DE571044C

DE571044C - Synchroner ein- oder mehrphasiger Wechselstrom-Gleichstrom-Motorgenerator, insbesondere fuer Triebfahrzeuge (Umformerlokomotiven)

Info

Publication number: DE571044C
Application number: DE1930571044D
Authority: DE
Inventors: Ing Dr Alfred Grabner
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1930-10-23
Filing date: 1930-11-28
Publication date: 1933-02-23

Description

Synchroner ein- oder mehrphasiger Wechselstrom-Gleichstrom-Motorgenerator, insbesondere für Triebfahrzeuge (Umformerlokomotiven) Die Erfindung bezieht sich auf einen Motorgenerator mit synchronem Antrieb zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom, bei dem die Gleichspannung betriebsmäßig veränderlich ist, vorzugsweise auf Einphasenstrom-Gleichstrom-Umformer für Triebfahrzeuge (Umformerlokomotiven). Bei bekannten Umformern dieser Art ist das Wechselstromnetz wechselnd mit Blindstrom belastet. Die bisher verwendeten Mittel zur Phasenverbesserung passen sich den wechselnden Betriebszuständen des Umformes nicht an und versagen vor allem bei der betriebsmäßigen Spannungsregelung der Gleichstromseite. Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen die Erregung des Synchronmotors in Abhängigkeit von der Leistung des Generators geregelt wird, zum Zwecke, den Leistungsfaktor des Motorgenerators auf einem praktisch brauchbaren Wert zu halten. Mit diesen Anordnungen ist es aber nicht möglich, den Leistungsfaktor bei Leerlauf sowie 'bei kleineren Belastungen des Generators in der gewünschten Weise zu regeln. Bei Leerlauf und bei kleineren Belastungen des Generators richtet sich die Erregung des Synchronmotors bei diesen Anordnungen im wesentlichen allein nach der Spannung des Generators; der Leistungsfaktor schwankt daher in diesem Fall- in weiten Grenzen.
Nach der Erfindung wird der Synchronmotor mittels in Abhängigkeit von der Gleichstromleistung (Produkt aus Spannung und Strom) selbsttätig veränderlicher Felderregung auf praktisch unveränderlichen Leistungsfaktor geregelt. Der Leistungsfaktor kann hierbei auf den Wert l oder sogar auf einen negativen Wert gebracht werden, wodurch der Umformer phasenverbessernden kapazitiven Blindstrom an das Wechselstromnetz abgibt. Die Regelung des Synchronmotors auf konstanten Leistungsfaktor kann gemäß der Erfindung entweder durch von der Gleichstromleistung abhängige wattmetrische Relais erfolgen, die die Erregung des Motors beeinflussen, oder beispielsweise durch die im nachstehenden beschriebene Erregeranordnung. Der Synchronmotor besitzt z. B. eine wesentlich belastungsunabhängige und eine im wesentlichen von der Leistung abhängige Felderregung oder Erregerkomponente. Er hat beispielsweise zwei Erregerwicklungen oder Gruppen von solchen, wovon die eine gleichbleibenden Erregerstrom, die andere einen von der jeweiligen Leistung des Gleichstromgenerators abhängigen Erregerstrom führt. Es können aber auch beide Erregerkomponenten in einer Erregerwicklung des Synchronmotors wirksam sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Schaltbild vereinfacht wiedergegeben. Aus der Fahrleitung a wird über einen Transformator ä ein Synchronmotor c gespeist, der den Gleichstromgenerator d treibt. Der Gleichstromgenerator speist die Reihenschlußmotoren e, f, g eines Triebfahrzeuges. Von der Welle des Umformersatzes wird eine Nebensdnlußerregermaschine k getrieben, .die eine praktisch gleichbleibende Erregerspannung an das mittels Feldreglers i regelbare Erregersystem des Generatorsd und an die eine Erregerwicklung j des Synchronmotors c abgibt. Die zweite Erregerwicklung k des Synchronmotors wird aus einer von der Belastung des Gleichstromgenerators - abhängigen Hilfsmaschine l gespeist. Diese wird von dem an der Spannung des Gleichstromgenerators d liegenden fremderregten Motor m getrieben und durch eine vom Belastungsstrom des Generators d durchflossene Erregerwicklung n fremderregt. Dieser Motorgenerator 1, m läuft mit einer der Bürstenspannung des Generators d verhältnisgleichen Drehzahl, und die Bürstenspannung des Hilfsgenerators l ist dem Produkt von Bürstenspannung und Belastungsstrom des Generators d annähernd proportional, also der jeweiligen Leistung des Generators d verhältnisgleich. Damit diese Beziehung nicht durch die magnetische Sättigung gestört wird, arbeitet die Hilfsmaschine 1 betriebsmäßig im ungesättigten Teil ihrer Charakteristik. Da der Generator l auf den unveränderlichen Widerstand der Erregerwicklung k des Synchonmotors c arbeitet, ist der dort hinfließende Erregerstrom gleichfalls der Leistung des Gleichstromgenerators d proportional. Wenn die Erregerwicklung j des Synchronmotors c gerade dessen notwendige Leerlauferregung deckt und die Erregerwicklung k die Ankerrückwirkung kompensiert, so ändert sich die durch beide Erregerwicklungen hervorgerufene Gesamterregung selbsttätig, derart, daß der Leistungsfaktor dauernd auf dem Wert l bleibt, unabhängig davon, welche Belastung des Gleichstromgenerators mit dem Feldregler i eingestellt wird. Die beiden Erregerwicklungen können auch zu einer einzigen doppelt gespeisten Wicklung vereinigt sein.
Bei der beschriebenen Anordnung bleibt. wie schon gesagt, der Leistungsfaktor selbsttätig-konstant. Der Wirkungsgrad des Motorgenerators c, d wird für Teilbelastungen verbessert. Der Dauerkurzschlußstrom entspricht, da die Maschine c nicht dauernd übererregt sein muß, jeweils der Lasterregung, lind auch der plötzliche Kurzschlußstrom kann auf ein erträgliches Maß beschränkt werden. Die Kippgrenze des Synchronmotors c steigt selbsttätig mit der Belastung, und der Motor kann daher besser ausgenutzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHL: i. Synchroner ein- oder mehrphasiger Wechselstrom-Gleichstrom-Motorgenerator mit betriebsmäßig in weiten Grenzen veränderlicher Gleichspannung, insbesondere für Triebfahrzeuge (Umformerlokomotiven), dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor (c) mittels in Abhängigkeit von der Gleichstromleistung (Produkt aus Spannung und Strom) selbsttätig veränderlicher Felderregung auf praktisch unveränderlichen Leistungsfaktor geregelt wird.
2. Motorgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor (c) eine wesentlich belastungsunabhängige und eine im wesentlichen von der Leistung abhängige Felderregung oder Erregerkomponente besitzt.
3. Motorgenerator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor (c) zwei Erregerwicklungen oder Gruppen (j, k) von solchen besitzt, wovon die eine gleichbleibenden Erregerstrom, die andere einen von der jeweiligen Leistung des Gleichstromgenerators (d) abhängigen Erregerstrom führt.
4. Motorgenerator nach. Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Gleichstrombelastung abhängige Erregung oder Erregerkomponente von einer Hilfsmaschine (L) mit veränderlicher Drehzahl geliefert wird.
5. Motorgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der, die belastungsabhängige Erregung oder Erregerkomponente liefernden Hilfsmaschine (l) sich verhältnisgleich zur Klemmenspannung .des Gleichstromgenerators ändert.
6. Motorgenerator nach Anspruch 4 öder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den belastungsabhängigen Erregerstrom liefernde Hilfsgenerator (L) von einem an der Bürstenspannung des Gleichstromgenerators (d). liegenden Motor (m) getrieben wird.
7. Motorgenerator nach Anspruch i oder einem der Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den belastungsabhängigen Erregerstrom liefernde Hilfsgenerator (l) vom Belastungsstrom des Gleichstromgenerators (d) fremderregt wird. B. Motorgenerator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Erregung des Synchronmotors (c) selbsttätig durch wattmetrische Relais auf konstanten Leistungsfaktor des Motors geregelt wird.