DE587380C - Umformeranlage zur Kupplung zweier Wechselstromnetze - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
3. NOVEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d 2 GRUPPE 45 oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1928 ab

Für die Kupplung zweier Wechselstromnetze verschiedener Frequenz;, insbesondere für die Kupplung eines 50-periodischen Dreiphasennetzes 'mit einem 16²/₃periodischen Einphasenbahnnetz verwendet man Umformeranlagen, bei denen die mit dem Dreiphasennetz gekuppelte Maschine aus einer Asynchronmaschine besteht, in deren Sekundärstromkreis leine Kommutatorhintermaschine eingeschaltet ist und die unabhängig vom Schlupf leine konstante Leistung .aufnimmt oder abgibt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kommutatorhintermaschine infolge entsprechender Erregung in den Sekundärstromkreis der Asynchronmaschine zwei Spannungen !einführt, von denen die eine ständig priop'ortional dem Schlupf ist und die in der Sekundärwicklung der Asynchronmaschine induzierte Spannung gerade aufhebt, während die zweite Spannung vom Schlupf. unabhängig ist und einen konstanten Sekundärstrom in der Asynchronmaschine erzeugt. Die Asynchronmaschine ist z. B. mit einem einphasigen Synchrongenerator gekuppelt, der das Einphasennetz speist. Man kann auf diese Weise 'einen beliebig einstellbaren konstanten Leistungsfluß zwischen dem Dreiphasen- und dem Einphasennetz erzwingen, unabhängig davon, ob das Verhältnis der Frequenzen des Emphasen- und des Dr-eiphasennetzes sich ändert. Bei einer derartigen Umformeranlage kann es nun vorkommen, daß die Belastung des Einphasennetzes, insbesondere bei Bahnbetrieb, sehr stark zurückgeht, so daß die an das Einphasennetz noch angeschlossenen Generatoren keine Leistung mehr abzugeben haben und daher ihre Frequenz steigern. Demientsprechend steigt auch die Drehzahl der S)^rnchronmaschiae des Umformers. Sinkt dann die Belastung des Einphasennetzes noch weiter,. so daß der konstante Leistungsfluß vom Dreiphasennetz in das Einphasennetz größer ist als der Bedarf, so steigt die Drehzahl weiter und weiter. Ähnliche Übelstände können auftreten, wenn die Belastung des einen Netzes der Anlage größer ist als der am Umformer eingestellte Leistungsfluß gegebenenfalls unter Berücksichtigung der sonstigen Gmeratoren in dem einen Netze.

'Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, durch die eine unzulässige Steigerung oder auch Verminderung der Drehzahl bei derartigen Umformern vermieden wird. Erfindungsgemäß sind Vorrichtungen vorgesehen, unter deren Einfluß die Asynchronmaschine nur innerhalb eines bestimmten einstellbaren Drehzahlbereiches mit konstanter Leistung arbeitet, jedoch infolge Änderung der Erregung der Kommutatorhintermaschine bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Drehzahl-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. e. h. Moritz Schenkel in Berlin-Charlottenburg und Dr.-Ing. Michael Liwschits in Berlin-Dahlem.

bereichs eine verminderte und bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Drehzahlbereichs eine erhöhte Leistung überträgt Infolge der Änderung der von dem.einen - 5 in das andere Netz fließenden Leistung wird der Frequenzsenkung oder -steigerung des einen Netzes und damit dem unzulässigen Ansteigen oder Fallen der Drehzahl des Umformers entgegengewirkt. Die Erfindung kann ίο in verschiedener Weise ausgeführt werden. Man kann Einrichtungen vorsehen, durch die bei Über- oder Unterschreitung einer bestimmten Drehzahl die konstante Leistung der Asynchronmaschine auf Null gebracht oder um einen bestimmten Betrag geändert wird, jedoch nach der Änderung nach wie vor vom Schlupf unabhängig ist. In diesem Falle wird die vom Schlupf unabhängige Erregerkomponente der Kommutatorhintermaschine geändert. Man kann aber auch Einrichtungen vorsehen, die bei Über- oder Unterschreitung bestimmter Drehzahlen die vorher vom Schlupf unabhängige Leistung der Asynchronmaschine nunmehr vom Schlupf abhängig machen, etwa derart, daß sie bei Überschreitung 'einer bestimmten Drehzahl in Abhängigkeit von der weiteren Steigerung der Drehzahl sinkt, bei Unterschreitung dementsprechend steigt. In diesem Fall wird von bestimmten Drehzahlen an diejenige Komponente der Erregung der Kommutatorhintermaschine, die bisher die Sekundär spannung der Asynchronmaschine vollständig aufhob, derart geändert, daß sie diese nur noch teilwieise aufhebt.

An sich ist es bereits bekannt, an Netzkupplungsumformem zur Regelung des Energieflusses durch den Umformer Regelorgane vorzusehen, die auf die Kommutatorhintermaschine der Asynchronmaschine einwirken, entweder derart, daß die durch den Umformer hindurchgehende Leistung konstant gehalten wird oder derart, daß sie in wählbare Abhängigkeit von Veränderungen des Netzes gebracht wird. Es handelt sich dabei aber nur um Einrichtungen, die den Umformer im normalen Arbeitsbereich beeinflussen sollen; die Beeinflussung bleibt im ganzen Schlupfbereich dieselbe. Demgegenüber schützt die Einrichtung nach der Erfindung den Umformer gegen abnorxnale Betriebsverhältnisse. Die konstante Leistung wird deshalb nur innerhalb eines bestimmten einstellbaren Drehzahlbereichs aufrechterhalten, während bei Unter- öder Überschreitung dieses Drehzahlbereichs die konstante Leistung entweder geändert wird oder in Abhängigkeit vom Schlupf • gebracht wird.

Es ist auch bei Ilgner-Umformern, bei denen zur Erzielung einer konstanten Leistung am Umformer der antreibende Asynchronmotor mit einer entsprechend erregten Kommutatorhinterniaschine ausgerüstet ist, bereits bekannt, bei einer Steigerung der Drehzahl des Asynchronmotors in den Synchronismus hinein die Kommutatorhintermaschine abzuschalten, so daß der Asynchronmotor bei weiterer Steigerung der Drehzahl bremsend als Generator wirkt. Bei dieser Anordnung wird jedoch der Asynchronmotor bezüglich seiner Arbeitsweise mit konstanter Leistung ausgeschaltet; leine Rückkehr zur Arbeit mit konstanter Leistung ist nicht ohne weiteres möglich.

Die besondere Ausbildung der Anordnung nach der Erfindung kann etwa derart sein, daß beispielsweise ein Fliehkraftregler vorgesehen ist, der bei Über- oder Unterschreitung bestimmter Drehzahlen beispielsweise durch Schließung von Kontakten einen an das Netz .angeschlossenen und die Kommutatorhintermaschine erregenden Transformator in der sekundär abgegebenen Spannung beeinflußt. Ebenso kann durch diesen Fliehkraftregler im Erregerstromkreis der Kommutatorhintermaschine ein Widerstand ein- oder ausgeschaltet werden und damit der Erregerstrom gesteuert werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Umformeranlage zur Kupplung zweier Wechselstromnetze, bestehend aus einer an das 'eine Metz angeschlossenen, als Generator arbeitenden Synchronmaschine und einer an das zweite Netz angeschlossenen, als Motor arbeitenden Asynchronmaschine mit Kommutatorhintermaschine, die infolge geeigneter Erregung der Kommutatorhintermaschine normalerweise eine vom Schlupf unabhängige und von einer willkürlich einstellbaren Regelgröße abhängige Leistung überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, unter deren Einfluß die Asynchronmaschine nur innerhalb eines bestimmten 'einstellbaren Drehzahlbereiches mit konstanter Leistung arbeitet, jedoch infolge Änderung der Erregung der Kommutatorhintermaschinie bei einer Überschreitung der oberen Grenze des Drehzahlbereichs eine verminderte und bei einer Unterschreitung der unteren Grenze des Drehzahlbereichs eine erhöhte Leistung überträgt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Über- oder Unterschreitung des Drehzahlbereichs der konstanten Leistung die Leistung in Abhängigkeit vom Schlupf gebracht wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch leinen Fliehkraftregler, der bei Unter- oder Überschreitung

   bestimmter Drehzahlen die Sekundärspannung eines .an das Netz angeschlossenen und die KommutatOrhintermaschine erregenden Transformators beeinflußt.
   4. -Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftregler, der bei Unter- oder Überschreitung bestimmter Drehzahlen einen im Erregerstromkreis der Kommutatorhintermaschine Hegenden Widerstand ein- und ausschaltet.