DE349605C

DE349605C - Process to allow two groups of at least one single-phase AC commutator motor each to work back as generators on a single-phase AC network

Info

Publication number: DE349605C
Application number: DENDAT349605D
Authority: DE
Original assignee: ALBERT VON BRUNN; Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: ALBERT VON BRUNN; Rheinmetall Air Defence AG
Publication date: 1922-03-04

Description

Verfahren, um zwei Gruppen von mindestens je einem Einphasenwechselstromkommutatormotor als Generatoren auf ein Einphasenwechselstromnetz zurückarbeiten zu lassen. Es gibt bekanntlich verschiedene Mittel, um Einphasenwechselstroinkommutatormotoren als Generatoren arbeiten zu lassen. Anlaß zu dieser Art Stromerzeugung gab der Wunsch, die bei Einphasenwechselstrombahnbetrieb für Bergfahrten aufgewendete Energie wenigstens teilweise bei den Talfahrten zurückzugewinnen. Außer dem nicht unbeträchtlichen Energiegewinn bedeutet der bei elektrischer Bremsung vermeidbare Verschleiß der Bremsbacken und Radbandagen eine große Ersparnis.Procedure to create two groups of at least one single phase alternating current commutator motor each as generators to work back on a single-phase alternating current network. There is known various means to single-phase alternating current commutator motors as Making generators work. The reason for this type of electricity generation was the desire at least the energy expended in single-phase alternating current operation for driving uphill partially recovered on the descents. Except for the not inconsiderable Energy gain means the avoidable wear of the with electrical braking Brake shoes and wheel bandages are a great saving.

Leider haben gerade diejenigen der bekannten Schaltungen, die sich sonst durch große Einfachheit und Betriebssicherheit auszeichnen, den Nachteil, daß die zurückarbeitenden :Motoren einen im Verhältnis zu ihrer abgegebenen elektrischen Leistung bedeutenden wattlosen Strom aufnehmen.Unfortunately, just those of the well-known circuits have that otherwise characterized by great simplicity and operational reliability, the disadvantage that the working back: Motors have an electric power in relation to their output Consume significant wattless power.

Die nachfolgend beschriebene Schaltungsart besitzt die Möglichkeit, zwei Gruppen von mindestens je einem Einphasenwechselstromkommutatormotor in besonderer Schaltung als Generatoren auf ein Einphasenwechselstromnetz zurückarbeiten zu lassen und dabei gleichzeitig den Leistungsfaktor in einem, weiten Geschwindigkeitsbereich nahe bei i zu erhalten. Grundsätzlich gestattet diese Schaltung sogar, dem Netz wattlose Leistung zuzuführen.The type of connection described below has the option of two groups of at least one single-phase alternating current commutator motor each in particular To have circuits as generators work back on a single-phase alternating current network and at the same time the power factor in a wide speed range get close to i. In principle, this circuit even allows the network to supply wattless power.

Abb. i der beiliegenden Zeichnung zeigt beispielsweise eine Anwendung des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Verfahrens für einen Sonderfall der neuen Schaltung mit nur zwei Motoren, also einen für jede Gruppe, und besonderer Drosselspule. i bzw. 2 stellen die primäre bzw. sekundäre Wicklung des - Stufentransformators dar. Die Anker der Motoren I und II sind mit der Drosselspule 6 in Serie an die sekundäre Wicklung 2 des Transformators angeschlossen. q. bzw. 5 stellen die Kompensations- und Wendepolwicklüngen dar. Motor I wird vom Stufentransformator an den gesonderten Anzapfungen 3 in der Feldwicklung 7 erregt, während erfindungsgemäß Motor I das Feld von Motor II durch den Hilfstransformator 9 in der Wicklung 8 erzeugt.Fig. I of the accompanying drawing shows an example of an application of the method forming the subject of the present invention for a special case the new circuit with only two motors, one for each group, and special Choke coil. i and 2 represent the primary and secondary winding of the - step transformer The armature of the motors I and II are connected to the inductor 6 in series with the secondary winding 2 of the transformer connected. q. or 5 represent the compensation and reversible pole windings. Motor I is from the step transformer to the separate Taps 3 in the field winding 7 excited, while according to the invention motor I the Field generated by motor II by auxiliary transformer 9 in winding 8.

Wird bei stillstehenden Motoren der Transformator ans Netz geschaltet, so wird der Motorenstromkreis einen der Klemmspannung Eh um annähernd 9o° nacheilenden Strom To aufnehmen (Abb. 2). Seine Stärke richtet sich nach der Höhe der Stufenspannung EK und nach dem gesamten Impedanzwert des Hauptstromkreises.If the transformer is connected to the mains when the motors are at a standstill, so the motor circuit will lag behind the terminal voltage Eh by approximately 90 ° Consume current To (Fig. 2). Its strength depends on the level of the step voltage EK and according to the total impedance value of the main circuit.

Einen der Phase nach fast genau gleichgerichteten Strom wird die Erregerspule 7 aufnehmen, wodurch Feld und Ankerstrom von Motor I in Phase kommen, so daß derselbe schon im Stillstand ein Drehmoment ausübt, während Motor II noch kein nennenswertes Feld besitzt.The excitation coil becomes a current that is almost exactly rectified in the phase 7 record, whereby the field and armature current of motor I come in phase, so that the same already exerts a torque at a standstill, while Motor II does not yet have a noteworthy one Field owns.

Fangen beide Motoren an sich zu drehen, so entsteht vorerst nur in Motor I eine Drehungs-EMK E4. . Diese ist mit dem Erregerstrom i,, in Phase und erzeugt durch den Hilfstransforiner 9 in der Erregerwicklung 8 einen der Drehungsspannung E4 um etwa 9o° nacheilenden Strom i., so daß im Motor 1I eine Drehungs-EMK E, hervorgerufen wird, die wiederum mit der Netzspannung El ungefähr phasengleich ist. Man erkennt unschwer, daß für eine bestimmte Einstellung am Stufentransformator und bei konstanter Netzspannung E,_ die Drehungsspannung E4 linear, hingegen Drehungsspannung E, quadratisch finit der Drehzahl ansteigt, so daß sich die Spitze des resultierenden Spannungsvektors E7 auf einer parabelähnlichen Kurve bewegt. Die Differenzspannung E" die sich aus den EMK El, E4 und E, von Motoren und Stufentransformer ergibt, wird von den Impedanzen des Hauptstromkreises aufgenommen, die ihrerseits die Größe des abgegebenen Stromes T bestimmen. Eine mathematische Untersuchung der Arbeitsweise zeigt, daß bei einer beliebigen, aber festen Einstellung die abgegebene Leistung proportional der Drehzahl ansteigt, das Drehmoment somit ein gleichbleibendes ist. Ganz streng genommen wird letzteres jedoch mit zunehmender Drehzahl etwas ansteigen, was für die Stabilität des Systems von Vorteil ist.If both motors start to rotate, a rotation EMF E4 is initially only created in motor I. . This is in phase with the excitation current i ,, and, through the auxiliary transformer 9 in the excitation winding 8, generates a current i., Which lags the rotation voltage E4 by about 90 °, so that a rotation emf E i is produced in the motor 1I, which in turn with the mains voltage El is approximately in phase. It is easy to see that for a certain setting on the step transformer and with a constant mains voltage E, the torsional voltage E4 increases linearly, whereas the torsional voltage E, increases quadratic finite of the speed, so that the tip of the resulting voltage vector E7 moves on a parabolic curve. The difference voltage E ", which results from the EMF El, E4 and E, of motors and step transformers, is taken up by the impedances of the main circuit, which in turn determine the size of the current T. A mathematical investigation of the mode of operation shows that with any but firm e instellung the power output proportional to the speed increases, the torque is thus a constant. All is, strictly speaking, the latter, however, increase slightly with increasing speed, which is important for the stability of the system beneficial.

Das Drehmoment wächst linear mit der Stufenspannung El am Transformer und dein Erregerstrom il, ist jedoch unabhängig von der Erregung i2. Es steigt mit dem Quadrat der Netzspannung E, und ist umgekehrt proportional der Periodenzahl.The torque increases linearly with the step voltage El at the transformer and your excitation current il, however, is independent of the excitation i2. It rises with it the square of the mains voltage E, and is inversely proportional to the number of periods.

Das Anwachsen der Drehungs-EMK E, mit zunehmender Tourenzahl bewirkt die Verbesserung des cos. q) der den Wert i erreicht, sobald die Reaktanzspannung Es der Transformator-EMK E, um 9o° voreilt. Eine weitere Zunahme der Tourenzahl setzt das System in den Stand, wattlosen Strom an das Netz abgeben zu können; die Motoren arbeiten auf diese Weise als Phasenkompensatoren.The increase in the EMF E of rotation causes the number of revolutions to increase the improvement of the cos. q) which reaches the value i as soon as the reactance voltage It leads the transformer emf E by 9o °. Another increase in the number of tours enables the system to supply power to the grid without watts; the Motors work as phase compensators in this way.

Man erkennt unschwer, daß der cos. cp um so rascher ansteigt, je größer die Drehungs-E1.IK E, und je kleiner die angezapfte TransformatorspannungE, ist. Für cos. q)=i ist die Größe der Erregung i ohne Belang. Es wird also z. B. die Bremsung von-Eisenbahnzügen auf langen Talfahrten unter verhältnismäßig kleinen Bremsmomenten mit sehr gutem cos. q) vor sich gehen. Nach dieser Schaltung ist es ohne weiteres möglich, den Zug bis zum vollständigen Stillstand elektrisch abzubremsen.It is easy to see that the cos. cp increases the faster the larger the rotation E1.IK E, and the smaller the tapped transformer voltage E, is. For cos. q) = i is the size of the excitation i irrelevant. So it is z. B. the braking of railway trains on long descents with relatively small braking torques with very good cos. q) go on. After this circuit it is without further ado possible to electrically brake the train until it comes to a complete standstill.

Die hier beschriebene Schaltungsart läßt sich für den praktischen Betrieb noch vereinfachen, indem die Erregung il in bekannter Weise in den Nebenschluß der beiden Motoren gelegt wird (Abb. 3) ; doch müssen dann die Feldspulen unterteilt und umschaltbar gemacht werden. Durch ähnliche Unterteilung und Umschaltung, insbesondere bei mehr als zwei Motoren, also mehr als einen Motor in jeder Gruppe (I und II Abb. 3), kann auch der Hilfstransformator 9 der Abb. i als Autotransformator gebaut werden oder auch ganz in Wegfall kommen.The type of circuit described here can be used for the practical Simplify operation by shunting the excitation il in a known manner the two motors is placed (Fig. 3); but then the field coils must be subdivided and made switchable. By similar subdivision and switching, in particular with more than two motors, i.e. more than one motor in each group (I and II Fig. 3), the auxiliary transformer 9 in Fig. I can also be built as an autotransformer or can be omitted altogether.

Günstiger als die Schaltung mit zwei Motoren gestaltet sich z. B. diejenige mit vier Motoren. So sind die Motoren I und II der ersten Gruppe in Abb. 3 unter sich parallel, diejenigen der zweiten Gruppe III und IV unter sich in Serie geschaltet. Hierdurch werden erstens die Motoren I und II, welche außer dem Hauptstrom T noch die Erregung i, der Motoren III und IV tragen müssen, entlastet; zweitens wird die Differenzspannung E, zwischen der Transformator-EMK E, und der Drehungs-EMK E4 und E, wesentlich kleiner, so daß die Reaktänz des Hauptstromkreises sehr stark vermindert werden darf, wodurch allenfalls eine besondere Drosselspule in Wegfall kommen kann.Cheaper than the circuit with two motors is such. B. the one with four engines. Motors I and II of the first group in Fig. 3 among themselves in parallel, those of the second group III and IV among themselves in series switched. This firstly drives motors I and II, which apart from the main current T still relieves the excitement i that motors III and IV have to carry; Secondly becomes the difference voltage E, between the transformer EMF E, and the rotation EMF E4 and E, much smaller, so that the reactance of the main circuit is very strong may be reduced, whereby at most a special choke coil is omitted can come.

Sollte die Differenzspannung E, dennoch zu groß sein, so kann unter Anwendung besonderer Hilfstransformatoren io (Abb.3) die Drehungsspannung der einen oder anderen 11-l otoren in passender Weise nach rückwärts verdreht werden.Should the differential voltage E, nevertheless be too large, then below Application of special auxiliary transformers io (Fig.3) the rotation voltage of the one or other 11-liter motors can be rotated backwards in a suitable manner.

Diese Art Bremsung darf natürlich nur von der ersten Stufe des Transformators aus eingeleitet werden. Sollte dennoch die Impedanz aller Motoren zu klein sein, so müßte sie künstlich erhöht werden, z. B. durch Verändern der Kompensationswicklung, soweit die Wendepole dies gestatten.This type of braking is of course only allowed from the first stage of the transformer can be initiated from. However, if the impedance of all motors is too small, so it would have to be artificially increased, e.g. B. by changing the compensation winding, as far as the reversing poles permit.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure to get two groups of at least each a single-phase alternating current commutator motor in a special circuit as generators to work back on a single-phase alternating current network, characterized in that, that in generator operation a number (I) of the motor armature, which in their the brush axis Main field shifted by 90 ° with one of the mains voltage approximately in phase Voltage is excited, connected in series with the other motor armatures (II), the latter (II) being in the same way as the former, but with one major excited by the rotation emf of the former motors (I) and the motors of each individual group can be switched among themselves as desired.

2. Procedure according to claim i, characterized in that for the purpose of increasing the reactance a - The choke coil is switched into the armature circuit.

3. The method according to claim i, characterized in that for the purpose of suitable excitation of the motors of one group an auxiliary transformer is used. d ..

Method according to claim i, characterized in that that for the purpose of suitable excitation the field coils of the motors at least one of the two Groups are switchable.

5. The method according to claim i, characterized in that that the phases of the rotational voltages under at least a part of the motors With the help of auxiliary transformers are made variable to the differential voltage to be able to influence between the mains voltage and the total rotation voltage.