DE528834C - Schaltanordnung zur Kompensierung des Blindwiderstandes von Wicklungen, die Wechelstroeme veraenderlicher Frequenz fuehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
4. JULI 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. April 1927 ab

Es liegt manchmal die Aufgabe vor, den Blindwiderstand von einphasigen oder mehrphasigen Wicklungen, die Strome veränderlicher Frequenz führen, ganz oder teilweise zu kompensieren. Eine solche Aufgabe kommt beispielsweise bei der Regelung von asynchronen Maschinen vor, bei welchen die in Frage kommenden Wicklungen von Strömen der Schlupffrequenz v₀ — ν = s · v₀ durchflössen werden.

Bei der hier in Frage kommenden Anordnung wird das Ziel durch eine fremd angetriebene asynchrone Maschine erreicht. Die Primärwicklung dieser Maschine wird in den Stromkreis des zu kompensierenden Blindwiderstandes eingeschaltet, während die Sekundärwicklung durch Kondensatoren belastet wird.

An sich ist es bereits bekannt, bei der Verwendung von Kondensatoren zwecks Kompensierung von Blindströmen in Wechselstromkreisen den Kondensator über einen Transformator in den Wechselstromkreis einzuschalten. Demgegenüber wird bei der Eras findung zwischen dem Kondensator und dem Wechselstromkreis eine rotierende Hilfsasynchronmaschine eingeschaltet, wobei außerdem der Wechselstromkreis veränderliche Frequenz aufweist. Der dabei erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß es bei geeignetem Antrieb der Hilfsasynchronmaschine möglich ist, in den Wechselstromkreis einen negativen, der primären Frequenz proportionalen Blindwiderstand einzuführen.

Hinsichtlich des Antriebes der asynchronen Maschine sind zwei Fälle zu unterscheiden. Endweder wird die asynchrone Hilfsmaschine (Kondensatormaschine) von der Welle der Hauptmaschine so angetrieben, daß die Frequenz im sekundären Stromkreis der Hilfsmaschine gleich der Netzfrequenz wird, oder aber es wird die Kondensatormaschine mit konstanter oder nahezu konstanter Drehzahl so angetrieben, daß ihre sekundäre Periodenzahl ein Mehrfaches der größten in Betracht kommenden primären Periodenzahl wird.

Im ersten Falle, also wenn die Hilfsmaschine von der Hauptmaschine unmittelbar angetrieben wird, ist ν gleich v_c, wenn mit ν so bzw. νc die Periodenzahlen bezeichnet werden, die den Drehzahlen und den Polpaarzahlen der Haupt- bzw. der Kondensatormaschinen entsprechen. Es sind also

η
"6ο"

6o

wenn man mit p und p_c die Polpaarzahlen

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. e. h. Johann Ossanna, Dipl.-Ing. Hans Graner und Dipl.-Ing. Frit\ Hofmann in München.

und mit η und n_c die Drehzahlen der Haupt- bzw. der Kondensatormaschinen bezeichnet. In diesem Falle sind, wie es sich

ίο gegeben, wenn dabei

k — —

α = ι-

knCOC

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gesetzt wird.

In diesen Gleichungen bedeuten:

r_y und r₂ den primären bzw. den sekundären Ohmschen Widerstand der Kondensatormaschine,

^₁ und k₂ den primären bzw. den sekundären Blindwiderstand der Kondensatormaschine bei v₀ Perioden,

σ den totalen Streuungskoeffizienten,

s=- die Schlüpfung der Hauptmaschine,

^Vo

co = 2 π v₀ die Kreisfrequenz bei der Netzperiodenzahl und

C die Kapazität je Phase in Farad.

Die Gleichungen 2 zeigen, daß es tätsäch-

r =,

t\r ■ O · /2-1 ~

und α durch

ot — i-

gegeben, wenn dabei

v_c

V₀

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ist. In diesem Falle ist es nicht möglich, einen negativen Blindwiderstand zu gewinnen, der genau der Schlüpfung j der asynchronen Hauptmaschine proportional ist, da ja in Gleichung^ α mit s veränderlich ist. Man kann aber das Ziel praktisch genügend genau erreichen, wenn man nämlich

-^- groß gegenüber dem maximal in Betracht

kommenden Wert von s wählt. Diese zweite Antriebsart hat gegenüber der ersten den Vorteil, daß r wesentlich weniger veränderlich ist.

Hinsichtlich der Größe und damit auch der Kosten der erforderlichen Kondensatoren sind die zwei Anordnungen gleichwertig.

An Stelle der Kondensatoren im sekundären Stromkreis der asynchronen Maschine (Konnachweisen läßt, der Wirk- bzw. der Blindwiderstand der primären Wicklung der Kondensatormaschine durch die Gleichungen

s-L·

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lieh möglich ist, mit Hilfe der vorliegenden Anordnung einen negativen, der Schlüpfung proportionalen Blindwiderstand zu erzeugen. Dieselben Gleichungen 2 zeigen aber auch, daß auch der Wirkwiderstand r sich mit der Schlüpfung j ändert, was in einzelnen Fällen unerwünscht sein kann. Die Veränderlichkeit von r kann, abgesehen von dem in vielen Fällen ausreichenden Mittel einer zweckentsprechenden Wahl von α und -y-, entweder

durch die bekannte künstliche Vergrößerung des Ohmschen Widerstandes des Stromkreises oder durch Einführung einer Kommutatormaschine mit dazugehörigem Kopplungstransformator unschädlich gemacht werden.

Im zweiten Falle, in welchem die Kondensatormaschine mit konstanter oder nahezu konstanter Drehzahl angetrieben wird, sind r und k durch die Gleichungen

a* σ — a ■k,

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densatorniaschine) können auch irgendwelche andere Apparate oder Maschinen treten, die so wie die Kondensatoren die Eigenschaft haben, den sekundären Stromkreis kapazitiv zu belasten.

Beispielsweise könnte hier ein Phasenkompensator oder ein induktiv belasteter Frequenzumformer verwendet werden. Beide Maschinen müßten dabei mit konstanter oder annähernd konstanter Drehzahl übersynchron angetrieben werden, also so, daß die durch ihre Drehzahl und Polpaarzahl bedingte Periodenzahl größer als die sekundäre Periodenzahl der Kondensatormaschine wird. Die Anwendung eines übersynchroa umlaufenden Frequenzumformers ermöglicht den Ersatz der kapazitiven Belastung durch eine induktive, während bei Anwendung eines Phasenkompensators selbstverständlich keine u^ sonstige Belastung in Betracht kommt.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltanordnung zur Kompensierung des Blindwiderstandes von Wicklungen, die Wechselströme veränderlicher Fre-

   quenz führen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis dieser Wicklungen die Primärwicklung einer fremd angetriebenen asynchronen Maschine, deren Sekundärwicklung mit Kondensatoren belastet ist, eingeschaltet ist.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die asynchrone Maschine so angetrieben wird, daß

   ίο die Periodenzahl· auf der Sekundärseite konstant wird.
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die asynchrone Maschine mit konstanter oder annähernd konstanter Drehzahl so angetrieben wird, daß ihre sekundäre Periodenzahl ein Mehrfaches der größten in Betracht kommenden Schlupfperiodenzahl ist.
4. 4. Schaltanordnung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß im sekundären Stromkreis der. asynchronen Maschine (Kondensatormaschine) an Stelle der Kondensatoren in an sich bekannter Weise irgendwelche andere Apparate oder Maschinen eingeschaltet sind, die genau so wie die Kondensatoren die Eigenschaft besitzen, einen voreilenden Strom aufzunehmen.
5. 5. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kondensatoren ein übersynchron angetriebener Phasenkompensator verwendet wird.
6. 6. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kondensatoren ein übersynchron angetriebener, induktiv belasteter Frequenzumformer verwendet wird.