DE577352C - Anordnung zur UEbertragung der Bewegung einer Geberwelle auf doppelt gespeiste Wechselstrommotoren mittels Periodenumformer - Google Patents

Description

• Anordnung zur übertragung der Bewegung einer Geberwelle auf doppelt gespeiste Wechselstrommotoren mittels Periodenumformer Der Gegenstand der Erfindung betrifft Motorrelaisanordnungen mit doppelt gespeisten Drehfeldmotoren, die vollkommen .synchron von einer leicht beweglichen Geberwelle gesteuert werden. Dabei wird den Ständer-bzw. Läuferwicklungen dieser Motoren eine Mehrphasenspannung aus einem Netz mit fester Frequenz zugeführt, während an die Läufer- bzw. Ständerwicklungen eine Mehrphasenspannung gelegt ist, die in einem am gleichen. Netz liegenden ruhenden Periodenumformer mit kollektorartigem Teil hervorgebracht wird und deren Phase und Frequenz durch Stellung und Drehung des beweglichen Bürstenteiles des Umformers bestimmt ist, der mit der Geberwelle gekuppelt ist. Letztere kann hinsichtlich des Drehsinnes beliebige und hinsichtlich der Drehzahl in weiten Grenzen veränderliche Drehung ausführen. Die Wirkungsweise dieser Anordnungen ist bekannt. Der Betrieb mit diesen hat Mängel insofern ergeben, als das von den gesteuerten Motoren hervorgebrachte Drehmoment über den gesamten Steuerungsbereich nicht den günstigsten Wert behält. Dies ergibt sich aus folgender Betrachtung: Liegt beispielsweise am Ständer eines doppelt gespeisten Drehfeldmotors eine symmetrische Mehrphasenwechselspannüng vom Betrage Ei und konstanter Periodenzahl f1, so wird, wenn p Polpaare vorhanden sind und das Übersetzungsverhältnis Läufer : Ständer ü beträgt, bei einer Drehzahl n des Läufers in der offenen Wicklung des Läufers eine Mehrphasenwechselspannung der Periodenzahl und der Größe induziert. Erzeugt man, von dem den Ständer speisenden Netz ausgehend, durch eine vom genannten Motor unabhängige Frequenz- und Spannungstransformation ein zweites Netz mit der Frequenz f2 sowie der Spannung E'2 - E2, das zur gesonderten Speisung des Läufers herangezogen wird, so erhält bekanntlich der beschriebene Drehfeldmotor den Charakter einer synchronen Maschine. Seine Drehzahl liegt durch die Beziehung fest. Er ist übererregt für E'2 größer als E2 und untererregt für E'21cIeiner als E2. Sein höchstes synchronisierendes Drehmoment, das er gegebenenfalls aufzubringen imstande ist, wird am größten, wenn gewählt wird.
• Ändert man das Frequenzübersetzungsverhältnis f2 : f1, so verändert sich dementsprechend die Drehzahl n. Diese Tatsache ist an sich bekannt. Will man jedoch bei beträchtlicher Veränderung von f21f, das größtmögliche Außertrittdrehmoment beibehalten, so muß gleichzeitig mit dem Frequenzübersetzungsverhältnis f2lfi das Spannungsübersetzungsverhältnis E'2lE1 verschoben werden.
• Der Erfindungsgedanke befaßt sich nun damit, das größtmöglicheAußertrittdrehmoment zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, daß die dem Läufer oder Ständer zugeführte Spannung durch zwischengeschaltete Regeltransformatoren in Abhängigkeit von dem genannten Frequenzübersetzungsverhältnis geändert wird. Anordnungen für eine Spannungsregelung an den gesteuerten Motoren von Motorrelaissystemen sind bereits bekannt geworden. Diese Systeme sind jedoch anderer Art und haben sowohl zur Erzeugung des steuernden Wechselstromes für die Nachlaufmotoren als auch für die Spannungsregelung eine Gleichspannungsquelle zur Voraussetzung. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um Anordnungen, die von Gleichstrom unabhängig sind. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Spannungsregelung auf folgende Weise erreicht: In der Zeichnung ist mit F ein Periodenumformer bezeichnet, dessen eine geschlossene Wicklung mit Anzapfungen und einer kollektorartigen Kontakteinrichtung q versehen ist. Der Umformer ähnelt so in seinem Aufbau einem Mehrphasenkollektormotor mit feststehendem Läufer und kleinem oder verschwindendem Luftspalt, bei dem die Bürsten umlaufen können. Wenn diesen Bürsten a, b, c Wechselstrom aus dem gleichen Netz N wie für die Motoren Mt, M2 zugeführt wird, so wirkt, solange die Bürsten stillstehen, F als einfacher Transformator, sobald die Bürsten gedreht werden, als Frequenztransformator. Die Läufer y1, r2 der Motoren 1111, 1V12 erhalten bei Stillstand der Bürsten a, b, c Wechselstrom der Frequenz fi. Wenn die Bürsten im Sinne der Drehfeldumlaufrichtung gedreht werden, nimmt die Frequenz ab; wenn sie im entgegengesetzten Sinne gedreht werden, nimmt die Frequenz zu. Es gilt f2 = f1 - n* p*16o, wenn p* die Polpaarzahl von F und n* die Drehzahl der Bürsten bedeuten. Entsprechend dem oben Gesagten ändert sich damit bekanntlich für die Motoren l111 und M2 die Drehrichtung und Drehzahl entsprechend der Drehrichtung und Drehzahl der Bürsten, und zwar vollkommen synchron mit deren Drehung, wobei der Synchronismus bei Drehfeldmotoren so weit geht, daß sogar die Verstellung der Bürsten a, b, c um einen bestimmten Winkel eine Verstellung der Läufer der Motoren M1 und N12 um einen entsprechenden Winkel zur Folge hat. Unter Zuhilfenahme von früheren Ergebnissen erhält man und für das günstigste Spannungsverhältnis Man sieht, daß sowohl die Drehzahl n der Motoren 1111 und 1112 als auch das günstigste Spannungsübersetzungsverhältnis eindeutig durch die Drehzahl n* der Bürsten gegeben sind.
• Die Änderung der Spannung wird nun erreicht mittels eines Stufentransformators St mit Kontakteinrichtung K, deren Kontaktabnehmer t entsprechend der- Stellung des Tachometers T, das einen Kontaktarm p über eine Kontaktreihe bewegt, in an sich bekannter Weise durch einen kleinen aus einer in der Abbildung nicht bezeichneten Hilfsstromquelle gespeisten Hilfsmotor H verschoben werden, der durch Relais R1 und R2 gesteuert wird. Das Tachometer T muß so eingerichtet sein, _ daß der Kontaktarm p bei Stillstand in der Mitte der Kontaktreihe steht und bei Drehung in einem Sinne nach der einen Seite der Kontaktreihe, z. B. nach rechts (- n), bei Drehung im anderen Sinne nach links (+ n) ausschlägt. Nötigenfalls müssen zwei Tachometer, ein rechts und ein links aus- i schlagendes, verwendet werden, die auf denselben Kontaktarm wirken.
• U ist ein Motor kleiner Type mit der Geberwelle, der zum Drehen der Bürsten a, b, c ausreicht, der für das ganze System als Taktgeber dient und mit dem die großen MotorenMi und M2 bezüglich ihres Drehsinnes und ihrerDrehzahl synchron laufen, letzteres natürlich immer entsprechend der Polzahl der Motoren. Wenn mehrere solcher Anordnungen in Kas- i kade verwendet werden, d. h. wenn schon der zum Drehen der Bürsten des Periodenumformers erforderliche Motor eine beträchtliche Größe erhalten muß und selbst schon mittels eines kleineren Taktgebers gesteuert wird, ist i die beschriebene Einrichtung zur Spannungsregulierung, Tachometer, Stufentransformator und die Vorrichtung zum Verschieben seiner Bürsten nur einmal erforderlich.
• Um die für das Drehen des Geberbürstensystems erforderliche Leistung auf ein Minimum zu beschränken, werden die Kollektoren der ersten Periodenumformer als Innenkollektoren und die Bürsten als Rollen ausgebaut. Der Durchmesser der Rollen wird dabei -wenig kleiner als der Durchmesser des Innenkollektors gewählt, um dadurch die Massenträgheit soweit wie möglich herabzusetzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Übertragung der Bewegung einer Geberwelle auf einen doppelt gespeisten Drehfeldmotor oder mehrere derartige Motoren, bei der je einer Wicklung der zu steuernden Motoren, der Feldwicklung, Ströme zugeführt werden, deren Spannung von der Drehrichtung und Drehzahl der Geberwelle abhängig gemacht ist und deren Phase-und Periodenzahl durch einen Periodenumformer, dessen drehbarer Teil durch die Geberwelle angetrieben wird, verändert werden zum Zwecke, die Drehrichtung und Drehzahl der Motoren in Abhängigkeit von der Geberwelle synchron zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung für die Motoren (IVi, M@) bei Speisung deren Feldwicklung über einen ruhenden Periodenumformer (F) mit kollektorartiger Kontakteinrichtung und drehbarem Bürstenteil aus demselben mehrphasigen Wechselstromnetz (N), aus dem die anderen Wicklungen der- Motoren gespeist werden, selbsttätig vor oder hinter dem Periodenumformer durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses von Regeltransformatoren (St) in Abhängigkeit von einer auf Änderungen der Drehrichtung und Drehzahl der Geberwelle (U) ansprechenden Vorrichtung (K) so geregelt wird, daß das größtmögliche Außertrittdrehmoment der Motoren oder ein diesem angenähertes Drehmoment vorhanden ist. z. Motorrelaisanordnung, bestehend aus mehreren in Kaskade geschalteten Einzelgnordnungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Stufen der Kaskade eine gemeinsame Regeleinrichtung verwendet wird. 3. Motorrelaisanordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine aus einem Innenkollektor mit Rollkontakten bestehende Kontakteinrichtung am Periodenumformer, bei welcher der Durchmesser der Kontaktrollen größer ist als der Innenhalbmesser des Kollektors, jedoch kleiner als dessen Innendurchmesser.