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Selbsttätige elektrische Regelung für mit stark wechselnder Belastung
arbeitende Wechselstrominduktionsmotoren. Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren
und eine Einrichtung ztir Erhöhung des Wirkungsgrades von Wechselstrornl;raftübertragungsanlagen,
bei denen die Induktionsmotoren mit stark wechselnder Belastung arbeiten, z. ß.
für den elektrischen Eisenbahnbetrieb.
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Die Erfindung betrifft sowohl die Verbesserung erstens des Wirkungsgrades
der Induktionsmotoren durch eine entsprechende Regelung der Spannung der die Motoren
speisenden Stromquelle als auch die Verbesserung zweitens des Wirkungsgrades dieser
letzteren, falls, insbesondere bei Eisenbahnen, zur Speisung der Motoren sekundäre
Stromquellen dienen, die den Hoclispanntingseitiphasenwechselstrom der Lei-zing
in einen 'Ni icderspannungsmehrphasenst.rom umwandeln.
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Die eigenartige Regelung der 'Motoren zwecks F-i-liiilititig des Wirkungsgrades
clerselben fußt auf der Er. enntnis, daß hei gegebener Spannung der Wirkungsgrad
der @@'cclisel:;`'roniincltilctionsniotoi-en mit zunehinender Belastung bis zu einen
Höchstwert wachst, bei weiterer Belastttngsei-liölitin- aler wieder abnimmt. Dieser
Hf')cli,1\"-ert liegt für eine jede Klennnenspantiting bei einem anderen Belastungswert
und tritt, wie weiter unten dargelegt wird, solange der wirksame Eisenkörper des
Motors seinen Sättigungsgrad nicht erreicht hat, stets bei einer Spannung ein, die
mit der Ouadrat,#vurzel der Belastung proportional ist. Wird die hleminenspannung
in diesem Verlüiltnis geregelt, so bleibt gleichzeitig die .Phasenverschiebung iiii
NIotorströinkreise iiinerlialli @lc> gini-rcn Belastungsberciclies unverändert.
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Dementsprechend wird crfinclung#genü(,@ die Spannung der den Motor
slie*se"@ie_i St-oniquelle bei Änderung der ßelastumg a.in;ilie-ncl im Verhältnis
der (@u<uiratwur z@l der Belastung geregelt, so claß <leg Motor in dein ganzen
Belastungsbereich finit (lein hiiclisten Wirkungsgrad arbeitet.
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In der Zeichnung zeigen Abb. 1 und in Dia-raniinc,
Abh.
z ein Ausführungsbeispiel für die RegClung, wobei der Einfachheit halber bloß eine
einphasige Schaltung dargestellt ist, doch kann die Einrichtung sinngemäß auf \Ichrphasen,
insbesondere Dreiphaseinnotore, übertragen "werden, Abb. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel
für die Regelung.
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Abb.4 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele der Nutenanordnung für
die I'riniär-und Sekundärwicklung des zum Speisen eines Dreiphasenniotors aus einem
I'iriphasenlietze dienenden Umformers.
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Abb. G ist ein Vektordiagraniin des L'informers.
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Abb.7 veranschaulicht eine Schaltutigsweise für die Regelung auf den
Einheitsleistungsfaktor im Primä rstronikreise des Umformers mit einer Einrichtung
zur Beschleunigung der Spannungsregelung bei plötzlicher Belastungszunahme, wenn
die Regelung iirt Erregerstromkreise der Erregermaschine. eine den Motor speisenden
Synclironpliaseiiunifoimers erfolgt.
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Abb. b zeigt eine Ausführungsform rles Phasenumformers mit Hilfsspulen
zur Speisung der Spannungsnebenschlußspulen des Steuerschalters.
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Daß der Motor auch-bei veränderlicher l,elastung tatsächlich mit einem
konstanten @@7 irkungsgrad arbeitet, wenn seine Kleuiineti,pannung im Verhältnis
zur Quadratwurzel der Belastung geändert wird, geht aus nachstehender Überlegung
hervor. Es kann demnach erreicht werden, daß dieser konstant Wirkungsgrad der höchste
ist, wenn (las konstante Verhältnis der Klemmenspannung zur Quadratwurzel der Belastung
entsprechend gewählt wird.
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Der Höchstwert des Wirkungsgrades bei gegebener Belastung tritt selbstverständlich
beim Mindestwert der Verluste aut.
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Die Eisenverluste stehen annähernd ini Verhältnis zum Quadrat der
Spannung, während die Reibungsverluste praktisch gleichbleibend sind, so daß die
Gesamtverluste mit (a) Q = A -f- Bez -j- Cl il= -j- C2 z,2 ausgedrückt werden
können, wobei A den unveränderlichen Reibungsverlust, c die Spannung, il bzw. i_
die primäre hzw. sekundäre
Stromstärke, Genauigkeit Gleichung (lern proportional sind, 1,6 und 2 praktischen
1,8 aber, + Be-' A
Reibungsverluste abhängig. , Die primäre
Komponente, ,
zusammensetzt, wie Um nun diejenige Größe der Spannung zu ermitteln,
bei der die () den Mindestwert erreichen, muß .der Differentialquotient
endlich ß, Cl und C'., Konstanten bedeuten.
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In der Gleichung a sind die Eisenverluste nicht mit der theoretischen
angegeben, weil diese nicht, wie in der angenommen worden ist, mit Quadrate, sondern
mit einer etwas kleineren I'vtrnz der die: zwischen Spannung o liegt, für clie Fälle
jemeistens überschreitet. Eine nähere doch C.`ntersuchung der Verhältnisse ergibt
daß die Summe der Reibungs- und Eisenverluste durch _ 1 mit einer Annäherung ausgedrückt
wird, die den praktischen Anforderungen rollständig genügt. In dieses Summe stellt
die Konstante A nicht mehr ausschließlich die Reibungsverluste dar, sondern beide
Konstanten und ß sind sowohl vom als von den Eisenverlusten b Stromstairhe i. ergibt
sich, wie: aus Abb. r hervorgeht, aus der Wattkomponente i", und aus der wattlosen
die sich wieder aus dem Magnetisierung@-strom im und aus der Streuungskomponente
i folgt: gesamten gedrückt , ius (b) (i;,-i- i.r)=. wobei A X . Diese
Stromkomponenten können durch den Wattverbrauch bh und durch die Spannung e mit
guter Annäherung, wie felgt, werden: 2 + i,2.
Konstanten sind. l und In gleicher Weise kann i ausgedrückt werden, nur muß in der
Gleichung (b) i", mit Null gleichgesetzt werden, so daß Null i = i",= ix
in Nenn nun diese Werte von i"" i", die Gleichung a eingesetzt werden, so ergibt
sich nach entsprechender Ordnung der für den Cxesamtverlust nach de dieser
Gleichung mit gleichgenetzt. werden:
was nur für den Fall gilt,
wenn
oder gemäß Gleichung c der Pruch
einen bestimmten. konstanten Wert hat. Hieraus folgt nun auch, elaß bei dem Mindestwert
der Verloste der Wert der Spannung c in einem bestimmten Verhältnis zur Ouadrativurzel
der Belastung W steht, da
Aus dem Diagramm Abb. ra gehen die durch die Regelung geschaffenen Verhältnisse
Die obere stark gezeichnete bedeutet die Änderung des Wirkungsgrades eines Induktionsmotors
mit der Belastung, wobei die Abszissen die Belastung W und die Ordinaten die Größe
des irkungsgrades r, in Prozenten angeben.
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Die mit I bezeichnete Kurve gilt für eine Klemmenspannung Motors.
ie ersichtlich, steigt zunächst der Wirkungsgrad mit derZunahme derBelastung bis
zu dem Höchstwerte der bei einer Belastung eintritt, worauf der bei weiterer Zunahme
der Belastung stark abnimmt. Wird der otor mit einer höheren Klemmenspannung e,
gespeist, so gilt für den Zusammenhang Wirkungsgrad und Belastung die Kurve II,
gemäß der der Wirkungsgrad Höchstwert @m;" bei einer höheren Belastung 1%ir_ erreicht.
Die Kurve III zeigt, daß mit einer noch höheren Klemmenspannung ea der Höchstwert
-r,".a, des Wirkungsgrades bei einem noch höheren Werte Ti'" der Belastung eintritt.
Es läßt sich also für eine jede solche Klemmenspannung en finden, die gerade
für den betreffenden Wert n der Belastung den fmax des ergibt.
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b
ie weiter oben ausgeführt, ist der Zusam--M V menhang zwischen
der Belastung Wert der Spannung, der bei der betreffenden den Höchstwert des Sättigung
erreicht: ,
(p i
Wird die Spannung mit der nderung der Belastung in diesem Sinne geändert, so erhält
derWirkungsgrad für eine jede Belastung den Höchstwert und die .den zwischen Belastung
und Wirkungsgrad darstellende Linie wird, wie dies die die Kurvenschar I, Ih III
. umhüllende strichpunktierte Linie :1 andeutet, annähernd eine mit der Abszissenachse
parallele gerade sein, so daß der Wirkungsgrad im ganzen Belastungsbereich des Motors
den Höchst ert beibehalten kann.
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Es ist zwar bereits edelfach vorgeschlagen orden, die Klemmenspannung
von Totoren der nderung der Belastung entsprechend zu regeln, 'doch erfolgte die
Regelung in dem Sinne, daß ein möglichst hoher Leistungsfaktor im otorstromkreise
erzielt wird. Nun tritt der Höchstwert des Leistungsfaktors bei einem ert der Belastung
ein, bei dem der bereits wesentlich unter seinen Höchstwert gesunken ist. Die untere
schwach gezeichnete Linienschar I', II', III deutet die :Änderung des Leistungsfaktors
im Belastungsbereiche des otors für die drei verschiedenen Klemmenspannungen e ,
es, e3 an. Die Abszissen bedeuten die Belastungen, während die Ordinaten die zugehörigen
Werte des Leistungsfaktors angeben. Wie ersichtlich, erreicht der Leistungsfaktor
bei den Belastungen b3% ' bzw. TG',' bzw. T@I'3' seinen hei denen der Wirkungsgrad
bereits auf die rr, r2, r3 gesunken ist.
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Wird dagegen die Spannung derart geregelt, daß der stets den Höchstwert
des Wirkungsgrades erreicht, so wird der irrlt einem verhältnismäßig niedrigen Leistungsfaktor
arbeiten, der, wenn die Klemmenspannung des @@@@@@@@@@@@
Konst. geregelt wird, für den ganzen Belastungsbereich den gleichen, durch die strichpunktierte
LinieB angedeuteten Wert beibehält.
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Selbstverständlich können es andere Gesichtspunkte fordern, daß man
die Spannung nicht genau gemäß
Konst. regelt und sich mit einer gewissen Verschlechterung des Wirkungsgrades gegenüber
dem theoretischen Höchstwert begnügt.
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Aus dem allgemeinen Stromdiagramm der Induktionsmotoren (vgl. Ab .
t) ergibt sich, daß, solange der agnetisierungsstrom i"Z im geraden erhältnis zur
Spannung e steht, also das wirksame Eisen des Motors die magnetische noch nicht
erreicht hat, der Leistungsfaktor cos q eine Funktion von
ist, so daß bei kons; antem Wert von
auch der Leistungsfaktor (cos ) konstant bleibt. Es ist leicht einzusehen, daß die
Verluste in der Stromquelle und in den Verbindungs-Leitungen teils mit e2, teils
mit itv2 und mit i,= proportional sind, so daß die gesamten Energieverluste
der
ganzen Anlage auch durch die Formel
mit Maßgabe ausgedrückt können, wo P, R, S und T sind. Die Bedingung des höchirkungsgrades
der Artlage bei sten variabler Belastung wird also sein, daß sowohl TV
Konst.
seien. .
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honst. wie auch cos tp
, L
Selbstverständlich sind die erte dieser beiden verschieden
von den für höchstem des Motors allein gültigen Werten.
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i Abb. a zeigt ein Ausführungsbeispiel der k.,
des Induk-Regelung
der tionsmotors auf Belastung der f.,
Höchstwert des nach der Belastung.
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der Regelung der Kletn-Die Hinzu schalten titerispartnung des richtet
ttnsich darnach, der regelnde Motor in
Maße mittelbar durch Alen Stromerzeuger,
also aus #_ einer Stromquelle erster Ordnung, oder aper durch einen Stromwandler
(Transformator er umlaufenden Es z. B. Phasenumformen mehrere , also aus einer Stromquelle
Ader Höherer gespeist gespeist wird. in bli.2 Bei wird der aus der Weise t@ eines
Transformators t gespeist, elektri-Motoren Bett schen Lokomotive.
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. speisende Spannung wird durch Ab- und Zuschalten von Motor-'indttngen
der Sekundärwicklung t, des gruppen Netze gespeist des Stufenschalters a durch einen
M Stufenschalter -Motor aus einer beliebigen Stettertnotor s Stromquelle h in der
einen oder anderen Umformer artgetrieften wird, je naclidetn die i:_ Die Schütze
cl v Schützen t-1 und r, werden nun ihrerseits vors Se-Motor waagebalkenartigen
Stromschließer 1k kundarstromkreis mittels der wechselweise geschlossenen Konist
takte 1'1 bzw.; beherrscht. Der Waagebalken K Umbeiden trägt an je eine h,Tehenformer
#chlttßspttle ttl hzw. -tt_, von denen die eine er ortsfesten \el;enschhtßspule
st., die andere ortsfestem auptstrotnspttle h zttdes erfordersaritmemvirkt.
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lichen iderstandes des in 111, hmscber iderstand R diesen ein e2 i#
Infolge der gegenseitigen Wirkung der -.% K liegenden beieinen Ende des den ertschlußspttlen
tt, rti wird hier die ja Zugkraft mit dem der Spannung e sein während die durch
die Änderung gegenseitige Wirkung der auptstrornspule lt
anderen ebenschlu
spule tt, Motorstromkreise so des Waagebalkens h auftretende Zugkraft der Belastung
proportional ist.
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Da nun die Regelung, wie erwähnt, nach der erfolgen soll, daß
Konst. sei, also W - Konst. e2, so kann bei geeigneter Bemessung der auf den Waagebalken
k wirkenden Spulen erreicht werden, daß sich die V'irlcun g der Spulen n, n1 einerseits
und der Spulen h, tz.@ andererseits im Gleichgewicht hält, wenn - Konst. e ist.
In dieser Gleichgewichtslage sind beide Kontakte 1z unterbrochen.
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Bei Störung dieses Gleichgewichtszustandes überyiegt infolge der Belastungszunahme
die Zugkraft des Spulenpaares lt, r._, so daß der Kontakt geschlossen und
die Schütze t#2 erregt wird. Durch Schließen ihres Kontaktes g.@ entgegen der Feder
-wird der Steuermotor s in dem Sinne erregt, daB der Stufenschalter in der Richtung
des Pfeiles bewegt wird und durch von Spulen der Niederspannungstransformatorwicklung
t, die den Motor speisende Spannung in dem erhöht, bis das Verhältnis lIT Konst.
e2 wiederhergestellt ist und der Waagebalken K in seine Ruhelage zurückkehrt.
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können demnach von einer gemeinsamen Stromquelle nur in dem Falle
Motoren gleichzeitig werden, wenn sich die Belastungsverhältnisse sämtlicher Motoren
gleichzeitig und in gleicher ändern, z. B. bei -den einer Sollten mehrere voneinander
unabhängige Motoren oder von dem gleicher v mer:clen, so wird firn einen jeden unahliängigen
-bzw. eine jede unabhängige otorgruppe ein besonderer, mit regelbarer Irregung arbeitender
(wie nachstehend angegeben, ein Phasenumformer) orgesehen, dessen Primärseite in
das gemeinsame Netz geschaltet ist und dessen den zu regelnden speist. Bei dieser
Einrichtung dann nur innerhalb des Sekundärstromkreises der sowohl die Spannung
als die Stromstärke veränderlich, während in dem sämtliche Umformer speisenden Primärstromkreise
die Spannung konstant gehalten werden kann.
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Da aber, wie weiter oben bereits nachgewiesen worden ist, hei Regelung
der Spannung gemäß
Konst. auch der Leistungsfaktor oder die Phasenverschiebung im Zotorstramkreise
eineu, durch die Linie B der veranschaulichten konstanten Wert Abb.
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erhält, so kann man den Spannungsregler statt durch die der Spannung
auch durch Änderung der Phasenverschiebung im beherrschen lassen, daß
also
der selbsttätige Regler bei Änderung der Belastung auf die gleichzeitige Änderung
der Phasenverschiebung anspricht und die Spannung derart ändert, daß derjenige Wert
der Phasenverschiebung aufrechterhalten wird, bei dem der Motor den höchsten Wirkungsgrad
erreicht. Die Spannung wird nun der jeweiligen Belastung entsprechend derart geregelt,
daß d.ie Phasenverschiebung im Motorstromkreise ständig auf diesen Wert gehalten
wird. Diese Phasenverschiebung ist, wie aus Abb. i ersichtlich, bedeutend größer
als die in Stromverteilungsnetzen zulässige, doch kann sie, wie «-eiter unten ausgeführt,
bei der Speisung des Motors aus einem Synchronpha,senuinformer unschädlich gemacht
werden, wird aber der Motor unmittelbar aus einem Generator gespeist, z. B. im Falle
des. elektrischen Antriebes von Schiffsschrauben, so i.st die Verbindungsleitung
zwischen Motor und Generator so kurz, daß die Nachteile des geringeren Leistungsfaktors
nicht in Betracht kommen.
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Abb.3 veranschaulicht eine Regelung, bei der der selbsttätige Spannungsregler
durch die Änderung der Phasenverschiebung im Motorstromkreise beherrscht wird. Es
ist zwar schon bekannt, Phasenverschiebungsm@esser zur Regelung der Phasenverschiebung
heranzuziehen, jedoch nicht derart, daß hierdurch znittel:bar die Klemmenspannung
eines Induktionsmotors im Sinne der Erzielung des höchsten Wirh ingsgrades geregelt
wird. Die E.inrichtung unterscheidet sich v an der in Abb. a dargestellten auch
noch dadurch, daß der Prehstromtnotor na aus einem Synchronpl@a.senumformer
P gespeist wird, der eine Niederspannungs - Dreiphasensekundärwicklting pz und eine
Hochspannungs-Einphasenprlmärwicklung p1 besitzt, die z. B. bei Eisenbahnmotoren
einerseits an den Stvoi-abnehnrer d und andererseits an die EFdr'tckleitung angeschlossen
ist. Dev Phasenumformer besitzt einen alls eher Erregermaschine ar mit Gleichstrom
gespeisten umlaufenden FeldT magnet p3. Die Regelung der sekundären >;pannung des
Phasenumformers erfolgt durch Änderung der Erregung der Erregerwaschine ir mittels
des im Erregerstromkreis desselben angeordneten, durch den Steuermotor ,s beherrschten
Stufenschalters a. Da die Regelung nach Maßgabe der gleichbleibenden Phasenverschiebung
erfolgen soll, so untersc4eiclvt sich der Regelschalter 1@ von deln in Abb. z dargestellten
clacl@treb,_ daß die Ströme in den beiden N@hnschlußspulen yai, zz@ tim eine Viertelperiode
gegeneinander verschohen sind und beide Spulen n" -rZ2 reit @allhtstromsptllen hl,,
I,@ @tlsamenwirherl, Diese Phasenvesschiel)ung- kann z. @. dadurch iprzielt wer.4e4i
ctgQ wÄhreud der einen Nebenschlußspule ia.; ein rein Ohmscher Widerstand R, der
anderen Nebenschlußspule n1 eine Selbstinduktionsspule L vorgeschaltet wird, die
einen geringen Ohmschen Widerstand aufwei;st. Infolgedessen wird das Spulenpaar
dz, zr, eine mit der Wattkomponente des Stromes, das Spulenpaar lai, iii hingegen
eine mit der wattlosen Komponente des Stromes proportionale Zugkraft entwickeln,
die sich nur dann das Gleichgewicht erhalten können, wenn das Verhältnis zwischen
der Wattkomponente und vier wattlosen Komponente einen durch die Bemessung der Vorrichtung
bestimmten Wert aufweist, also die Phasenverschiebung bzw. der Leistungsfaktor (cos
p) den bestimmten konstanten Wert beibehält.
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Selbs.tv erständlich kann die in Abb. a und 3 beispielsweise als Waagebalken
ausgebildete Steuervorrichtung K durch irgendeine beliebige Meßvorrichtung, die
auf eine Änderung des Verhältnisses zwischen lt' und e2 bzw. der Phasenverschiebung,
und zwar entsprechend dem jeweiligen Sinne dieser Änderung anspricht, ersetzt werden.
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Bei der in Abb. 3 dargestellten Regelungsart durch Beeinflussung der
Erregung eines umlaufender Synchronphasenumformers wird die Änderung der den zu:
regelnden Drehstrommotor m speisenden sekundären Spannung in p2 auch auf die primäre
Spannung in p1 rückwirken. Bei größerem Änderungsbereich der Spannung muß die Selbstinduktion
des primären Stromkreises des Phasenumformers entsprechend erhöht werden, um die
durch d.ie Regelung hervorgerufenen Spannungsschwankungen aufheben zu können, weshalb
gemäß Abb.3 der Einphasenprimärw icklung p1 eine Selbstinduktionsspule i vorgeschaltet
ist.
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Das Vorschalten einer besonderen Selbstinduktionsspule führt jedoch
den Nachteil mit sich, daß die ganze Selbstinduktionsspule für die hohe Primärspannung
isoliert werden muß, wogegen bei Verlegung der Selbstinduktion in die Primärwieklung
p, selbst es genügen würde, die dem Stromabnehmer d zunächstliege_nden Spulen für
die volle Spannung zu isolieren, während die Isolierung gegen das geerdete Ende
der Primärwicklung p1 allmählich abnehmen kann.
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Die Erfindung bezweckt nun weiter, eine Anordnung zu treffen, die
es ermöglicht, die erforderliche hohe Selbstinduktion ohne erhebliche Gewichtserhöhung
in die Einphasenprimärwicklung des Phasenumformers selbst zu verlegen.
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Dies wird dadurch ermöglicht, daß entgegen der bisher üblichen Anordnung
die Einphasenwicklung nicht unmittelbar nebeneinander in gemeinsamen Nutest m.it
den Dreiphasenwicklungen im Eisenkörper verlegt, sondern von
diesen
durch magnetische Nebenschlüsse getrennt an einem größeren Halbmesser als die Dreiphasenwicklung
derart angeordnet ist, daß ein Teil des magnetischen Kraftflusses durch die zwischen
den .beiden Wicklungen liegenden magnetischen Nebenschlüsse geschlossen wird.
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Abb. d. und 5 zeigen zwei Anordnungsbeispiele der Nuten.
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Die Leiter der Dreiphasenwicklung p2 befinden sich im inneren N utenkranze
:des Eisenkörpers, während die Einphasenwicklung p, in besonderen Nuten 2 untergebracht
ist, die an einem größeren Halbmesser liegen und Einschnürungen 3 aufweisen, so
daß ein Teil des magnetischen Flusses gemäß den strichpunktierten Linien zwischen
dem inneren und äußeren Nutenkranze geschlossen ist.
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Die in Abb. 5 dargestellte Anordnung weist nur insofern eine Abweichung
auf, als die Nuten 2 für die Einphasenwicklung zwischen je zwei Nuten der Dreiphasenwicklung
liegen, so daß der verjüngte Teil 3 der Nuten 2 zwischen je zwei benachbarten Nuten
der Dreiphasensekundärwicklung p, bis zum Luftspalt des Umformers hinausgeführt
wird.
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Durch die Anordnung der Einphasen- und Dreiphasenwicklung in getrennten
Nuten wird weiter die Möglichkeit gegeben, den durch die gegenseitige Induktion
der Einphasenwicklung und der Dreiphasenwicklung in den drei Phasen der letzteren
auftretenden, ungleichmäßigen Spannungsabfall auszu-- i gleichen. In dem verjüngten
Spalt 3 der Nuten der Einphasenwicklung entsteht nämlich ein magnetischer Kraftfluß,
der mit dem Einphasenstrom gleichphasig verläuft. Umgibt man nun diesen Kraftfluß
gemäß Abb. .4 mit einer Spule d., so wird in derselben eine E. M. K. induziert,
die gegenüber dein Einphasenstrom um 9o° in Phase verschoben ist, also mit derjenigen
E. RT. K. gleichphasig verläuft," die die gegenseitige Induktion der Einpha@sen-und
Dreiphasenwicklung in dieser letzteren hervorruft. Durch geeignete Wahl der Anzahl
der Windungen der Wicklung dläßt sich erreichen, daß die in dieser induzierte E,
M. K-nicht nur der Phase, sondern auch der Größe nach geeignet ist, um in der richtigen
Richtung, in Reihe mit der Dreiphasenwicklung geschaltet, genau die Wirkung der
gegenseitigen Induktion der Ein- und Dreiphasenwicklung aufzuheben.
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In den Spulen d. erzeugt die Selbstinduktion gleichfalls eine E. NI.
K., die wieder gegenüber dem Dreiphasenstrom um 9o° phasenverschoben ist. Da die
Spulen .4 nur denjenigen Phasen der Dreiphasen-,vicklung zugeschaltet werden, die
der unmittelbaren Wirkung der Einphasenwicklung unterstellt sind, so wird die Selbstinduktion
der Spulend. eine Ungleichmäßigkeit erzeugen, die dadurch ausgeglichen werden kann,
daß man eine gleiche Selbstinduktion X in den Stromkreis der dritten Phase schaltet.
Hierdurch kann man erreichen, daß trotz der ungleichmäßigen induktiven Wirkung der
Einphasenwicklung auf die drei Phasen der Dreiphasenwicklung die Klemmspannung dieser
letzteren bei allen Belastungen an sämtlichen .drei Phasen gleich sein wird.
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Dadurch, .daß ein Teil der Kraftflüsse (gemäß Abb. d und 5) für die
Umformung unwirksam geschlossen wird, läßt sich .die Selbstinduktion des Primärstromkreises
ohne nennenswerte Gewichtssteigerung des Umformers wesentlich erhöhen. Infolge :der
Verlegung der Selbstinduktion in die Primärwicklung selbst, kann man von :dem Vorteil
Gebrauch machen, daß nur die dem Stromabnehmer zunächstliegenden Spulen für die
volle Spannung isoliert werden und die Isolation gegen das geerdete Ende der Spule
allmählich abnimmt, andererseits aber gestattet die Möglichkeit, die Selbstinduktion
ohne konstruktive Nachteile beliebig erhöhen zu können, nicht nur den Wirkungsgrad
des Motors, sondern auch denjenigen des Phasenumformers auf dem Höchstwert zu halten.
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Dadurch nämlich, daß man .der Selbstinduktion der Primärwicklung des
Synchronphasenumformers einen bestimmten Wert gibt, läßt es sich erreichen, idaß,
wenn die sekundäre Spannung des Phasenumformers gemäß
Konst. geregelt wird, der Leistungsfaktor im primären Stromkreise des Phasenumformers
einen Wert erhält, der nur sehr wenig von :der Einheit abweicht und im ganzen Belastungsbereich
des Motors bzw. des Phasenumformers annähernd konstant ist, während der Leistungsfaktor
im sekundären Stromkreis des Phasenumformers nach wie vor den aus Abb.ia hervorgehenden
niedrigeren Wert beibehält. Der niedrige Leistungsfaktor im sekundären Stromkreis
des Phasenumformers ist belangslos, da sich dieser Stromkreis lediglich auf eine
Lokomotive erstreckt, also nur einen geringen Mehraufwand an Kupfer bedeutet.
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In dein Vektordiagramm (Abb.6) ist an der Hand eines Beispieles nachgewiesen,
daß man für gegebene Verhältnisse einen solchen Wert der Selbstinduktion des primären
Stromkreises des Phasenumformers finden kann, bei dem die Phasenverschiebung im
primären Stromkreise im ganzen Belastungsbereich verschwindend klein bleibt, wenn
die sekundäre Spannung des Phasenumformers im Verhältnis
Konst. geregelt wird.
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Es sei angenommen, däß- bei Vollbelastung
des Motors
die in einer Windung der Sekttndärwicklung des Phasenumformers zu induzierende Spannung
beträgt, wenn
11 e1 die bei Vollbelastung an den Motor anzulegende Spannung, also die sekundäre
Spannung des Phasenumformers, und n die An-
Wird unter diesen Verhältnissen die Selbstinduktion L der Primärwicklung derart
bemessen, daß die durch die Selbstinduktion in einer Windung der Primärwicklung
bei Vollbelastung des Phasenumformers erzeugte Spannung Zusammensetzung 17 d Spannung)
rechtwinkliges 1 ; zusammen.
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o die Win-Spandung nung
, beträgt (wobei f die Frequenz des Wechselstromes, N die Win:dungszahl der Primärwicklung
des Phasenumformers und i die Stärke des in der Primärwicklung fließenden Stromes
bedeutet), so wird, wie dies aus :1bb. 6 hervorgeht, bei Vollbelastung im Primärstromkreise
keine dem Strom i und der an den Klemmen der Primärwicklung herrschenden Spannung
sein.
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Wie in Ab . 6 angedeutet, eilt nämlich der in der Strom i gegenüber
der durch die Selbstinduktion . K. um o° in der Phase vor. E.
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Da bei Alen Werten
ent-(p spricht. die der Vektoren El,
und
(also die an den Enden einer Windttny er Primärwicklung herrschende ein Dreieck
El, 0, ergibt, so f:ä.llt der Spannungsvektor
mit dein Stromu el:!-r Da durch Selbstinduktion in einer der Primärwicklung erzeugte
i 2 ,-. f L mit der Stromstärke proporzahl der Windungen der Sekundärwicklung
desselben bedeutet.
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Aus der Anforderung
Konst. berechnen sich die Werte der bei 3@4, und Belastung an den Motor anzulegenden
Spannungen folgt: tional ist, so wird diese Spannung E bei Belastung
betragen. Für die Belastung läßt sich nun aus den Vektoren
das Vektorendreieclc En, o,z konstruieren, aus dem sich eine Phasenverschiebung
cp2 ergibt, dem ein Leistungsfaktor cos = o,99>: In gleicher Weise kann man für
die halbe Belastung .aus den Vektoren
das Vektorendreieck E 0,3 konstruieren, wel-3 bzw. cos 3 ches eine - o,887 ergibt.
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4 Belastung aus Vektoren Das für die 1
konstruierte Dreieck ergibt für cos 4 gleichfalls den Wert o;887.
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Es ist also nachgewiesen, daß, wenn man unter den angegebenen Verhältnissen
die der Primärwicklung des Phasenumformers derart wählt, daß die durch diese in
einem Leiter ddeser Wicklung erzeugte E. LVI. K. 6,z7 `' beträgt, in dem Primärstromkreis
einen Leistungsfaktor erhält, der im ganzen Belastungsbereich nur ganz wenig von
der Einheit abweicht, wenn die sekundäre
Spannung des Phasenurnforrners
im Verhältnis
Konst. geregelt wird.
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Man kann aber auch diese geringen Abweichungen des Leistungsfaktors
des prirrären Stromkreises des Phasenumformers vorn Einheitswerte des Leistungsfaktors
beseitigen,wenn nran die sekundäre Spannurig des Phasenurnforrners nicht genau nach
dein 11-Verhältnis
Konst., sondern unter Berücksichtigung des Zusammenhanges, welcher zwischen der
Sekundärspannung des Phasenumformers und des Leistungsfaktors seines Primärstromkreises
besteht, die Sekttndärspann.ung derart ändert, daß der Leistungsfaktor im Primärstromkreis
genau konstant bleibt. Die Berechnung ergibt, daß man, um dieses Resultat zu erhalten,
bei dem oben gewählten Beispiel für die vier Belastungsstufen ff', 3Il f-f', lj,
ff', 1/.1 ff,' die bei Vollbelastung 7 V betragende sekundäre Spannung
17 für 31, Belastung statt 6,o5 V auf 5,7 V, bei 11.. Belastung statt .1,c5 V auf
4,57 V und bei 114 Belastung statt 3,5 _' auf 3,73 V vermindert.
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Die _@b@veichung der Spannungsreglung von der Anforderung
Konst. beträgt demnach eniger als 8 Prozent, isst also so nennenswerte Abnähme im
eintritt, weil in der Nähe Höchstwertes de: Wirkungsgrades dieser für rler Klemmenspannung
vorn gimstigsten ert wenih empfindlich ist. Allerdings ist der zur Erzielung dieser
5e11::;tin uktion erforderliche Wert _ier Primärwicklung des Phasenumformers ein
verhältnismäßig hoher, doch ist dies reit keinem Nachteil verknüpft, da der Sychronphasenumformer
mit Gleichstromerregung arbeitet und lediglich eine etwas stärkere erfordert, um
die durch di. höhere ttgelb: tinduktion wattlosen gnetisationsaröme zu liefern.
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fließenden der Lernformer i e .Motoren («,v r 4@ C r. t speist diese
bald parallel, bald in Kaskade vorn beschaltet «-erden, so ist derjenige
d
.,
n ü-S rirkungsgrade entder dem höchsten
eine tg spricht, hei arallelschaltu asverschieden. 1'ste ist lcadenscha tun höher.
In diesem Falle ist es zweck: Veränderung der Selbstindukß tion des Primärkreises
des ?mformers eine zu Irrduktionssptile in Serie mit die q daß dirr e erwenden,
die bei arallelschältung kurzesch ähnliche Einrichtung ossen wird.
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der :Totoren hohe wird auch bei erforderlich. Die in Abb.7 Reglung
auf .dem Einheitsleistun sfahtor i Primärstromkreis des Umformers entspricht wesentlich
der in Abb. 3 dargestellten mit dem daß die hohe Selbstinduktion ># der Abt>. 3
gemäß .der mit Bezug auf die Abb..l und 5 beschriebenen Einrichtung in .die Priklung
1 selbst verlegt ist, ferner, daß mär i der Kontalah ebeil K unter der gegenseitigen
einer beweglichen und einer festen denen die eine Spule a.; im Spule steht, \Tebenschluß
der Primärwicklung l des Umformers liegt und der enschlußspule ya eine Selbstinduktionsspule
ro vorgeschaltet ist, so zwar, daß infolge der hohen Selbstinduktion und des geringen
Ohmschen Widerstandes der .der Strom in derselben Klemmenspannung nahezu um 90°
nacheilt.
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Wenn nun der durch pl fli ßen e Primärstrom des Umformers mit der
in Phase ist, so die Spulen lt", rag aufeinander keine dynamische Wi k ng e harrt
in aus, und dir Schaltarm IL aber n-P as Je verspätun oder Vareilung auftritt, entsteht
en Spulen lt zwischen
, n3 eine Anziehung der im entsprechen-oder bstoßung,
so d n Sinne ausschwingende Schaltarm k die Kontakte kt oder h schließt und durch
Vertlung der Schützen il, ri?i sowie des
kreis des Umformers wieder aufgehoben ist. Da auch durch eine hohe Selbstinduktion
r er einen allein keine vqn vollen 90° gegen den Hauptstrom erreicht werden kann,
ä i.St
mäßig, z. B. dadurch, man für die Hauptstromsptule lra einen NebenschluB z r vorsieht,
dessen Induktanz oder Resistanz von derjenigen der Spule la3 abweicht, dem durch
die
tim-die Spannungsreglung in den gewünschten Grenzen Lewirken zu
können, ist mit dem Nachteil verknüpft, daß der Phasenumformer bei den kleineren
Spannungen nur eine sehr beschränkte Überlastungsfähigkeit besitzt, welcher Übelstand
jedoch im vorliegenden Falle regelmäßig nicht zur Geltung kommen kann, wenn die
Spannung durch die Reglung, entsprechend der Zunahme der Belastung, rasch erhöht
wird. Wenn jedoch die Belastung plötzlich so rasch ansteigt, daß die Spannungsreglung
der Belastungszunahme nicht zu folgen vermag, so hat die plötzliche Überlastung
des Phasenumformers zur Folge, daß dieser aus dem Svnchronisinus bzw. aus der Phase
fällt. Diese Gefahr ist um so eher zu befürchten, wenn die Spannungsreglung durch
Beeinflussung der Erregung des Phasenumformers und in noch höherem Maße, wenn dies
durch Beeinflussung der Erregung der Erregermaschine des Pliasenuinforiners erfolgt
(welch letztere Reglungsart hinwieder au., praktischen Rücksichten vorzuziehen ist),
weil die Erregerstromkreise eine verhältnismäßig große Zeitkonstante besitzen.
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Die Wirkung der Zeitkonstante der Erregung könnte wohl dadurch gemildert
werden, daß man im Erregerstromkreis einen Widerstand ständig eingeschaltet hält,
der bei plötzlicher Zunahme der Belastung kurzgeschlossen wird, doch würde diese
Maßnahme einen verhältnismäßig hohen Leistungsverlust bedeuten. Gemäß der Erfindung
wird dieseln übelstande dadurch gesteuert, daß die Erregerinaschine außer der Nebenschlußfeldwicklung
noch eine diese unterstützende Hauptstromfeldwicklung und an den Magnetschenkeln
der Erregermaschine zwischen der Nebenschluß-und Hauptstromwicklung einen magnetischen
Nebenschluß erhält, wobei die Hauptstromwickluna durch einen Schalter nur bei Eintritt
einer bestimmten Überlastung bis zum Ausgleich derselben durch die Spannungsreglung
in den Stromkreis eingeschaltet wird.
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A.bb. ; zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Einrichtung. Die Erregermaschine
L' ist mit der Nebensehlußfeldwicklung5 und derHauptstromfeldwicklung6ausgerüstet.
Zwischen den beiden Feldwicklungen erhalten die Feldmagnete einen magnetischen Nebenschluß
7.
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Die Hauptstromfeldwicklung 6 wird durch eine Schützer, bei regelmäßigem
Betriebe kurzgeschlossen gehalten. In diesem Zustande fließt demnach kein Strom
.durch die Hauptstromfeldwicklung 6, und die :Uaschine wird nur durch die Nebenschlußwicklung
5 erregt, wobei ein Teil des durch diese erzeugten Kraftflusses in der Richtung
der voll.gezeichiieten Pfeile durch den magnetischen Nebenschluß 7 fließt. Die Spule
der Schütze r,, ist derart geschaltot, daß sie erst bei einer Überlastung anspricht,
die durch die in Abb. 3 oder 7 dargestellte Spannungsreglung nicht rechtzeitig ausgeglichen
werden kann. Es kann Bernentsprechend die Schütze r@ mit der Schütze der A.bb. 3
bzw. 7 in der Gestalt eines Stufenrelais vereinigt werden, so daß die erste Stufe
desselben die Wirkung der Schütze r,, die zweite Stufe desselben aber erst nach
Einschalten der Spule;-,." eintritt, z. B. derart, daß die die Schütze r, beherrschenden
Kontakte h. auf einem Hebel 1,2 angeordnet sind, der mir bei Überlastung dem Drucke
einer Feder 13 ausweicht und den Kontakt 7z. für die Schütze r. schließt.
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Tritt nun eine plötzliche Überlastung ein, so spricht die Schütze
r. an und unterbricht den Kurzschluß der Hauptstroinfeldwicklung 6. Die Stromrichtung
ist derart, daß die Wirkung der Hauptstromwicklung diejenige der NeLenschlußwicklung
unterstützt, wie dies die den magnetischen Kraitfluß der Hauptstromwicklung andeutenden
punktierten Pfeile erkennen lassen. Infolge des Umstandes, daß der durch die Hauptstromwicklung
im magnetischen N eiienschlu,;se ; erzeugte Kraftrluß dem durch die Nebenschlußwicklung
im magnetischen Nebenschluß 7 erregten Kraftflusse entgegengesetzt gerichtet ist
und .ersteren an Stärke überwiegt, wird die Magnetisierung im magnetischen Nebenschluß
7 umgekehrt. Hierdurch steigt die Stärke des Magnetfeldes der Erregermaschine ohne
jede Verspätung an, indem die große Zeitkonstante der Nebenschlußwicklung 5 nicht
verzögernd wirken kann, weil die Zunahme des Kraftflusses unter Umgehung der Nebenschlußfeldwicklung
durch den magnetischen Nebenschluß 7 hindurch stattfindet.
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Damit auch der Auftritt von Wirbelströmen die rasche LTinkehr der
Magnetisierung in der Brücke 7 nicht verzögere, ist es zweckinäßig, diese und die
1Iagnetschenkel aus unterteiltem Eisen anzufertigen.
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Es ist ferner zweckmäßig, die Schütze r. so einzurichten, daß diese
mit der Unter-Brechung des Kurzschlusses der Hauptstromfeldwicklung an den Kontakten
8, 8 gleichzeitig den Regelwiderstand a der Nebenschlußfeldw icklung 5 bei den Kontakten
9 kurzschließt.
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Die oben angegebene Einrichtung der Erregermaschine vermindert wohl
die Wirkung der Zeitkonstante der . Spannungsreglung, wenn diese einer plötzlichen
Zunahme der Belastung nicht zu folgen vermag. Wächst nun die Belastung so plötzlich
und in so hohem Maße, daß selbst die Hinzuschaltung der Hauptstromfeldwicklung der
Erregermaschine keine rechtzeitige Abhilfe leistet, so kann eine
Einrichtung
getroffen werden, die bei Eintritt einer durch die Hinzuschaltung der Hauptstromfeldwicklung
der Erregermaschine des Phasenumformers nicht beherrschbaren, plötzlichen starken
Zunahme der Belastung den Anlaßwiderstand des zu regelnden Induktionsmotors allmählich
einschaltet.
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In Abb. 7 ist ein mit I;ruckluft betätigter Anlaßwiderstand für den
Motor in angenommen. Ferner ist zum angegebenen Zweck der Kontakt k3 des Steuerschalters
K nachgiebig gelagert und ein weiterer Kontakt k4 vorgesehen, der den Stromkreis
für die Schütze r4 schließt, wenn nie Einschaltung der Schütze r3 nicht die erforderliche
Wirkung hatte.
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Die Schütze r4 beherrscht den Anlaßwiderstand 2-2 des Induktionsmotors
in derart, daß durch die Erregung der Schütze r,, der Widerstand allmählich vergrößert
wird.
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In Abb. 7 ist z. B. ein mit Druckluft betätigter Flüssigkeitsanlaßwiderstand
dargestellt, und die Schütze öffnet das Ventilaa, wodurch Druckluft aus dem Druckbehälter
des Anlaßwiderstandes so lange entweicht, bis durch Sinken der Flüssigkeit im Behälter
24 genügend Widerstand eingeschaltet worden ist.
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Es kann ferner wünschenswert sein, die Geschwindigkeit des den Regelwiderstand
a der Erregermaschine U antreibenden Steuermotors s auf verschiedene Werte einzustellen,
und zwar zweckmäßig auf verschiedene Geschwindigkeiten für den Vorwärts- und Rückwärtslauf
des Steuermotors. Zu diesem Zwecke kann durch die Schalter 25 und 26 die Spannung,
die den Motor für den Vorwärtslauf speist, von der Spannung, -die den Motor beim
Rückwär tslauf speisen soll, unabhängig geändert werden.
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Bei der Reglung der Spannung des Motors m nach Abb. 7 gemäß cos (p
- i im Primärstromkreis des Phasenumformers sind also die Spulen n3, lt,
des Schalters von der Hochspannungsseite des Umformers zu beeinflussen. Für die
Hauptstromspule h3 bietet dies keine weiteren Unzukömmlichkeiten, da dieselbe an
das Niederspann@ingsende der Primärwicklung p1 mit der hohen Induktanz des Umformers
in Reihe zugeschaltet wird, dagegen würde zur Speisung der Nebenschlußspule tt,
die hohe Primärspannung der Arbeitsleitung unmittelbar verwendet werden müssen.
Damit die zur Erzielung der nötigen Phasenverschiebung zwischen :der Haupt- und
Nebenschlußspule h3, rt., erforderliche hohe Selbstinduktion bei hohen Spannungen
(etwa i o ooo bis 15 ooo V) nicht zu übermäßige Abmessungen der Nebenschlußspule
rt" oder der vorgeschalteten Selbstinduktionsspule ioergibt, müßte man die Spule
rt" durch Vermittelung eines Transformators speisen. Dies soll erfindungsgemäß durchHeranziehung
des durch die Primärwicklung des Umformers im wirksamen Eisen desselben induzierten
magnetischen Feldes vermieden werden, indem in diesem Felde. besondere, die Nebenschlußspule
des durch die Primärspannung zu beherrschenden Steuerschalters speisende Niederspannungsspulen
(Steuerspulen) angeordnet werden, deren magnetische Achse mit der magnetischen Achse
der Primärwicklung des Umformers zusammenfällt, oder mit dieser, bei Beeinflussung
des Steuerschalters gemäß der wattlosen Komponente des Primärstromes, zweckmäßig
einen die Wirkung des Ohmschei: Widerstandes der Steuerspulen und des durch diese
gespeisten Stromkreises ausgleichenden kleinen Winkel bildet.
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Abb. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Einrichtung.
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Der Phasenumformer erhält außer der Hochspannungswicklung in das wirksame
Eisen noch eine oder mehrere Niederspannungsspulen j, j1, die zweckmäßig in besondere
Ausbuchtungen einzelner Nuten :2 der Primärwicklung verlegt werden. Die in den Spulen
j, j1 induzierten Ströme niedriger Spannung speisen die Nehenschlußspulen yt3 des
Steuerschalter k. Die magnetische Achse der Spulen j, j1 fällt nahezu mit der magnetischen
Achse 14-i4 der Primärwicklung p1 zusammen. Da die Reglung wie in Abb. 7 durch die
wattlose Komponente des Primärstromes erfolgen soll, so muß der Strom in den Spulen
j, j1 gegen die Primärspannung um go° in Phase verschoben sein. Um eine Phasenverschiebung
von .genau 9o° bei gleichachsiger Anordnung der Spulen j, j1 und der Primärwicklung
p1 zu erreichen, dürfte der Stromkreis der Spulen j, j1 nur einen induktiven Widerstand,,
aber absolut keinen Ohmschen Widerstand besitzen. Der Ohmsche Widerstand läßt sich
jedoch nicht unter ein gewisses Maß niederdrücken, weshalb man die Wirkung des Ohinschen
Widerstandes auf die Größe der Phasenverschiebung dadurch ausgleicht, daß man die
magnetische Achse der Steuerspulen j, j1 unter einem gewissen Winkel zur magnetischen
Achse id.-id. der Primärwicklung stellt, etwa dadurch, daß man einen Teil j1 der
Windungen der Steuerspule unsvinmetrisch zur Achse 14-i4 verlegt. Die gleiche Wirkung
kann dadurch erreicht werden, daß man bei mit der magnetischen Achse 14-i4 der Primärwicklung
gleichphasig angeordneten Steuerspulen j, j1 zu diesen eine in bezug auf diese um
etwa 9o° verschobene Hilfsspule j= in Reihe schaltet, deren E. M. K. den durch den
Ohmschen Widerstand des Stromkreises der Spulen j, j1, j=, n. hervorgerufenen
Spannungsabfall ausgleicht.
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Es bleibt noch eine Fehlerquelle zu berücknichtigen,
die
dadurch entsteht, daß der durch die Steuerspulen j, j1 nicht umschlossene Teil des
Streufeldes der Primärwicklung p1 eine E. M.K.-Komponente erzeugt, die nur in der
Primärwicklung p1, nicht aber in den Steuerspulen j, j1 zur Geltung kommt, also
eine je nach der Belastung veränderliche Phasenverschiebung zwischen der Klemmenspannung
der Primärwicklung p1 und- der in den Steuerspulen j, j1 induzierten Spannung hervorrufen
kann. Zum Ausgleich dieser Wirkung muß eine der E.1I. K. des Streufeldes entsprechende
E.M.K. dem Stromkreise der Steuerspulen j, j1 zugeführt werden. Dies kann z. B.
durch einen gegebenenfalls eisenfreien Transformator 16 mit hoher Reluktanz erfolgen,
dessen Primärwicklung 16 aber in den Stromkreis der Steuerspulen j, j1 geschaltet
ist. Den gleichen Zweck erreicht man mit einer im Streufeld der Primärwicklung p1
des Phasenumformers angeordneten Spule 17, die man in Reihe mit den Steuerspulen
j, j1 schaltet.
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Am einfachsten läßt sich jedoch dieser Zweck unter Vermeidung des
Transformators 16 oder der Spulen 17 dadurch erreichen, daß man die beiden Spulen
n3, 1a3 des Steuerschalters K im Gegensatze zu -der bei Wattmessern zwecks
Vermeidung einer gegenseitigen Induktion getroffenen Anordnung (mit senkrecht zueinander
gestellten Spulen) in einer solchen gegenseitigen Lage (also die Ebenen der Spulen
h3, n3 mehr oder weniger miteinander parallel) anordnet und die Windungszahl der
beiden Spulen derart wählt, daß die gegenseitige Induktion der beiden Spulen die
fehlende Wirkung des Streufeldes der Primärwicklung des Phasenumformers auf den
Stromkreis des Steuerschalters K ersetzt.
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Die Wirkung des Ohmschen Widerstandes der Primärwicklung des Phasenumformers
auf die Phase der in den Steuerspulen j, j1 induzierten E.M.K. braucht im vorliegenden
Falle nicht ausgeglichen zu werden, weil die Reglung der sekundären E.M.K. des Phasenumformers
gemäß Abb. 3 derart erfolgt, daß im Primärstromkreis desPhasenumformers cos c)-
1 gehalten wird, also die Spannung an den Kleminen der Primärwicklung p1 des Phasenumformers
sich stets in gleicher Phase mit dem durch diese Wicklung fließenden Strome befindet,
weshalb der Ohmsche Widerstand der Wicklung p1 (bzw. der durch diesen verursachte
Spannungsabfall) auf die Phase der in den Steuerspulen j, j1 induzierten E.M.K.
keinen merklichen Einfluß ausüben kann.
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Selbstverständlich kann die oben angegebene Anordnung von Steuerspulen
j, j' im magnetischen Felde der Primärwicklung des Phasenumformers nicht nur zur
Beherrschung eines Steuerschalters nach Abb. 7, sondern zur Beherrschung irgendwelcher
anderer, von der Primärspannung des Phasenumformers zu beeinflussender Steuervorrichtungen
dienen. Falls diese letzteren nicht von der wattlosen Komponente des Primärstromes,
sondern von der Belastung beherrscht werden sollen, so muß sich die in den Steuerspulen
j, j1 induzierte E.M.K. in gleicher Phase mit der Klemmenspannung der Primärwicklung
p1 des Phasenumformers befinden, während es in anderen Fällen nicht auf eine bestimmte
Größe der Phasenverschiebung, sondern lediglich darauf ankommt, daß die an und für
sich beliebige Phasenverschiebung zwischen der Klemmenspannung der Priinärw icklung
des Phasenumformers und der in den Steuerspulen j, j1 induzierten E.M.K. konstant
sei. Die beschriebene Anordnung der Steuerspulen gestattet aber die gegenseitige
Phasenstellung dieser beiden Spannungen konstant zu erhalten, gleichviel, ob die
beiden Spannungen gleichphasig oder um go° oder in beliebigem Urare in rhase verschocen
sind.
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Wie bereits erwähnt worden ist, muß bei der Kaskadenschaltung mehrerer
Induktionsmotoren die, Selbstinduktion im Primärstromkreis größer sein als bei der
Parallelschaltung, zu welchem Zwecke eine ein- und ausschaltbare Selbstinduktion
18 im Primärstromkreise des Phasenumformers angeordnet ist. Um der geänderten Selbstinduktion
und der hierdurch verursachten Phasenverschiebung des Primärstromkreises im Stromkreise
der Nebenschlußspule ia" des Steuerschalters k Rechnung zu tragen, ist mit der Selbstinduktionsspule
18 eine im Stromkreise der N ebenschlußspulen ia" angeordnete Spule 1g induktiv
gekuppelt, die ein mit dem Schalter 2o der Selbstinduktionsspule 18 zwangläufig
verbundener Schalter 21 kurzschließt, wenn die Selbstinduktionsspule 18 kurzgeschlossen
wird.
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Dieser letztere Schalter kann unter Umständen auch wegbleiben, da
im geschlossenen Zustande des Schalters 2o die Spule 1g nur als Ohmscher Widerstand
wirkt, dessen Einfluß mit dem übrigen Widerstande des ganzen Stromkreises j, j1,
ia, usw. bereits ausgeglichen ist.