DE598489C - Gleichstrom-Wechselstrom-Motorgenerator zur Erzeugung von Wechselstroemen konstanter pannung, aber verschiedener Frequenz - Google Patents

Description

Zur Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz für die Fernsteuerung von Tarifapparaten, Uhren, Schaltern und ähnlichen Geräten über vorhandene Starkstromleitungen werden meist umlaufende Wechselstromgeneratoren verwendet, wobei die jeweils benötigte Frequenz durch entsprechende Reglung der Drehzahl des Antriebsmotors erhalten wird. Derartige Wechselstromerzeugeranlagen besitzen den Nachteil, daß bei konstanter Erregung des Generators seine Spannung proportional der Drehzahl und also auch der Frequenz ist.

Es sind bereits verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden, durch die erreicht wird, daß alle von den Wechselströmen gesteuerten Relais mit der gleichen Spannung betrieben werden können. So kann bei Anlagen, die ohnehin von Hand in Gang gesetzt werden, die Spannungsreglung von Hand nach einem Spannungsmesser erfolgen. Bei selbsttätig betriebenen Sendeanlagen besteht die Möglichkeit einer mechanischen Kupplung des den Antriebsmotor steuernden Drehzahlreglers mit dem den Generator steuernden Spannungsregler. Eine weitere Lösung ist die Steuerung des Spannungsreglers durch ein spannungsempfindliches Instrument. Solche Einrichtungen sind, sofern sie gewisse Anforderungen an selbsttätiges Arbeiten überhaupt erfüllen, verhältnismäßig verwickelt. Sie geben erklärlicherweise auch häufig zu Störungen Veranlassung. Es sind daher weitere Anordnungen in Vorschlag gebracht worden, bei denen eine besondere Spannungsreglung dadurch vermieden wird, daß sowohl die Feldwirkung des Motors als auch die des Generators mit dem Drehzahlregler in Reihe geschaltet werden. Durch eine derartige Reihenschaltung der Erregerwicklungen einer Motorgeneratorgruppe mit dem Drehzahlregler wird wohl eine Frequenzunabhängigkeit, aber keine Belastungsunabhängigkeit der Generatorspannung erreicht.

Die Erfindung bezieht sich nun auf einen zur Erzeugung von Wechselströmen konstanter Spannung, aber verschiedener Frequenz dienenden Gleichstrom-Wechselstrom-Motorgenerator, dessen Feldwicklungen mit dem Drehzahlregler in Reihe liegen, insbesondere für Mittelfrequenzsteueranlagen, wobei durch Anwendung zusätzlicher Mittel auch eine Belastungsunabhängigkeit der Generatorspannung erzielt wird. Gemäß der Erfindung können diese besonderen zusätzlichen Mittel entweder eine Compoundwicklung auf

wenigstens einer der beiden Maschinen oder auch ein mit wenigstens einer der Feldwicklungen der beiden Maschinen in Reihe liegender, bei Übergang von Leerlauf auf Belastung umzuschaltender zusätzlicher Wicklungsteil oder Vorschaltwiderstand sein. Dabei können diese zusätzlichen Mittel entweder einzeln oder gemeinsam angewendet werden.

An Hand der Zeichnung, auf der in den ίο Fig. ι bis 15 mehrere Schaltschemata von Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert werden. Hierbei beziehen sich die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 6 auf Schaltungen mit in Reihe miteinander liegenden Feldwicklungen und die Ausführungsbeispiele nach Fig. 7 bis 15 auf Schaltungen mit parallel zueinander liegenden Feldwicklungen des Motorgenerators.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Schaltungen, bei denen eine Belastungsunabhängigkeit der Klemmenspannung des Wechselstromgenera- . tors durch Compoundwicklungen erzielt wird. In allen diesen Fällen sind die Compoundwicklungen in Reihe mit der Ankerwicklung des Gleichstrommotors geschaltet.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 wirkt eine die Erregerwicklung 3 des Wechselstromgenerators 4 unterstützende und in Reihe mit der Ankerwicklung des Gleichstrommotors 2 liegende Compoundwicklung 11 auf den Läufer des Wechselstromgenerators 4 ein.

Bei Belastung des Generators 4 wird nun, um die Drehzahl des Motors 2 konstant zu halten, der Regler 5 die Erregerstromstärke auf einen niedrigeren Wert einstellen. Der von der Belastung abhängige Feldanteil der Compoundwicklung 11 ist so bemessen, daß dieser sowohl die Verringerung des Erreger-Stroms als auch den inneren Spannungsalbfall des Generators 4 bei Belastung und bei Belastungsänderungen ausgleicht.

Statt eine Compoundwicklung 11 am Generator vorzusehen, kann eine solche auch am *S Motor angeordnet werden, die aber der Erregerwicklung ι entgegenwirkt. In Fig. 2 ist eine solche Schaltung dargestellt. Die Compoundwicklung 12 liegt hier wiederum in Reihe mit der Ankerwicklung des Gleichstrommotors 2 und wirkt dessen Erregerwicklung ι entgegen. Die Compoundwicklung 12 ist nun so bemessen, daß beim Anschluß des Wechselstromgenerators 4 ans Starkstromnetz und bei zunehmender Belastung der Motor 2 das Bestreben hat, seine Drehzahl zu steigern. Der Regler 5 wirkt diesem Bestreben durch Verstärkung der Nebenschlußerregung entgegen, die den inneren Spannungsabfall des Generators 4 ausgleicht. Durch passende Wahl der Windungszahl der Compoundwicklung 12 wird also erzielt, daß die Klemmenspannung des Generators 4 von der Belastung weitgehend unabhängig ist.

In Fig. 3 ist eine Vereinigung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungen gezeigt. Hierbei wird die Motorcompoundwicklung 13 möglichst so bemessen, daß die Drehzahl des Motors 2 bei Belastungsänderungen nicht schwankt. Bei einer bestimmten Frequenz ist dann der Strom im Erregerstromkreis konstant. Die Generatorcompoundwicklung 14 braucht dann nur so bemessen zu werden, daß sie den Spannungsabfall in der Ankerwicklung des Generators 4 ausgleicht. Da auf diese Art der Regler 5 sozusagen eine Regelung nicht zu bewirken hat, wird dieser fast vollkommen entlastet, wodurch der Ausgleich bei Belastungsänderungen, viel schneller erfolgt. Das Compoundierungsverhältnis wird vorteilhafterweise durch parallel zu den Compoundwicklungen 13, 14 liegende Regelwiderstände 16, 15 einstellbar gemacht.

Bei der Erklärung der Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Compoundschaltungen wurde der Generatorspannungsabfall als proportional der Belastung betrachtet. Bei Maschinen für veränderliche Drehzahl ist er aber außerdem noch von der Frequenz abhängig, und zwar haben gerade die Mittel- und Hochfrequenzmaschinen einen verhältnismäßig hohen induktiven Spannungsabfall, der proportional mit der Frequenz wächst. Um dennoch eine konstante Klemmenspannung zu erhalten, sollte also die Compoundierung bei höheren Frequenzen stärker wirken als bei niedrigen. Dies ist auch tatsächlich bei den drei Schaltungen nach den Fig. 1 bis 3 der Fall. Bei der Schaltung nach Fig. 1 liefert beispielsweise die Feldwicklung 3 des Generators 4 bei einer Frequenz / = 500· Hz und einer bestimmten Belastung 95 °/o, die Compoundwicklung 11 die restlichen 5 °/₀ der gesamten Feldamperewindungen. Bei derselben Belastung, aber doppelter Frequenz (1000 Hz) bleiben die Amperewindungen der Compoundwicklung 11 durchaus gleich, während die Amperewindungen der Feldwicklung 3 etwa auf die Hälfte zurückgehen. Prozentual übernimmt also bei 1000 Hz die Compoundwicklung den doppelten Anteil (io°/o) gegenüber 500 Hz.

In gewissen Fällen ist die Belastung des Generators während des Sendens ungefähr immer gleich. Es gibt dann nur Leerlauf oder die konstante Sendebelastung. In diesem Fall kann die Unabhängigkeit der Klemmenspannung des Generators von der Belastung auch ohne Compoundwicklungen, und zwar durch Zu- bzw. Abschalten von Wicklungsteilen der Feldwicklungen des Motors und bzw. oder des Generators, !erreicht werden.

Die Fig. 4 bis 6 veranschaulichen solche Schaltungen.

Bei der Schaltung nach Fig. 4 ist die Feldwicklung 3 des Wechselstromgenerators 4 mit einer Anzapfung 17 versehen, die mit dem Kontakt 18 eines zwangsläufig mit dem Netzschalter 8 verbundenen Anzapf schalters 19 verbunden ist. Der andere Kontakt 20 des Anzapf schalters 19 ist über einen Widerstand 21 mit dem einen Ende der Feldwicklung 3 des Generators 4 verbunden. Bei abgeschaltetem Generator 4 liegen nun der Wicklungsteil 22 der Feldwicklung 3 und der Widerstand 21 nicht im Erregerstromkreis. Sobald der Netzschalter 8 den Generator 4 mit dem Starkstromnetz 9 verbindet, werden der Wicklungsteil 22 und der Widerstand 21 in den Erregerstromkreis geschaltet.

Da der Gleichstrommotor 2 bei Belastung

ao das Bestreben hat, seine Drehzahl zu verringern, da er aber seine Drehzahl beibehalten soll, muß die Erregerstromstärke herabgesetzt werden. Normalerweise bewirkt dies der Drehzahlregler 5 selbsttätig. Im vorliegenden Fall wird dies jedoch durch den Widerstand 21 und durch den Ohmschen Widerstand des Wicklungsteiles 22 der Feldwicklung 3 erreicht. Den Ausgleich des inneren Spannungsabfalls des Generators 4 bewirkt dagegen der zugeschaltete Wicklungsteil 22 der Feldwicklung 3. Der Drehzahlregler wird also auch in diesem Fall entlastet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Kontakt 20 des mit dem Netzschalter 8 zwangsläufig gekuppelten Anzapf schalters 19 mit einer Anzapfung 23, der Kontakt iS über einen Widerstand 24 mit dem einen Ende der Erregerwicklung 1 des Gleichstrommotors 2 leitend verbunden.

Bei abgeschaltetem Generator 4 sind die volle Feldwicklung 1 des Motors 2 und der Widerstand 24 in den Erregerstromkreis eingeschaltet. Beim Anschluß des Generators 4 an das Netz 9 werden nun der Teil 25 der Feldwicklung 1 und der Widerstand 24 abgeschaltet. Durch die Abschaltung des Teiles 25 der Feldwicklung 1 wird erreicht, daß die Drehzahl des Motors 2 trotz Belastung bleibt.

Die Herabsetzung des Gesamtwiderstandes durch Abschaltung des Teiles 25 der Feldwicklung ι und des Widerstandes 24 bewirkt, daß der Spannungsabfall des Generators 4 ausgeglichen wird. Auch bei dieser Schaltung ist der Drehzahlregler entlastet.

In Fig. 6 ist wiederum eine Vereinigung der beiden Schaltungen nach den Fig. 4 und 5 dargestellt. Zwangsläufig mit dem Anschluß des Wechselstromgenerators 4 ans Netz 9 wird durch den Anzapf schalter 19 die wirksame Windungszahl der Feldwicklung 3 des Generators 4 erhöht und die wirksame Windungszahl der Feldwicklung 1 des Gleichstrommotors 2 herabgesetzt. Man kann also auch hierdurch erreichen, daß der Regler 5 bei Umschaltung des Generators 4 von Leerlauf auf Belastung möglichst wenig in Anspruch genommen und hierdurch der stabile Zustand rascher erreicht wird.

Bei Umschaltung des Anzapf schalters 19 ändert sich, wenn die Teile 26, 27 der Feldwicklungen i, 3 nicht den gleichen Widerstand besitzen, der Gesamtwiderstand des Erregerkreises um die Differenz der Widerstände der Wicklungsteile 26, 27. Diese Dif-'ferenz kann nun durch Einschaltung eines kleinen Widerstandes in den Erregerkreis gleich Null gemacht werden. Bei der dargestellten Schaltung wird angenommen, daß der Widerstand des Teiles 27 der Feldwicklung 3 größer ist als der des Teiles 26 der Feldwicklung 1. Es wird daher im Leitungszweig 28 ein kleiner Widerstand 29 von der Größe der Differenz der Widerstandsbeträge der Wicklungsteile 26, 27 eingeschaltet. Die Stromstärke des Erregerstromkreises ändert sich dann bei Umschaltung von Leerlauf auf Belastung nicht. Die Bemessung der Teile 26, 27 der Motorfeldwicklung 1 und der Generatorfeldwicklung 3 erfolgt so, daß der kurzzuschließende Motorfeldwicklungsteil 26 der für die Konstanz der Drehzahl des Motors 2 erforderlichen Feldschwächung und der zuzuschaltende Generatorfeldwicklungsteil 27 dem auszugleichenden Spannungsabfall des Generators 4 entspricht.

Im Gegensatz zu den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Schaltungen kann durch die Schaltung nach Fig. 6 eine völlige Entlastung des Reglers 5 bei allen Frequenzen erzielt werden. Eine bestimmte Belastung bewirkt nämlich unabhängig von der Drehzahl einen ganz bestimmten prozentualen Drehzahlabfall, der nur abhängig ist vom Widerstand der Motorankerwicklung. Um diesen konstanten Drehzahlabfall auszugleichen, ist eine prozentuale Schwächung der Motorerregung erforderlich, die ebenfalls bei allen Frequenzen konstant sein muß. Diese Bedingung ist bei den Schaltungen nach den Fig. 4 und 5 deshalb nicht erfüllt, weil sich der Gesamtwiderstand des Erregerstromkreises durch die Einwirkung des Reglers 5 proportional mit der Frequenz ändert.

Die Widerstandsvergrößerung durch Zuschaltung des Wicklungsteiles 22 und des Widerstandes 21 bei der Schaltung nach Fig. 4 fällt daher bei niedrigen Frequenzen stärker ins Gewicht als bei höheren. Das gleiche gilt sinngemäß auch bei der Schaltung nach Fig. 5. Eine völlige Entlastung des Reglers 5 bei Zuschaltung der Belastung

kann also nur bei einer einzigen Sendefrequenz erreicht werden. Der Widerstand 2i in Fig. 4 bzw. der Widerstand 24 in Fig. 5 wird dann vorzugsweise so bemessen, daß beim Anschluß des Generators 4 ans Netz der Regler 5 bei' einer mittleren Sendefrequenz völlig in Ruhe bleibt. Bei einer niedrigen Frequenz muß dann- der Regler 5 in der einen, bei einer höheren Frequenz in der anderen Richtung noch etwas ausgleichen.

Bei der Schaltung nach Fig. 6 dagegen bleibt der Erregerstrom beim Bedienen des Schalters 8 unverändert. Die Feldänderung am Motor 2 und am Generator 4 wird ausschließlich durch Änderung der wirksamen Windungszahlen der Feldwicklungen 26, 27 erzielt. Die Forderung einer konstanten Feldänderung" für alle Frequenzen ist also erfüllt, so daß bei allen Frequenzen die Drehzahl und die Klemmenspannung des Generators 4 bei Umschaltung von Leerlauf auf Belastung ohne Hinzutun des Reglers 5 unverändert bleiben.

Die Wirkung der Zusatzfeldwicklungen der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Schaltungen kann ferner durch parallel zu diesen geschaltete Regelwiderstände einstellbar gemacht werden. Bei der Schaltung nach Fig. 6 sind solche Regelwiderstände 30, 31 parallel zu den Zusatzfeldwicklungen 26, 27 eingezeichnet. Um die Wirkung der Zusatzwicklungen 26, 27 in möglichst weiten Grenzen ändern zu können, wird man vorzugsweise die Zusatzwicklungen 26, 27 mit einer größeren Anzahl Windüngen versehen, als eigentlich notwendig ist. Zu erwähnen wäre noch, daß bei den Schaltungen nach den Fig. 4 bis 6 im Gegensatz zu den Compoundschaltungen nach den Fig. 1 bis 3 die prozentuale Feldverstärkung bei plötzlicher Belastung des Generators nicht von der Drehzahl abhängig ist. Diese Schaltungen eignen sich deshalb besonders gut für Anlagen, die mit abgestimmten Überlagerungsorganen, also mit der sogenannten Resonanzüberlagerung arbeiten; denn dort ist nicht nur die induktive Reaktanz der Überlagerungsorgane, sondern auch die des Generators kompensiert durch die Reaktanz der abgestimmten Kondensatoren. Es ist dann nur noch der Ohmsche Spannungsabfall auszugleichen. Da dieser von der Frequenz unabhängig ist, so wird diese Forderung durch die prozentual bei allen Frequenzen konstante Feldverstärkung vollkommen erfüllt.

Bisher wurde immer nur vom Spannungsabfall des Generators gesprochen. Selbstverständlich können die verschiedenen Vorschläge für den Abgleich des Spannungsabfalls auch angewandt werden unter Einbeziehung der Spannungsabfälle'in-den Überlagerungsorganen und im Netz bis vor die Relais. Bei der Resonanzüberlagerung handelt es sich dann um die Summe der Ohmschen Spannüngsabfälle, die zweckmäßig durch die Schaltung mit angezapfter Feldwicklung abgeglichen wird. Werden dagegen die Überlagerungsorgane nicht abgestimmt, so wird man mit Vorteil die Summe der Spannungsabfälle in den Impedanzen des Netzes, in den Überlagerungstransformatoren und im Generator mit Hilfe einer Compoundschaltung abgleichen.

Bei sämtlichen bisher beschriebenen Schaltungen sind die Motor- und Generatorfeldwicklung in Reihe miteinander geschaltet.

Die Reihenschaltung der Motor- und Generatorfeldwicklung hat nun insofern einen Nachteil, als nicht jeder beliebige Generator mit irgendeinem Motor gekuppelt werden kann, weil die beiden Maschinen im allgemeinen nicht gleiche Erregerströme erfordern. Es ist daher für gewöhnlich erforderlich, die Feldwicklungen der beiden Maschinen einander anzupassen oder die Feldwicklung mit dem geringeren Strombedarf mit einem Nebenschluß zu versehen. Die erste Lösung führt zu einem höheren Anschaffungspreis, die zweite zu unnötig erhöhtem Leistungsaufwand für die Erregung. Meist werden sogar die Feldwicklungen beider Maschinen mit besonders niedriger Windungszahl ausgeführt werden müssen, da je Maschine nur ungefähr die halbe Gleichstromspannung zur Verfügung steht.

Bei den nachstehend beschriebenen Schaltungen der Fig. 7 bis 15 sind nun die Feldwicklungen der Motorgeneratorgruppe nicht in Reihe miteinander, sondern parallel zueinander geschaltet, wobei die Hintereinanderschaltung der Feldwicklungen mit dem Regler beibehalten wird. Die Bedingung, daß die Feldamperewindungen des Generators umgekehrt proportional der Frequenz sein müssen, ist auch hier wieder erfüllt; denn bei der Parallelschaltung der Feldwicklungen sind auch wieder die Erregerströme des Motors und des Generators einander proportional, und da die Motordrehzahl bzw. die Generatorfrequenz umgekehrt proportional der Motorerregung ist, so gilt dies auch für die Generatorerregung. Der Vorteil der Parallelschaltung gegenüber der Reihenschaltung der Feldwicklungen be- no steht also darin, daß es hier durchaus nicht stört, wenn der Strombedarf der Feldwicklungen des Motors und des Generators verschieden ist, und daß bei Verwendung eines normalen Nebenschlußmotors der gemeinsame Erregerstromkreis an dieselbe Spannung angeschlossen werden kann wie der Motoranker. Auch die Parallelschaltung der Erregerwickungen der Motorgeneratorgruppe gestattet die Anwendung zusätzlicher Mittel, um außer der Frequenzunabhängigkeit gleichzeitig auch eine weitgehende Belastungsunabhängigkeit

der Sendespannung zu erzielen. Man braucht hierzu nur die Schaltungen nach den Fig. ι bis 6 sinngemäß auf die Parallelschaltung zu übertragen. Es wird daher nachstehend nur kurz auf die in den Fig. 7 bis 15 dargestellten Schaltungen eingegangen.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen Schaltungen, bei denen eine Belastungsunabhängigkeit der Klemmenspannung des Wechselstromgenera; tors durch Compoundwicklungen erzielt wird. In allen diesen Fällen sind auch hier die Compoundwicklungen in Reihe mit der Ankerwicklung des Gleichstrommotors geschaltet. Bei der Schaltung nach Fig. 7 wirkt wie bei der Schaltung nach Fig. 1 eine die Feldwicklung 3 des Generators 4 unterstützende, in Reihe mit der Ankerwicklung des Motors 2 liegende Compoundwicklung 11 auf den Läufer des Generators 4 ein. Die Compoundwicklung 11 wird hier vorzugsweise wieder so bemessen, daß sie beim Zuschalten der Last nicht nur den inneren Spannungsabfall des Generators 4 abgleicht, sondern auch denjenigen Spannungsabfall, der durch die zur Aufrechterhaltung der konstanten Drehzahl erforderliche Feldschwächung hervorgerufen wird.

Wie bereits ausführlich auseinandergesetzt, wirkt die Compoundwicklung bei höheren Frequenzen stärker-als bei niedrigen. Die Verwendung von Compoundwicklungen ist deshalb besonders bei höheren Frequenzen und auch dann, wenn keine abgestimmten Überlagerungsorgane zur Anwendung kommen, von Vorteil. Im letztgenannten Fall sind auch die Spannungsabfälle im Generator und in den Überlagerungsorganen vorwiegend induktiv, also nahezu proportional der Frequenz. Jedenfalls kann man den Spannungsabfall nicht genau vorausbestimmen, weil er stark von der Art der Belastung abhängig ist. Aus diesem Grund wird man genügend compoundierende Windungen vorsehen, um mit Hilfe eines Nebenschlußwiderstandes parallel zur Compoundwicklung das Compoundierungsverhältnis nachträglich einstellen zu können. In Fig. 7 ist ein solcher mit 15 bezeichneter Regel widerstand parallel zur Compoundwicklung 11 eingezeichnet.

In Fig. 8 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die Compoundwicklung nicht am Generator 4, sondern am Motor 2 vorgesehen ist, die jedoch der Feldwicklung 1 des Motors 2 entgegenwirkt und demnach die Wirkung einer Gegencompoundwicklung besitzt. Infolgedessen muß nun bei Belastung die Nebenschlußerregung durch den Regler5 erhöht werden, damit ein Steigen der Drehzahl des Motors 2 verhindert wird. Der Regler 5 wirkt dann mittelbar auch als Spannungsregler, indem er die Generatorerregung verstärkt. Auch hier wird man vorzugsweise die Windungszahl _; der Compoundwicklung reichlich bemessen, um mittels eines Regel Widerstandes 16 das Compoundierungsverhältnis regelbar zu machen.

In Fig. 9 ist eine Vereinigung der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Schaltungen gezeigt. Durch passende Bemessung der Compoundwicklungen 13, 14 läßt sich erreichen, daß der ReglerbeiBelastungdes Generators wenigstens bei einer mittleren Frequenz in Ruhe bleiben kann. Auch hier liegt wiederum parallel zu jeder Compoundwicklung 13, 14 je ein zur Einstellung des Compoundierungsverhältnisses dienender Regelwiderstand 15, 16.

In den Fig. 10 bis 12 sind Schaltungen dargestellt, bei denen an Stelle von Compoundwicklungen angezapfte Feldwicklungen angewendet werden. Hierbei erfolgt die Umschaltung von der Leerlaufwindungszahl der Feldwicklungen auf die beim Motor verringerte bzw. beim Generator erhöhte Feldwindungszahl zwangsläufig mit der Zuschaltung der Generatorbelastung. In die Anzapfleitung wird jeweils ein kleiner Widerstand eingeschaltet, der vorzugsweise gleich dem Widerstand der abzuschaltenden Feldwicklungsteile gemacht wird. Es wird dadurch erreicht, daß bei Umschaltung von Leerlauf auf Belastung der gesamte Erregerstrom nicht beeinflußt wird. Würde beispielsweise bei der Schaltung nach Fig. 10 der Vorschaltwiderstand 32 kleiner als der Widerstand der Zusatzfeldwicklung 22 des Generators 4 gemacht, so würde in der Hauptfeldwicklung 3 beim Zuschalten der Zusatzfeldwicklung 22 die Stromstärke abnehmen. Die Zunahme der gesamten FeIdamperewindungszahl wäre dann kleiner, als dem Verhältnis der erhöhten Windungszahl entspricht. Ferner würde dadurch auch die Amperewindungszahl des Motprfelds beein^ flußt. Der resultierende Widerstand der parallel geschalteten Feldwicklungen würde dann nämlich etwas zunehmen,^ und die resultierende Stromstärke und damit der Spannungsabfall am Regelwiderstand würden abnehmen. Zudem würde sich dieser Einfluß mit der Frequenz ändern, und er wäre bei der höchsten Betriebsfrequenz am größten, weil dann am meisten Regel widerstand vorgeschalfet ist. Macht man jedoch den Vorschaltwiderstand 32 gleich dem Widerstand der Zusatzfeldwicklung 22, so bleiben bei Umschaltung von Leerlauf auf Belastung die Erregerströme unverändert, wodurch Frequenzunabhängigkeit und größere Übersichtlichkeit der Wirkungsweise erzielt wird.

Die Schaltungen nach den Fig. 10 bis 12 besitzen nun gegenüber den'Compoundschaltungen nach den Fig. 7 bis 9 gewisseUnterschiede. Während die Compoundschaltungen bei allen Belastungen sowohl den Drehzahlabfall als

auch den Spannungsabfall richtig abgleichen, ist dies bei den Anzapfschaltungen nur bei einer ganz bestimmten Belastung der Fall. Da fernerhin bei der Schaltung nach den Fig. io S bis 12 bei Umschaltung von Leerlauf auf Belastung die prozentuale Veränderung der FeIdamperewmdungszahlen genau im Verhältnis der Zusatzwindungszahlen zu den bei Leerlauf eingeschalteten Windungszahlen erfolgt, ist die Wirkung von den Erregerstromstärken und damit von der Frequenz ganz unabhängig. Diese Erscheinung äußert sich besonders günstig bei der Schaltung nach Fig. 12. Durch richtige Wahl der Teilwindungszahlen der Zu- *5 satzwicklungen 26, 27 kann erreicht werden, daß beim Anschluß des Generators 4 an eine bestimmte Belastung sowohl die Drehzahl als auch die Klemmenspannung ohne Hinzutun des Reglers 5 bei jeder Frequenz konstant bleiben. Wegen des frequenzunabhängigen Abgleiches des Spannungsabfalls eignen sich die Schaltungen nach den Fig. 10 bis 12 besonders für vorwiegend Ohmsche Belastung und auch für die Fernsteuerung mittels abgestimmter Überlagerungsorgane und in einem solchen Fall mit besonderem Vorteil dann, wenn vergleichsweise niedrige Frequenzen verwendet werden.

Um das Verhältnis der Amperewindungen der Feldwicklungen des Motors 2 und des Generators 4 bei Leerlauf zum Verhältnis bei Belastung innerhalb gewisser Grenzen veränderlich zu machen, kann man die Zusatzfeldwick-, lungen mit Nebenschlüssen versehen. Ein gewöhnlicher Nebenschluß parallel zu den Teilwicklungen hätte jedoch hier nur eine sehr schwache Wirkung, weil der. Strom in den Feldwicklungen erhöht würde. Diesen Nachteil kann man durch Nebenschlüsse nach Art einer Spannungsteilerschaltung, wie beispielsweise solche in Fig. 12 mit 34 und 35 bezeichnet sind, weitgehend herabsetzen.

In Fig. 13 ist eine Schaltung dargestellt, bei der ein ganz normaler Motorgenerator ver- *5 vvendet wird. Es sind also hier weder Compoundwicklungen noch Zusatzfeldwicklungen vorgesehen. Zum Drehzahl- und Spannungsabfallabgleich sind ein bei Leerlauf der Generatorfeldwicklung 3 vorgeschalfeter Ausgleichswiderstand 36 und ein bei Generatorbelastung der Motorfeldwicklung 1 vorgeschalteter Ausgleichswiderstand 37 vorgesehen.

Die Ausgleichswirkung dieser Schaltung

läßt sich auch frequenzunabhängig machen.

Dazu muß wieder die Bedingung erfüllt sein, daß durch die Umlegung des Schalters 39 die

Spannung zwischen den Punkten^ und B nicht verändert wird, d. h. der resultierende Widerstand zwischen den Punkten^ und B muß vor und nach der Umschaltung gleich sein. Da jedoch im allgemeinen die Widerstände der Feldwicklungen 1, 3 der Motorgenieratorgruppe -unter sich, und da vor allem die Ausgleichswiderstände 36 und 37 nicht gleich sind, so ist diese Bedingung nicht ohne weiteres erfüllt. Mit Hilfe eines weiteren Ausgleichswiderstandes 38 zwischen den Punkten^ und B kann jedoch die Differenz ausgeglichen werden. Dieser Ausgleichswiderstand 38 ist, je nachdem der resultierende Widerstand bei Leerlauf oder bei Belastung größer ist, entweder bei Leerlauf oder bei Belastung des Generators eingeschaltet.

Bei der Schaltung nach Fig. 14 liegt im Erregerstromkreis ein Ausgleichswiderstand 40, der bei Leerlauf der Generatorfeldwicklung 3, bei Generatorbelastung der Motorfeldwicklung ι vorgeschaltet wird. Es tritt also hier an Stelle der beiden Widerstände 36, 37 der Schaltung nach Fig. 13 ein einziger Widerstand 40. Die Schaltung nach Fig. 14 zeigt demnach eine vereinfachte Form der Schaltung nach Fig. 13; sie ist besonders dort anwendbar, wo nicht zu hohe Anforderungen an die Konstanz der Sendespannung gestellt werden. Die Schaltung kann auch dann verwendet werden, wenn der Drehzahl- und der Spannungsabfall sowie die Widerstände der Feldwicklungen i, 3 der Gruppe einander gleich sind. go

Fig. 15 zeigt eine Schaltung, die im wesentlichen eine Vereinigung der Schaltungen nach den Fig. 7 und 13 ist. Durch diese Schaltung wird ein Abgleich des Spannungsabfalls bei allen Frequenzen Und bei allen Belastungen erzielt, falls diese vorwiegend induktiv sind. Der Drehzahlabfallausgleich läßt sich dagegen nur entweder belastungs- oder frequenzunabhängig machen. Für Fernsteuerungszwecke ist natürlich die Frequenzunabhängigkeit wichtiger. Die Drehzahlschwankungen beim Zuschalten der Last sind jedoch sehr klein, so daß sie vom selbsttätigen Regler ohne weiteres bewältigt werden können, wenn der Ausgleichswiderstand 37 für eine mittlere Belastung eingestellt wird.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   ι. Gleichstrom - Wechselstrom - Motorgenerator zur Erzeugung von Wechselströmen konstanter Spannung, aber verschiedener Frequenz, insbesondere für Mittelfrequenzsteueranlagen, dessen Feldwicklungen mit dem Drehzahlregler in Reihe liegen, gekennzeichnet durch eine Compoundwicklung auf wenigstens einer der beiden Maschinen oder einen mit wenigstens einer der Feldwicklungen der beiden Maschinen in Reihe liegenden, bei Übergang von Leerlauf auf Belastung umzuschaltenden zusätzlichen Wicklungsteil oder Widerstand zur Erzielung einer von

   der Belastung unabhängigen Generatorspannung.
2. 2. Motorgenerator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine die Feldwicklung (3) des Wechselstromgenerators (4) unterstützende Compoundwicklung (11) (Fig. i). ~
3. 3. Motorgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine der Feldwicklung (1) des Gleichstrommotors (2) entgegenwirkende Compoundwicklung (12) (Fig. 2).
4. 4. Motorgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Feldwicklung (3) des Wechselstromgenerators (4) unterstützende Compoundwicklung (14) und eine der Feldwicklung (1) des Gleichstrommotors (2) entgegenwirkende Compoundwicklung (13) (Fig. 3).
5. 5. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Leerlauf des Wechselstromgenerators (4) abgeschaltete Zusatzfeldwicklung (22) bei Belastung desselben mit seiner Feldwicklung (3) in Reihe geschaltet wird (Fig. 4).
6. 6. Motorgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Leerlauf des Wechselstromgenerators (4) in Reihe mit der Feldwicklung (1) des Gleichstrommotors (2) liegende Zusatzfeldwicklung (25) bei Belastung des Generators abgeschaltet wird (Fig. 5).
7. 7. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Leerlauf des Wechselstromgenerators (4) abgeschaltete Zusatzfeldwicklung (27) bei Belastung mit der Feldwicklung (3) des Wechselstromgenerators (4) in Reihe geschaltet und eine bei Leerlauf in Reihe mit der Feldwicklung (1) des Gleichstrommotors (2) liegende Zusatzfeldwicklung (26) bei Belastung abgeschaltet wird (Fig. 6).
8. 8. Motorgenerator nach den Ansprüchen i, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (21 bzw. 24) zur Entlastung des Drehzahlreglers (5) mit der Zusatzfeldwicklung (22 bz.w. 25) in Reihe geschaltet ist (Fig. 4 und 5).
9. 9. Motorgenerator nach Anspruch· 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hauptfeldwicklung (3) des Wechselstromgenerators (4) bei Leerlauf ein Widerstand (32), bei Belastung eine Zusatzfeldwicklung (22) in Reihe geschaltet wird (Fig. 10).
10. 10. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hauptfeldwicklung (1) des Gleichstrommotors (2) bei Leerlauf eine Zusatzfeldwicklung (25), bei Belastung ein Widerstand (33) in Reihe geschaltet wird (Fig. 11).
11. ir. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Leerlauf abgeschaltete Zusatzfeldwicklung (27) für den Wechselstromgenerator (4) und eine bei Belastung abgeschaltete Zusatzfeldwicklung (26) für den Gleichstrommotor (2) vorgesehen ist, und daß jeweils statt der abgeschalteten Zusatzfeldwicklung ein Widerstand (32 bzw. 33) in Reihe mit der zugehörigen Hauptfeldwicklung (3 bzw. i) geschaltet wird (Fig. 12).
12. 12. Motorgenerator nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Belastung des Wechselstromgenerators (4) den Abgleich des Generatorspannungsabfalls bewirkender Widerstand (37) und und ein den Abgleich des Drehzahlabfalls des Gleichstrommotors (2) bewirkender Widerstand (36) vorgesehen ist (Fig. 13).
13. 13. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Leerlauf des" Wechselstromgenerators (4) der Generatorfeldwicklung (3), bei Belastung des Wechselstromgenerators (4) der Feldwicklung (1) des Gleichstrommotors (2) vorgeschalteter Widerstand (40) vorgesehen ist (Fig. 14). g₀

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen