DE509280C - Einrichtung zur Kompensation der induktiven Spannungen in niederfrequenten Stromkreisen von Regelsatzschaltungen - Google Patents

Description

Es sind Regelsatzschaltungen für Asynchronmaschinen bekannt, bei denen nicht nur der dem Läufer der Asynchronmaschinen entnommene und den Kollektorwicklungen von Hintermaschinen zugeführte Strom eine niedere Frequenz hat, sondern bei denen auch die Hintermaschinen (oder andere Hilfsmaschinen) mit niedriger Frequenz erregt werden. Bei derartigen Schaltungen bereitet die durch das Drehfeld der Hintermaschine induzierte Spannung niedriger Frequenz Schwierigkeiten für die Anbringung einer Regelung. Dies ist z. B. der Fall, wenn verlangt wird, daß die dem Läufer der Asynchronmaschine aufgedrückte Regelspannung dem Schlupf dieser Maschine proportional sein soll, was insbesondere zur Konstanthaltung des Stromes bei schwankender Netzfrequenz von Vorteil ist. Die Regelung der an die Schleifringe der Asynchronmaschine abgegebenen Spannung muß im wesentlichen durch die Veränderung der Feldstärke der Kommutatorhintermaschine bewirkt werden. Dies geschieht durch Änderung des Stromes in der Erregerwicklung. Um den richtigen Strom durch die Erregerwicklung hindurchzutreiben, müssen dieser Spannungen zugeführt werden, welche den Ohmschen Verlust der Erregerwicklung und den induktiven Spannungsabfall berücksichtigen. Während der erste konstant und unabhängig von der Frequenz ist, ist der zweite mit der Schlüpfung stark veränderlich und bringt dadurch in das Regelsystem eine Spannungskomponente hinein, die im allgemeinen unerwünscht ist. Den Einfluß dieser Spannungskomponente auf den Erregerstrom hat man bekanntlich durch Einschalten eines verhältnismäßig großen Ohmschen Widerstandes in den Stromkreis zu unterdrücken versucht, der die dem Schlupf der Hauptmaschine proportionale Spannung liefert.

Eine bessere Lösung des Problems ergibt sich aber, wenn man den unerwünschten induktiven Spannungsabfall vollständig aufhebt. Das ist möglich durch Verwendung eines eigenerregten Phasenschiebers, der in den Erregerstromkreis eingeschaltet wird. Angenommen, es sei eine bestimmte Frequenz in der Erregerwicklung vorhanden und ein bestimmter Strom, so wird in der Wicklung neben dem Ohmschen Spannungsabfall ein induktiver erzeugt, welcher dem Strom um 90⁰ nacheilt. Führt man nun den gleichen Strom in einen eigenerregten Phasenkompensator, so kann man diesen so bemessen und mit einer solchen Drehzahl betreiben, daß die gleiche Spannung entsteht. Sie ist dem Strom proportional, eilt ihm jedoch um 90⁰ vor. Die beiden genannten Spannungskomponenten heben sich dann auf, und die Ohmsche Spannungskomponente bleibt allein übrig.

Vollkommene Kompensation unter allen Be-

triebsumständen ist bei diesem Verfahren aber nur vorhanden, wenn die Schlupffrequenz konstant ist. Das ist aber gerade bei den Regelaggregaten nicht der Fall. Ganz besonders stark ist die Frequenzänderung, wenn die Regelaggregate in der Nähe des Synchronismus zu arbeiten haben, was sehr häufig vorkommt. Nach der Erfindung wird diesem Mangel dadurch abgeholfen, daß die ίο Drehzahl des Phasenkompensators zwangsläufig proportional zum Schlupf des Aggregates verändert wird. Dann erzeugt der Phasenkompensator eine voreilende Spannung, die erstens dem Strom und zweitens dem Schlupf des Aggregates proportional ist, und die Kompensation ist somit stets vollständig.

Die Drehzahl des Phasenkompensators kann dadurch in der gewünschten Weise verändert werden, daß er durch einen Asynchronmotor angetrieben wird, dessen Primärwicklung von Schlupfströmen der asynchronen Hauptmaschine gespeist wird. Diese Schlupfströme können auch entweder durch Reihenschaltung oder durch Parallelschaltung zu anderen Schlupfstrom führenden Kreisen entnommen werden. Ist der Schlupf der asynchronen Hauptmaschine ο (Synchronismus), so wird der Antriebsmotor stillstehen und im Phasenkompensator keine Spannung erzeugt werden. Entspricht der Schlupf einer Frequenz von beispielsweise fünf Perioden, so wird der Motor die entsprechende Geschwindigkeit annehmen und daher die Spannung am Phasenkompensator proportional dem Wert 5 werden. Der Antrieb durch einen Asynchronmotor ist insofern noch nicht vollkommen genau, weil dieser Asynchronmotor selbst einen Schlupf annehmen kann. Statt der gewünschten Frequenz 5 würde man z. B. nur die Frequenz 4,8 erhalten, so daß die Proportionalität mit dem Hauptschlupf nicht ganz gewahrt ist. Wenn es erforderlich ist, dem noch abzuhelfen, kann man den Phasenschieber mit einem Differentialgetriebe antreiben, dessen Grunddrehzahl durch eine vom Netz gespeiste Synchronmaschine und dessen veränderliche Drehzahl vom Regelaggregat aus geliefert wird. Die Differenz beider wirkt auf das dritte Rad des Differentialgetriebes, mit welchem der Phasenschieber verbunden ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform, bei der der Phasenschieber durch einen mit Schlupfstrom gespeisten Asynchronmotor angetrieben wird, während Fig. 2 eine Ausf iihrungsform zeigt, bei der er von einem Differentialgetriebe aus angetrieben wird, dessen Grundzahl durch eine vom Netz gespeiste Synchronmaschine und dessen veränderliche Drehzahl vom Regelaggregat aus geliefert wird. In beiden Figuren ist die aus dem Netz η gespeiste Hauptmaschine, deren Geschwindigkeit geregelt wird, mit« bezeichnet und die Hintermaschine, die mit ihr mechanisch gekuppelt ist, vcuxk. Dem Ständer der Hintermaschine wird ein Erregerstrom aus dem Netz über den Regeltransformator t und den Frequenzwandler/ zugeführt, der mit ihr mechanisch gekuppelt ist. Aus einer besonderen Läuferwicklung der Hauptmaschine a wird an den Schleifringen e eine dem Schlupf dieser Maschine proportionale Spannung entnommen. Diese wird über die mit der Hauptmaschine mechanisch gekuppelte Hilfsmaschine g geführt, die die Frequenz der Spannung erhöht und sie über den Transformator s dem Erregerkreis des Frequenzwandlers/ zuführt. Um den Einfluß der induktiven Kornponente der Erregerwicklung der Hintermaschine k in ihrem Erregerkreis zu kompensieren, ist nach der Erfindung an diesen Kreis ein eigenerregter· Phasenschieber ρ angeschlossen. Zur Kompensation der induktiven ⁸S Spannungskomponente im Primärkreis der Maschine g dient bei der Anordnung nach Fig. 1 in gleicher Weise ein Phasenschieber h, während bei der Anordnung nach Abb. 2 ein Widerstands angeordnet ist, der den Einfluß der induktiven Spannungskomponente unterdrückt.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird der Phasenschieber von einem asynchronen Motor m angetrieben, der von dem Frequenzwandler mit Strom von Schlupffrequenz gespeist wird. In Fig. 2 ist an Stelle der Asynchronmaschine ein Differentialgetriebe d vorgesehen, das auf der einen Seite mit einem aus dem Netz 11 gespeisten Synchronmotor V too und auf der anderen Seite mit dem Frequenzwandler/ gekuppelt ist. Diese Anordnung sichert die genaue Proportionalität der Drehzahl des Phasenschiebers mit dem Schlupf der Hauptmaschine.

Man könnte auch einen Phasenschieber und einen Ohmschen Widerstand nebeneinander zur Unterdrückung der induktiven Spannungskomponente im Erregerkreis verwenden. Der Ohmsche Widerstand könnte tio ferner durch einen Reihenschlußmotor ersetzt werden, der ebenfalls eine verlustlose Regelung ergibt, weil seine Energie an die Hauptmaschine oder eine andere Maschine, die ein Drehmoment braucht, durch mechanische Kupplung mit einer dieser Maschinen weitergegeben werden kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche :,

   i. Einrichtung zur Kompensation der induktiven Spannungen in niederfrequen-

   ten Stromkreisen von Regelsatzschaltungen, gekennzeichnet durch in niederfrequente Stromkreise eingeschaltete eigenerregte Phasenschieber, deren Antriebsdrehzahl dem Schlupf der Hauptmaschine möglichst genau proportional ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Phasenschiebers ein gewöhnlicher Asynchronmotor dient, dessen Primärteil aus einem der niederfrequenten Kreise des Maschinensatzes gespeist wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber mit einem Differentialgetriebe verbunden ist, das ihn mit einer Drehzahl entsprechend der Differenz der Drehzahlen einer netzgespeisten Synchronmaschine und des zu regelnden Maschinensatzes antreibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen