DE230392C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

~ M 230392 - ■ ■ KLASSE 21 rl. GRUPPE

ALEXANDER HEYLAND in BRÜSSEL

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. November 1908 ab.

Um zwei Wechselstromquellen direkt elektrisch, durch Zwischenschaltung eines Transformators, miteinander zu verbinden, ist es bekanntlich erforderlich, daß die Periodenzahlen der von den beiden Quellen erzeugten Spannungskurven gleich und genau synchron sind. Die direkte Verbindung zweier Wechselstromquellen hat neben der Möglichkeit, Energie in dem einen oder dem anderen Sinne von

ίο einer Quelle auf die andere übertragen zu können, vor allem den Vorteil, daß durch die Verbindung bzw. den zwischengeschalteten Transformator beide Quellen induktiv miteinander verkettet sind. Dieses hat zur Folge, daß, wenn z. B. an einer der beiden Wechselstromquellen infolge irgendeiner Belastungs-Schwankung eine Spannungsschwankung auftritt, die andere einen entsprechenden wattlosen Strom abgibt, welcher eine ausgleichende Wirkung hervorruft und die Spannungsschwankung vermeidet.

Handelt es sich hingegen um zwei verschiedenartige Wechselstromquellen, so ist es nicht möglich, dieselben in der gleichen Weise direkt durch einen Transformator zu verbinden. Man benutzt dann zur · Energieübertragung von einer Quelle auf die andere sogenannte Motorgeneratoren, d. h. zwei miteinander gekuppelte Maschinen, von denen die eine an die eine Stromquelle, die andere an die andere Stromquelle angeschlossen ist. Handelt es sich um zwei Wechselstromquellen, deren Perioden-, zahlen größeren Schwankungen unterworfen sind, so kann man das Übersetzungsverhältnis des Motorgenerators dadurch den betreffenden Periodenzahlen anpassen, daß man eine der Maschinen oder beide als Wechselstromkommutatormaschinen ausführt.

Die letzteren Anordnungen würden den Vor-'teil haben, daß man bei jedem Übersetzungs-Verhältnisse die Größe der übertragenen Energie einstellen oder veränderlich machen kann. Diese Methoden gestatten aber auch nur die Energieübertragung zu regulieren. Spannungsausgleiche wie bei der direkten Verbindung zweier Wechselstromquellen bewirken sie natürlich nicht, da beide Wechselstromquellen elektrisch vollkommen voneinander getrennt bleiben.

Die vorliegende Neuerung bezweckt nun zwei beliebige Wechselstromquellen konstanter oder beliebig veränderlicher Periodenzahl direkt wie durch einen Transformator untereinander zu verbinden und die Energieübertragung durch einen Kommutator einstellbar oder veränderlich machen zu können.

Als Transformator dient hier eine Maschine mit zwei zueinander drehbaren Wicklungen, und zwar eine Schleifringmaschine, die mit ihrer Ständerwicklung an die eine Wechselstromquelle, mit ihrer Läuferwicklung an die andere Wechselstromquelle angeschlossen ist. Eine solche Schleifringmaschine rotiert, nachdem sie einmal auf Synchronismus gebracht ist, mit einer Tourenzahl, die, je nach dem Drehsinn, in welchem die Ständer- und Läuferphasen eingeschaltet sind, synchron gegeben ist durch die Summe oder Differenz der Periodenzahlen der beiden Wechselstromquellen.

Ständer- und Läuferwicklung verhalten sich dann zueinander genau wie die beiden Wicklungen eines leer arbeitenden Transformators. Vom Ständer aus gesehen, d. h. relativ zum Ständer, ist die Periodenzahl im Läufer gleich derjenigen des Ständers, und umgekehrt. Tritt z. B. an eine der beiden Wechselstromquellen infolge irgendeiner Belastungsschwankung eine Spannungsschwankung auf, so gibt die andere

ίο einen entsprechenden wattlosen Strom ab und ruft einen Spannungsausgleich hervor, genau wie eingangs erläutert ein zwischen zwei Quellen gleicher Periodenzahl eingeschalteter gewöhnlicher Transformator.

15. Man kann diese Anordnung in dieser einfachsten Form zunächst direkt mit einem gewöhnlichen Transformator vergleichen, wenn man annimmt, die Maschine sei zwischen zwei Wechselstromquellen gleicher Periodenzahl geschaltet, und zwar so, daß das Drehfeld im Ständer und im Läufer im gleichen Sinne rotiere. Ständer- und Läuferwicklung würden dann still zueinander stehen, genau wie die beiden Wicklungen eines Transformators, und genau wie dieser Spannungsausgleiche bewirken. Die Anordnung ist jedoch in dieser Form noch nicht geeignet, wie ein Transformator Energieübertragungen zwischen den beiden Wechselstromquellen zu bewirken, denn zu diesem Zwecke müßten die beiden Wicklungen fest zueinander gehalten werden, bzw. auf die hier stillstehende Läuferwicklung müßte je nach dem Sinne der Energieübertragung ein Drehmoment in dem einen oder dem anderen Sinne ausgeübt werden. In diesem Falle erzielt die Anordnung bereits hier eine neue Wirkung, die man mit einem gewöhnlichen Transformator nicht erzielen kann. Man kann nämlich durch Regelung des auf den Läufer ausgeübten Drehmomentes die Energieübertragung zwischen den beiden Wechselstromquellen regeln, unabhängig von der Spannungsdifferenz und der Belastung der beiden Wechselstromquellen, was mit einem gewöhnliehen Transformator nicht möglich ist.

Genau die gleiche Energieübertragung läßt sich nun, neben dem oben beschriebenen Spannungsausgleich, mit einer derartigen als Transformator zwischen zwei Wechselstromquellen verschiedener Periodenzahl geschalteten und mit einer durch die beiden Periodenzahlen gegebenen Tourenzahl rotierenden Schleifringmaschine erzielen, wenn man in gleicher Weise auf den Läufer ein Drehmoment in dem einen oder anderen Sinne ausübt. Dieses wird bei der vorliegenden Anordnung durch eine mit der Schleifringmaschine verbundene oder vereinigte Wechselstromkommutatormaschine bewirkt, deren Drehmoment bzw. Energieaufnahme oder -abgabe sich bei jeder vorgeschriebenen Geschwindigkeit durch bekannte Mittel leicht regeln oder veränderlich machen läßt.

In Fig. ι z. B. sind die beiden Wechselstromquellen 1-2-3 ^und 4~5-6 an die Läufer- und Ständerwicklung der Schleifringmaschine b angeschlossen, die mit einer Wechselstromkommutatormaschine α gekuppelt ist, deren Drehmoment beispielsweise durch einen Transformator verändert werden kann.

In Fig. 2 sind beide Maschinen zu einer einzigen Maschine α vereinigt, wobei beispielsweise auch die eine Wechselstromquelle 1-2-3 mehrphasig, die andere 4-5 einphasig sein kann.

Die Ausführungen führen zu äußerlich ahnliehen Maschinenkombinationen, wie in der französischen Patentschrift 381286 zum Zwecke der Periodenumformung eines Stromes benutzt sind. Die Aufgabe und Wirkung der einzelnen Teile ist hier jedoch eine andere.

Der dort beschriebene Apparat soll dienen, an eine Wechselstromquelle angeschlossen zu werden und an seinen Sekundärklemmen eine durch ihn bestimmte einstellbare oder veränderliche Periodenzahl zu erzeugen. Jene Apparate beruhen auf dem bekannten Prinzip, daß der Anker eines Drehstrommotors als Quelle für einen Strom niederer Periodenzahl dienen kann, wenn derselbe zum Schlüpfen gebracht wird, indem er dann einen Strom erzeugt, dessen Periodenzahl proportional der Schlüpfung sich ändert. Sie benutzen deshalb als sekundäre Stromquelle eine derart asynchron zum Primärstrome zum Schlüpfen gebrachte Sekundärwicklung, die auf mechanischem Wege oder durch einen Wechselstromkommutator zum Schlüpfen gebracht wird, und der die Schlüpfungsströme durch drei Schleifringe entnommen werden, die z. B. zum Anlassen von Induktionsmotoren mit Kurzschlußanker benutzt werden können.

Dort dient die Schleifringwicklung dazu, als Stromquelle durch Schlüpfung Sekundärströme niederer Periodenzahl zu erzeugen, und der Kommutator dazu, den Apparat zum Schlüpfen zu bringen.

Hier dient die Schleifringmaschine dazu, zwei verschiedene gegebene Stromquellen elektrisch zu verbinden, und erfüllt an sich zunächst allein bereits die Aufgabe, Spannungsausgleiche zwischen beiden Stromquellen zu ; bewirken. Der Kommutator hingegen dient dazu, die Energieübertragung in dem einen oder dem anderen Sinne zu regeln, einzustellen oder veränderlich zu machen.

Der Apparat kann sowohl zur Verbindung zweier Stromquellen gleicher als verschiedener als auch variabler Periodenzahlen benutzt werden.

Schaltet man ihn hierbei so, daß die Drehfelder im Ständer und im Läufer im gleichen Sinne rotieren, so hat dieses den Vorteil, daß

er mit nur niederer Tourenzahl rotiert und verhältnismäßig klein ausgeführt werden kann. Nehmen wir z. B. an, er verbinde zwei Stromquellen von 40 und 50 Perioden und sei zweipolig gewickelt, so würde er bei dieser Schaltung mit 600 Touren rotieren und hierbei dieselbe Energie direkt elektrisch übertragen können, die eine gleiche Maschine als Motor mechanisch bei 3000 Touren übertragen würde.

Würde man einen derart geschalteten Apparat zwischen zwei Stromquellen gleicher Periodenzahl schalten, so würde er still stehen, aber auch im Unterschiede gegenüber einem gewöhnlichen Transformator Schwankungen der Periodenzahl zulassen und sich denselben anpassen, indem er sich etwas in der einen oder anderen Richtung dreht. Hierbei würde die Größe der beispielsweise fest eingestellten Energieübertragung sich nur wenig ändern.

Dient er zur Verbindung zweier Stromquellen variabler Periodenzahl, so stellt er sich selbsttätig auf die -durch die Summe bzw. Differenz beider gegebene Tourenzahl ein, während die Energieübertragung bei jedem beliebigen Übersetzungsverhältnisse beliebig eingestellt oder selbsttätig veränderlich gemacht werden kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Vorrichtung zur elektrischen Verbindung und Energieübertragung zwischen zwei Wechselstromquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung mit Hilfe einer Schleifringmaschine geschieht, die mit ihrer Ständerwicklung an die eine Quelle, mit ihrer Läuferwicklung an die andere Quelle angeschlossen ist, so daß sie mit einer Tourenzahl rotiert, die gegeben ist durch die Summe oder die Differenz der Periodenzahlen der beiden Wechselstromquellen, wobei diese Schleifringmaschine mit einem Kommutatoranker verbunden oder vereinigt ist, der gestattet, die Größe der Energieübertragung in dem einen oder dem anderen Sinne einzustellen oder veränderlich zu machen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.