DE270071C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Zur Kupplung zweier Wechselstromnetze, die voneinander- abweichende Frequenz führen, verwendet man zweckmäßig Induktionsumformer, die nach Art der gewöhnlichen Dreh-Stromasynchronmotoren gebaut sind und mit ihrer Statorwicklung an das eine, mit ihrer Rotorwicklung an das andere Netz geschlossen sind. Diese Maschinen drehen sich dann mit einer. Geschwindigkeit, die der Differenz der

ίο beiden Netzfrequenzen entspricht. Um sie zur Leistungsübertragung zu veranlassen, muß die Maschine mechanisches Drehmoment abgeben oder aufnehmen können. Man kuppelt sie daher meistens mit einer zweiten elektrisehen Maschine, wie es Fig. ι zeigt; in der u den Umformer und b seine Belastungsmaschine darstellt. Die letztere kann man auf bekannte Weise regelbar machen.

Es ist vorgeschlagen worden, als derartige Belastungsmaschine einen Drehstromasynchronmotor mit einstellbarem Schlupfwiderstand oder auch einen Gleichstromnebenschlußmotor oder auch einen in der Tourenzahl regelbaren Drehstromkollektormotor oder eines seiner Kaskadenäquivalente zu verwenden. Alle diese Maschinen, die sich zwar zur exakten Tourenregelung als Motor sehr gut eignen, haben bei der Verwendung als Belastungsmaschine für Induktionsumformer einen schwerwiegenden Nachteil, der an Hand von Fig. 2 erläutert werden soll. Die ausgezogenen Linien stellen dort die Drehzahlcharakteristiken der Belastungsmaschine, d. h. für verschiedene Einstellungen dieser Maschine deren Drehzahlen η in Abhängigkeit von ihrem Drehmomente D, dar. Für die normale Periodenzahl der beiden Wechselstromnetze, die z. B. 50 und 45 Perioden pro Sekunde betragen möge, dreht sich der Umformer mit einer Geschwindigkeit, die 5 Perioden entspricht, was z. B. bei vierpoliger Ausführung eine Umdrehungszahl von 150 pro Minute ergibt. Würde diese Tourenzahl n_t, deren Wert in Fig. 2 durch eine gestrichelte Gerade dargestellt ist, konstant bleiben, so ließe sich das Drehmoment D der Belastungsmaschine und damit die ν durch den Induktionsumformer übertragene elektrische Leistung durch verschiedenartige Einstellung der Belastungsmaschine leicht und sicher regeln, so wie es den Schnittpunkten x, y, ζ zwischen den verschieden eingestellten Drehzahlcharakteristiken der Belastungsmaschine und der Drehzahl des Umformers entspricht.

In Wirklichkeit ist es aber unmöglich, die Frequenz in den Netzen genau konstant zu halten. Man wird im allgemeinen immer auf einige Prozent Frequenzschwankungen rechnen müssen, so daß ζ. B. das hochperiodische Netz zeitweise nur 49,5, das niedrigperiodische zeitweise 45,5 Perioden pro Sekunde besitzt. Die Tourenzahl des Umformers entspricht dann nur noch 4 Perioden pro Sekunde und beträgt 120 Umdrehungen. Sie ist also um 20 Prozent gesunken. In Wirklichkeit kornmen besonders bei kleineren Netzen natürlich noch sehr viel stärkere Schwankungen vor, so daß man, da die Schwankungen nach bei-

den Seiten hin auftreten können, mit einer Tourenveränderung des Umformers um ioo Prozent oder auch mehr zu rechnen hat. Wie nun Fig. 2 zeigt, tritt bei Nebenschlußcharakteristik der Belastungsmaschine bereits bei einer relativ kleinen Änderung der Tourenzahl, nämlich von % auf M₂, eine sehr starke Änderung des Drehmomentes vom Punkte χ zum Punkte ν und daher der durch den Umformer fließenden Leistung ein. ' Die Belastung kann durch mäßige Frequenzschwankungen bereits so stark werden, daß die Maschinen sie nicht mehr ertragen. Außerdem bringen sie natürlich auch leicht anderweitige Betriebs-

störungen hervor. ^

Gemäß vorliegender Erfindung sollen diese Störungen im Arbeiten des Umformers dadurch vermieden werden, daß eine Belastungsmaschine mit stark abfallender Drehzahlcha- rakteristik verwandt wird, so wie es beispielsweise Fig. 3 darstellt, k deutet die Charakteristik einer Maschine an, die unabhängig von ihrer Tourenzahl stets dasselbe Drehmoment liefert. Derartige Gleichstrommaschinen können z. B. durch geeignete Schaltung der Erregerwicklungen hergestellt werden. Sie ergäben ideale Betriebsverhältnisse, da die Umformerleistung völlig unabhängig von den Erequenzschwankungen der Netze wäre. Meistens reicht bereits die sehr viel einfacher zu erzielende Seriencharakteristik s aus, die bei erheblichen Frequenzschwankungen nur ziemlich geringe Drehmomentsschwankungen ergibt. Man erzielt dies durch einfache Verwendung einer Serienmaschine zur Belastung des Umformers. Durch Regulieren der Erregung kann man verschiedenartige Charakteristiken einstellen und dadurch die mittlere, durch den Umformer übertragene Leistung festlegen.

, Ganz besonders zweckmäßig ist es, nicht Gleichstromserienmaschinen zu benutzen, die

ein besonderes Netz erfordern, sondern die Belastungsmaschine als Drehstromserienmaschine auszuführen und von einem der vor- 45 handenen Drehstromnetze zu speisen, wie es Fig. ι zeigt. Bekanntlich kann man Drehstromserienmaschinen, durch geeignete Wahl des Verhältnisses der Windungszahlen von Stator und Rotor und durch eventuelle Re- 50 gulierung dieser Übersetzung, mit beliebig stark geneigten Drehzahlcharakteristiken herstellen. Macht man die Rotorwindungszahl erheblich größer als die Statorwindungszahl, so kann man den Rotor so stark labilieren, 55 daß man die in Fig. 4 dargestellte Drehzahlcharakteristik erhält. Ein derartiger labiler Motor arbeitet als Belastungsmaschine für Induktionsumformer besonders günstig, weil er deren durchfließende Leistung bei beliebi- 60 gen Frequenzschwankungen der Netze in weitem Bereiche automatisch konstant hält und diese Leistung andererseits durch einfache Bürsten Verdrehung von jedem positiven auf jeden negativen Betrag einzustellen er- 65 laubt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Belastung von Drehfeldinduktionsumformern, die zur Kupplung zweier Wechselstromnetze von verschiedener Frequenz dienen, gekennzeichnet durch Verwendung eines Motors oder Generators mit stark abfallender Drehzahlcharakteristik als Belastungsmaschine des Umformers.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Serienmaschine zur Belastung des Induktionsumformers.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine labilisierte Drehstromserienmaschine zur Belastung des Induktionsumformers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.