DE500002C

DE500002C - Arrangement for generating alternating current of variable frequency by means of an induction machine

Info

Publication number: DE500002C
Application number: DES81083D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Albrecht Pagenstecher
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1927-08-06
Filing date: 1927-08-06
Publication date: 1930-06-16

Description

Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom veränderlicher Frequenz mittels einer Induktionsmaschine Es ist bekannt, die Induktionsmaschine zur Drehzahl- oder zur Frequenzregelung, z. B. bei einem Umformer zur Kupplung von zwei Wechselstromnetzen schwankender Periodenzahl, zu benutzen. Zu diesem Zweck wird die Induktionsmaschine mit einer Kommutatormaschine in Kaskade geschaltet und die Regelung an dieser Maschine oder in ihrem Erregerkreis vorgenommen.Arrangement for generating alternating current of variable frequency by means of an induction machine It is known that the induction machine for speed or for frequency control, e.g. B. in a converter for coupling two AC networks fluctuating number of periods. The induction machine is used for this purpose connected in cascade with a commutator machine and the control on this machine or made in their pathogen circuit.

Der Regelbereich eines solchen Regelsatzes ist durch die Kommutatormaschine begrenzt, und zwar ist, je nach der Art der Kommutatormaschine und je nach der verlangten Leistung, der Satz nur bis zu einem bestimmten Regelbereich ausführbar. Auch wenn der verlangte Regelbereich innerhalb des ausführbaren liegt, ist es mit Rücksicht auf den Preis erwünscht, mit einer verhältnismäßig kleinen Kommutatormaschine auszukommen. Aus diesem Grunde wird z. B. bei läufererregten Kommutatormaschinen, die sogenannte »Doppelzonenregelung« angewandt, bei der man den Satz für eine in der Mitte des Regelbereiches liegende Drehzahl bemißt und zur Hälfte übersynchron, zur Hälfte untersynchron regelt.The control range of such a rule set is through the commutator machine is limited, depending on the type of commutator machine and depending on what is required Performance, the sentence can only be carried out up to a certain control range. Even if the required control range is within the feasible, it is with consideration on the price desired to get by with a relatively small commutator machine. For this reason, z. B. in rotor-excited commutator machines, the so-called »Double zone regulation« applied, in which the sentence for one in the middle of the Speed is measured in the control range and half over-synchronous, half regulates sub-synchronously.

Die Erfindung ermöglicht nun eine Erweiterung des mit bekannten Mitteln erzielbaren Regelbereiches, und zwar dadurch, daß eine Induktionsmaschine von einem Regelsatz beliebiger Art mechanisch angetrieben und die in den Schlupfstromkreisi desRegelsatzvord.ermotors eingeführte Sekundärspannung auch dem Sekundärteil der Induktionsmaschine zugeführt wird.The invention now enables an expansion of the known means achievable control range, in that an induction machine of one Any type of rule set mechanically driven and those in the Schlupfstromkreisi The secondary voltage introduced by the control set for the Induction machine is fed.

Eine Ausführung, die zur Erzeugung einer regelbaren Frequenz dient, zeigt Fig. i. Hier bedeutet i einen Induktionsgenerator, der eine in weiten Grenzen regelbare Frequenz in einem Netz :2 erzeugen soll. 3 und q. ist ein Regelsatz, der mechanisch mit dem Generator i gekuppelt ist. Der Induktionsvordermotor 3 des Regelsatzes wird aus dem Netz 5 gespeist. Seine Drehzahl wird mit Hilfe der mit ihm in Kaskade geschalteten Kommutatormaschine q. dadurch geregelt, daß den Schleifringen dieser Kommutatormaschine mittels des Transformators 6 eine regelbare Spannung zugeführt wird. Mit Hilfe dieser Spannung wird zugleich auch über eine Leitung 7 der Induktionsgenerator i geregelt. Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Es sei angenommen, daß sämtliche Maschinen i, 3 und q. gleichpolig, etwa sechspolig, gebaut seien und daß die Kommutatormaschine q. für einen Regelbereich von + io °% bemessen sei. Dann ist die synchrone Tourenzahl des Induktionsgenerators i und des Induktionsmotors 3 für eine Frequenz des Netzes 5 von 50 Perioden gleich iooo. Regelt man nun auf i o °/o übersynchron, so nimmt die gemeinsame Welle die Drehzahl iioo an; zugleich fließt in der Leitung 7 ein Wechselstrom von 5 Perioden. Wenn man nun - genau wie bei Maschine 3 - das sekundär der Maschine i zugeführte Dreh-£elid in gleichem Sinne wie den Läufer dieser Maschine umlaufen läßt, so ergibt sich in der Leitung 8 ein Strom mit einer Frequenz 6o; denn die Drehzahl i ioo würde synchron zur Frequenz 55r sein; hierzu kommt noch die Frequenz 5 in der Sekundärleitung 7. Würde der Satz annähernd synchron laufen, so würde in der Leitung 8 die Frequenz 50 vorhanden sein. Durch eine Regelung von io °/o an der Kommutatormaschine hat man somit eine Frequenzregelung von 2o °/" erreicht.An embodiment which is used to generate a controllable frequency is shown in FIG. Here i means an induction generator which is supposed to generate a frequency in a network that can be regulated within wide limits: 2. 3 and q. is a rule set that is mechanically coupled to generator i. The induction front motor 3 of the rule set is fed from the network 5. Its speed is determined with the help of the commutator machine q connected in cascade with it. regulated by the fact that the slip rings of this commutator machine are supplied with a controllable voltage by means of the transformer 6. With the help of this voltage, the induction generator i is also regulated via a line 7. The operation of the arrangement is as follows: It is assumed that all machines i, 3 and q. homopolar, approximately six-pole, and that the commutator machine q. is dimensioned for a control range of + io °%. Then the synchronous number of revolutions of the induction generator i and the induction motor 3 for a frequency of the network 5 of 50 periods is equal to iooo. If one now regulates to io ° / o oversynchronously, the common shaft assumes the speed iioo; at the same time, an alternating current of 5 periods flows in line 7. If you now - exactly as in machine 3 - let the rotary elid fed secondary to machine i rotate in the same way as the rotor of this machine, a current with a frequency of 60 results in line 8; because the speed i ioo would be synchronous with the frequency 55r; in addition there is the frequency 5 in the secondary line 7. If the set were to run approximately synchronously, the frequency 50 would be present in the line 8. With a regulation of 10 ° / o on the commutator machine, a frequency regulation of 20 ° / "has been achieved.

Ähnlich erhält man eine Frequenz von 40 Perioden in Leitung 8, wenn man die Kommutatormaschine i o °/o untersynchron regelt.Similarly, a frequency of 40 periods is obtained in line 8 if one controls the commutator machine i o ° / o subsynchronously.

Ein noch günstigeres Ergebnis erzielt man, wenn man die Maschine i für kleinere Polzahl als die Maschine 3 ausführt. Hat z. B. die Maschine i zwei Pole, entsprechend -synchron -300o, so erhält man, wenn der Motor 3 synchron mit dem Netz 5, also mit iooo Umdrehungen läuft, in der Leitung 8 eine Frequenz von i62/3 Perioden. Regelt man jetzt wieder um io °/o übersynchron, so läuft die Maschine i wieder mit iioo Umdrehungen, während ihren Schleifringen ein Wechselstrom von 5 Perioden zugeführt wird. Diesem entspricht, bei zwei Polen der Maschine i, eine synchrone Tourenzahl von 30o, so daß die in Leitung 8 erzeugte Frequenz synchron zur Tourenzahl 1400 ist. Das Netz :2 wird somit mit einer Frequenz von 23,3 Perioden gespeist. Man erzielt auf diese Weise mittels einer Regelung von io °/o an der Kommutatormaschine eine Frequenzregelung von 50 %.An even more favorable result can be achieved if the machine is operated i for a smaller number of poles than the machine 3 carries out. Has z. B. the machine i two Pole, corresponding to -synchronous -300o, is obtained when the motor is 3 synchronous with the network 5, that is running at 10000 revolutions, in the line 8 a frequency of i62 / 3 periods. If you now regulate again by io ° / o oversynchronously, the machine runs i again with iioo revolutions while their slip rings are an alternating current of 5 periods is fed. With two poles of machine i, this corresponds to one synchronous number of revolutions of 30o, so that the frequency generated in line 8 is synchronous for the number of tours is 1400. The network: 2 is thus with a frequency of 23.3 periods fed. In this way one achieves by means of a regulation of 10 ° / o on the commutator machine a frequency control of 50%.

Die beschriebene Regelung hat große praktische Bedeutung, wenn es z. B. gilt, eine Anzahl von elektromotorischen Einzelantrieben gemeinsam durch die zugeführte Frequenz zu regeln.The scheme described has great practical importance if there is z. B. applies, a number of electromotive individual drives together by the to regulate the supplied frequency.

Eine weitere Anwendung zeigt Fig.2. Hier bedeutet g .einen Induktionsmotor, dessen Drehzahl in weiten Grenzen geregelt werden soll.Another application is shown in Fig.2. Here g. Means an induction motor, whose speed should be controlled within wide limits.

Der Motor erhält ständerseitig eine konstante Frequenz, nämlich die Frequenz des Netzes 5, läuferseitig eine veränderliche, und zwar die Frequenz eines Hintermaschinensattes, der genau wie nach Fig. i ausgeführt ist. Durch Regelung am Transformator 6 kann ein sehr großer Regelbereich erzielt werden. Es ist ohne weiteres möglich, diesen Satz zu kompoundieren. Zu diesem Zwecke kann der Transformator 6 z. B., wie es in Fig. 2 dargestellt ist, über einen in der Zuleitung des Motors g zum Netz liegenden Stromtransformator io gespeist werden.The motor receives a constant frequency on the stator side, namely the Frequency of the network 5, a variable rotor side, namely the frequency of a Rear machine saddle, which is carried out exactly as shown in Fig. I. By regulation A very large control range can be achieved on the transformer 6. It is without further possible to compound this sentence. To this end, the transformer can 6 z. B., as shown in Fig. 2, via one in the supply line of the motor g to the network lying current transformer io are fed.

Die besondere Ausführung des Regelsatzes 3. 4 ist ganz gleichgültig; wesentlich ist nur, daß dem Induktionsvordermotor mit Hilfe eines Hintermaschinensatzes eine sekundäre Fremdspannung aufgedrückt wird. Die Erzeugung dieser Sekundärspannung kann z. B. auch durch einen Einankerumformer (Gleichstromregelsatz) erfolgen.The particular implementation of the rule set 3. 4 is completely indifferent; It is only essential that the induction front engine with the help of a rear machine set a secondary external voltage is applied. The generation of this secondary voltage can e.g. B. can also be done by a single armature converter (direct current control set).

Die Anordnung Fig. 2 ist für über- und untersynchronen Betrieb ebenfalls verwendbar. In dem einen Falle wirkt die Maschine i als Generator und führt den Schleifringen der Maschine g Energie zu; in dem anderen Falle wirkt sie als Motor und entnimmt ihre Energie dem Sekundärteil der Maschine g.The arrangement in FIG. 2 is also for over and under synchronous operation usable. In one case, the machine i acts as a generator and leads the Slip rings of the machine g Energy to; in the other case it acts as a motor and takes its energy from the secondary part of the machine g.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for generating alternating current variable Frequency by means of an induction machine, characterized in that it is of one consisting of an induction front machine and a commutator rear machine Any type of rule set mechanically driven and those in the slip circuit the secondary voltage introduced by the control set front engine also your secondary_part of the Induction machine is fed.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the induction machine for a smaller number of poles than the induction front motor of the Rule set is executed.

3. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that that the variable frequency generated in the primary part of the induction machine in the secondary circuit of a main induction motor is introduced. q .. arrangement according to Claim 3, characterized in that the in the slip circuit of the control set front engine introduced secondary voltage, under the influence of a in the Speiseleiteng des Main engine switched on compounding device of known type is.