DE400027C

DE400027C - Device for regulating the terminal voltage of AC induction motors fed by synchronous phase converters

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Publication number: DE400027C
Application number: DEK72917D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1920-05-06
Filing date: 1920-05-06
Publication date: 1924-08-02

Description

Einrichtung zur Regelung der Klemmenspannung von durch Synchronphasenumformer gespeisten Wechselstrominduktionsmotoren. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Klemmenspannung von durch Synchronphasenumformer gespeisten Wechselstrominduktionsmotoren durch Änderung der Erregung der Erregermaschine des Phasenumformers mittels eines den Regelungswiderstand antreibenden Hilfsmotors, nach Maßgabe der im Primärstromkreis auftretenden Phasenverschiebung, wobei die Erregermaschine mit einem die Schnellregelung ermöglichenden Umschalter ausgerüstet ist.Device for regulating the terminal voltage by means of synchronous phase converters powered AC induction motors. The invention relates to a device for controlling the terminal voltage of AC induction motors fed by synchronous phase converters by changing the excitation of the exciter of the phase converter by means of a the auxiliary motor driving the control resistor, according to the value in the primary circuit occurring phase shift, with the exciter with a fast control enabling switch is equipped.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Welle des den Regelungswiderstand der Erregung des Phasenumformers antreibenden Hilfsmotors, dessen Anker einerseits und dessen Feldwicklung anderseits durch einen vom primären Hauptstrom des Phasenumformers abgeleiteten bzw. durch einen in bezug auf die Primärspannung des Phasenumformers um 9o° in Phase verschobenen Strom gespeist wird, mit einer Flüssigkeitsbremse verbunden ist, deren um die vom Hilfsmotor angetriebene Welle der Bremse drehbares, unter die Wirkung einer Gegenkraft gestelltes Gehäuse die die Schnellregelung beherrschenden Glieder trägt.This is achieved by the fact that the wave of the control resistor the excitation of the phase converter driving auxiliary motor, its armature on the one hand and its field winding on the other hand by one of the primary main current of the phase converter derived or by one in relation to the primary voltage of the phase converter is fed current shifted by 90 ° in phase, connected to a fluid brake is whose rotatable about the shaft of the brake driven by the auxiliary motor, under the effect of a counterforce placed housing that dominates the rapid regulation Limbs.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of the new device shown schematically.

P ist der umlaufende Synchronphasenumformer, dessen PrimärwicklungPl einerseits an den Stromabnehmer d und anderseits an die Erdrückleitung G angeschlossen ist. Die Dreiphasensekundärwicklung, aus der der zu regelnde Dreiphasenmotor gespeist wird, sowie dieser letztere sind fortgelassen. P3 ist die umlaufende Feldwicklung des Phasenumformers, die aus der Erregermaschine U gespeist wird, welch letztere mit einer Nebenschlußfeldwicklung 5 und einer Hauptstromerregerwicklung 6, ferner zwischen beiden mit einem magnetischen Nebenschluß 7 für das Erregerfeld ausgerüstet ist.P is the rotating synchronous phase converter whose primary winding Pl connected on the one hand to the pantograph d and on the other hand to the earth return line G. is. The three-phase secondary winding from which the three-phase motor to be controlled is fed and the latter are omitted. P3 is the circumferential field winding of the phase converter, which is fed from the exciter U, which latter with a shunt field winding 5 and a main current exciter winding 6, furthermore equipped between the two with a magnetic shunt 7 for the excitation field is.

s ist der Hilfsmotor, der mittels eines geeigneten Getriebes, z. B. Schneckengetriebes, den Regelungswiderstand a des Erregerstrorrikreises der Erregermaschine antreibt. 9 ist der Schalter, der bei der Schnellregelung den Regelungswiderstand a. des Nebenschlußerregerstromkreises der Erregermaschine kurzschließt. Zur Erweiterung des Regelungsbereiches kann man _ auch im Erregerstromkreis des Phasenumformers einen Regelungswiderstand 31 vorsehen, zweckmäßig derart, daß derselbe vor dem Regelungswiderstand a angeordnet wird, so zwar, daß beide Regelungswiderstände 31 und ä durch den gleichen Kontaktarm nacheinander bestrichen werden. Der Kontaktarm schließt bei dieser Anordnung zunächst stufenweise den in dem Erregerstromkreis des Phasenumformers liegenden Widerstand 31 und hiernach den in dem Erregerstromkreis der Erregermaschine liegenden Regelungswiderstand u kurz. Der Schalter 33 dient zum Kurzschließen des Regelungswiderstandes 3 i bei der Schnellregelung. 8 ist der Schalter, durch dessen (offnen bei plötzlicher Belastungszunahme des zu regelnden Motors der Kursschluß der Hauptstromfeldwicklung der Erregermaschine aufgehoben werden kann, und h., ist ein Schalter, der in dem Stromrelais r, liegt und den Antrieb des Anlassers des Induktionsmotors auslöst. j endlich ist eine mit der Primärwicklung des Phasenumformers nahezu gleichachsige, im wirksamen Primärfelde des Phasenumformers angeordnete Spule, die zur Erzeugung eines in bezog auf die Primärspannung des Phasenumformers um 9o" in Phase verschobenen Stromes dient.s is the auxiliary motor, which by means of a suitable gear, z. B. Worm gear, the control resistor a of the exciter current circuit of the exciter drives. 9 is the switch that controls the control resistor for fast control a. of the shunt exciter circuit of the exciter short-circuits. To expand the control range can also be _ in the excitation circuit of the phase converter Provide a control resistor 31, expediently such that the same before the control resistor a is arranged so that both control resistors 31 and ä by the same Contact arm are coated one after the other. The contact arm closes in this arrangement initially gradually the one lying in the excitation circuit of the phase converter Resistor 31 and then the one in the exciter circuit of the exciter Control resistor u short. The switch 33 is used to short-circuit the control resistor 3 i in the case of rapid regulation. 8 is the switch through which (open in the event of a sudden Load increase of the motor to be controlled the course closure of the main current field winding the exciter can be canceled, and h., is a switch that is in the Current relay r, is and triggers the drive of the starter of the induction motor. j is finite an almost coaxial with the primary winding of the phase converter, in the effective primary field of the phase converter arranged coil, which is used to generate one shifted 9o "in phase with respect to the primary voltage of the phase converter Stromes serves.

Der den Regelungswiderstand a artreibende Hilfsmotor s ist als Einphasenwechselstromkommutatormotor ausgeführt. Die Feldwicklung 32 des Motors wird aus der Spule j des Phasenumformers erregt, während der Anker des Hilfsmotors s den Strom aus der Sekundärwicklung eines Transformators 3o erhält, dessen Pi imä rwicklung mit der Primärwicklung P; des Phasenumformers U in Reihe geschaltet ist. Selbstverständlich könnte man umgekehrt die Feldwicklung 32 aus dem Transformator 3o und den Anker aus der Spule i speisen. Bei der zur Erzielung einer Phasenverschiebung von genau 9o° vorzunehmenden Korrektion ist auch der Umstand zu berücksichtigen, daß die Spannungsvektoren der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators 3o nicht genau um 1800 zueinander verschoben sind.The auxiliary motor s driving the control resistor a is designed as a single-phase alternating current commutator motor. The field winding 32 of the motor is excited from the coil j of the phase converter, while the armature of the auxiliary motor s receives the current from the secondary winding of a transformer 3o, whose Pi imä rwicking with the primary winding P; of the phase converter U is connected in series. Of course, conversely, the field winding 32 could be fed from the transformer 3o and the armature from the coil i. In the correction to be made to achieve a phase shift of exactly 90 °, the fact must also be taken into account that the voltage vectors of the primary and secondary windings of the transformer 30 are not shifted by exactly 1800 with respect to one another.

Die Welle des Hilfsmotors s ist mit einer Flüssigkeitsbremse verbunden, die bei dem dargestellten Beispiel als Zahnradpumpe ist. Diese letztere besteht aus einem Gehäuse 34. in dem zwei dicht an die Wandung desselben anschließende, ineinandergreifende Zahnräder 35 und 36 angeordnet sind. Das eine Zahnrad 35 ist zweckmäßig unmittelbar auf die Welle des Hilfsmotors s auf<gekeilt, doch ist der Cbersichtlichkeit halber, in der Zeichnung, eine Anordnung dargestellt, bei der das Zahnrad 35 der Pumpe durch Vermittelung des Kegelrades 37 und des teilweise abgebrochenen gezeichneten Kegelrades 38 angetrieben wird. Die Pumpe ist in ein Ölbad 39 getaucht und teilweise im Schnitt dargestellt, um die die Saug-und Druckkammern der Pumpe nach außen abschließenden Ventile 4o und 4 i zu zeigen. Beide Ventile sind als Rückschlagsaugventiie ausgeführt, aber mit je einem einstellbaren Anschlag 42 bzw. 43 ausgerüstet, die das vollständige Schließen der Ventile verhindern. Das Gehäuse 34 ist um die durch den Hilfsmotor s angetriebene Welle 47 der Pumpe frei drehbar gelagert und unter die Gegenwirkung einer Feder 44 gestellt, die das Gehäuse ; im Ruhezustande gegen den ortsfesten Anschlag 56 drückt. Die Angriffsstelle 45 der Feder 4.1 am Gehäuse 34 und der Verankerungspunkt 46 der Feder sind derart gew:ihlt, daß beim Verdrehen des Gehäuses 34 um die Welle 4; das Drehmoment der Feder 44. abnimmt.The auxiliary motor shaft is connected to a fluid brake, which is in the example shown as a gear pump. This latter consists from a housing 34. in which two closely adjoining the wall of the same, interlocking gears 35 and 36 are arranged. The one gear 35 is expedient directly on the shaft of the auxiliary motor s wedged on <, but is for the sake of clarity, an arrangement is shown in the drawing of the gear 35 of the pump by means of the bevel gear 37 and the partial canceled drawn bevel gear 38 is driven. The pump is in a Oil bath 39 is immersed and partially shown in section, around which the suction and pressure chambers of the pump to show the valves 4o and 4 i closing off to the outside. Both valves are designed as non-return suction valves, but each with an adjustable stop 42 or 43, which prevent the valves from closing completely. That The housing 34 is free around the shaft 47 of the pump driven by the auxiliary motor s rotatably mounted and placed under the counteraction of a spring 44 which the housing ; presses against the stationary stop 56 in the state of rest. The attack site 45 the spring 4.1 on the housing 34 and the anchoring point 46 of the spring are chosen such: that when the housing 34 is rotated about the shaft 4; the torque of the spring 44. decreases.

Auf dem Gehäuse 34 ist ferner der Schaltarm 48 lose um die Drehachse des Gehäuses 34 drehbar gelagert und wird durch eine Feder 49 gegen einen am Gehäuse 34 sitzenden Anschlag 5o gedrückt. Der Schaltarm trägt die Schaltkontakte der Schnellregelungsschalter S, 9 und 33. Endlich trägt das Gehäuse 34 noch einen Anschlag 5 i, der den durch die Feder 52 belasteten Schalter k, schließt, der den Stromkreis r, einer den Anlasser des zu regelnden Induktionsmotors steuernden Vorrichtung (z. B. Druckluftventil eines mit Druckluft betriebenen Flüssigkeitsanlassers) beherrscht.On the housing 34, the switching arm 48 is also loosely about the axis of rotation of the housing 34 rotatably mounted and is by a spring 49 against one on the housing 34 seated stop 5o pressed. The switching arm carries the switching contacts of the rapid control switches S, 9 and 33. Finally, the housing 34 still carries a stop 5 i, the through the spring 52 loaded switch k, closes the circuit r, one the starter the device controlling the induction motor to be controlled (e.g. compressed air valve a fluid inlet operated with compressed air).

Die Wirkungsweise ist die folgende: Wenn der Leistungsfaktor im Primärstromkreise des Phasenumformers gleich i ist, also in diesem Stromkreise keine Phasenverschiebung herrscht, so verharrt der Hilfsmotor s in Ruhe, weil. die im Anker und in der Feldwicklung desselben fließenden Ströme gegeneinander um 9o" in Phase verschoben sind. Ändert sich aber die Belastung des zu regelnden Induktionsmotors, so tritt je nach dem Sinne der Belastungsänderung im Primärstromkreise des Phasenumformers eine Phasenvoreilung oder Verspätung des Stromes in bezog auf die Spannung auf, wodurch der Hilfsmotors in dem einen oder anderen Sinne gedreht wird und durch den Regelung--;-widerstand a die Erregung des Phasenumformers im Sinne der Beseitigung der im Primärstromkreise des Phasenumformers herrschenden Phasenverschiebung ändert. Während der Drehung des Hilfsmotors s bei Zunahme der Belastung wird durch dessen Welle die Zahnradpumpe im Sinne des Pfeiles 5 ; in Drehung versetzt, wobei das Öl aus dem Bade 39 durch das sich nach innen öffnende Ventil 4o eingesaugt und durch das andere Ventil 41, welches am vollständigen Schließen gehindert ist, aus dem Gehäuse hinausgedrückt wird. Da das Gehäuse 34 der Pumpe um die Welle 38 frei drehbar gelagert ist, so trachtet infolge des in der Pumpe auftretenden'«'iderstandes das Gehäuse 34, der Drehung der Welle 47 zu folgen. Die Feder 44 wirkt jedoch diesem Drehbestreben des Gehäuses 34 entgegen, so daß dieses, während der normalen Regelung, in Ruhe verharrt.The mode of operation is as follows: When the power factor in the primary circuits of the phase converter is equal to i, i.e. no phase shift in this circuit prevails, the auxiliary engine s remains at rest because. those in the armature and in the field winding of the same flowing currents are shifted from one another by 9o "in phase. Changes but the load on the induction motor to be controlled increases, depending on the A phase lead in the sense of the load change in the primary circuit of the phase converter or delay in the current in relation to the voltage, causing the auxiliary motor is rotated in one sense or the other and by the scheme -; - resistance a the excitation of the phase converter in the sense of the elimination of the primary circuits of the phase converter changes the prevailing phase shift. During the rotation of the auxiliary motor s when the load increases, the gear pump becomes through its shaft in the direction of arrow 5; rotated, the oil from the bath 39 through the inwardly opening valve 4o is sucked in and through the other valve 41, which is prevented from closing completely, pushed out of the housing will. Since the housing 34 of the pump is freely rotatable about the shaft 38, so As a result of the resistance occurring in the pump, the housing 34 seeks the Rotation of shaft 47 to follow. However, the spring 44 acts this tendency to rotate Housing 34 against, so that this remains at rest during normal regulation.

Nimmt jedoch die Belastung des zu regelnden Motors plötzlich so stark zu, daß der Regeltnigswiderstand a zum Ausgleich nicht mehr genügt, so steigt die Geschwindigkeit des Hilfsmotors und hiermit auch der in der Pumpe auftretende Reibungswiderstand gleichfalls plötzlich an, wodurch das auf das Gehäuse 34. wirkende Drehmoment den Widerstand der Feder 44 überwindet und das GehäUse 34. in der Richtung des Pfeiles 54.verdreht.4 Die Belastungszunahme, bei der das Ausschwingen des Gehäuses 34 eintreten soll, kann einerseits durch die Federbelastung 44 und anderseits durch die mittels der Anschlagschraube 43 regelbare Öffnung des unter dem Druck der in der Druckkammer befindlichen Öles stehenden Ventiles 41 eingestellt werden. Hat einmal das Gehäuse 34 die Gegenwirkung der Feder ¢4. überwunden, so nimmt das Drehmoment der Feder 44 mit zunehmendes Ausschlagswinkel des Gehäuses 34. etwas ab, um ein Pendeln zu verhüten. Bei Verdrehung des Gehäuses 3¢ in der Richtung des Pfeiles 54 wird der Schaltarm 4.8, dem Anschlag 5o des Gehäuses folgend, durch die Feder ¢9 gleichfalls verdreht und unterbricht bei 8 den Knrzschluß der Reihenfeldwicklung 6 der Erregermaschine U und schließt sodann die im Erregerstromkreise des Phasenumformers bzw. der Erregermaschine desselben liegenden Widerstände 3 i bzw. a bei 33 bzw. 9 kurz, wodurch die Erregung des Phasenumformers plötzlich auf den Höchstwert gesteigert wird.However, the load on the motor to be controlled suddenly increases so much to the fact that the regular resistance a is no longer sufficient to compensate, the increases speed of the auxiliary motor and thus also that in the pump Occurring frictional resistance also suddenly increases, which affects the housing 34. acting torque overcomes the resistance of the spring 44 and the housing 34. twisted in the direction of arrow 54. 4 The load increase at which the swing of the housing 34 can occur on the one hand by the spring loading 44 and on the other hand through the adjustable by means of the stop screw 43 opening of the lower the pressure of the standing oil in the pressure chamber valve 41 is set will. Once the housing 34 has the counteraction of the spring [4. overcome so takes the torque of the spring 44 with increasing deflection angle of the housing 34. off something to prevent commuting. If the housing is rotated 3 ¢ in the In the direction of arrow 54, the switching arm 4.8, following the stop 5o of the housing, also twisted by the spring ¢ 9 and interrupts the short circuit at 8 Series field winding 6 of the excitation machine U and then closes the in the excitation circuits the phase converter or the exciter of the same lying resistors 3 i or a briefly at 33 or 9, whereby the excitation of the phase converter suddenly occurs the maximum value is increased.

In dieser Lage des Gehäuses 34 legt sich der Anschlag 5 i desselben an den Hebel des Schalters k4, der unter der Belastung der Feder 52 steht. Ist in diesem Augenblick die plötzliche Belastungszunahme des Motors durch die Regelung noch immer nicht ausgeglichen, so wird auch die Gegenkraft der Feder 52 überwunden und der Schalter k4 geschlossen, wodurch der Stromkreis r4 geschlossen wird, der den Antrieb des Anlassers des Induktionsmotors auslöst, so daß in den sekundären Stromkreis dieses Motors der Anlaßwiderstand allmählig eingeschaltet wird.In this position of the housing 34, the stop 5 i of the same lies to the lever of the switch k4, which is under the load of the spring 52. Is in at this moment the sudden increase in the load on the motor caused by the control system still not balanced, the counterforce of the spring 52 is also overcome and the switch k4 closed, whereby the circuit r4 is closed, the the drive of the starter of the induction motor triggers, so that in the secondary Circuit of this motor the starting resistor is gradually switched on.

Ist infolge der Steierung der Erregung die durch die plötzliche' Belastung des Motors im Primärstromkreise des Phasenumformers auftretende Phasenverschiebung und hiermit die Umlaufgeschwindigkeit des Hilfsmotors so weit vermindert, daß die Wirkung der Zeder 4.4. überwiegt, so kehrt das Gehäuse 3.1 wieder in seine Ruhelage zurück, die Schalter k, sowie 33 und 9. werden geöffnet und der Schalter 8 wieder geschlossen.As a result of the increase in excitement, it is caused by the sudden load phase shift of the motor in the primary circuit of the phase converter and hereby the rotational speed of the auxiliary motor is reduced so much that the Effect of cedar 4.4. predominates, the housing 3.1 returns to its rest position back, switches k, 33 and 9 are opened and switch 8 is opened again closed.

Nimmt die Belastung des Motors ab, so entsteht im Primärstromkreise des Phasenumfortners eine Phasenverschiebung im entgegengesetzten Sinne wie bei der Belastungszunahme, und der Hilfsmotors wird infolgedessen im entgegengesetzten Sinne in Drehung versetzt, wodurch sich auch das Rad 35 der Pumpe entgegengesetzt zum Pfeile 53 drehen wird. Saug- und Druckseite der Pumpe wechseln demnach, das Öl wird durch das Ventil 4i eingesaugt und durch das Ventil 40 wieder hinausgedrückt.If the load on the motor decreases, this arises in the primary circuit of the phase reverser a phase shift in the opposite sense as in the load increase, and the assist motor becomes in the opposite as a result Senses set in rotation, whereby the wheel 35 of the pump is opposite will turn to arrows 53. The suction and pressure side of the pump change accordingly, the Oil is sucked in through valve 4i and pushed out again through valve 40.

Hierbei wird der Regelungswiderstand a bzw. 3 i allmählich eingeschaltet und die Erregung des Phasenumformers allmählich vermindert. Durch verschiedene Einstellung der Anschläge q.2 und 43 der Ventile 40 und 41 kann man eine verschiedene Regelungsgeschwindigkeit für die Belastungszunahme und für die Belastungsabnahme erzielen, so daß eine plötzliche Belastungsabnahme, wie diese z. B. durch das Gleiten der Räder verursacht wird, nicht auf die Regelung zurückwirkt.The control resistor a or 3 i is gradually switched on and the excitation of the phase converter gradually decreased. Through various attitudes the stops q.2 and 43 of the valves 40 and 41 can be a different control speed for the load increase and for the load decrease, so that a sudden Load decrease, such as this z. B. caused by the sliding of the wheels, does not affect the regulation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for regulating the terminal voltage of AC induction motors fed by synchronous phase converters by modification the excitation of the phase converter by means of rapid control, characterized in that that the wave of a driving the control resistor of the excitation of the phase converter Auxiliary motor, its armature on the one hand and its field winding on the other hand by a derived from the primary main current of the phase converter or by a related fed to the primary voltage of the phase converter 9o ° in phase shifted current is connected to a fluid brake, which is driven by the auxiliary motor The shaft of the brake rotates housing placed under the action of a counterforce which carries the members governing the rapid regulation.

2. Device according to claim i, characterized in that the fluid brake consists of a capsule pump, one gear of which is coupled to the shaft of the auxiliary motor and both conveying sides are equipped with non-return suction valves that are prevented from closing completely.

3. Device according to claim 2, characterized in that to prevent the complete Closing the check valves of the capsule pump are adjustable stops.