DE541635C - Einrichtung zur Spannungsregelung eines kompensierten Frequenzwandlers - Google Patents

Description

Zur Steuerung von Asynchronkaskaden muß dem Läufer der Asynchronmaschine bekanntlich eine Regelspannung mit Schlupffrequenz aufgedrückt werden, die eine lineare Funktion des Schlupfes ist. Sie kann entweder in einem mit der Asynchronmaschine direkt gekuppelten Frequenzwandler (anders benannt: läufererregte Kollektormaschine) oder in einer ständererregten Kollektormaschine erzeugt werden. Die erste Anordnung kommt für kleinere, die zweite für größere Leistungen in Betracht; bei der zweiten wird die Erregerspannung der Kollektormaschine, welche ebenfalls Schlupffrequenz hat, von einem mit der Asynchronmaschine gekuppelten Frequenzwandler geliefert, und die Steuerung der Kaskade geschieht durch die Regelung dieser Spannung. Bekanntlich ändert sich diese Erregerspannung nach einer Abhängigkeit vom

ao Schlupfe, welche neben der ersten auch die zweite Potenz des Schlupfes enthält.

Bei beiden Möglichkeiten beschränkt sich die Steuerung der Kaskade auf die Regelung der sekundären Spannung V₂ eines Frequenzwandlers, und zwar nach einer Funktion des Schlupfes in der allgemeinen Form eines Potenzpolynoms

V₂ — A + Bs + Cj². (i)

Dieim allgemeinen komplexen Größen A₁B, C sindTeilspannungen, und s ist der Schlupf der Asynchronkaskade. Für den Fall, daß man den Frequenzwandler unmittelbar auf den Läuferkreis der Asynchronmaschine schaltet, ist C gleich Null zu setzen. Wenn man Frequenzwandler ohne Ständer- (Kompensations-) Wicklung verwendet, ist die Schleifringspannung (bis auf kleine Spannungsabfälle) gleich der Kollektorspannung, und man kann diese durch zweckmäßiges Zusammenschalten von Transformatoren, Induktionsreglern, Widerständen usw., welche durch elektromechanische Regler betätigt werden, in bekannter Weise nach der vorgeschriebenen Abhängigkeit vom Schlupf (Gleichung 1) regeln (Schweizerische Patentschrift 137850).

Es ist zweckmäßig, den Frequenzwandler mit einer Kompensationswicklung im Ständer, welche in Reihe mit dem Kommutator geschaltet ist, zu versehen, weil dadurch die Kommutation verbessert wird und man dann den Schleifringen nur eine wattlose Erregerleistung zuzuführen braucht. Diese Vorteile bringen aber auch einen Nachteil mit sich: in der Kompensationswicklung wird eine der Größe nach veränderliche, vom Schlupfe abhängige Spannung induziert, welche beim Durchgang durch den Synchronismus sogar ihx Vorzeichen umkehrt. Ist die den Schleifringen des Frequenzwandlers zugeführte Span-

nung V₁, so ist die in der Kompensationswicklung induzierte Spannung

Fkomp = —SF₁. (2)

Da die dem Kommutator entnommene Spannung F]_COmm (bis auf kleine Spannungsabfälle) der Schleifringspannung V₁ gleich ist, so ist die resultierende sekundäre Spannung

F₂= V_komm + V_komp ^V₁(I-Sj (3)

und wenn V₂ durch Gleichung (1) vorge-■ schrieben ist, so muß die Schleifringspannung

ι —s

(4) gemacht werden.

Nach bekannten Verfahren ist man imstande, eine Spannung nach der Gleichung (1) zu erzeugen, aber es braucht noch besonderer Vorkehrungen zur Erzeugung der Spannung nach der Gleichung (4), wenn durch die Verwendung einer Kompensationswicklung eine Störungsfunktion, und zwar in den Nenner dieser Gleichung, eingeführt wird.

Wenn man zur Regelung der Asynchronkaskade außer anderen Apparaten einen Regeltransformator (Doppelinduktionsregler oder Stufentransformator), dessen Übersetzungsverhältnis sich proportional mit dem Schlupfe ändert, verwendet, so kann man die Regelspannung nach Gleichung (4) erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man der Primärwicklung des Regeltransformators einen Serientransformator, allenfalls mit festem, zweckmäßig gewähltem Übersetzungsverhältnis, vorschaltet, dessen Primärwicklung von der Primärspannung des Frequenzwandlers, d. h. von dessen Schleifringen gespeist wird. In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens schematisch angegeben.

In den Läuferkreis der Asynchronmaschine 1 ist der Frequenzwandler 2 eingeschaltet. Der Frequenzwandler und die Asynchronmaschine sind direkt gekuppelt. Die Erregung des Frequenzwandler wird über die Schleifringe durch den Doppelinduktionsregler 3 geregelt, dessen Läufer durch einen elektromechanischen Regler S verdreht werden. Der Primärwicklung des Doppelinduktionsreglers 3 ist ein Serientransformator 4 vorgeschaltet, dessen Primärwicklung von der Schleifringspannung des Frequenz wandler s gespeist wird.

Dem Doppelinduktionsregler 3 und dem Serientransformator 4 können noch andere Regelapparate mit konstanten oder veränderlichen Spannungen vorgeschaltet sein; in-der Figur ist das einfachste Beispiel dargestellt.

Es sei V die den in Reihe geschalteten Transformatoren 3 und 4 zugeführte Spannung, V₁ die Schleifringspannung des Frequenzwandlers 2, % und U₁ sind die Übersetzungsverhältnisse der Transformatoren 3 und 4, wobei, wie bereits bemerkt wurde, der elektroniechanische Regler 5 den Drehtransformator 3 so verdreht, daß sein Übersetzungsverhältnis dem Schlupfe proportional ist

■s · c

(S)

wo c eine geeignet gewählte Proportionalitätskonstante ist.

Für die Schleifringspannung gilt dann, wie man leicht beweisen kann, die folgende Gleichung :

I U₄^-CS

und da man das Übersetzungsverhältnis K₄ so wählen kann, daß

M₄ · C = I

wird, so gelangt man zur Gleichung V es

(7)

TT

V χ ·

I, ο
—"■' O

■(8)

welche die Form der Gleichung (4) hat, was zu erreichen war.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Spannungsregelung eines kompensierten Frequenzwandlers, dessen Schleifringspannung außer durch andere Apparate aμch durch einen Regeltransformator mit einem dem Schlupfe proportionalen Übersetzungsverhältnis geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärwicklung des Regeltransformators ein Serientransformator vorgeschaltet ist, dessen Primärwicklung von der Schleifringspannung des Frequenzwandlers erregt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen