DE515476C - Einrichtung zur Verhinderung der Gleichstromerregung von in Kaskade mit Induktionsmaschinen geschalteten Kommutatorhintermaschinen, die sowohl im Laeufer als auch im Staender erregt sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
7. JANUAR 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 515476 KLASSE 21 d² GRUPPE

Ständer erregt sind

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Dezember 1926 ab

Für die Erregung von in den Sekundärstromkreis von Induktionsmaschinen eingeschalteten Kommutatorhintermaschinen ist es bereits bekannt, die Erregung sowohl vom Ständer aus mit Schlupffrequenz durchzuführen als auch vom Läufer aus mit Netzfrequenz oder annähernder Netzfrequenz. Die Ständererregerwicklung ist dabei an die Schleifringe der asynchronen Hauptmaschine bzw. an die Bürsten der Kommutatorhintermaschine angeschlossen. Die Läufererregung erfolgt über Schleifringe und entweder über einen Regeltransformator vom Netz aus oder über eine Synchronmaschine geeigneter Frequenz. Die Anordnung hat den Vorteil, daß der Strom der Läufererregung und damit auch der vorgeschaltete Regelapparat sehr klein ausfällt, | da der größte Teil der Erregung vom Stan- j der aus mit Schlupffrequenz geliefert wird.

ao Es hat sich nun gezeigt, daß namentlich dann, wenn, die Ständererregung unmittelbar von der Kommutatorhintermaschine selbst gespeist wird, die Hintermaschine sich leicht mittels Gleichstrom wie eine gewöhnliche Gleichstromnebenschlußmaschine selbst erregen kann. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist gemäß der Erfindung die Ständererregerwicklung der Kommutatorhintermaschine so bemessen, oder sie erhält so viel festen Zusatzwiderstand, daß sich die Maschine mit ihr allein nicht selbst erregen kann, sondern daß zur Erregung unbedingt ein Erregungszuschlag von der Läuferseite her erforderlich ist.

Die Gleichstromselbsterregung von der Ständerseite aus kann in bekannter Weise dadurch unterdrückt werden, daß man für die magnetische Charakteristik der Kommutatorhintermaschine einen schwächeren Anstieg vorsieht als die erforderliche Spannung an der Ständererregerwicklung. Abb.i der Zeichnung zeigt die Spannung E am Kommutator der Hintermaschine in Abhängigkeit vom Erregerstrom/ der Ständererregerwicklung. Die Geradem stellt die Spannung dar, die erforderlich ist, um einen bestimmten Erregerstrom i durch die Ständerwicklung zu treiben. Der Widerstand der Ständererregerwicklung ist nun gemäß der Erfindung so bemessen, daß die Gerade e ständig oberhalb der Kurve E liegt. Eine Gleichstromselbsterregung ist daher nicht möglich. Wäre die Ständererregerwicklung allein vorhanden, so könnte sich die Kommutatorhintermaschine auch nicht mit der richtigen Betriebsfrequenz selbst erregen, dies wird erst durch Einfüh-

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

Dr.-Ing. e. h. Morit\ Schetikel in Berlin-Charlottenburg.

rung einer Erregung vom Läufer aus über die Schleifringe ermöglicht. Diese Erregung liefert die Spannungsdifferenz zwischen der Geradene und der Kurve/:. Für eine bestimmte Spannung E an den Bürsten der Kommutatormaschine ist dalier das Verhältnis der Ständererregung zur Läufererregung

durch das Verhältnis ==, festgelegt. Man

ίο sieht aus der Zeichnung, daß es für die Aufrechterhaltung eines bestimmten Verhältnisses der Läufer- und Ständererregung zweckmäßig wäre, wenn die Kommutatorhintermaschine stets im ungesättigten Teil der magnetischen Charakteristik arbeiten würde. Da dies aber nicht immer der Fall ist, so ist dieses Verhältnis noch mit einer gewissen· Unsicherheit behaftet auch deshalb, weil im übrigen es ausschließlich von den Ohmschen Widerständen im Kreise der Ständererregung abhängen würde. Denn innerhalb der Kommutatorhintermaschine besteht sonst keine zwangsläufige Einrichtung, welche bewirkt, daß sich die beiden Erregerwicklungen, nämlieh die Ständer- und die Läufererregung, nach einem vorgeschriebenen Verhältnis in die Erregerströme teilen. Um diesen unsicheren Zustand aus der Maschine zu entfernen, werden erfindungsgemäß die Erregerströme auf der Ständer- und Läuferseite durch Stromtransformatoren, die über Frequenzwandler verbunden sind, miteinander gekuppelt.

Abb. 2 der Zeichnung zeigt die neue An-Ordnung an einem Ausführungsbeispiel. 2 ist eine vom Netz 3 gespeiste asynchrone Hauptmaschine, mit der die Kommutatorhintermaschine 4 mechanisch gekuppelt ist. Die Kommutatorhintermaschine besitzt im Ständer eine Kompensationswicklung 7, außerdem ist eine Erregerwicklung 8 vorgesehen, die von der Sekundärseite der Asynchronmaschine 2 bzw. vom Kommutator der Hintermaschine aus mit Schlupffrequenz gespeist wird. Die Kommutatorhintermaschine wird außerdem vom Läufer aus über die Schleifringe 5 mit Netzfrequenz erregt. Um eine Selbsterregung der Konimutatorliintermaschine mit Gleichstrom zu vermeiden, ist in den Stromkreis der Erregerwicklung 8 noch ein Ohmscher Widerstand 12 eingeschaltet. Um nun außerdem zwischen dem Erregerstrom in der Wicklung 8 und dem über die Schleifringe 5 zugeführten Netzfrequenz führenden Erregerstrom des Läufers ein bestimmtes Verhältnis aufrechtzuerhalten, sind zwei Stromtransformatoren 14 und 15 vorgesehen, deren Primärwicklungen in die Stromkreise der Ständerund Läufererregung eingeschaltet sind und deren Sekundärwicklungen über einen Frequenzwandler 16 gegeneinandergeschaltet sind. Ändert sich aus irgendeinem Grunde das Verhältnis zwischen den beiden Erregerströmen, so fließt über die Stromtransformatoren ein Ausgleichsstrom, der das frühere Verhältnis herstellt. Der Frequenzwandler 16 kann für kleine Stromstärke ausgeführt werden, wenn man die Windungszahlen auf der Sekundär-' seite der Transformatoren 14 und 15 entsprechend wählt, wobei trotzdem gleichzeitig keine hohen Spannungen an seinem Kollektor auftreten. Es handelt sich bei der Anordnung nicht um die Übertragung einer Leistung oder einer Scheinleistung, sondern, nur um das Fließen eines geringen Ausgleichsstromes, wozu auch nur geringe Spannungen erforderlich sind.

In den vom Netz 3 zu den Schleifringen 5 geführten Stromkreis können außerdem noch sonstige zur Spannungsregelung und zur Beherrschung des gesamten Aggregats erforderliche elektromotorische Kräfte eingeführt werden. Es ist z. B. hierfür noch ein Stromtransformator 17 vorgesehen.

In den Stromkreis der Erregerwicklung 8 im Ständer der Kommutator hint ermaschine ist in an sich bekannter Weise noch eine Vorrichtung eingeschaltet, die die induktive Gegenspannung der Ständererregerwicklung aufhebt, damit sich die Phase des Erregerstromes nicht ändert. Es ist dazu eine vom Ankerstrom erregte Kommutatormaschine (eigenerregter Phasenschieber) 9 vorgesehen. Damit dieser eigenerregte Phasenschieber eine Spannung entwickelt, die proportional dem Quadrat des Stromes in der Wicklung 8 anwächst und gegenüber dem Strom zur Aufhebung der induktiven Komponente außerdem um 90⁰ voreilt, wird der Phasenschieber 9 mit einer Drehzahl angetrieben, die proportional der Schlupffrequenz ist. Es ist dazu ein Asynchronmotor ι ο vorhanden, der von der Sekundärseite der Maschine 2 mit Schlupf frequenz gespeist wird. Die Anordnung des Phasenschiebers 9 oder einer ahn-Hch wirkenden Vorrichtung ist notwendig, da sonst der Erregerstrom in der Wicklung 8 bei Änderung der Schlupf frequenz seine räumliche Lage ändern würde, wodurch die Regelung in unzulässiger Weise gestört wird. Außerdem würde das Verhältnis der Ständerund Läufererregung gestört werden. Selbstverständlich könnte man auch statt des eigenerregten Phasenschiebers eine ähnlich wirkende Vorrichtung vorsehen, wie Kondensatoren o. dgl.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Verhinderung der Gleichstromerregung von in Kaskade mit Induktionsmaschinen geschalteten Kommutatorhintermaschinen, die sowohl im

   Läufer als auch im Ständer erregt sind und deren Ständererregerwicklung an sich eine Selbsterregung der Maschine mit Gleichstrom zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständererregerwicklung so viel festen Zusatzwiderstand erhält, daß sich die KommutatorHntermaschine mit ihr allein nicht selbsterregen kann, sondern dazu eine Erregung vom Läufer aus erforderlich ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorhintermaschine stets im ungesättigten Teil der magnetischen Charakteristik arbeitet.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 o'der 2 zur Festlegung eines bestimmten Verhältnisses der Ständer- und der Läufererregung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerströme im Ständer und im Läufer durch Stromtransformatoren, welche über einen Frequenzwandler in leitender Verbindung stehen, miteinander gekuppelt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen