DE538303C

DE538303C - Frequency converter for arbitrary distribution of consumer energy to two multi-phase networks, power plants or groups of power plants

Info

Publication number: DE538303C
Application number: DEA47455D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1926-04-07
Filing date: 1926-04-07
Publication date: 1931-11-12

Description

Wenn ein Abnehmer elektrischer Arbeit sich an ein mehrphasiges Wechselstromnetz anschließt, welches von zwei Kraftwerken gespeist wird, so kann er aus kaufmännischen 5 oder technischen Gründen wünschen, selbst bestimmen zu können, zu welchen Anteilen JV₁, JV₂ seine Leistung JV_C sich auf die Kraftwerke verteilen soll. In Abb. ι ist beispielsweise der einfache Fall zugrunde gelegt, daß zweiIf a consumer of electrical work connects to a multi-phase alternating current network, which is fed by two power plants, he may wish, for commercial or technical reasons, to be able to determine the proportions JV ₁ , JV _{2 to which} his power JV _C is based on the To distribute power plants. In Fig. Ι, for example, the simple case is based that two

ίο ungefähr gleich große Kraftwerke y4 und B den Abnehmer C beliefern, welcher an einer Verbindungsleitung der Kraftwerke angeschlossen ist.
Das Schaubild der Abb. 2 zeigt, welche Belastungen der beiden Kraftwerke bei gegebener Gesamtbelastung sich einstellen, die nach rechts abfallende Gerade zeigt die Charakteristik (Frequenz V_x abhängig von der Leistung N_A) des Kraftwerkes A, die nach links abfallende Gerade die entsprechende Charakteristik des Kraftwerkes B. Bei letzterer ist die Leistung von rechts nach links aufgetragen. Der Abstand der beiden vertikalen Nullinien α und b ist die augenblickliehe Gesamtbelastung JV beider Kraftwerke einschließlich der Leistung JV_C. Der Schnittpunkt P liefert in bekannter Weise die beiden Leistungen N_a und Nb, welche sich von selbst unter dem Einfluß der Kraftmaschinenregler einstellen (natürliche Belastungsverteilung) . Damit sind aber auch die Anteile JV₁ und JV₂ festgelegt, zu welchen JV_C von beiden Kraftwerken geliefert wird, so daß die gewünschte Verteilung nur dadurch erreicht werden kann, daß eines der beiden Kraftwerke oder beide auf Wunsch des Abnehmers ihre Regler verstellen.ίο Power plants y4 and B of roughly the same size supply customer C , who is connected to a connecting line between the power plants.
The diagram in Fig. 2 shows the loads on the two power plants for a given total load, the straight line falling to the right shows the characteristic (frequency V _x depending on the power N _A ) of power plant A, the straight line falling to the left the corresponding characteristic of the power plant B. In the latter, the power is plotted from right to left. The distance between the two vertical zero lines α and b is the instantaneous total load JV of both power plants including the power JV _C. The point of intersection P supplies the two powers N _a and Nb in a known manner, which are set automatically under the influence of the engine controller (natural load distribution). However, this also _{defines the proportions JV 1} and JV ₂ to which JV _{C is} supplied by both power plants, so that the desired distribution can only be achieved if one of the two power plants or both adjust their controllers at the request of the customer.

Um einem an zwei Kraftwerke angeschlossenen Abnehmer die Möglichkeit zu geben, die von ihm benötigte Energie willkürlich auf die beiden Kraftwerke zu verteilen, wird gemäß der Erfindung ein Phasenzahltransformator mit mindestens einem mehrschenkligen Eisenkern mit feststehenden Wicklungen als Frequenzwandler (Leistungsschieber) verwendet, dessen Primärwicklung an das eine und dessen vielphasige Sekundärwicklung über eine Kommutierungseinrichtung an das andere Netz angeschlossen ist, wobei die Kommutierungseinrichtung mit einer Geschwindigkeit betätigt wird, die der gewünschten Verteilung der Verbrauchsenergie auf die beiden Kraftwerke entspricht.In order to give a customer connected to two power plants the opportunity to to distribute the energy it needs arbitrarily between the two power plants According to the invention, a phase number transformer with at least one multi-legged Iron core with fixed windings used as a frequency converter (power slider), its primary winding to one and its polyphase secondary winding to the other via a commutation device Network is connected, the commutation device at a speed is actuated, which corresponds to the desired distribution of the consumption energy between the two power plants.

Die Wirkungsweise einer derartigen Einrichtung veranschaulicht Abb. 3, welche mit Abb. 2 übereinstimmt mit dem Unterschied, daß jetzt beide Frequenzen an der Anzapfstelle des Verbrauchers C etwas verschieden sind. Das Kraftwerke arbeitet in dem in der Abb. 3 dargestellten Belastungsfalle mit einer etwas höheren Frequenz (Betriebspunkt P der Charakteristik) als das Kraftwerk B (Betriebspunkt Q der Charakteristik). Wie die Abb. 3 zeigt, ist jetzt die BelastungThe mode of operation of such a device is illustrated in Fig. 3, which corresponds to Fig. 2 with the difference that now the two frequencies at the tap of the consumer C are slightly different. In the load case shown in Fig. 3, the power plant operates at a slightly higher frequency (operating point P of the characteristic) than power plant B (operating point Q of the characteristic). As Fig. 3 shows, the load is now

des Kraftwerkes A gegenüber der in der Abb. 2 dargestellten natürlichen Belastung gefallen (Na'< Na), diejenige des anderen Kraftwerkes entsprechend gestiegen. Zur praktischen Verwirklichung dieses Gedankens könnte man nun zwar auch die zum Kraftwerk^ führende Leitung an den Ständer, die zum Kraftwerks führende Leitung an den Läufer einer asynchronen Maschine ίο anschließen, oder umgekehrt, und den Läufer entsprechend der Frequenzdifferenz langsam drehen. Diese Vorrichtung würde aber zwei Nachteile besitzen.of power plant A has fallen compared to the natural load shown in Fig. 2 (Na '<Na), that of the other power plant has increased accordingly. To put this idea into practice, one could connect the line leading to the power station to the stator, the line leading to the power station to the rotor of an asynchronous machine, or vice versa, and slowly turn the rotor according to the frequency difference. However, this device would have two disadvantages.

Erstens müßte dem Läufer eine wenn auch gegenüber der Durchgangsleistung verhältnismäßig kleine mechanische Leistung zugeführt bzw. entnommen werden, zweitens würde die Durchgangsleistung transformatorisch zwischen zwei Wicklungen übertragen, welche gegeneinanderbewegt werden und in Nuten eingebettet sein müssen, was bei größeren Leistungen zu teuren Konstruktionen führen würde.First, the runner would have to have an even if proportionate to the throughput small mechanical power can be supplied or withdrawn, secondly, the throughput power would be between transfer two windings, which are moved against each other and must be embedded in grooves, what with larger Services would lead to expensive constructions.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung durch die Verwendung eines ruhenden Phasenzahltransformators in Verbindung mit einer umlaufenden Kommutierungseinrichtung. Das eine Netz wird an drei Punkten der Primärwicklung des Phasenzahltransformators, einer feststehenden, eisengeschlossenen Drehfeldwicklung, angeschlossen. Die vielphasige Sekundärwicklung des Phasenzahltransformators liegt an einem festen Kommutator. Auf dem Kommutator schleift ein dreiphasiger umlaufender Bürstensatz, welcher über Schleifringe mit dem anderen Netz in Verbindung steht. Eine derartige Anordnung wirkt in bekannter Weise als Frequenzwandler, welcher Leistung von einem Netz ins andere überträgt, ohne selbst Leistung zu erzeugen oder (abgesehen von den Verlusten) zu verbrauchen. Die Drehzahl der Bürsten entspricht der Frequenzdifferenz. Der Abnehmer kann entweder an den Primärklemmen oder an den Sekundärklemmen des Frequenzwandlers angeschlossen sein.The invention avoids these disadvantages by using a stationary phase number transformer in connection with a rotating commutation device. One network is at three points the primary winding of the phase number transformer, a fixed, iron-closed Rotating field winding, connected. The polyphase secondary winding of the phase number transformer is due to a fixed commutator. A three-phase rotating brush set grinds on the commutator, which is connected to the other network via slip rings. Such a one The arrangement acts in a known way as a frequency converter, which transfers power from one network to another without itself Generate or consume power (apart from the losses). The speed of the brushes corresponds to the frequency difference. The consumer can either use the primary terminals or connected to the secondary terminals of the frequency converter.

Die Drehfeldwicklung braucht nicht, wie es zunächst scheinen könnte, in Nuten untergebracht zu werden. Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem dies nicht der Fall ist und welches daher für große Leistungen geeignet ist. Hier ist die an den Kommutator angeschlossene Wicklung erzeugt durch eine I2phasige Polygonschaltung, welche durch Unterteilung zu einer beliebig vielphasigen (im Beispiel 24phasigen) mit großer Annäherung gemacht werden kann. Die I2phasige Schaltung kommt nach Abb. 4 durch elektrische Verkettung zweier primär an die eine Leitung» angeschlossener Dreischenkeltransformatoren A und'.B zustande.The rotating field winding does not need to be accommodated in slots, as it might seem at first sight. Fig. 4 shows an embodiment in which this is not the case and which is therefore suitable for large powers. Here the winding connected to the commutator is generated by an I2-phase polygon circuit, which can be made into any multi-phase (in the example 24-phase) with a large approximation by subdividing it. The I2-phase circuit comes about according to Fig. 4 by electrical concatenation of two three-legged transformers A and B, which are primarily connected to one line.

Die Primärwicklung V, b", V" des Transformators A ist in Stern, diejenige c', c", c'" des Transformators B in Dreieck geschaltet. Die Sekundärwicklungen a", d", d'" und e', e", e'" sind in der gezeichneten Weise zu einer Polygpnschaltung vereinigt. Die Anzapfstellen ι bis 24 der Wicklung sind mit den gleichbezifferten Stegen des Kommutators f verbunden. Auf diesem schleifen die Bürsten g', g"> g"\ welche über die Schleifringe h mit der anderen Leitung k in Verbindung stehen. Das Vektordiagramm der Spannungen am Kommutator zeigt Abb. 5.The primary winding V, b ", V" of the transformer A is connected in star, the one c ', c ", c'" of the transformer B is connected in delta. The secondary windings a ", d", d '' and e ', e', e '' are unified in the shown manner to a Polygpnschaltung. The taps ι to 24 of the winding are connected to f with the like-numbered bars of the commutator. In this the brushes g ', g ">g" \, which are connected to the other line k via the slip rings h, grind. The vector diagram of the voltages on the commutator is shown in Fig. 5.

Das vielphasige Spannungspolygon kann auch auf andere Weise erzeugt werden. So z. B. zeigt Abb. 6 das Schema einer 24phasigen Anordnung mittels der allgemeinen Zickzackschaltung eines Transformators. Es kann die Zickzackschaltung auch bei zwei Transformatoren Verwendung finden. So zeigt Abb. 7 ebenfalls eine 24phasige Anordnung, bei welcher die ausgezogenen Linien die Spannungsvektoren des einen, die gestrichelten Linien die Vektoren des anderen Transformators darstellen. Homologe Spannungen beider Transformatoren sind um 30⁰ gegeneinander verdreht, z. B. dadurch, daß die Primärwicklung des einen in Stern, diejenige des anderen in Dreieck geschaltet ist.The polyphase stress polygon can also be generated in other ways. So z. B. Fig. 6 shows the scheme of a 24-phase arrangement by means of the general zigzag connection of a transformer. The zigzag connection can also be used with two transformers. Fig. 7 also shows a 24-phase arrangement in which the solid lines represent the voltage vectors of one transformer and the dashed lines the vectors of the other transformer. Homologous voltages of both transformers are twisted against each other ^{by 30 0, z.} B. in that the primary winding of one is connected in star, that of the other in delta.

Statt-des Kommutators können nach der Erfindung auch Einzelschalter verwendet werden, es sind dann jeweils drei einpolige oder ein dreipoliger Einzelschalter eingeschaltet. Die Gesamtzahl der dreipoligen Schalter ist dabei gleich der Phasenzahl. Die Ein- bzw. Ausschaltung erfolgt zyklisch.Instead of the commutator, after the Invention also single switches can be used, there are then three single-pole or a three-pole single switch switched on. The total number of three pole switches is equal to the number of phases. Switching on and off takes place cyclically.

Die Erfindung' ist nicht nur auf zwei Netze oder zwei Kraftwerke beschränkt, sondern es können auch mehrere Kraftwerke verwendet werden, sofern die Kraftwerke in zwei Kraftwerksgruppen mit unter sieh gleichen und parallel arbeitenden Kraftwerken zusammengefaßt werden können. Der Frequenzwandler gemäß der Erfindung verbindet dann jeweils zwei Kraftwerksgruppen.The invention 'is not limited to just two networks or two power plants, but it Multiple power plants can also be used, provided the power plants are in two power plant groups summarized with the same and parallel working power plants can be. The frequency converter according to the invention then connects two power plant groups.

Claims

Claims ■

i. Frequency converter for the arbitrary distribution of consumer energy two multi-phase networks, power plants or groups of power plants that work with approximately the same frequency by a stationary phase number transformer arranged at the consumer point with at least one multi-limbed iron core, its primary winding to the one network and its polyphase secondary winding to the other network via a commutation input direction is connected; those with one of the desired distribution of the

consumer energy operated on the two power plants corresponding speed will.

2. Frequency converter according to claim i, characterized in that the multi-phase circuit of the frequency converter is in a polygonal or general zigzag circuit.

3. Frequency converter according to claim 1, characterized in that the multi-phase circuit of the frequency converter is created by combining two transformers, their primary windings are connected in star or delta.

4. Frequency converter according to claim 1 or the following, characterized in that that the commutator of the frequency converter consists of a series of individual switches that are connected by a rotating Switching drum can be switched on cyclically.

1 sheet of drawings