DE595953C - Anordnung zur Erregung von laeufererregten Kommutatorhintermaschinen - Google Patents
Anordnung zur Erregung von laeufererregten KommutatorhintermaschinenInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/34—Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter
- H02K17/38—Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter with a commutator machine
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM
24. APRIL 1934
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 21 d2 GRUPPE 27oi
Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Januar 1933 ab
Für die Drehzahlregelung und Phasenkompensierung von Asynchronmaschinen
schaltet man in deren Sekundärstromkreis Kommutatorhintermaschinen ein, die' im
Läufer über Schleifringe mit Netzfrequenz oder annähernder Netzfrequenz erregt werden.
Um mit einer derartigen Anordnung sowohl die Leerlaufsdrehzahl der Asynchronmaschine
einstellen zu können als auch eine Kompoundierung (einstellbarer Drehzahlabfall mit steigender Belastung) zu erzielen,
könnte man die Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine einerseits von einem in
den Primärstromkreis eingeschalteten Kompoundtransformator aus speisen, anderseits
in Hintereinanderschaltung von einem an die Netzspannung angeschlossenen regelbaren
Transformator. Um eine gegenseitige Unabhängigkeit zwischen Kompoundierungs- und
Leerlaufsdrehzahlregelung zu erzielen, muß man dabei aber den Kompoundtransformator
als Stromspannungstrans'formator ausführen, wobei er mit großem Magnetisierungsstrom
arbeitet derart, daß der Sekundärstrom auf die Größe des Primärstromes praktisch keinen
Einfluß mehr hat. Der Transformator wird daher sehr groß und teuer und stellt eine
Sonderkonstruktion dar. Um diese Nachteile zu vermeiden sowie überhaupt um die Regelapparatur
zu verkleinern, kann man die Kornmutatorhintermaschine über einen Erregerumformer
erregen, der als Synchronmaschine ausgebildet ist und mit Gleichstrom erregt wird. Den Erregerstrom dieses Erregerumformers
liefert dabei eine Erregermaschine, die als Danielson-Umformer (Einankerumformer)
ausgeführt ist und mit einer die richtige Drehzahl vorschreibenden synchronen Belastungsmaschine
gekuppelt ist. Die Schleifringe dieser Erregermaschine könnten dann in ähnlicher Weise wie die Schleifringe der
Kommutatorhintermaschine selbst von einem Kompoundtransformator und von einem die
Leerlaufsdrehzahl vorschreibenden Transformator gespeist werden, wobei die zuzuführende
Erregerleistung bereits derart klein ist, daß sich auch für den Kompoundtransformator
wirtschaftliche Größen ergeben. Diese Schaltung hat aber den Nachteil, daß der Danielson-Umformer nur bei einem bestimmten
cos φ, ζ. B. bei cos φ = ι, der Asynchronmaschine
richtig wirkt. In diesem Falle wird der den Schleifringen des Danielson-Umformers
zugeführte Strom in voller
*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:
Dipl.-Ing. Jaroslav Kosisek in Berlin-Charloitenburg
und Dipl.-Ing. Hermann Harz in Berlin-Siemensstadt.
Größe von den in Durchmesserstellung befindlichen Kommutatorbürsten abgenommen
und der Erregerwicklung des Erregerumformers zugeführt. Ändert aber der Schleifringstrom
seine Vektorlage, so kann der Strom auf der Gleichstromseite nicht ebenfalls seine
Vektorlage ändern, weil sich hier nur zwei Bürsten in Durchmesserstellung befinden.
Die vorliegende Erfindung, die sich auf eine ίο Anordnung zur Erregung von läufererregten
Kommutatorhintermaschinen mit Hilfe eines Erregerumformers und einer Erregermaschine
für diese bezieht, vermeidet diesen Nachteil. Die Erregermaschine wird dabei von einem
iS Kompoundtransformator im Primärkreis der Asynchronmaschine gespeist. Erfindungsgemäß
besitzt der Erregerumformer mehrere nach Art einer Mehrphasenwicklung verteilt angeordnete Erregerwicklungen, die an mehrere
ebenfalls mehrphasig verteilt angeordnete Bürsten am Kommutator der Erregermaschine
angeschlossen sind, so daß eine Änderung der Phasenlage des Stromes im Kompoundtransformator
sich auf die Phasenlage des entsprechenden Erregerstromes an der Kommutatorhintermaschine genau überträgt.
Der Erregerumformer und seine Erregermaschine können dabei entweder synchron oder asynchron arbeiten, so daß die Erregermaschine
entweder Gleichstrom oder niederfrequenten Wechselstrom dem Erregerumförmer
zuführt. Der Erregermaschine wieder kann außer dem Strom des Kompoundtransformators
noch ein die Leerlaufdrehzahl oder den cos φ vorschreibender Erregerstrom in
Parallelschaltung zugeführt werden, so daß im Erregerumformer ein der geometrischen
Summe dieser Ströme nach Größe und Phase entsprechendes Feld entsteht. Einige Ausführungsbeispiele sollen den Erfindungsgedanken
näher erläutern. In Abb. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen synchronen
Erregerumformer dargestellt. Es bezeichnet 1 eine Asynchronmaschine, die
4S durch die läuferregte, fest gekuppelte Kommutatorhintermaschine
2 nach Drehzahl und Phase geregelt werden soll. Diese wird über Schleifringe mit Netzfrequenz durch den Erregerumformer
3 erregt, dessen Ständer zwei um 90 ° elektrisch gegeneinander versetzte Erregerwicklungen besitzt. Er wird durch
den Synchronmotor 4 angetrieben und durch den Einankerumformer 5 erregt. Dieser besitzt
am Kommutator zwei ebenfalls um 90 ° elektrisch versetzte Bürstenträger, von denen
jeder an eine Erregerwicklung des Erregerumformers angeschlossen ist. Die Schleifringe
des Einankerumformers werden von der Sekundärwicklung des Stromtransformators 6 gespeist, dessen mit Anzapfungen
versehener Primärwicklung drei Ströme zugeführt werden: Einmal über den Kompoundtransformator
7 der Strom der Hauptmaschine zur Erzielung eines Drehzahlabfalls bei Belastung, ferner der Strom der
Drosselspule 8 (zweckmäßig über einen Isoliertransformator
9) zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl und schließlich durch den Transformator 10 ein dagegen um 900 versetzter
Strom zur Regelung des Leistungsfaktors. Die Primärwicklung dieses Transformators
wird ebenfalls vom Strom der Drosselspule durchflossen und ist mit der des Transformators
6 in Reihe geschaltet. Jeder der drei Ströme kann durch Stufenschalter geregelt werden. Natürlich könnte man auch die Sekundärwicklungen
der drei Transformatoren in Parallelschaltung die Schleifringe des Einankerumformers
5 speisen lassen. Die Anordnung wirkt nun folgenderweise: Durch den Kompoundtransformator 7 wird ein dem
Primärstrom der Hauptmaschine nach Größe und Phase entsprechender Strom den Schleifringen
des Einankerumformers zugeleitet, der am Kommutator als Gleichstrom austritt und
den Erregerwicklungen des Erregerumformers zufließt. Ist er primär reiner Wirkstrom,
so erhält nur die eine Wicklung Strom und die Hauptmaschine wird im Sinne einer Drehzahlabnahme, d. h. im Sinne einer
Verminderung der aufgenommenen Wirkleistung beeinflußt. Wäre der Primärstrom reiner Blindstrom, so würde nur die andere
Erregerwicklung Strom erhalten und die Hauptmaschine würde nunmehr im Sinne
einer Verminderung der aufgenommenen Blindleistung beeinflußt werden. Die Hauptmaschine
wird also durch die im Primärstrom enthaltene nacheilende Blindkomponente im Sinne einer Verbesserung des Leistungsfaktors
beeinflußt. Drehzahl- und cos φ-Erregerstrom überlagern sich dem
Kompounderregerstrom und ermöglichen es, Drehzahl und cos ψ auch im Leerlauf einzustellen.
Änderungen des Kompounderregerstromes haben auf Größe und Phase dieser beiden Ströme keinen Einfluß, denn die dadurch
verursachten Spannungsänderungen (nach Größe und Phase) übertragen sich entsprechend
der Stellung der Stufenschalter auf die Primärseite der beiden Transformatoren 6
und 10. Beide Spannungen addieren sich hier geometrisch, doch ist ihre Summe hier klein
gegenüber der Spannung an der Drosselspule, so daß der Drosselstrom praktisch nach Größe
und Phase konstant bleib^;" Die Erregertransformatoren
6, 7 'und 10 werden sehr klein, weil sie nur die Erregerleistung des Erregerumformers
zu liefern brauchen.
An der Wirkungsweise ändert sich nichts, wenn man den Antriebsmotor 4 nicht synchron,
sondern asynchron ausführt, wie es
Abb. 2 zeigt, ι, 2, 6 bis io bedeuten wieder
dasselbe wie in Abb. ι. 11 stellt jedoch nun einen asynchronen Erregerumformer dar, der
durch den Frequenzwandler bzw. Drehstromerregermaschine 12 im Läufer erregt wird.
Er kann dadurch als normale asynchrone Blindleistungsmaschine ausgeführt werden.
Beide Maschinen, die schlüpfungsfrei gekuppelt sind, werden ,durch einen Asynchron-
>° motor 13 angetrieben. Bei einem solchen
asynchronen Erregerumformer ist Größe und Vektorlage der Ständerspannung durch Größe
und Vektorlage des den Schleifringen des Frequenzwandlers aufgedrückten Erregerstromes
bestimmt. Der Schlupf im Läuferkreis des Erregerumformers ist durch den natürlichen
Schlupf des Antriebsmotors ,13 bestimmt und von dem Schlupf der Hauptmaschine unabhängig.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß man normale Maschinen für den Erregerumformer
und den Frequenzwandler verwenden kann. Statt des unkompensierten Frequenzwandlers
kann man auch einen kompensierten (Drehstromerregermaschine) verwenden. Kuppelt man die Hihtermaschine 2 mit
dem Motor 13 und den Erregerumformer 11 mit der Hauptmaschine unter Beibehaltung
der elektrischen Schaltung, so erhält man den elektrisch gekuppelten Regelsatz, ebenso bei
der Anordnung nach Abb. 1, wenn man 3 und 2 vertauscht.
Bei den Anordnungen nach Abb. 1 und 2 hat man noch keine Gewähr dafür, daß der
den Schleifringen der Hintermaschine zufließende Strom größenproportional und phasengleich dem den Schleifringen des
Danielson-Umformers bzw. Frequenzwandlers zugeführten Strom folgt.
Durch den eigenen Erregerstrom des Erregerumformers und seiner Erregermaschine
sowie durch deren Verluste und sonstige Ne- ^ beneinflüsse können beide Ströme in der
Phase und Größe etwas voneinander abweichen. Man kann diesen Fehler durch eine Stromvergleichsschaltung, wie in Abb. 3 angedeutet,
vermeiden. Soweit die beigeschriebenen Zahlen dieselben sind, haben sie die
gleiche Bedeutung wie in Abb. 2. Neu hinzugekommen ist der Stromtransformator 14,
der primär vom Ständerstrom des Erregerumformers 11 durchflossen wird und sekundär
mit der Sekundärwicklung von 6 parallel geschaltet ist. Er ist jedoch so geschaltet,
daß der von ihm auf die Schleifringe von 12 gelieferte Strom und der von 6 gelieferte im
Frequenzwandler entgegenwirken. Der Frequenzwandler wird zweckmäßig kompensiert ausgeführt, so daß seinen Schleifringen nur
noch der Erregerstrom zugeführt werden muß. Durch einen parallel geschalteten Kondensator
15 kann man diesen so klein als möglich halten. Man kann diesen Kondensator
auch bei den Schaltungen nach Abb. 1 und 2 anwenden. Entspricht der Ständerstrom von
11 dem Sollwert, so hebt er den von 6 gelief er ten Strom ganz oder nahezu ganz auf.
Weicht er dagegen vom Sollwert ab, so wirkt der von 6 gelieferte Strom zusätzlich erregend
auf 12, wodurch der Sollwert wieder hergestellt wird. Man erreicht auf diese Weise,
daß der Primärstrom von 11 genau phasengleich und größenproportional mit dem über 6
gelieferten Strom ist, die Anordnung wirkt also genau so, als wenn die Transformatoren
6, 7 und 10 die Schleifringe von 2 unmittelbar speisen würden, wobei sie jedoch
nur für sehr kleine Leistungen zu bemessen sind, weil der Erregerumformer als Verstärkungsglied
dient. Der Erregerumformer kann dabei synchron oder asynchron sein.
Will man die Wirkleistung bzw- die Blindleistung mittels des Drehzahltransformators 6
bzw. mittels des cos φ Transformators 10 konstant halten oder sie nach einem bestimmten
Gesetz sich ändern lassen, so kann man den Kompoundtransformator trotzdem beibehalten.
Er dient dann dazu, die erstgenannten Transformatoren und namentlich deren Regelorgane zu entlasten, da sie dann
nur noch die Differenzerregerleistung zu steuern brauchen.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Anordnung zur Erregung von läufererregten Kommutatorhintermaschinen, die insbesondere sowohl für die Regelung der Leerlau'fsdrehzahl als auch zur Kompoundierung von asynchronen Hauptmaschinen dienen, mit Hilfe eines Erregerumformers, der unter Zwischenschaltung einer Erregermaschine von einem im Primärstromkreis der Asynchronmaschine eingeschalteten Kompoundtransformator erregt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, der Erregerumformer mehrere nach Art einer Mehrphasenwicklung verteilt angeordnete Erregerwicklungen besitzt, die an mehrere, ebenfalls mehrphasig verteilt angeordnete Bürsten am Kommutator der Erregermaschine angeschlossen sind, so daß eine Änderung der Phasenlage des Stromes im Kompoundtransformator sich auf die Phasenlage des entsprechenden Erregerstromes an der Kommutatorhintermaschine überträgt.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erregerumformer über die Schleifringe seiner Erregermaschine in Parallelschaltung und zweckmäßig über primär regelbare Transformatoren außer dem Strom des Kornpoundtransformators noch Ströme zurEinstellung der Leerlaufsdrehzahl und das Leistungsfaktors zugeleitet sind.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit der Hauptmaschine mechanisch gekuppelten Hintermaschine der Strom des Erregerumformers durch einen besonderen Stromtransformator (14 in Abb. 3) mit dem den Schleifringen der Erregermaschine zugeführten Strom verglichen ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES107914D DE595953C (de) | 1933-01-17 | 1933-01-17 | Anordnung zur Erregung von laeufererregten Kommutatorhintermaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES107914D DE595953C (de) | 1933-01-17 | 1933-01-17 | Anordnung zur Erregung von laeufererregten Kommutatorhintermaschinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE595953C true DE595953C (de) | 1934-04-24 |
Family
ID=7528450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES107914D Expired DE595953C (de) | 1933-01-17 | 1933-01-17 | Anordnung zur Erregung von laeufererregten Kommutatorhintermaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE595953C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1002872B (de) * | 1955-05-21 | 1957-02-21 | Bbc Brown Boveri & Cie | Mehrphasige, vorzugsweise dreiphasige Asynchronmaschine mit in Kaskade geschalteter Kommutatormaschine |
-
1933
- 1933-01-17 DE DES107914D patent/DE595953C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1002872B (de) * | 1955-05-21 | 1957-02-21 | Bbc Brown Boveri & Cie | Mehrphasige, vorzugsweise dreiphasige Asynchronmaschine mit in Kaskade geschalteter Kommutatormaschine |
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