DE287895C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Regulierung verhältnismäßig großer Induktionsmotoren gestaltet sich einfach, wenn man dazu Kommutator-Schleifringmaschinen, d.h. rotierende Periodenumformer, zu Hilfe nimmt, wie dies z. B. in den Patenten 247992, 254611, 248380, 265735, 266296, 265734, 265909 beschrieben ist.

Handelt es sich aber um noch größere Induktionsmotoren mit beträchtlichem Regulierbereich, so kann der Fall eintreten, daß die Sekundärströme zu groß und unbequem am Kommutator der Periodenumformer sowie in den Schaltapparaten werden, da man die andere Komponente der Leistung, d. h. die Spannung, mit Rücksicht auf die Kommutation nicht zu hoch annehmen darf.

Wesentlich höher würden die Kommutatorspannungen an Gleichstromkommiitatoren sein können, indessen haben sich die Systeme mit Gleichstromhilfsregulierung schon mit Rücksicht auf die Zahl der Hilfsmaschinen und deren ungünstige Dimensionierung als unvorteilhaft erwiesen.

Ein Fortschritt läßt sich aber erzielen durch geeignete Einführung der bekannten ruhenden, nicht umkehrbaren elcktrolytischen Gleichrichter in die Reguliersysteme. Solche Gleichrichter sind in der letzten Zeit sehr vervollkommnet worden, und besonders gilt dies von den Metalldampf gleichrichten!, welche gegenwärtig für hohe Leistungen bei hohem Wirkungsgrad gebaut werden und zum Teil dank der modernen Stahlkonstruktion an Stelle der Glasapparate selbst an gefährdeten, Erschütterungen ausgesetzten Orten aufgestellt werden können. Die Gleichrichter solcher Art arbeiten nun bei niederen Periodenzahlen, wie im Schlupf kreis vorkommend, recht günstig, anderseits besteht aber die Schwierigkeit, bei der Nichtumkehrbarkeit dem unter- wie übersynchronen Regulierbereich an sich und anderseits dem Arbeiten in der Nähe des Synchronismus Rechnung zu tragen. Die Gleichrichter haben nämlich eine gewisse Minimalspannung zum Betrieb nötig und arbeiten natürlich auch im darauffolgenden Bereich nicht sehr günstig. Es zeigt sich also bei den Gleichrichtern das entgegengesetzte Verhalten wie bei den erwähnten rotierenden Periodenumformern, und es liegt nahe, eine gegenseitige Ergänzung vorzunehmen. Das Ganze verschmilzt nun zu einem, eigenartigen System von größerer Einheitlichkeit, wenn man zur Rückformung des Gleichstroms, der vom Gleichrichter geliefert wird und der wenigstens häufig zweckmäßig in Wechselstrom normaler Periodenzahl zurückgeführt wird, eben den Periodenumformer benutzt. Dieser wird demnach bis zu einer gewissen Spannung, z. B. 100 Volt, mit Drehoder Wechselstrom und von da ab, z. B. bis

400 Volt, mit gleichgerichtetem Strom betrieben, was stets günstige Verhältnisse schafft und die üblichen Baugrenzen aufhebt oder wenigstens stark hinausschiebt. Für stark übersynchronen Betrieb läßt man Periodenumformer und Gleichrichter ihre Rolle gewissermaßen wechseln.

Da der sekundäre Energiestrom der Motoren im Synchronismus seine Richtung umkehrt,

ίο der Gleichrichter aber seine Arbeitsrichtung nicht ändern kann, so muß dafür gesorgt werden, daß der Gleichrichter beim Durchgang durch den Synchronismus auf indirektem Wege wieder betriebsfähig wird oder betriebsfähig bleibt. Dies kann dadurch geschehen, daß er von neuem in den Sekundärkreis so eingeführt, also so umgeschaltet wird, als es seiner einzigen Arbeitsrichtung entspricht, oder daß er dem geänderten Energiestrom nicht zu folgen braucht, oder daß die Umkehrung des Energiestroms oberhalb des normalen Synchronpunktes überhaupt vermieden wird. .

Der oben angeführte Rollenwechsel von Periodenumformer und Gleichrichter muß also als das Wesentliche betrachtet werden. Man kann sich zwar offenbar stets für unter- wie auch für übersynchrone Betriebe mit Hilfsumformern den einen Umformer durch einen Gleichrichter ersetzt denken, würde aber ohne einen solchen Rollenwechsel zu nutzlosen Doppelanordnungen von Maschinen und Gleichrichtern kommen.

Näheres ergibt sich aus Fig. 1. Wir haben die beiden Drehfeldmaschinen M und P.

Erstere ist der Motor, letztere der Periodenumformer, der auch als gewöhnlicher Umformer arbeitet. Der Gleichrichter ist mit G bezeichnet, während W ein Wendeschalter ist. Der. Regulierkreis ist einphasig gezeichnet. Es leuchtet aber ein, daß die praktische Ausführung mit den bekannten dreiphasigen Gleichrichtern auch keine Schwierigkeiten, wohl aber naheliegende Vorteile bietet. Arbeitet der Satz stark untersynchron, so geht der Sekundärstrom von den Schleifringen des Motors über den Wendeschalter, den Gleichrichter und den als gewöhnlichen Synchronumformer arbeitenden Periodenumformer in das Netz zurück. Die Regulierung der Touren kann am Transformator T erfolgen; doch kann hierzu auch eine Schaltungseinstellung am Transformator D des Gleichrichters erfolgen, soweit Strom- und Spannungsverhältnisse dies im Betrieb empfehlenswert erscheinen lassen. Der Feldstrom im Statorkreis S des Umformers muß natürlich der Rotorspannung angepaßt werden, und zwar so, daß er von günstigem Einfluß auf die Phase ist. Kommt man in der Regulierung mehr zum Synchronismus hin, so stellt man schließlich den Schalter V so ein, daß der Strom den Gleichrichter nicht mehr durchfließt.

Den Statorkreis des Umformers kann man dabei einfach über den Regulierwiderstand kurzschließen. Die Regulierung an diesem Widerstand reguliert nach wie vor die Phase, wie es in den Patenten 247992 und 265909 beschrieben ist. Beim Übergang zum Ubersynchronismus kann man die Kommutatorspannung in den Statorkreis des Periodenumformers wieder einführen. Ist nun weiter auch ein besonders starker übersynchroner Betrieb nötig, so verdreht man mittels des Wendeschalters W (punktiert gezeichnete Verbindungen) die Wirkungsweise des wieder einzuschaltenden Gleichrichters und des Umformers derart, daß jetzt Strom vom Netz in den Gleichrichter geliefert und alsdann vom Umformer auf die gewünschten Perioden zur sekundären Speisung des Motors gebracht wird. Die Spannungsregulierung wird dabei natürlich wieder so verteilt, wie es die günstige Gesamtausnutzung der Maschinen und Apparate erheischt.

In der ersten Betriebsperiode läuft der Umformer synchron zur Netzperiodenzahl, in der zweiten relativ-synchron zum Motor, oder wenn die Phasen im Synchronismus getauscht werden, gegenläufig synchron, d. h. der Motor läuft um so viel über- wie der Umformer untersynchron; in der dritten Betriebsperiode läuft er synchron zur Schlupfperiodenzahl des Motors. Da demnach die eigenen Touren nicht übermäßig gesteigert werden, ist auch hier eine gute Kommutation gewährleistet, gleichgültig, was vom Motor verlangt wird.

Die Schaltung der dritten Betriebsperiode kann übrigens auch benutzt werden, wenn man den Motor primär vom Netz abschaltet. Man könnte dann etwa den Motor bis auf halben Synchronismus regulieren und sodann auf die anderen Betriebsarten umschalten, so daß mit geringer Regulierleistung fast der ganze Tourenbereich des Induktionsmotors beherrscht wird.

Sind die Anforderungen bescheidener, so kann man sich natürlich auf einen passenden Regulierbereich beschränken. Doch besteht meist die Forderung, daß der Regulierbereich den normalen synchronen Tourenpunkt unmittelbar berührt oder ihn einschließt, ohne daß zu große Verluste entstehen sollen. Lieber läßt man, etwas größere Hilfsmaschinen Zu, deren Schaltung dann aber nicht geändert werden soll. Es sei dabei immer noch gewünscht, daß der Drehstrom nicht unmittelbar kommutiert werde. Eine Lösung des Problems bietet dann Fig. 2. Der Motor M hat neben dem normalen synchronen Tourenpunkt noch einen anderen; mit anderen Worten, er hat PoI-umschaltungsmöglichkeit, wie am Wendeschalter U am Stator und an den Schleifringen angedeutet ist. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Fällen ist aber der zweite Tourenpunkt kein eigentlicher Regulierpunkt, vielmehr ist er

nur ein Hilfspunkt, der es ermöglicht, den Gleichrichter im normalen Synchronismus und dem nächsten Tourenbereich im Betriebe zu halten und eine Umschaltung durchaus zu vermeiden, wobei trotzdem größere Verluste vermieden werden. Wir haben dann einfach den für die nicht zu hohe Periodenzahl des Schlupfkreises gut arbeitenden Gleichrichter und den für die Netzperiodenzahl günstig gebauten

ίο Synchronumformer. Natürlich kann aber immer noch die Leistung des Hilfsaggregats vergrößert werden dadurch, daß man dieses in Verbindung mit dem normalen Tourenschaltbereich arbeiten läßt und dann einfach auf die höhere synchrone Tourenzahl durch Polwechsel umschaltet, wenn man nicht genügend Spannung zum Betrieb des Gleichrichters mehr hat. Der Polwechsel überbrückt also den sekundären spannungslosen Gleichstrombereich. War dieser Wechsel früher nicht recht lohnend, wenigstens für viele Fälle, so wird er somit als Teil eines Systems für stetige Regulierung von ganz anderer Bedeutung. Man kann aber in der Vereinfachung noch einige Schritte weitergehen.

Es ist nämlich durchaus nicht nötig, daß man den vom Gleichrichter erhaltenen Strom im einzelnen in Wechsel- oder Drehstrom zurückformt. Man kann die Rückformung vielmehr zentralisieren, wie es z. B. in einem großen Stahlwerk möglich ist. Der im Zentrum des Betriebs aufzustellende Synchronumformer baut sich dann natürlich für größte zeitlich zusammenfallende Summe der Regulierleistungen meist ziemlich günstig und regelt den Leistungsfaktor des Netzes als Mittelwert.

Auch kann der auf einheitliche Spannung transformierte Sekundärstrom vieler Motoren verschiedenartiger Periodenzahl unmittelbar zu einer solchen Unterstation geführt und dort gleichgerichtet werden, wobei man einen großen Zentralgleichrichter Z verwenden kann, der ähnlich ausgeführt wird wie die Gleichrichter für die drei Phasen eines Drehstroms und gewisse neuere Konstruktionen mit unterteilten Anoden für nur einen einzigen Stromkreis.

Vermeidet man dann noch etwa den Reguliertransformator, indem man an der Statorwicklung der Motoren unmittelbar reguliert, so erhält man das ungemein einfache Gesamt bild der Fig. 2, wo zwei Motoren angedeutet sind. Der zweite Motor N zeigt, wie der erste, die für eine" Phase angedeutete Statorregulicrung K. Polumschaltung · zeigt er ebenfalls, obwohl auch der Fall denkbar ist, daß in großen Stufen und nur synchron und untersynchron gearbeitet wird. Er könnte auch mit Polumschaltung derart versehen sein, daß der normale Synchronpunkt unter Kurzschluß des Rotors erreicht wird, so daß also, was namentlich bei dreiphasigem Rotorkreis ins Gewicht fällt, bei einfachster Schleifringanordnung doch ein normales Arbeiten im eigentlichen Synchronismus ohne Umformung daselbst möglich ist. Es liegt im Wesen der Sache, daß die verschiedenen Anordnungen immer, gegebenenfalls auch kornbinatorisch von einem Schema auf das andere übertragbar sind. So könnte natürlich auch, wie punktiert angedeutet, im Schema nach Fig. ι Statorschaltregulierung verwendet oder mit verwendet werden.

Auch ist es klar, daß z. B. vom Zentralgleichrichter aus der Gleichstrom auch unmittelbar für andere Zwecke, z. B. Bahnbetrieb, Grubenbeleuchtung usw., verwendet werden könnte. Es wäre dabei möglich, daß die dabei noch fehlende Energie ebenfalls durch Gleichrichtung, aber vom Netze her, unter Benutzung von zwei Zusatzanoden am Zentralapparat gewonnen würde, so daß man nicht nur einen Regulierbetrieb vieler Motoren mit zentraler einheitlicher Kommutierung durch den Generalumformer, sondern überhaupt keine Kommutierung mehr hat. Daß man, wie in der Figur angedeutet, jeweils nur einen Regulierleiter durchzuziehen braucht und im übrigen das Netz mitbenutzen kann, auch am Zentralgleichrichter die Transformatorspulen auf gemeinsames Eisen betten kann, derart, daß doch jeder Zweig in der Resultante den richtigen Kraftfluß hat, sei nur nebenbei erwähnt. ^x

Benötigt man für den Anlauf oder für geringe Touren starker Drehmomente, so kann man den Umformer in Fig. 1 für einen solchen Bereich auch mit dem Motor direkt oder durch Reduktionsgetriebe kuppeln und als Hilfsmotor bei zwischengeschaltetem Gleichrichter, soweit dies tunlich erscheint, mit zur unmittelbaren Arbeit heranziehen. Man kann auch hierzu einen gewöhnlichen Gleichstrommotor verwenden, selbstverständlich auch Abschaltung vornehmen, wenn der Regulierbereich nicht soweit geht, so daß nicht so große Gleichstrommotoren in Frage kommen. Man kann auch wohl, wie in Fig. 3. angedeutet, diesen Motor für übersynchronen Betrieb zum Antrieb eines entsprechenden Synchrongenerators benutzen, wobei er natürlich vom Induktionsmotor abzukuppeln ist. Die Motorgeneratorgruppe, die in der Figur mit N R bezeichnet ist, hat noch den Vorteil, daß innerhalb eines großen Bereichs sowohl die Tourenwie die Leitungsfaktorregulierung durch Feld- ' ■ veränderung an den Statoren der Hilfsgruppe erfolgen kann. Der Tourenbereich ist. dabei gegebenenfalls dadurch erweiterungsfähig, daß man durch einen kleinen Hilfsgleichrichter H, dessen Transformator regulierbar ist, erhöhte Feldspannung gibt. Bei untersynchronem Betrieb könnte selbstverständlich der Generator der Hilfsgruppe freilaufend zur Kompensierung benutzt werden.

Bei Voraussetzung eines vorhandenen Gleichstromnetzes ist es übrigens auch denkbar, daß

das Arbeiten des Gleichstrommotors durch von dort her zugeführten Gleichstrom unterstützt wird, wie anderseits auch eine teilweise Abgabe der gewonnenen Gleichstromenergic dahin in Frage kommen kann.

Die Schwierigkeit eines Betriebes kann es mit sich bringen, daß Kommutatormascliincn jeglicher Art, sei es für Gleich-, Wechsel- oder Drehstrom ausgeschlossen werden müssen. Polumschaltungen seien ebenfalls zu unbequem oder im Hinblick darauf, daß der Hauptmotor ein Schnelläufer mit nur zwei Polen ist, im Sinne des früher mitgeteilten Prinzips unmöglich. Dann ist die Anordnung der Fig. 4 mit normalen Schleifringmaschinen vorteilhaft. Untersynchron arbeitet der Motor M einfach auf den Gleichrichter G, und übersynchron erhält er die Zusatzenergie von dem Synchrongenerator R der Hilfsgruppe R F, wie im letzten Fall, aber der Antrieb erfolgt durch den Induktionsmotor F der Hilfsgruppe. Dieser aber wird für genannten Bereich, wie angedeutet, mit einem Gleichrichter reguliert, der zur Abwechslung anstatt mit einem Hilfstransformator mit einer spannungsteilenden Drosselspule dargestellt ist, an der sich die Regulierung eben auch vollziehen kann.

An Stelle des Synchrongenerators kann auch, wie in Fig. 5 angedeutet, ein Asynchrongenerator A verwendet werden. Der Antriebsinduktionsmotor -F der Hilfsgruppe muß dann eine synchrone Tourenzahl haben, die hoch genug liegt, so daß der Generator die Touren genügend erhöhen kann. Es ist bei einer gewissen Bremsung der Gruppe auch möglich, daß man mit dem zu regulierenden Motor M den Synchronismus etwas unterschreitet. Will man weiter nach unten gehen, ohne den Gleichrichter umzuschalten, so dient eine Polumschaltung am Hilfsmotor F diesem Zweck, welche die synchrone Tourenzahl genügend herabsetzt. Dann kann dieser, indem er nun als Generator betrieben wird, auch von der Schlcifringseite Strom abgeben. Auf diese Weise ist es möglich, den Gleichrichter im Betrieb zu lassen. Würde die Umschaltung nicht erfolgen, so müßte er nämlich Wechselstrom liefern, was er natürlich nicht kann. Die Polumschaltung selbst stört u. U. an dem Hilfs-

50' motor nicht so sehr wie am Hauptmotor. Zur Kennzeichnung weiterer Änderungsmöglichkeit besteht der Gleichrichter in Fig. 5 aus Einzelzellen, der Transformator fehlt überhaupt, und es wird an den Statorwindungen des Hilfsmotors F reguliert.

Natürlich können die Hilfssätze der Fig. 4 und 5 auch zum Betrieb von Motoren benutzt werden, deren zweiter Stromkreis die Periodenzahl Null führt, also von Synchronmotoren oder solchen, die dort in der Grenze die Spannung Null haben, also von gewöhnlichen Induktions-¹ motoren, somit auch des entsprechend geschalteten Motors des betrachteten Reguliersatzes, wenn dieser gelegentlich so laufen soll.

Eine besonders wertvolle' Anordnung ergibt' die Kombination von zwei Asynchronmotoren nach Fig. 6. Sie kann da Anwendung finden, wo gesondert laufende Maschinensätze mit ihren Zufälligkeiten durchaus vermieden werden sollen, aber doch ein übersynchroner Betrieb möglieh sein muß. Der eigentliche Motor M kann während des untersynehronen Laufs vermittels des Wendeschalters W (punktierte Verbindungen) auf den Gleichrichter G arbeiten. Zur Erzielung des Ubersynchronismus werden am Wendeschalter W die mit ausgezogenen Linien dargestellten Verbindungen hergestellt. Dann erhält der Motor M vom Stator der gekuppelten zweiten Asynchronmaschine N den nötigen Zusatzstrom. Deren Polzahl ist so zu wählen, daß während des ganzen gewünschten übersynchronen Regulierbereichs hier noch Ubersynchronismus vorhanden ist, so daß auch an den Schleifringen derselben Strom abgegeben wird, der vom Gleichrichter aufgenommen werden kann.

Die Anordnung leistet aber in einer gewissen,-in Fig. 7 dargestellten Abänderung noch mehr. Es kann wünschenswert sein, in gewissen schwierigen Betrieben nicht nur Kommutatoren, sondern auch Schleifringe oder irgendwelche sehleifenden oder gleitenden Kontakte ganz zu vermeiden, namentlich bei den sonst hier gewünschten höheren Sekundäfspannungen. Man erreicht dies, indem man den rotierenden Teil der zweiten Maschine zum Primärteil macht, der nun also vom Sekundärteil der ersten Strom durch starre Verbindungen erhalten kann und umgekehrt. Der feste Sekundärteil der zweiten Maschine liefert stets überschüssige Regulierenergie in den Gleichrichter, der hier als Beispiel dreiphasig gezeichnet ist. Man könnte unter Benutzung von Schleifringen den Motor zum Synchronismus bringen und diese dann außer Tätigkeit setzen, indem man die Rcgulierung auf den übersynchronen Teil beschränkt. Gerade wegen der hohen Geschwindigkeiten in diesem Bereich ist diese Ausschaltung ja vorteilhaft, und es wäre denkbar, daß aus diesem Grunde die untersynchrone Schleifringregulierung an sich keinen weiteren Bedenken ausgesetzt wäre. Aber mit Rücksicht auf die früher erwähnte Forderung läßt es sich sehr wohl erreichen, daß.auch im untersynehronen Teil ohne Benutzung der Schleifringe reguliert wird. Eine besondere Theorie zeigt, wie die Polverhältnisse gewählt werden müssen und die Schaltungen sich zu vollziehen haben, .um für gegebene Verhältnisse den besten Erfolg zu erreichen. Unrichtige Verhältnisse bei den Bcmessungen und Regulatoren können nicht nur zu ungünstigen Betriebsverhältnissen führen,

sondern es kann sogar ein Betrieb unmöglich werden. Deshalb. soll, ohne auf die Gesamttheorie einzugehen, wenigstens beispielsmäßig die Möglichkeit der Anordnung gezeigt werden. Wir nehmen an, der Motor M soll regulierbar sein von Null bis zum doppelten Synchronismus, und es soll nicht nur ein normaler synchroner Betrieb vom Netz her möglich sein, sondern der Synchronismus soll sich auch

ίο stetig durchschreiten lassen. Wir wählen ein Pol Verhältnis von 2 zu ι für Motor und Hilfsmaschine. Beispielsweise habe der Motor vier und die Hilfsmaschine zwei Pole. Zunächst ist klar, daß die Hilfsmaschine, wie gefordert, im übersynchronen Tourenbereich des Motors M relativ zur sekundären Periodenzahl des Motors M, die für den eigenen Betrieb primär ist, zu der eigenen Polzahl über synchron läuft. Sie gibt also einerseits die nötige Zusatzenergie in den Sekundär teil des- Motors, aber anderseits auch Energie in den Gleichrichter, und, was wichtig ist, diese abgegebene Energie ist bei dem angenommenen Polverhältnis die kleinstmögliche. Sie kann vom Motor mitgedeckt werden und gefährdet die Stabilität nicht. Sie ist nämlich Null beim doppeltsynchronen Betrieb des Motors, und sie wird gleich der motorischen Nutzleistung von M im Synchronismus. Im doppelten Synchronismus arbeitet der Motor also wie ein zweipoliger für die wirkliche Nutzleistung; doch ist er vierpolig. Er erhält

" zwar von der zweiten Maschine sekundär die gleiche Leistung, gibt diese aber mechanisch an die zweite Maschine wieder ab. Geht man mit der Geschwindigkeit herunter, was durch Vergrößern der Gleichrichterspannung am Transformator bewirkt wird, so kommt man im Synchronismus von M zur halben Ruhespannung am Gleichrichter, und der Strom entspricht der doppelten Nutzleistung des Motors, da der Motor natürlich die umzuwandelnde Energie mitdecken muß und diese, wie das Produkt von Strom und Spannung ergibt, gleich der Nutzleistung ist. Handelt es sich um konstantes Drehmoment am Motor, so zeigt sich, daß die vom Motor aufgenommene Leistung die gleiche bleibt, vom doppelten bis zum einfachen Synchronismus, nur wird in letzteren die halbe Energie in Gleichstrom umgewandelt.

Für den untersynchronen Betrieb ist zunächst klar, daß für die unteren zwei Drittel der synchronen Touren die Hilfsmaschine ihre Energie von der ersten voll empfangen kann, denn die Periodenzahl im Schlupfkreis ist zunächst ein Drittel, die zweite Maschine läuft aber mit einer Tourenzahl, die ein Drittel von der ist, die sie bei voller Periodenzahl haben würde. Sie läuft also elektrisch relativ synchron zur eigenen primären Periodenzahl und hat sekundär die Periodenzahl Null. Für den niederen Tourenbereich wird dann mehr und mehr Energie an den Gleichrichter abgegeben, aber es ist wohl zu beachten, daß das Anlaufmoment trotz der fast vollständigen Energierückgabe dem Moment beider Maschinen entspricht, so daß also die zweite in diesem Bereich motorisch voll ausgenutzt ist.

Die Schwierigkeit scheint in dem oberen Drittel des untersynchronen Tourenbereichs zu liegen. Wir helfen uns aber durch einen Kunstgriff. Da wir nun einmal vom Gleichrichter unmittelbar keine Energie zurückbekommen können, was ja eigentlich bei dem relativ übersynchronen Betrieb der Hilfsmaschine, der anhebt, sobald wir genannten Punkt überschritten haben, bei dem motorischen Verhalten nötig wäre, so drehen wir jetzt einfach die Felddrehrichtung um, was bewirkt, daß von der Hilfsmaschine im Beginn des neuen Bereichs zwei Drittel der Ruhespannung für den entsprechend einzustellenden Gleichrichter erzeugt wird, im Sinne des wiederum dort abzuführenden Stromes. Man braucht auch nicht zu fürchten, daß jetzt der Motor M überlastet ist. Eine kleine Überlegung zeigt vielmehr, daß die Motorleistung in diesem Bereich konstant dieselbe ist wie im übersynchronen. Man könnte auch ■ mit der gleichen Schaltung, also ohne Felddrehung weiter nach unten gehen, doch hat man natürlich dann kein gutes Anlaßmoment. Hingegen zeigt es sich, daß eine Drehung im Synchronismus nicht nötig ist, da bei stetiger Spannungsverminderung am Transformator einfach der Sekundärstrom im Motor M seine Richtung ändert, wie gefordert wird.

Im Synchronismus kann man natürlich den Motor einfach auf sekundären Kurzschluß schalten, und man hat somit drei Touren, in denen eine Energierückgabe nicht stattzufinden braucht, ohne daß die geforderte Stetigkeit der Regulierung für den ganzen Regulierbereich irgendwie unterbrochen zu werden braucht, und zwar hat man dies bei vereinigten stärksten Anlaufmomenten beider Maschinen.

Will man höher regulieren als zum doppelten Synchronismus, so zeigen die Gleichungen der einfachen Theorie, um wieviel man das genannte Polzahlenverhältnis verkleinern muß, und ist dieser weite Bereich nicht nötig, so wird man entsprechend vermindern, wofür man den Vorteil einer kleineren Hilfsmaschine gewinnt. Natürlich vollzieht sich Abrundung der Annahmen nach praktischen Verhältnissen und Möglichkeiten.

Bemerkt wird noch, daß in Fällen, in denen es sich um Gleichrichter handeln sollte, welche die unipolare Leitfähigkeit durch Kondensatorwirkung erzielen, diese zur unmittelbaren Phasenregulierung, soweit geeignet, benutzt werden könnte.

Wir hatten in Fig. 3 den Fall, daß der Induktionsmotor gemeinsam mit einem von ihm mit

Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotor arbeitet, der auch nach Belieben, gegebenenfalls ebenfalls mittels Gleichrichter sonstige . Gleichstromenergie aufnehmen kann. Wird nun in der Grenze die Leistung des Induktionsmotors Null, so haben wir den Fall des reinen Gleichstrombetriebs, für den die in Anordnung der Fig. 3 gegebene Sondergleichrichtung für die Erregung des Motors ebenfalls Wert haben kann.

ίο In Fig. 8 ist noch gezeigt, wie der Sondergleichrichter vermieden werden kann, wenn man an dem Hauptgleichrichter zwei Hilfsanoden für die Erregung anordnet, was unbeschadet der verschiedenen Spannungen möglich ist und der sonstigen Entwicklungstendenz unterteilter Anoden entspricht. Die Kathode ist natürlich auch hier gemeinsam. Man hat nach wie vor . Vorteil, daß man beliebige Erregung F geben kann, also z. B. starkes Anlauffeld, ohne daß

ao der Motor hierfür eigens gebaut wäre. Natürlich vergrößert sich auch der Tourenregulierbereich, der von der bequemen Feldstromeinstellung zu beherrschen ist. Man hat also gewisse Hauptvorteile des Haupt- und Nebenschlußmotors vereinigt, bequeme weitgehende Regulierung und in keinem Fall Anlaß- und Regulierverluste. Natürlich ist die Anordnung sowohl selbständig wie als Hilfsanordnung für Fig. 3 denkbar.

Es ist übrigens denkbar, den gleichgerichteten Strom, den man z. B. als höher gespannten von einem Zentralgleichrichter erhält und nicht anderweitig direkt verwenden will, an Stelle mit üblichem Umformer möglichst unmittelbar durch gesteuerte Lichtbogenumformer, d. h. Wechselrichter, in Dreh- oder Wechselstrom zurückzuführen.

Claims (8)

1. Patent-Ansprüche:
2. i. Regulierung von Induktionsmotoren, insbesondere solcher von verhältnismäßig großer- Leistung mit beträchtlichem Regulierbereich, mittels in Kaskade mit den Motoren geschalteter Gleichrichter und Hilfsmaschinen oder Gleichrichter und Schalteinrichtungen an den Motoren, wobei in der Nähe des Synchronismus die Gleichrichter ausgeschaltet oder nach einer Richtung kurzgeschlossen werden können, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchgang durch den Synchronismus Gleichrichter und Hilfsmaschine entsprechend dem geänderten sekundären Energiestrom des Motors umgeschaltet werden, um für den Gleichrichter die einzig mögliche Arbeitsrichtung wiederzuerlangen, oder daß durch die besonderen Schaltungen an den Motoren oder gegebenenfalls an den Hilfsmaschinen eine in jeder Beziehung unveränderte Wirkung und Richtung der Gleichrichter unterhalb und oberhalb der normalen synchronen Geschwindigkeit des Motors möglich gemacht und damit der Übergang selbst erzielbar wird.
   - 2. Regulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis des Induktionsmotors ein Gleichrichter und ein Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Drehstrom-Umformer liegen, deren Arbeitsrichtung vertauscht werden kann, in der Art, daß bei stark untersynchronem Betrieb der Umformer über den Gleichrichter an die Sekundärseite des Induktionsmotors angeschlossen wird und als gewöhnlicher Synchronumformer arbeitet, daß ferner in der Nähe des Synchronismus der Gleichrichter gegebenenfalls kurzgeschlossen wird und der Umformer alsdann unmittelbar als Periodenumformer arbeitet, und daß endlich bei stark übersynchronem -Betrieb die Wirkungsweise des wieder einzuschaltenden Gleichrichters und Umformers umgekehrt wird, so daß jetzt Strom vom Platz in den Gleichrichter geliefert und dieser, alsdann vom Umformer in den Strom der gewünschten Periodenzahl zur sekundären Speisung des Induktionsmotors gebracht wird.
3. 3. Regulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks beliebiger unmittelbarer Annäherung an den Synchrdnismus und Durchgang durch denselben Polumschaltung vorgesehen wird, derart, daß der Gleichrichter nicht stets mit dem normalen synchronen Punkt, sondern im'Regulierbetrieb in der Regel mit einem höheren synchronen Hilfspunkt arbeitet.
4. 4. Regulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Gleichrichter ein Hilfssatz, bestehend aus einer Gleichstrommaschine und einer Synchronmaschine, vorhanden ist, der einen unmittelbar hilfsmotorischen Betrieb von Gleichstrommaschine und Gleichrichter, gegebenenfalls unter Aufnahme von Zusatzenergie oder auch einen phasenregulierenden Betrieb der Synchronmaschine ermöglicht, wobei es auch möglich ist, daß die Leistung des Induktionsmotors in der Grenze Null wird und der hilfsmotorische Betrieb des Hilfssatzes in einen selbständigen Betrieb übergeht.
5. 5. Regulierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfssatz aus einer Synchron- oder Asynchronmaschine und einer weiteren gekuppelten Asynchronmaschine, gegebenenfalls mit Polumschaltung, besteht, derart, daß für über- und untersynchronen Betrieb der Asynchronmotor sowohl unmittelbar als auch vermittels der einen asynchronen Hilfsmaschine auf den Gleichrichter arbeiten kann.
6. 6. Regulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsmotor

   mit einer asynchronen Hilfsmaschine, gegebenenfalls unter Weglassung der Schleifringe, vereinigt ist und Wendeschaltungen derart vorgenommen werden, daß sowohl bei motorischer wie generatorischer Zusatzarbeit der Hilfsmaschine der Gleichrichter in allen Bereichen Strom in der allein richtigen Arbeitsrichtung erhält.
7. 7. Regulierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Hilfssatz zwecks umfassender Feldregulierung und zur Erzielung besonders starker Anlaufmomente sowie bei dem selbständigen Betrieb Anker und Feld an besondere Gleichrichter oder an besondere Anoden eines Gleichrichters gelegt werden.
8. 8. Regulierung nach Anspruch 1 für mehrere Motorensätze, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichten des Sekundärstroms der verschiedenen Motorensätze durch einen Zentralgleichrichter und die Energieumformung durch Zentralwechselrichter erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.