DE232282C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JV* 232282 -■ KLASSE 21 d. GRUPPE- JV * 232282 - ■ CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. November 1909 ab.Patented in the German Empire on November 2nd, 1909.

Es ist bekannt, an die Schleifringe eines Induktionsmotors Kollektormotoren anzuschließen, um die primäre Phasenverschiebung zu kompensieren.It is known to connect collector motors to the slip rings of an induction motor, to compensate for the primary phase shift.

Den Inhalt der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren bilden, das gestattet, die Phasenverschiebung für alle vorkommenden Belastungen selbsttätig zu kompensieren.The content of the present invention is to form a method that allows the phase shift to compensate automatically for all occurring loads.

Das Verfahren soll an Hand eines Diagrammes beschrieben werden.The procedure should be based on a diagram to be discribed.

In Fig. ι sei I₁ der Primärstrom, i₂ der Rotorstrom und i₀ der Magnetisierungsstrom eines Induktionsmotors. Der Rotorstrom i₂ ist um den Winkel φ gegen die Rotorspannung e_r. In Fig. Ι let I ₁ the primary current, i ₂ the rotor current and i ₀ the magnetizing current of an induction motor. The rotor current i ₂ is at the angle φ against the rotor voltage e _r .

voreilend verschoben. Um dies zu ermöglichen, muß im Rotorstromkreise eine Spannung k von außen aufgedrückt werden, die den Strom voreilend macht, k sei die Klemmenspannung des mit dem Induktionsmotor in Kaskade geschalteten Kollektormotors. Diese Spannung k muß mit i₂ · w_r dem Öhmschen Abfall des Rotorstroms im Rotor des Hauptmotors einen Winkel (α) bilden, damit die Spannung wirklich eine Phasenverschiebung von e,· gegen I₂-W,-, d. h. von i₂ herbeiführe, wie sich aus dem Diagramm ohne weiteres ergibt. Wäre k mit i₂ · w_r in Phase, so würde das Dreieck in eine Gerade zusammenfallen und e_r mit i₂·w_r, also auch mit i₂ in eine Richtung fallen, so daß i₂ eine Voreilung gegen e_r nicht erfahren würde und daher eine Kompensation der primären Phasenverschiebung nicht möglich, wäre. Der Winkel α wird im Kollektormotor bestimmt, und zwar durch die vektorielle Lage der Klemmenspannung k zur Rotationsspannung e_a ; die vektorielle Spannungsdifferenz muß durch einen Stromabfall gedeckt werden, der einem ganz bestimmten Strom entsprechen muß.moving ahead. To make this possible, a voltage k must be applied from the outside in the rotor circuit, which makes the current lead, k is the terminal voltage of the collector motor connected in cascade with the induction motor. This voltage k must form an angle (α) with i ₂ · w _r, the Öhm's drop in the rotor current in the rotor of the main motor, so that the voltage really brings about a phase shift of e, against I ₂ -W, -, i.e. of i ₂ , as can be seen from the diagram. If k were in phase with i ₂ · w _r , then the triangle would coincide in a straight line and e _r would fall in one direction with i ₂ · w _r , i.e. also with i ₂ , so that i ₂ would not experience any lead over e _r and therefore a compensation of the primary phase shift would not be possible. The angle α is determined in the commutator motor by the vectorial position of the terminal voltage k to the rotational voltage e _a ; the vectorial voltage difference must be covered by a current drop, which must correspond to a very specific current.

In Fig. 2 ist das analoge Diagramm gezeichnet für vollkommene Phasenkompensation im Stator, jedoch für größere Wattströme, d. h. für eine höhere Belastung. Man erkennt, daß der Strom i₂ gewachsen ist, daß k dieselbe Größe beibehalten hat, daß dagegen e_a gegen k um den doppelten Winkel (y) .gedreht werden mußte, damit der neue Spannungsabfall i₂ · W,- gedeckt wird und der Strom i₂ um den nunmehr notwendigen neuen Winkel (ψ) gegen e_r voreilt. Eine solche Verdrehung der Rotationsspannung, d. h.· des Feldes gegen die Klemmenspannung im Kollektormotor, tritt bei einer Nebenschlußmaschine bei Vergrößerung der Periodenzahl von selber auf, da dann der Strom (Erregerstrom für das Feld, das die Rotationsspannung e_a erzeugt) hinter der Spannung (Klemmenspannung k) mehr zurückbleibt. Die vergrößerte Periodenzahl tritt durch den Tourenabfall des Hauptmotors bei Last ein und zeigt sich im Diagramm durch die Vergrößerung von e_r, d. i. die Schlupfspannung. Verwendet man nun aber eine normale Kollektormaschine, so ist die mit steigender Periodenzahl auftretende Verdrehung viel zu groß. Man erkennt, daß die Vergrößerung des Winkels γ in ganz bestimmtem Maße erfolgen muß, damit die primäre Phasenverschiebung für alle Lasten konstant bleibt. Steigt die Last und damit die Schlupfung und e_r auf dasIn Fig. 2 the analog diagram is drawn for complete phase compensation in the stator, but for larger watt currents, ie for a higher load. It can be seen that the current i ₂ has increased, that k has retained the same size, but that e _{a had} to be rotated against k by twice the angle (y) so that the new voltage drop i ₂ · W, - is covered and the Current i _{2 leads} e _r by the new angle (ψ) that is now necessary. Such a twisting of the rotational voltage, i.e. of the field against the terminal voltage in the commutator motor, occurs automatically in a shunt machine when the number of periods increases, because then the current (excitation current for the field that generates the rotational voltage e _a ) behind the voltage (terminal voltage k) more remains. The increased number of periods occurs due to the decrease in speed of the main engine under load and is shown in the diagram by the increase in e _r , ie the slip voltage. However, if a normal collector machine is used, the twist that occurs with the increasing number of periods is much too great. It can be seen that the increase in the angle γ must be made to a certain extent so that the primary phase shift remains constant for all loads. If the load and thus the creep Fung and e _r to the

Doppelte, so muß auch der Winkel γ um etwa das Doppelte steigen, wie sich generell nachweisen läßt, was man aber am einfachsten aus den Fig. ι und 2 erkennt. Für beide Diagramme ist primäre genaue Phasenkompensation angenommen, und es ergibt sich, daß dann der notwendig werdende Winkel für Fig. 2 etwa doppelt so groß als in Fig. 1 sein muß.If this is doubled, the angle γ must also increase by approximately double, as can generally be demonstrated, but this can be seen most easily from FIGS. 1 and 2. Primary precise phase compensation is assumed for both diagrams, and the result is that the angle that becomes necessary for FIG. 2 must then be approximately twice as large as in FIG.

Um eine für alle Lasten richtige Phasenkompensation zu erreichen, ist nur notwendig, den Winkel γ proportional mit der Periodenzahl zu vergrößern und denselben gerade so groß zu machen, daß der Strom i₂ die richtige Größe hat.In order to achieve a correct phase compensation for all loads, it is only necessary to increase the angle γ proportionally with the number of periods and to make the same just large enough for the current i _{2 to be of} the correct size.

Die selbsttätige Einstellung kann man mit praktisch genügender Genauigkeit dadurch erreichen, daß man die Größen von Ohmschen Widerstand und Selbstinduktion in der Neben-Schlußerregerwicklung derart dimensioniert, daß bei einer gegebenen Periodenzahl, d. h. einem gegebenen Schlupf, der Winkel γ die richtige Größe hat, wie sie durch das Diagramm dargestellt ist. Will man überkompensieren, so kann man dies durch Vergrößerung der Spannung k gegenüber der Diagrammgröße erreichen und umgekehrt. Soll sich die Phasenkompensation noch mit der Belastung ändern, so kann dies durch Änderung des Winkels γ gegenüber der Diagrammgröße geschehen.The automatic setting can be achieved with practically sufficient accuracy by dimensioning the magnitudes of ohmic resistance and self-induction in the secondary-closing excitation winding in such a way that for a given number of periods, i.e. a given slip, the angle γ has the correct size as it is represented by the diagram. If you want to overcompensate, you can achieve this by increasing the voltage k compared to the diagram size and vice versa. If the phase compensation is to change with the load, this can be done by changing the angle γ with respect to the diagram size.

Man kann denselben Effekt sowohl mit Mehrphasen-Kollektormotoren als auch mit mehreren Einphasen-Kollektormotoren in der Kaskade erreichen.You can get the same effect with both polyphase collector motors and with several single-phase collector motors in the cascade.

Die Hauptmotoren können sowohl Einphasen- als Mehrphasenmaschinen sein.The main motors can be both single-phase and multi-phase machines.

Es ist dabei vollkommen gleichgültig, welchem System die Kollektormotoren angehören, wenn nur ein von einer Nebenschlußspannung erzeugtes Erregerfeld vorhanden ist, welches mit seinen Ohmschen und induktiven Widerständen derart abgeglichen ist, daß bei der Kaskadenschaltung die durch den natürlichen Schlupf auftretende höhere Periodenzahl das Nebenschlußfeld derart verstellt, daß die primäre Phasenverschiebung geeignet beeinflußt wird.It is completely irrelevant which system the collector motors belong to, if only one excitation field generated by a shunt voltage is present, which is balanced with its ohmic and inductive resistances that in the Cascade connection the higher number of periods caused by natural slip das Shunt field adjusted in such a way that the primary phase shift is affected appropriately will.

Es ist zweckentsprechend, die Widerstände beliebig regelbar anzuordnen, um an der fertigen Maschine noch beliebige Phasenverschiebungen einstellen zu können.It is appropriate to arrange the resistors so that they can be adjusted as required in order to get to the finished Machine to be able to set any phase shifts.

An Stelle der Widerstände könnte man natürlich auch sowohl für die einstellbare als für die dauernd abgeglichene Regelung andere Größen, wie z. B. Hysteresisverluste o. dgl., verändern, falls diese die den Widerständen entsprechende Wirkung haben.Instead of the resistors, you could of course use both the adjustable and the for the continuously adjusted regulation other variables, such as B. hysteresis losses or the like, change if these have the effect corresponding to the resistances.

Die Regelbarkeit und Abgleichung kann ebensowohl durch Änderungen in der Maschine als durch Anordnungen außerhalb der Maschine erfolgen.The controllability and adjustment can also be achieved through changes in the machine than by arrangements outside the machine.

Diese Art der Erregung kann man ebensogut für Generatoren als für Motoren in Anwendung bringen.This type of excitation can be used just as well for generators as for motors bring.

Die Kollektormaschine dient aber in allen Fällen nur zur Phasenkompensation, nicht zur Regelung der Tourenzahl der Induktionsmaschine. The collector machine is used in all cases only for phase compensation, not for Regulation of the number of revolutions of the induction machine.

Claims

Patent claim:

Arrangement for automatic compensation of the primary phase shift Induction motors with collector motors connected in cascade with a voltage shunted off Excitation, characterized in that the ohmic and inductive resistances or the sizes of the equivalent to these Shunt are balanced against each other in such a way that the phase shift between the field and the terminal voltage of the collector machine approximately proportional to the slip of the induction motor and changes in such a size that in the occurring working area almost perfect Phase compensation is achieved.

1 sheet of drawings.