DE554016C - Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstrommaschine zur ausschliesslichen Blindleistungserzeugung, deren Staender bei asynchroner Ausbildung der Maschine mit einer Erreger- oder Kompensationswicklung versehen ist - Google Patents
Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstrommaschine zur ausschliesslichen Blindleistungserzeugung, deren Staender bei asynchroner Ausbildung der Maschine mit einer Erreger- oder Kompensationswicklung versehen istInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/42—Asynchronous induction generators
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
Zur Erzeugung reiner Blindleistung bei Wechselstrommaschinen ist eine bestimmte
Relativlage von Ständer- zu Läuferdrehfeid
erforderlich. Dies gilt ebenso für synchrone wie für asynchrone Blindleistungsmaschinen.
Bei Asynchronmaschinen wird das Läuferdrehfeld, von einer sekundären Maschine zugeführt.
Wird nun der Läufer solcher Maschinen, und zwar fremd erregten Blindleistungsmaschinen,
obwohl zur Erzeugung reiner Blindleistung eine bestimmte Relativlage vom Ständer- und Läuferdrehfeld notwendig
ist, aus irgendwelchen Gründen mit anderen umlaufenden oder drehfeldbestim-
Xg menden Maschinen gekuppelt, so läßt sich
nicht immer vermeiden, daß die blindleistungerzeugende Maschine bei asynchroner Ausbildung
dann, wenn sie eine Erreger- oder Kompensationswicklung im Ständer hat, Drehmoment erhält und daher Wattleistung
aufnimmt oder abgibt. Dies findet elektrisch i. B. bei Synchronmaschinen dadurch seinen
Ausdruck, daß zwischen Läufer- und Ständerdrehfeld die unter dem Namen D-Abweichung
a5 bekannte Winkelverschiebung auftritt. Die
Erzeugung reiner Blindleistung wird hierdurch gestört.
Erfindungsgemäß wird nun bei einer solchen Wechselstrommaschine die Erzeugung
reiner Blindleistung dadurch sichergestellt, daß ihr normalerweise fest angeordneter
Ständer derart frei beweglich gemacht wird, daß zwischen ihm und dem Läufer kein Drehmoment
entstehen kann. Wenn Ständer oder Läufer einer solchen Maschine durch Kupplung mit einer anderen umlaufenden Maschine
eine bestimmte Läuferlage erhalten und eine solche Veränderung der Betriebsverhältnisse
eintritt, daß die Blindleistungsmaschine zur Abgabe oder Aufnahme von Wirkleistung
übergehen will, so bildet sich zwischen Ständer und Läufer ein Drehmoment. Dieses Moment
verdreht den frei beweglichen Ständer so lange, bis es zu Null wird; hierdurch wird
selbsttätig die reine Blindleistungserzeugung wiederhergestellt.
Die drehbare Lagerung ist bei Kommutatorphasenschiebern mit unausgeprägten Polen
bekannt, um das durch die massive Ausbildung des Ständers erzeugte bremsende Moment auszugleichen. Ferner ist es bei
einer eigenerregten Kommutatormaschine bekannt, das äußere Joch mit dem Läufer zu
einem zusammenhängenden Eisenkörper ohne Luftspalt zu vereinigen. Bei einer derartigen
eigener regten Maschine kann jedoch die Re-
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Karl Baudisch in B erlin-Wilmersdorf.
lativlage des primären und sekundären Feldes nicht geändert werden, so daß die Drehmomentbildung
nicht verhindert und die Erzeugung reiner Blindleistung somit nicht stet
s sichergestellt werden kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. i. Hier bedeutet ι eine Antriebsmaschine,
2 einen Synchrongenerator und 3 eine Synchronmaschine, die nach der Erfindung mit frei beweglichem Ständer ausgeführt
ist. Diese Maschine muß infolge dieses Umstandes reine Blindleistung aufnehmen oder
abgeben, was bei bisherigen Ausführungen, d. h. bei Ausführung der Maschine 3 mit
festem Ständer, nicht möglich war, da in diesem Falle die Erzeugung von Blindleistung
in der Maschine 3 davon abhängig war, ob die Maschine 2 eine größere oder kleinere Belastung
hatte und der Läufer gegenüber dem Feld des Ständers 2 eine andere Lage annehmen
mußte.
Infolge der Kupplung der Maschine 3 mit der Antriebsmaschine werden die Verluste
dieser Maschine von der Antriebsmaschine her unmittelbar gedeckt. Es werden hierdurch
also· zusätzliche Verluste zum Teil vermieden, die dadurch entstehen, daß beim Arbeiten
der Maschine 3 als frei laufender Synchronmotor bekannter Art die Verluste dieses
Motors vollständig aus dem Netz 4 gedeckt werden müssen, wobei der Wirkungsgrad des
Generators 2 die zusätzlichen Verluste verursacht.
Weitere Anwendungen der Erfindung zeigen die Fig. 2, 3 und 4, in denen Kaskaden dargestellt
sind, die entweder nur Blindleistung oder Wirk- und Blindleistung abzugeben in der Lage sind. In Fig. 2 wird eine Kaskade,
bestehend aus Induktionsvordermaschine 5 und Kommutatorhintermaschine 6, von einem
Synchronumformer 7, 8 erregt. Die Maschine 6 hat eine Kompensationswicklung. In normaler Weise ausgeführt, könnte sie sowohl
drehzahlregelnd als auch rein erregend wirken. Wird der Ständer dieser Maschine gemäß
der Erfindung beweglich gemacht, so ist die Drehzahlregelung ausgeschlossen, und die
Maschine kann nur erregend wirken. Je nach dem Drehmoment der Vordermaschine wird
der Ständer der Erregermaschine nach beiden Seiten so ausschwingen, daß reine Blindleistungserzeugung
sichergestellt ist. Die Maschine 6 kann mit Läufer- oder Ständererregung ausgeführt werden. Bei läufererregten
Maschinen, die zur Erregung oder Drehzahlregelung dienen und wie in Fig. 2 von einem Synchronerregerumformer erregt
werden, können bei Belastungsstößen oder bei periodischen Schwankungen der Netzfrequenz
Pendelungen auftreten, bei denen die Umformer 7, 8 mit Wirkleistung beaufschlagt
werden, obgleich diese bei normalem Betrieb durch die Kompensierung der Maschine 6
ausgeschlossen sind. Diese Pendelungen können durch die über Erregerumformer gegebene
elastische Kupplung mit dem Netz Resonanzerscheinungen zur Folge haben, die den Betrieb
empfindlich beeinflussen. Führt man nun aber auch Maschine 7 mit schwenkbar gelagertem Ständer aus, so erhält man eine
völlig unelastische Anordnung, die auf Pendelungen nicht anspricht und gleichsam als
Dämpfung für die Pendelungen des Hauptmaschinensatzes wirkt. Hierbei muß dafür Sorge getragen werden, daß nach den Belastungsstößen
der Ständer 7 in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt. Es kann auch zwischen die Maschinen 6 und 7 bei fester
Anordnung ihrer Ständer eine ständererregte kompensierte Erregermaschine 20 mit beweglichem
Ständer (in Fig. 2 gestrichelt) gelegt werden, die jeden Wirkleistungsaustausch zwischen 6 und 7 ausschließt.
In Fig. 3 ist die Induktionsvordermaschine 5 mit der Kommutatormaschine 6 nur elektrisch 8S
verbunden. Diese wird daher von einem besonderen Synchronmotor 10 angetrieben. Ihre
Erregung erfolgt mit der Drehzahlfrequenz des Vordermotors durch eine weitere Synchronmaschine
9. Auch hier sind durch die Wirkung der beiden Synchronmaschinen 9 und 10 Pendelungen nicht ausgeschlossen, die
am besten unter Sicherstellung der Erzeugung reiner Blindleistung dadurch vermieden
werden, daß die Maschinen 6 oder 9 mit beweg-lichem Ständer ausgeführt werden.
Die Gefahr des Auftretens von Pendelungen besteht auch bei doppelt gespeisten Maschinen
in Verwendung als Kopiermotoren. Insbesondere hat sich diese Erscheinung bei i°o
Kopiermotoren in Verbindung mit elektrisch gekuppelten Frequenzwandlern, wie sie Fig. 4
zeigt, bemerkbar gemacht. Die Induktionsvordermaschine 5 ist hier mit einem Frequenzwandler
11 elektrisch gekuppelt, der von dem Kopiermotor 12 angetrieben wird. Wird
der Frequenzwandler schleifringseitig von einem Synchronumformeraggregat 13, 14 gespeist,
so wird seine erregende Wirkung durch einen frei beweglichen Ständer der Maschine
13 sichergestellt und Pendelungen, die durch den Kopiermotor 12 hervorgerufen
werden, durch Beweglichkeit dieses Ständers ausgeglichen.
Bei allen derartigen Maschinen mit beweglichem Ständer besteht eine gewisse Pendelgefahr
dadurch, daß die Massen des beweglichen Ständers selbst in Schwingungen geraten können und durch das Hinundherehen
dieser Massen ein unerwünschter Wirkleistungsfluß auf den Läufer übertragen wird,
indem sich die beim Pendeln des Ständers
auftretende kinetische Energie desselben in elektrische Leistung umsetzt, und umgekehrt.
Dies kann dadurch vermieden werden, daß an dem Ständer eine mechanische Dämpfungseinrichtung
bekannter Art oder auch eine elektrische Dämpfung in Form eines Dämpferkäfigs
angebracht wird.
Die Verwendung einer Wechselstrommaschine mit frei beweglichem Ständer innerhalb
einer Anordnung nach Fig. 5 läßt eine neue Wirkung der Erfindung erkennen. Die Induktionsvordermaschine 5 ist hier wieder
mit der kompensierten Kommutatormaschine 6 mit frei beweglichem Ständer gekuppelt, und
zur Aufrechterhaltung der Kompensationsstellung ist die Bürstenbrücke mit dem frei
beweglichen Ständer fest verbunden. Die Maschine 6 erhält ihren Antrieb von einem besonderen
Motor 15, während sie schleif ringseitig aus dem Netz über einen Transformator
16 erregt wird. Wenn jetzt die Maschine mit einer ganz beliebigen Drehzahl von
dem Motor 15 angetrieben wird, so läuft der frei bewegliche Ständer der Maschine 6 von
selbst mit einer solchen Periodenzahl um, daß die Unstimmigkeit von Erregerfrequenz
gegen Schlupffrequenz jeden beliebigen Wert annehmen kann, so daß es z. B. möglich ist,
Motor 5 mit Schlupffrequenz oder mit einer anderen Frequenz laufen zu lassen, die etwa
durch eine zweite drehzahlregelnde Hintermaschine bestimmt wird, die auf einen weiteren
Satz Schleifringe 19 des Vordermotors einwirkt. Diese zweite Sintermaschine kann
beliebiger Natur sein; sie kann fremd angetrieben oder mit der Maschine 5 gekuppelt
sein. Eine derartige Anordnung wird besondere Vorteile aufweisen, wenn man mit Rücksicht
auf die Leistung oder die Überlagerung zweier verschiedener Charakteristiken zwei
Hintermaschinen verwenden will und dadurch für die Maschine 6 eine starre Kupplung umgehen
kann, während vielleicht die andere Hintermaschine schlüpfend, z. B. mit Riemen,
gekuppelt wird. Eine solche Anordnung hat besondere Bedeutung auch dadurch, daß die
Kupplung von zwei Hintermaschinen mit einer Vordermaschine oft konstruktive und räumliche Schwierigkeiten bereitet. Aus der
Anordnung nach Fig. 5 geht hervor, daß es überhaupt möglich ist, blindleistungerzeugende
Maschinen mit willkürlicher Drehzahl laufen zu lassen, ohne daß man auf die abgegebene
Frequenz Rücksicht zu nehmen braucht. Da der Ständer sich automatisch auf die Läuferdrehzahl einstellt, so ist überhaupt
jeder Zusammenhang zwischen Antriebsdrehzahl und gelieferter Frequenz verschwunden.
Es kann also die Drehzahl konstant, die Frequenz variabel, die Frequenz konstant und die Drehzahl variabel oder es
können beide konstant oder beide variabel sein. Diese Erkenntnis kann man sehr vorteilhaft
für Asynchrongeneratoren selbständiger Art anwenden.
Eine solche Anordnung wird in Fig. 6 gezeigt. Die Induktionsmaschine 5 wird von
einer Kraftmaschine angetrieben und von der Kommutatorhintermaschine 6 über die Synchronmaschine
7 erregt, die von einer besonderen Kraftmaschine 17 angetrieben ist. Die
Anordnung ist geeignet, Spannung und Frequenz in einem Netz 4 stabil aufrechtzuerhalten.
Bei bisher bekannten Ausführungen der Maschine 7 bzw. der Maschine 6 mußte die
Drehzahl der Antriebsmaschine 17 genau der Netzfrequenz angepaßt sein, wenn das Netz
noch durch andere Generatoren gespeist wird. Das Parallelarbeiten der Maschine 5 in dieser
Erregerschaltung mit anderen Generatoren war daher erschwert, und man mußte für den
Fall der Zuschaltung solcher Generatoren eine Umschaltung in der Erregung, beispielsweise
auf Netztransformatoren, vornehmen. Diese Umschaltung fällt fort, wenn der Ständer der
Maschine 6 frei beweglich gemacht wird, da sich dann die Erregerfrequenz stets der durch
die Netzfrequenz und die Ant-riebsdrehzahl der Maschine 6 bestimmten Schlupffrequenz go
anpaßt.
Die Anordnung ist auch geeignet, die Verwendung nur elektrisch gekuppelter Hintermaschinen
6 für Asynchrongeneratoren selbständiger Art zu ermöglichen, wobei die besonderen
Vorteile darin liegen, daß man in der Wahl der Drehzahl des Erregermaschinensatzes
freie Hand hat.
Claims (7)
- Patentansprüche:ι. Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstrommaschine zur ausschließlichen Blindleistungserzeugung, deren Ständer bei asynchroner Ausbildung der Maschine mit einer Erreger- oder Kompensationswicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch ihr Ständer derart frei beweglich eingerichtet ist, daß zwischen ihm und dem Läufer kein Drehmoment entstehen kann.
- 2. Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstrommaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Maschine als Wechselstromkommutatormaschine die Bürstenbrücke mit dem Ständer starr verbunden ist.
- 3. Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechsel Stromkommutatormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in den Läuferkreis einer asynchronen Vordermaschine geschaltet ist.
- 4· Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstromsynchronmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erregung einer in den Läuferkreis einer asynchronen Vordermaschine eingeschalteten Kommutatormaschine dient.
- 5. Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstromkommutatormaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit frei umlaufendem Ständer ausgeführt und mit frei wählbarer Drehzahl angetrieben ist.
- 6. Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstromsynchronmaschine nach Anspruch 4 für generatorischen Betrieb der asynchronen Vordermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Motor mit vom Netz unabhängiger Drehzahl angetrieben ist.
- 7. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der frei bewegliche Läufer eineDämpfungsanordnung mechanischer oder elektrischer Art aufweist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES74376D DE554016C (de) | 1926-05-02 | 1926-05-02 | Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstrommaschine zur ausschliesslichen Blindleistungserzeugung, deren Staender bei asynchroner Ausbildung der Maschine mit einer Erreger- oder Kompensationswicklung versehen ist |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE554016C true DE554016C (de) | 1932-07-04 |
Family
ID=7504611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DES74376D Expired DE554016C (de) | 1926-05-02 | 1926-05-02 | Mechanisch angetriebene, fremd erregte Wechselstrommaschine zur ausschliesslichen Blindleistungserzeugung, deren Staender bei asynchroner Ausbildung der Maschine mit einer Erreger- oder Kompensationswicklung versehen ist |
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Country | Link |
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DE (1) | DE554016C (de) |
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1926
- 1926-05-02 DE DES74376D patent/DE554016C/de not_active Expired
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