DE510818C - Kaskadenschaltung einer Asynchronmaschine mit einem kompensierten, schleifringseitigerregten Frequenzumformer - Google Patents

Description

Erfolgt die Kompensierung einer Asynchronmaschine durch Kaskadenschaltung mit einem kompensierten Frequenzumformer (Frequenzumformer mit Kompensationswicklung), so ist es möglich, den Frequenzumformer durch eine besondere Antriebsmaschine anzutreiben, die ihrerseits mit dem Hauptmotor in keiner zwangsläufigen elektrischen Verbindung zu stehen braucht. Die Reihenschaltung der Primärwicklung eines Asynchronmotors mit dessen Rotor über eine vom Hauptmotor mechanisch unabhängige Hilfsvorrichtung ist bekannt. Als Hilfsvorrichtung wurde z. B. ein fremderregter, nicht kompensierter Frequenzumformer angegeben. Ferner ist das Anbringen einer Kompensationswicklung im Stator des Frequenzumformers ein bekanntes Mittel zur Verbesserung der Kommutation. Nicht erkannt hat man, daß durch Anbringung der Kompensationswicklung der Frequenzumformer ein Drehmoment erhält und dadurch eine wechselseitige Beeinflussung mit der Drehmomentcharakteristik des Antriebsmotors entsteht, wodurch das Strombelastungs- diagramm der Hauptmaschine nach Wunsch beeinflußt werden kann.

Demgegenüber betrifft der Erfindungsgegenstand eine Kaskadenschaltung ieiner Asynchronmaschinemiteinemkompensierten, schleifringseitig erregten Frequenzumformer, bei welcher die Größe von Kompensation und Schlüpfung der Asynchronmaschine durch den Drehmomentverlauf der von der Asynchronmaschine völlig unabhängigen Antriebsmaschine asynchronen Charakters des Frequenz-Umformers bestimmt und durch Veränderung des Drehmomentverlaufs der Antriebsmaschine einstellbar ist. Die Erregung des Frequenzumformers erfolgt dabei entweder durch eine konstante Spannung oder durch eine Spannung, die aus einer konstanten Komponente und einer vom Speisestrom der Asynchronmaschine abhängigen Komponente zusammengesetzt ist.

Der kompensierte Frequenzumformer formt die ihm durch die Schleifringe der Hauptmaschine zugeführte oder über die Schleifringe entnommene Energie in mechanische Energie um, die zwischen Frequenzumformer und Antriebsmaschine über die gemeinsame Welle ausgetauscht wird.

Bei von Fall zu Fall zu treffender Wahl der Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik der Antriebsmaschine zwingt ein stabilisierendes Drehmoment den Rotor des Frequenzumformers in den Gleichgang mit dem Rotor des Hauptmotors. Der Rotor des Frequenzumformers und damit dessen an den Schleifringen

der Hauptmaschine liegende Spannung drehen sich relativ zur Rotor-EMK von selbst in diejenige Phasenlage, für welche das Drehmoment der Antriebsmaschine des Frequenz-Umformers entgegengesetzt gleich dem Drehmoment des Frequenzumformers wird. Diese Bedingung ist bei zwei Rotorstellungen bzw. Phasenlagen erfüllt, jedoch ist nur die eine stabil, und zwar diejenige, weiche relativ

ίο zur Rotor-EMK voreilt, also eine kompensierende Spannungskomponente besitzt. Nur für diese Phasenlage der Kompensationsspannung bringt eine Beschleunigung des Frequenzumformers in der Antriebsrichtung eine Vergrößerung der elektrischen Leistung des Frequenzumformers und damit eine entsprechende Vergrößerung des Gegenmomentes. Die Phasenlage der Frequenzumformer-EMK in Abhängigkeit der Schlüpfung ist durch den Ver-

ao lauf der Drehmoment charakteristik des Antriebsmotors gegeben und kann deshalb mit dieser verändert werden. Für jede Belastung ist es möglich, sofern Wert darauf gelegt wird, das Drehmoment des Antriebsmotors so zu wählen, daß die drehzahlregelnde Komponente der Frequenzumformerspannung klein wird.

In Fig. ι der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des ErfLndungsgegen-Standes dargestellt. Der Einfachheit halber ist im Schema nur eine Phase des Drehstromsystems gezeichnet. Das Drehstromnetz 1 ist mit der Statorwicklung der Asynchronmaschine 2 verbunden, die mit dem kompensierten Frequenzumformer 3 in Kaskade geschaltet ist. Der Frequenzumformer 3 ist schleifringseiüg vom Netz aus über den Erregertransformator 4 mit konstanter Spannung erregt. Natürlich könnte die Erregung auch über einen mit dem Stator der Asynchronmaschine 2 in Serie geschalteten Stromtransformator erfolgen, oder es kann auch eine Kombination der im Schema angegebenen Nebenschlußerregung mit der soeben erwähnten Serieerregung in Anwendung kommen.

Die Bürsten auf der Kommutatorseite des

Frequenzumformers sind über die Kompensationswicklung mit den Schleifringen der Asynchronmaschine 2 verbunden. Der frei umlaufende Frequenzumformer wird durch den Asynchronmotor S angetrieben, dessen Rotorkreis einen regelbaren Schlüpfungswiderstand 6 enthält.

Durch Verändern des Schlüpfungswiderstandes wird die Drehmomentcharakteristik des Antriebsmotors geändert und damit auch auf sehr einfache Weise die Ortskurve des Statorstromes der Hauptmaschine 2.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Diese Schaltung unterscheidet sich von der Schaltung Fig. 1 nur dadurch, daß der Antrieb des Frequenzumformers mit konstantem Drehmoment erfolgt. Als Antriebsmaschine ist zu diesem Zweck ein Drehstrommotor 5' mit Doppelkäfiganker gewählt, der eine kleinere Polzahl besitzt als der mit ihm direkt gekuppelte Frequenzumformer. Ist dieser beispielsweise sechspolig und der Doppelkäfigankermotor S' nur vierpolig, so arbeitet der Motor S' mit etwa 43 »/0 Schlüpfung und gibt deshalb ein konstantes Drehmoment ab innerhalb der kleinen Tourenschwankungen des Aggregates von Leerlauf bis Vollast der Hauptmaschine.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kaskadenschaltung jeiner Asynchronmaschine mit einem kompensierten, schleifringseitig erregten Frequenzumformer, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe von Konrpensation und Schlüpfung der Asynchronmaschine durch den Drehmomentverlauf der von der Asynchronmaschine völlig unabhängigen Antriebsmaschine asynchronen Charakters des Frequenzumformers bestimmt und durch Veränderung des Drehmomentverlaufs der Antriebsmaschine einstellbar ist, und daß der Frequenzumformer entweder von einer konstanten Spannung oder von einer Spannung, die aus einer konstanten Komponente und einer vom Speisestrom der Asynchronmaschine abhängigen Komponente zusammengesetzt ist, erregt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen