DE515011C - Regelanordnung fuer Asynchronmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 22. DEZEMBER 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d 2 GRUPPE

Regelanordnung für Asynchronmaschinen Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. März 1925 ab

Die Drehzahl und der Leistungsfaktor der Asynchronmaschinen wird durch die Größe und Phasenlage einer in den Schlupfstromkreis eingeführten Spannung bestimmt. Es ist bekannt, diese Spannung mit Hilfe eines Gleichstromfeldes oder mehrerer solcher Felder zu beeinflussen.

Abb. ι zeigt eine Anordnung dieser Art. ι bedeutet hier die asynchrone Vordermaschine, ίο die mit einer Gleichstromhintermaschine 3 mechanisch gekuppelt ist. 2 bedeutet einen Einankerumformer, der wechselstromseitig mit den Schleifringen der Maschine 1, gleichstromseitig mit dem Kommutator der Maschine 3 elektrisch verbunden ist. Der Einankerumformer 2 und die Maschine 3 erhalten ihre Erregungen 4 und 5 von einem besonderen Gleichstromnetz 8, und diese Erregungen sind durch die Regler 6 und 7 beliebig einstellbar. Aus der Anordnung geht hervor, daß Regler 7 die Drehzahl und Regler 6 den Leistungsfaktor der Asynchronmaschine beeinflußt.

Bei solchen Einrichtungen sind nun selbsttätige Kompoundierungsanordnungen vorgeschlagen worden, bei denen man den Belastungsstrom der Hauptmaschine mit Hilfe eines Stromtransformators über einen Einankerumformer auf das Feld 4 wirken läßt. Derartige Anordnungen wirken nur in begrenztem Maße, da das Verhältnis der Spannungen auf der Gleich- und Wechselstromseite des Hilfseinankerumformers konstant ist und außerdem ein Stromtransformator normaler Bauart nur geringe Spannungswerte überträgt. Für den praktischen Betrieb sind jedoch Anordnungen erwünscht, in denen mit Hilfe einer gegebenen Transformatorspannung oder auch einer kleinen Änderung dieser Spannung irgendeine Gleichstromspannung sich erzielen läßt.

Erfindungsgemäß kann bei Einrichtungen der beschriebenen Art die Kompoundierung vervollkommnet oder der Leistungsfaktor geregelt werden, wenn eine jedes dieser Gleichstromfelder wahlweise beeinflussende, mittels Kommutators Gleichstrom abgebende Maschine angeordnet ist. Diese Hilfsmaschine muß entweder unmittelbar oder über einen Transformator vom Belastungsstrom der Asynchronmaschine über eine deren Phasenzahl entsprechende Anzahl von —■ an gleichmäßig verteilte Punkte der Läuferwicklung angeschlossenen — Schleifringen erregt werden, und ihr Anker muß entgegengesetzt dem Drehsinne des ihm zugeführten Drehfeldes synchron mit der Frequenz des Belastungsstromes angetrieben werden.

Die' Hilfsmaschine ist in Abb. 2 schematisch dargestellt. Sie besitzt einen Gleichstromanker mit Kommutator und den Gleichstrombürsten 9 und 10, an denen der die Gleichstromfelder 4 und 5 beeinflussende Gleichstrom abgenommen wird. Die Gleichstromwicklung ist mit zwei um

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Albrecht Pagenstecher in Berlin-Wilmersdorf.

i8o elektrische Grade versetzten Punkten an zwei Schleifringe ii gelegt, über die der ,Belastungsstrom oder ein von diesem abhängiger Wechselstrom, z.B. der sekundäre Strom eines Stromwandlers, zugeführt wird. Die Maschine kann ohne Ständer ausgeführt werden, und nur zum Zwecke eines geeigneten Kraftlinienschlusses kann ein rotierender oder feststehender Eisenring vorgesehen werden. Diese ίο Maschine wird nun genau synchron mit dem erregenden Belastungsstrom angetrieben, und „ zwar entgegen dem Drehsinne des ihm zugeführten Drehfeldes. Während jedoch bei einem normalen Einankerumformer das drehstromseitig zugeführte Feld dieselbe Richtung hat wie das durch die Gleichstrombürsten festgelegte Feld, wird bei der Maschine nach Abb. 2 die räumliche Lage des Feldes so eingestellt, daß es bei reiner Wattbelastung senkrecht zur Gleichstrombürstenachse steht. Dieses Feld 12 erzeugt dann wie bei jeder läufererregten Maschine in der Gleichstromwicklung eine Gleichstromspannung an den Bürsten 9 und 10. Ändert sich jetzt der Hauptstrom seiner Phase nach, so verschiebt sich von selbst die Lage des Läuferfeldes, und die Gleichstromspannung wird nunmehr nur noch von derjenigen Komponente erzeugt, die auf der durch die Gleichstrombürsten festgelegten Richtung senkrecht steht. Die Anordnung spricht mithin nur auf eine Änderung des Wattstromes an. Die Größe des Blindstromes hat hier keinen Einfluß auf die Regelung.

Mit einer geringen Änderung der Maschine nach Abb. 2 kann man auch die Blindleistungserzeugung in Abhängigkeit vom Belastungsstrom selbsttätig regem. Hierzu ist es natürlich notwendig, daß der von der Maschine nach Abb. 2 erzeugte Gleichstrom dem den Leistungsfaktor bestimmenden Felde 5 der Abb. 1 zugeführt wird. Die Einrichtung muß hierbei so getroffen werden, daß bei geringer Wattbelastung eine hohe Zusatzspannung für die Wicklung 5 der Abb. 1 von der Maschine nach Abb. 2 erzeugt wird, und umgekehrt. Zu diesem Zwecke wird auf den Ständer der Maschine nach Abb. 2, wie Abb. 3 zeigt, eine besondere Wicklung 13 angeordnet. Diese Wicklung 13 wird mit Gleichstrom von einer besonderen Gleichstromquelle aus gespeist und wirkt dem Feld 12 entgegen. Ist die Belastung des Antriebes, also das Feld 12, Null, so wird der asynchrone Drehstromantrieb voll erregt und arbeitet als Blindleistungsmaschine. Bei Vollast dagegen wirkt das Feld 12 dem Feld 13 so stark entgegen, daß lediglich eine Erregung des Antriebes erfolgt, um den Leistungsfaktor desselben auf 1 zu bringen.

Eine Schaltung für eine derartige Regelung

zeigt Abb. 4. In dieser Abbildung bedeuten die Bezeichnungen 1 bis 8 dasselbe wie in Abb. i. Neu hinzugekommen ist ein Maschinensatz, bestehend aus einem Antriebsmotor 14 und zwei gleichstromerzeugenden Maschinen 15 und 16 gemäß den Abb. 2 und 3, die von einem Stromtransformator 17 erregt werden. An sich sind diese Maschinen 15 und 16 unter dem Namen Danielson-Umformer bereits bekannt. Die Gleichstromspannung der Maschine 16 ist in den Erregerstromkreis der Maschine 2 und die Gleichstromspannung der Maschine 15 in den Erregerstromkreis der Maschine 3 eingefügt. Die Maschine 16 entspricht mit einer zusätzlichen Wicklung 18 der Gleichstrommaschine der Abb. 3, die Maschine 15 dagegen der Gleichstrommaschine der Abb. 2. Die Erregerwicklung der Maschine 16 ist noch über einen Regelwiderstand ig geführt. Die Maschine 15 wirkt drehzahlregelnd und erzeugt eine 11m so größere Spannung, je größer der Wirkbelastungsstrom ist, bewirkt also einen selbsttätigen Drehzahlabfall. Die Maschine 16 beeinflußt den Leistungsfaktor und erzeugt um so größere Spannung, je niedriger der Wirkbelastungsstrom ist. Sie veranlaßt also Blindleistungserzeugung bei Leerlauf.

Durch eine solche Anordnung kann die Maschine stets voll, sei es zur Wirkleistungs- oder Blindleistungserzeugung, ausgenutzt werden. Die Anordnung ergibt daher einen kompoundierten Regelsatz mit selbsttätig aufrechterhaltener maximaler Ausnutzung.

Die Anordnung der Abb. 3 erhält eine weitere Bedeutung, wenn sie für Drehzahlregelung benutzt wird. Das konstante Feld 13 kann dann für eine gewünschte Grunddrehzahl bemessen werden, so daß bei Belastung ein Drehzahlabf all herbeigeführt wird, gleichgültig ob die Grunddrehzahl über- oder untersynchron ist. Denn in einem Falle wirkt das Feld 12 bei Belastung in gleichem Sinne und im anderen im entgegengesetzten Sinne wie das Feld 13. Auf diese Weise wird jedesmal der asynchrone Drehstromantrieb zur niedrigeren Drehzahl gezwungen. Die Lage des Vektors 12 kann, um die Wirkung des Belastungsstromes zu verstärken oder zu i°5 vermindern, gegebenenfalls verändert werden, und zwar mit bekannten Mitteln, z. B. durch Verdrehung der Bürsten 9 und 10, durch Verdrehung des Läufervektors, mit Hilfe verstellbarer Getriebe oder drehbaren Ständers der Antriebsmaschine ο. dgl. m. Die Anordnung läßt sich für Drehstrommaschinen in gleicher Weise wie für Wechselstrommaschinen sowie im Generatorbetrieb anwenden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Regelanordnung für Asynchronmaschinen, bei denen die Drehzahl und die Blindleistungserzeugung durch eine mittels einer Kommutatormaschine in den Sekundär-Stromkreis eingeführte Spannung bestimmt wird, die von Gleichstromfeldern abhängig

   ist, gekennzeichnet durch eine jedes dieser Gleichstromfelder wahlweise beeinflussende, mittels Kommutators Gleichstrom abgebende Maschine (Gleichstromregelmaschine nach Art des Danielsonschen Umformers), die entweder unmittelbar oder über einen Transformator vom Belastungsstrom der Asynchronmaschine über eine deren Phasenzahl entsprechende Anzahl von an gleichmäßig verteilte Punkte der Läuferwicklung angeschlossenen Schleifringen erregt ist und deren Anker entgegengesetzt dem Drehsinne des ihm zugeführten Drehfeldes synchron mit der Frequenz des Belastungsstromes angetrieben ist.
2. 2. Regelungsverfahren von Asynchronmaschinen mit einer Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorbürsten der Gleichstromregelmaschine in eine Lage senkrecht zur Riehtung des von der Wattkomponente des Belastungsstromes hervorgebrachten Erregerfeldes gedreht werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromregelmaschine eine von einer konstanten Gleichstromspannung gespeiste Ständerwicklung erhält, deren Feld so gerichtet ist, daß es dem vom Wechselstrom erzeugten Felde entgegenwirkt.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Gleichstromregelmaschine zur Regelung entweder der Drehzahl oder der Blindleistung vorgesehen ist, oder daß zwei Gleichstromregelmaschinen vorgesehen sind, von denen die eine zur Regelung der Drehzahl, die andere zur Regelung der Blindleistung dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen