DE283327C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Für viele Verwendungszwecke, besonders für schwere mechanische Antriebe, ist es wünschenswert, die Drehzahl mehrphasiger asynchroner Induktionsmotoren ökonomisch zu regeln. Will man hierzu mechanisch sehr einfache und betriebssichere Kurzschlußmotoren verwenden, dann ist es nötig, ihnen Ströme von veränderlicher Frequenz und Spannung zuzuführen.

Ein bekanntes Verfahren bewirkt das auf eine Weise, die dem Leonardsystem für Gleichstrom nachgebildet ist. Die entsprechende Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Der regelbare Kurzschlußmotor m erhält seine Energie aus dem Anker eines Kollektorgenerators g, dessen Ströme zur Aufhebung des Ankerfeldes durch eine Kompensationswicklung auf seinem Stator geführt sind. Die Erregung des Generatorfeldes, das nicht nur, wie bei Gleichstrom, in seiner Stärke, sondern auch in seiner Periodenzahl geregelt werden muß, besorgt beispielsweise eine synchrone Drehstrommaschine e, deren Feldstärke und Drehzahl gleichzeitig geändert werden muß.

Dieses Reguliersystem besitzt eine Reihe von unliebsamen Eigenschaften. Die Erregermaschinen komplizieren und verteuern die Anlage, die Anordnung kann nur durch Ein-

3P schaltung eines besonderen Transformators für Hochspannung geeignet gemacht werden, besonders aber ist sie ungeeignet, schnelle Geschwindigkeitsänderungen des Motors zu bewirken. Der Grund hierfür liegt in folgender Erscheinung:

Beim Steigern der Frequenz des Generators g wird gleichzeitig auch dessen Feld mitgeändert. Es. muß also eine erhebliche Energiezufuhr aus der Erregermaschine e stattfinden, um die Feldenergie des Generators auf den erhöhten neuen Betrag zu bringen. Da nun aber das Feld der Erregermaschine nur um mäßige Beträge, nämlich proportional der Frequenzänderung erhöht wird; so vergeht eine gewisse Zeit, bis das Generatorfeld seinen neuen Wert angenommen hat. Die Schnelligkeit der Feldänderung richtet sich nach der Zeitkonstante der gesamten Stromkreise des Generators g und der Erregermaschine e, die bekanntlich von dem Quotienten aus magnetischer Energie und Ohmschen Widerständen bestimmt wird. Weil die Feldenergie eines Drehfeldgenerators von derselben Größenordnung ist wie die einer Gleichstrommaschine, der Widerstand der Wicklungen aber außerordentlich viel geringer ist als bei einer gleich großen Gleichstromdynamo, so ist die Zeitkonstante, die die Regulierung verzögert, hier noch erheblich größer als bei den bekannten Gleichstromsystemen. Man könnte

Claims (1)

1. sie allerdings durch Einschalten von Widerständen beispielsweise in den Erregerkreis des Generators g vermindern, müßte dann aber außerordentlich große Energieverluste in diesen zulassen. Wendet man Selbsterregung an oder Erregung von einer fremden Kollektormaschine aus, dann läßt sich natürlich dadurch an diesen Verhältnissen nichts ändern.. Diese Übelstände können dadurch vermieden werden, daß man bei Speisung von Asynchronmotoren mit veränderlicher Frequenz das magnetische Feld des Generators durch gemeinsame Regelung der Übersetzung nach Größe und Phase konstant hält, wie es im Patent 263586 beschrieben ist. Dann kann offenbar eine zeitliche Verzögerung beim Regulieren nicht mehr auftreten. Die spezielle Schaltung der Fig. 1 muß allerdings aufgegeben werden, weil Kurzschlußmotoren zum ordnungsmäßigen Betriebe eine proportionale Regelung der Spannung mit der Frequenz verlangen, während die Summe von Stator- und Rotorspannung des Generators bei konstantem Feld unveränderlich ist. Dagegen ist eine Schaltung nach Fig. 2 für den beabsichtigten Zweck sehr brauchbar. Die Betriebsspannung des Motors wird dort allein dem Stator entnommen und besitzt daher bei konstantem Generatorfelde stets die wünsehenswerte Größe. Ebensogut kann man die Betriebsspannung dem Rotor des Generators durch Schleifringe entnehmen, da sie auch dann die verlangte Abhängigkeit von der Frequenz besitzt.

   Gegenstand der Erfindung ist nun eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens nach Patent 263586. Hiernach wird die Spannung bei geringen Motordrehzählen den Rotorschleifringen, bei hohen Drehzahlen dem Stator des Generators entnommen und diese Umschaltung bei halbem Synchronismus des Motors mit dem Generator vorgenommen. Man erreicht dadurch, daß der Kollektor nie mehr als die halbe synchrone Spannung der Maschine erhält, weil der Rotor dann stets Frequenzen unter der halben synchronen Periodenzahl, der Stator stets solche darüber führt. Die Umschaltung kann, wie in Fig. 3 dargestellt, durch die Zwischenstufe des gemeinsamen Anschlusses an Stator- und Rotorschleifringe erfolgen, weil die Periodenzahlen, Spannungen und Phasen während des Überganges an sich einander gleich sind. Funkenbildung und Abnutzung der Kontakte ist daher nicht zu befürchten.

   Ob bei einem derartigen selbsterregten Generator die Magnetisierungsenergie teilweise von einer angeschlossenen Synchronmaschine geliefert wird, ist für seine Wirkungsweise gleichgültig. In jedem Fall ist die Erregung und die Regulierung der Frequenz nach dem im Patent 263586 beschriebenen Gesichtspunkte auszuführen. Anstatt den Kollektor direkt an die Rotorwicklung anzuschließen, kann man ihn, wie dort ebenfalls beschrieben ist, auch als besonderen Frequenzwandler ausbilden, ohne an den hier durchgeführten Überlegungen etwas zu ändern.

   Patent-Ak sp r υ c η :

   Verfahren zum unabhängigen oder gemeinsamen Regeln der Eigenfrequenz und Stärke der Erregung von selbsterregten Drehfeldinduktionsgeneratoren nach Patent 263586, wobei Stator , und; Rotor ihre Ströme in Parallele einem Asynchronmotor derart zuführen, daß beim Regeln der Frequenz starke Änderungen der Feldenergie des Generators vermieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie bei geringen Frequenzen dem Rotor, ber hohen Frequenzen dem Stator direkt entnommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.