DE540788C

DE540788C - Arrangement on three-phase cascades with permanently excited commutator rear machine

Info

Publication number: DE540788C
Application number: DE1930540788D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Harz
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1930-08-17
Filing date: 1930-08-17
Publication date: 1932-01-04

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
4. JANUAR 1932ISSUED ON
JANUARY 4, 1932

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 540788 KLASSE 21 d ² GRUPPE M 540788 CLASS 21 d ² GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. August 1930 abPatented in the German Empire on August 17, 1930

Bei der Regelung von Asynchronmaschinen mittels Kommutatorhintermaschine ist die Schlupffrequenz führende und im Ständer untergebrachte Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine häufig an eine Hilfskommutatormaschine als Zwischenerregermaschine angeschlossen . Die letztere besitzt ebenfalls Ständererregung mit Schlupffrequenz, wenn eine Ausbildung als läufererregte KommutatormaschineWhen controlling asynchronous machines by means of a commutator rear machine, the The excitation winding of the commutator rear machine that carries the slip frequency and is housed in the stator often connected to an auxiliary commutator machine as an intermediate exciter . The latter also has stator excitation with slip frequency when training as a rotor excited commutator machine

ίο und unmittelbare Erregung vom Netze zu große Abmessungen für den Regelapparat ergeben würde. Die Ständererregerwicklung der Hilfskommutatormaschine ist also in der Regel über einen Frequenzwandler an die die Erregung liefernde Netzspannung angeschlossen. Die Konstanthaltung der Phasenlage für die Kommutatorspannung der Hauptkommutatorhintermaschine bereitet dann aber erhebliche Schwierigkeiten. ίο and immediate excitation from the network too great Dimensions for the control apparatus would result. The stator excitation winding of the auxiliary commutator machine is therefore usually connected to the supply voltage supplying the excitation via a frequency converter. the Keeping the phase position for the commutator voltage of the main commutator rear machine constant but then causes considerable difficulties.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, mit der diese Schwierigkeiten auf verhältnismäßig einfachem Wege beseitigt werden. Insbesondere führen dabei sämtliche für die Regelung benötigten Organe zwar Netzfrequenz, sie sind aber, soweit sie regelbar sein müssen, nur so groß, wie es die tatsächliche Erregerleistung für die ständererregte Hilfskommutatormaschine erfordert. Die Regelapparate fallen daher sehr klein aus. Die Ständererregerwicklung der Zwischenerregermaschine ist dabei an einen vom Netz gespeisten unkompensierten Kommutatorfrequenzwandler angeschlossen. Erfindungsgemäß ist einerseits ein an das Netz angeschlossener Scheinwiderstand (insbesondere eine Drosselspule) vorgesehen, dessen Scheinverbrauch ein Vielfaches der Leistung des Kommutatorfrequenzwandlers beträgt und dessen Strom unter Zwischenschaltung regelbarer Stromwandler dem Kommutatorfrequenzwandler zugeführt ist; anderseits ist noch ein zweiter vom Netz gespeister Scheinverbraucher mit einem Vielfachen der Leistung des Kommutatorfrequenzwandlers vorgesehen, dessen Scheinwiderstand sich umgekehrt proportional dem Schlupf der Drehstromkaskade ändert und dessen Strom (zweckmäßig über einen regelbaren Stromtransformator) mit einer cjogradigen Phasenverschiebung gegenüber dem Strom des ersten Scheinwiderstandes ebenfalls dem Kommutatorfrequenzwandler zugeführt ist.The present invention relates to an arrangement with which these difficulties on relatively easily eliminated. In particular, all of the organs required for the regulation carry network frequency, However, insofar as they have to be controllable, they are only as large as the actual excitation output required for the stator-excited auxiliary commutator machine. The regulating apparatuses therefore fall very much small out. The stator exciter winding of the intermediate exciter is to one of the Mains fed, uncompensated commutator frequency converter connected. According to the invention is on the one hand an impedance connected to the network (especially a choke coil) provided, the apparent consumption of which is a multiple of the power of the commutator frequency converter and whose current is fed to the commutator frequency converter with the interposition of controllable current converters; on the other hand is a second dummy consumer, fed by the mains, with a multiple of the power of the commutator frequency converter provided whose impedance is inversely proportional to the slip of the three-phase cascade changes and its current (expediently via a controllable current transformer) with a cjogradigen phase shift the current of the first impedance is also fed to the commutator frequency converter is.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung ist an Hand des Ausführungsbeispieles der Zeichnung näher erläutert. Es bezeichnet ι die asynchrone Hauptmaschine, die durch die Kommutatorhintermaschine 2 in der Drehzahl und Phase geregelt werden soll. Die Kommutatorhintermaschine 2 wird von der ständererregten Zwischenerregermaschine 3 erregt, die ihre Erregung von dem unkompensierten Frequenzwandler 4 erhält. Die Kommutatorspannung von 2 ist stets in Phase mit dem Erregerstrom dieser Maschine. Die Erreger-The mode of operation of the arrangement according to the invention is based on the exemplary embodiment the drawing explained in more detail. It denotes the asynchronous main machine, the should be controlled by the commutator rear machine 2 in speed and phase. the Commutator rear machine 2 is excited by the stator-excited intermediate exciter machine 3, which receives its excitation from the uncompensated frequency converter 4. The commutator voltage of 2 is always in phase with the excitation current of this machine. The pathogen

*) Von dem Patentsiicher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent holder has indicated as the inventor:

Dipl.-Ing. Hermann Har\ in Berlin-Siemensstadt.Dipl.-Ing. Hermann Har \ in Berlin-Siemensstadt.

wicklung von 2 stellt aber für die speisende Spannung (Kommutatorspannung von 3) einen Scheinwiderstand mit gleichbleibendem Ohmschen und mit vom Schlupf abhängigem Blindwiderstand dar, d. h. aber, die Kommutatorspannung von 3 muß aus zwei diesen Widerständen entsprechenden Komponenten bestehen, die um 90 ° gegeneinander verschoben sind. Da die Kommutatorspannung von 3 dem Erregerstrom von 3 proportional ist, muß auch der Erregerstrom diese Komponenten aufweisen. Die Erregerwicklung von 3 bildet aber ebenfalls einen gleichbleibenden Ohmschen und einen mit dem Schlupf veränderlichen Blindwiderstand. Betrachtet man die beiden Erregerwicklungen von 2°und 3 nur als Blindwiderstände, so müßte sich die Erregerspannung von 3 kubisch mit dem Schlupf ändern, damit sich die von 2 quadratisch und die Kommutatorspannung von 2 linear mit so dem Schlupf ändert. Um die Schwierigkeiten zu umgehen, die sich daraus ergeben, eine richtig zusammengesetzte Erregerspannung für 3 zu gewinnen, werden erfindungsgemäß nicht die Spannungen, sondern die Ströme der Erregerwicklung aufgedrückt. Dies geschieht über den unkompensierten Frequenzwandler 4, bei dem bekanntlich Proportionalität zwischen Schleifringstrom und Kommutatorstrom besteht, sofern der Eigenerregerstrom des Frequenzwandlers klein gehalten wird. Unter Umständen kann dieser Erregerstrom durch Kondensatoren, die entweder wie die dargestellten Kondensatoren 12 in die Zuführungsleitungen zu den Schleifringen des Frequenzwandlers eingeschaltet oder zu diesen Schleifringen parallel geschaltet sind, kompensiert werden. Der Frequenzwandler ist nun auf der Netzfrequenzseite mit Stromverbrauchern in Reihe geschaltet, die groß gegenüber ihm sind und damit die Stromstärke in ihrem Kreis vorschreiben, unabhängig davon, was für eine Spannung an dem Frequenzwandler selbst auftritt. Einer dieser Stromverbraucher ist ein von der Drehzahl des Aggregats unabhängiger Scheinwiderstand (Drosselspule, Kondensator usw.), z. B. eine Drosselspule 5, der zweite Stromverbraucher ein vom Schlupf abhängiger Scheinwiderstand, z. B. eine mit der Hauptmaschine gekuppelte Asynchronmaschine 6, die in ihrem Schlupffrequenzkreis auf Ohmsche Widerstände, die auch in der Wicklung selbst liegen können, belastet ist. Beide Stromverbraucher liegen an der Netzspannung. Wenn die Asynchronmaschine 6 groß gegenüber dem Frequenzwandler 4 ist, dann ist das Feld in ihr stets der Netzspannung proportional, damit ist aber ihre an den Schleifringen auftretende Spannung dem Schlupf der Hauptmaschine proportional. Da die Maschine sekundär nur auf Ohmsche Widerstände belastet ist, ist auch der Sekundärstrom und damit der Primärstrom dem Schlupf proportional. Der ErregerstromHowever, winding of 2 represents one for the supply voltage (commutator voltage of 3) Impedance resistance with constant ohmic resistance and with reactance dependent on the slip dar, d. H. but, the commutator voltage of 3 must consist of two components corresponding to these resistances, which are shifted by 90 ° against each other. Since the commutator voltage of 3 is the excitation current is proportional to 3, the excitation current must also have these components. the Excitation winding of 3 also forms a constant ohmic and one with the Slip variable reactance. Looking at the two excitation windings of 2 ° and 3 are only reactive resistances, the excitation voltage of 3 should be cubic with the Change the slip so that the square of 2 and the commutator voltage of 2 are linear so the slip changes. To get around the difficulties that arise, do one right To gain composite excitation voltage for 3, according to the invention are not the Voltages, but rather the currents of the excitation winding. This is done via the uncompensated frequency converter 4, which is known to have proportionality between slip ring current and commutator current exists, provided that the self-exciting current of the frequency converter is kept small. Under certain circumstances, this excitation current through capacitors that either like the capacitors 12 shown in the feed lines to the slip rings of the frequency converter are switched on or connected in parallel to these slip rings, compensated will. The frequency converter is now on the network frequency side with electricity consumers connected in series, which are large in relation to him and thus dictate the strength of the current in their circle, regardless of what voltage occurs on the frequency converter itself. One of these electricity consumers is a Impedance resistance independent of the speed of the unit (choke coil, capacitor etc.), e.g. B. a choke coil 5, the second power consumer a dependent on the slip Impedance, e.g. B. an asynchronous machine 6 coupled to the main machine, which in their slip frequency circuit on ohmic resistances, which are also in the winding itself can lie, is burdened. Both power consumers are connected to the mains voltage. if the asynchronous machine 6 is large compared to the frequency converter 4, then the field is in it always proportional to the mains voltage, but this is what occurs at the slip rings Voltage proportional to the main engine slip. Because the machine is secondary only is loaded on ohmic resistances, is also the secondary current and thus the primary current proportional to the slip. The excitation current

der Maschine 6 kann durch parallel geschaltete Kondensatoren 11 kompensiert werden. Durch geeignete Schaltung wird der Strom von 6 gegenüber dem von 5 um 90° verschoben und beide 65 gemeinsam auf den Frequenzwandler geleitet. Damit würde die Kommutatorspannung von 2 konstant bleiben, wenn sich der Schlupf ändert. Wünscht man, daß sie sich ebenfalls mit dem Schlupf ändert, so braucht man nur mittels des 70 regelbaren Stromtransformators 7 das Stromübersetzungsverhältnis entsprechend demSchlupf zu ändern, dann ändert sich die über die Drosselspule 5 in den Erregerkreis von 3 eingeführte Stromkomponente linear und die über 75 die Asynchronmaschine 6 eingeführte Komponente quadratisch mit dem Schlupf, wie es für den gewünschten Effekt notwendig ist. Für Durchgang durch den Synchronismus legt man eine primäre Zuführung bzw. den Nullpunkt des 80 Stromtransformators an einen bestimmten Punkt der Wicklung, z. B. an die Mitte der Primärwicklung. Man kann dabei durch Verschiebung des Nullpunktes nach entgegengesetzten Richtungen hin unter- bzw. übersynchron regeln. 85 Zur Verbesserung des Leistungsfaktors kann man einen zweiten Stromtransformator 8 vorsehen, dessen Primärwicklung mit der von 7 in Reihe und dessen Sekundärwicklung mit der von 7 unter cyclischer Vertauschung parallel ge- 90 schaltet ist. Um die Hochspannung von den Regelkreisen fernzuhalten, kann man in bekannter Weise Zwischenwandler 9 und 10 vorsehen. of the machine 6 can be compensated for by capacitors 11 connected in parallel. By suitable circuit, the current of 6 is shifted by 90 ° compared to that of 5 and both 65 jointly routed to the frequency converter. This would result in the commutator voltage of 2 remain constant when the slip changes. If you wish that she would also deal with the If the slip changes, one only needs the current transformation ratio by means of the 70 controllable current transformer 7 to change according to the slip, then that introduced into the excitation circuit of FIG. 3 via the choke coil 5 changes Current component linear and the component introduced via 75 the asynchronous machine 6 square with the slip, as necessary for the desired effect. For Through the synchronism, a primary feed or the zero point of the 80th is set Current transformer to a certain point in the winding, e.g. B. to the middle of the primary winding. You can do this by shifting the zero point in opposite directions regulate under or over synchro- nously. 85 To improve the power factor can a second current transformer 8 is provided, the primary winding of which corresponds to that of 7 in Series and its secondary winding parallel to that of 7 with cyclic interchangeability is switched. In order to keep the high voltage away from the control loops, one can use a well-known Provide intermediate converters 9 and 10.

Claims

95 claims:

i. Arrangement on three-phase cascades with a stator-excited commutator rear machine, the excitation winding of which is connected to an auxiliary commutator machine also excited in the ioo stator, which is excited from the network via an uncompensated commutator frequency converter, characterized in that the commutator frequency converter (4) on the one hand has an impedance connected to the network (in particular a choke coil ) whose Schemverbrauch is a multiple of the power of the Kommutatorfrequenzwandlers, and on the other hand still over a second driven from the power bill consumer (6) with a multiple of the power of the Kommutatorfrequenzwandlers whose impedance is inversely proportional to n the slips of the three-phase ₅ cascade changes, is fed , and that the currents of the impedance (5) and the apparent consumer (6) are fed in parallel to the commutator frequency converter (4) via adjustable current transformers (7 or 8), which are expediently already in the common part of the circuits of the

Impedance resistance and the apparent consumer are switched on.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that as a slip-dependent Apparent consumer an auxiliary asynchronous machine coupled to the main asynchronous machine serves, the primary current of which is fed to the commutator frequency converter, and expedient in the secondary circuit adjustable ohmic resistances are switched on.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the excitation current of the Auxiliary asynchronous machine is compensated by capacitors connected in parallel.

4. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the choke coil and the primary winding of the auxiliary asynchronous machine each with the primary winding of one Current transformer (9, 10) are connected in series, and that the secondary windings of the two current transformers connected in parallel are those connected in series and appropriately controllable primary windings of two further current transformers (7, 8) feed their secondary windings are connected in parallel to the commutator frequency converter.

5. Arrangement according to claim 4, characterized by such a circuit of the secondary current transformers connected to the commutator frequency converter that their secondary currents are mutual Have a phase shift of 90 °.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the secondary winding one current transformer in star, the secondary winding of the second in triangle is switched with cyclic interchanging of the connections.

1 sheet of drawings

EERLTN. PRINTED IN THE