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Anordnung zur Erzielung einer Verschiebung zwischen den Spannungsvektoren
bei Frequenzumformern. Für das Parallelschalten von Motorgeneratoren zur Frequenzumformung,
besonders von Drehstrom hoher Frequenz in Einphasenstrom niederer Frequenz oder
umgekehrt, ist es erwünscht, die gegenseitige Lage der Spannungsvektoren der Ströme
verschiedener Frequenz beliebig einstellen zu können. Zu diesem Zwecke ist bereits
vorgeschlagen worden, die Erregerwicklung für den Strom niederer Frequenz zweiteilig
auszuführen, und zwar derart,
daß die beiden Teile elektrisch aufeinander
senkrecht stehen. Alsdann kann z. B. der eine Teil eine feste Erregung erhalten,
der andere Teil eine veränderliche. Je nach Richtung und Größe dieser veränderlichen
Erregung verschiebt sich die Lage des resultierenden Feldes geringer Polzahl und
damit auch die des Stromes niederer Frequenz.
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Erfindungsgemäß soll nun bei Frequenzumformern, die Motor- und Generatorteile
in einer Maschine vereinigen, die Verschiebung des Vektors des Stromes niederer
Frequenz erzielt werden unter Verwendung einer gemeinsamen Erregerwicklung (entsprechend
dem Patent 30714z), die aus zwei räumlich gegeneinander verschobenen, je n-phasig
ausgebildeten Sternwicklungen besteht, deren freie Enden paarweise miteinander verbunden
sind. Hierbei werden durch entsprechende Einstellung der über die paarweise verbundenen
Endpunkte fließenden Ströme Felder verschiedener Größe und Richtung gebildet, die
als resultierendes Feld das Feld geringer Polzahl liefern und. zugleich die Lage
dieses Feldes verschieden einstellen, während das Feld hoher Polzahl eine feste
Lage einnimmt.
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Die neue Anordnung soll an Hand der Zeichnung für den besonders wichtigen
Fall eines Polzahlverhältnisses 3 : i näher erläutert werden Nach Abb. i setzt sich
die gemeinsame Erregerwicklung des Frequenzumformers aus zwei um 6o' gegeneinander
verschobenen dreiphasigen Sternwicklungen zusammen, von denen die eine mit dem Sternpunkt
a1 aus den Spulen b1, b2, b3 besteht, die andere mit dem Sternpunkt a2 aus den Spulen
cl, c2, c3. Die freien Enden der Spulen b1 und cl, b2 und c2, b3 und c3. sind dabei
miteinander verbunden, die Wicklung entspricht somit in ihrem Aufbau vollkommen
der Wicklung des obenerwähnten älteren Patentes. Dabei ist es aber wesentlich, daß
sämtliche paarweise verbundenen Endpunkte Anschlußpunkte für den Erregerstrom des
Feldes geringer Polzahl bilden, denn damit ergibt sich die Möglichkeit, durch Wahl
der Größe und - Richtung des über die einzelnen Anschlußpunkte fließenden Erregerstromes
die Einstellung der Lage des resultierenden Feldes zu bewirken. Beispielsweise kann
der über den Punkt d3 fließende Strom gleich Null gemacht werden, so daß über dl
und d2 der gleiche Strom, nur in verschiedener Richtung fließt. Oder es kann der
Strom über d3 dem Strom über e4 nach Größe und Richtung gleichgemacht werden, während
über dl ein Strom doppelter Größe in entgegengesetzter Richtung fließt. Weiter kann
der Strom über d2 auf Null eingestellt werden. wodurch nunmehr über dl und d3 gleiche
Ströme entgegengesetzter Richtung fließen. In entsprechender Weise lassen sich weitere
Kombinationsmöglichkeiten bilden, indem jeder einzelne der Anschlußpunkte dl, d2,
d3 entweder den vollen oder nur den halben oder überhaupt keinen Erregerstrom des
Feldes geringer Pohlzahl führt. Der Erregerstrom des Feldes hoher Polzahl wird an
die Sternpunkte a1, a2 angeschlossen und lagert sich einfach über den Erregerstrom
des Feldes geringer Polzahl, wobei das Feld hoher Polzahl ungeachtet der Änderungen
des Feldes geringer Polzahl seine feste Lage behält.
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Die veränderlichen über die Anschlußpunkte dl, d2, d3 fließenden Ströme
können mittels dreier Erregermaschinen e1, e2, es hervorgebracht werden, die mechanisch
miteinander gekuppelt sind. Nach der Abb. i sind diese Erregermaschinen in Sternschaltung
angeordnet und einzeln den Anschlußpunkten dl, d2, d3 vorgeschaltet. Statt dessen
kann aber auch eine Dreieckschaltung verwendet werden, bei der die Erregermaschinen
je zwischen zwei der drei Anschlußpunkte dl, d2, d3 geschaltet werden.
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Vorteilhafter ist es, die drei Erregermaschinen e1, e2, e3 durch eine
einzige Erregermaschine zu ersetzen. Eine solche ist in der Abb. Z wiedergegeben.
Sie ist nach Art eines Drehstromkollektormotors gebaut, besitzt eine in sich geschlossene
Arbeitswicklung drei um j e z20 ° gegeneinander verschobene Pole f 1, f 2, f3 und
zwischen den Polen drei Bürstensätze gi, ga, g3. Zweckmäßig sind auch Wendepole
hl, h2, h3 vorhanden, die durch den über den zugehörigen Bürstensatz fließenden
Strom erregt werden. Bei Trommelwicklungen ist es besonders günstig, den Wicklungsschritt
auf zwei Drittel der Polteilung zu verkürzen, also gleich i 2o ° (elektrisch) zu
machen. In diesem Falle werden jeweils die beiden für die Kommutierung einer Spule
maßgeblichen Wendepole durch den gleichen Strom aber in entgegengesetzter Richtung
erregt, so daß, wenn die über die Bürstensätze g1, g2, g. fließenden Ströme mit
J1, Ja Ja bezeichnet werden, der Wendepol hl durch die Differenz jl gis, der Wendepol
h2 durch die Differenz J, 7j,., und der Wendepol h3 durch die Differenz J3 J2 erregt
wird.
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Die Erregerwicklungen il, i2, i3 der Pole f1, f2, f. der Erregermaschine
können entsprechend Abb. 3 in Sternschaltung angeordnet und mit ihren freien Enden
an drei um je i20 ° verschobene Punkte eines kranzförmigen Widerstandes k angeschlossen
sein, welchem der Erregerstrom über Kontakte h, 12 zugeführt wird, die gemeinsam
verschoben werden. Je nach der Lage, die diese Kontakte l" 1, gegenüber den Anschlußpunkten
der Spulen il, i2, i3 einnehmen, ergibt sich eine verschiedene Stromverteilung auf
diese Spulen. Natürlich ist es dabei nicht erforderlich, daß die Kontakte
h,
1, verschiebbar sind, sondern die Anordnung läßt sich ohne weiteres auch
so treffen, daß diese Kontakte fest und die Anschlußpunkte der Spulen il, i2; i3
verschiebbar sind.
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Die in Abb. 3 vorgesehene Anordnung hat den Nachteil, daß über den
Widerstand k eine unmittelbare Verbindung zwischen den Anschlußpunkten h, 1, besteht
und sich so ein Verluststrom ergibt, der allerdings verhältnismäßig klein gehalten
werden kann. Nach Abb. q. kann man aber die Widerstände auch so anordnen, daß jeder
Wicklung i3 ein eigener Widerstand k1, kL, k3 vorgeschaltet ist. Diese Widerstände
sind gleichfalls kranzförmig angeordnet und die Erregerströme werden wieder einfach
dadurch geregelt, daß die Lage der Anschlußpunkte h, 1, inbezug auf die Anschlußpunkte
der Wicklungen il, i2, i3 verändert wird. Praktisch wird man allerdings die Widerstände
entsprechend Abb. 5 anordnen, wonach jeder Widerstand an die Kontakte einer Kontaktbahn
m angeschlossen ist. Die Abb. 5 veranschaulicht nur einen der mit der zugehörigen
Erregerwicklung in Reihe geschalteten Widerstände k1, k2, k3, z. B. den Widerstand
k1, wobei die auf der Kontaktbahn m dieses Widerstandes schleifenden Kontakte den
Kontakten h der Abb. q. entsprechen. Die Anordnung der Abb. 5 ergibt den Vorteil,
daß unabhängig von der Verschiebungsrichtung der beweglichen Kontakte h, 1, ein
und derselbe Widerstand benutzt wird, so daß man mit einem Widerstande von halber
Größe auskommt.