
z. B. P und Q, von verschiedenen Frequenzen mit einer gemeinsamen Hauptleitung zu verbinden,
oder er kann einfach dazu dienen, zwei solche Zentralen miteinander zu kuppeln, oder
er kann schließlich auch dazu dienen, die Frequenz einer Zentrale- zur Regelung der
Geschwindigkeit von Wechselstrommaschinen 0. dgl. zu ändern.
Die Widerstände e (Fig. 1) sowie f und g
(Fig. 2) sind so einzuregeln, daß sie der Belastung entsprechen, welche von der einen
Seite auf die andere übertragen werden soll, wobei die Motorverbindungen so getroffen sind,
daß das Drehmoment den erforderlichen Sinn besitzt. Diese Regelung der Widerstände
kann von Hand von Zeit zu Zeit ausgeführt werden, wenngleich auch selbsttätige Vorrichtungen
am Rotorwiderstande angebracht werden können, um ein konstantes Drehmoment aufrechtzuhalten. Wenn das Verhältnis der
Frequenzen der Stromquellen P und Q nicht durch Zahlen ausgedrückt werden kann, welche
sich für die Zahl der Pole in den beiden Wechselstrommaschinen eignen, kann ein Periodenumformer
mit einem dauernd umlaufenden Gehäuse nach der Erfindung benutzt werden.
Naturgemäß läßt sich die Einrichtung innerhalb der Grenzen der Erfindung wesentlich
umändern, besonders in bezug auf die Art und Weise der Regelung des drehbaren Gehäuses;
so kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Gehäuse der beiden Wechselstrommaschinen
drehbar anzuordnen.
Nach den Ausführungsbeispielen der Zeichnung sind die Gehäuse der Maschinen A und B
mit Drehstromleitungen verbunden, und die Rotoren werden durch Gleichstrom erregt;
natürlich können diese Verbindungen auch umgekehrt und ein feststehendes Feld an Stelle
des drehbaren benutzt werden; auch' kann statt des Dreiphasenstromes irgendein anderer
Wechselstrom benutzt werden.
Claims (2)
- Patent-Ansprüche:i. Periodenumformer zur Verbindung zweier Netze verschiedener Periodenzahlen, der aus zwei miteinander gekuppelten Wechselstrom-Synchronmaschinen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ständerwicklung tragende Gehäuse wenigstens einer der beiden Synchronmaschinen mittels eines Hilfsmotors drehbar ist und seineDrehgeschwindigkeit durch Regelung dieses Hilfsmotors geändert werden kann, so daß das von der einen Synchronmaschine auf die andere übertragene Drehmoment begrenzt ist und kleine Frequenzänderungen jedes der beiden Netze bei Energieübertragung ausgeglichen werden können.
- 2. Periodenumformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Gehäuse durch einen Gleichstrommotor angetrieben wird, der von einem Motorgenerator gespeist wird, dessen Generatorseite nach Art der selbsttätig umkehrbaren Booster bewickelt ist.Hierzu ι Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE228438C true DE228438C (de) |
Family
ID=488832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE228438C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6361697B1 (en) | 1995-01-10 | 2002-03-26 | William S. Coury | Decontamination reactor system and method of using same |
-
0
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6361697B1 (en) | 1995-01-10 | 2002-03-26 | William S. Coury | Decontamination reactor system and method of using same |
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