DE599509C

DE599509C - Frequency converter for converting multi-phase current into multi-phase or single-phase current with a different frequency with the primary and secondary winding arranged in the stand, especially for arc welding

Info

Publication number: DE599509C
Application number: DE1930599509D
Authority: DE
Original assignee: RUDOLF RICHTER DR ING
Current assignee: RUDOLF RICHTER DR ING
Priority date: 1930-01-22
Filing date: 1930-01-22
Publication date: 1934-07-04

Description

₍ Es ist bekannt, daß die gewöhnlichen Dreiphasentransformatoren für Lichtbogenschweißung gegenüber den Gleichstromschweißmaschinen den Nachteil haben, daß sich die Kontinuität des Lichtbogens wegen der verhältnismäßig geringen Frequenz der Drehstromnetze schwer aufrechterhalten läßt. Deshalb ist es für Lichtbogenschweißung erwünscht, den Mehrphasenstrom in einen Einphasenstrom höherer Frequenz umzuformen. ₍ It is known that the usual three-phase transformers for arc welding have the disadvantage compared to direct current welding machines that the continuity of the arc is difficult to maintain because of the relatively low frequency of the three-phase networks. Therefore, it is desirable for arc welding to convert the multi-phase current into a single-phase current of higher frequency .

Gegenstand der Erfindung ist ein rotierender Frequenzumformer zur Umformung von Mehrphasenstrom in Mehrphasen- oder Einphasenstrom anderer Frequenz, der eine gleichmäßige Belastung des primären Netzes bewirkt.The invention relates to a rotating frequency converter for converting Multi-phase current in multi-phase or single-phase current of another frequency, the one causes uniform loading of the primary network.

Der Ständer des Umformers ist in ähnlicher Weise ausgeführt wie der Ständer eines gewöhnlichen Mehrphaseninduktionsmotors. Er trägt als Primärwicklung eine gewöhnliche Mehrphasenwicklung und als Sekundärwicklung eine Mehrphasen- oder Einphasenwicklung für die der Frequenz des sekundären Stromes entsprechende Polzahl. Der Läufer trägt wie der gewöhnliche Induktionsmotor eine Käfigwicklung oder eine Mehrphasenwicklung, die mit der Primärwicklung polzahlgleich und über Schleifringe und Widerstände geschlossen ist, so daß der Umformer wie ein gewöhnlicher Induktionsmotor angelassen werden kann. Der Umformer läuft in dieser Ausführung asynchron, wobei die Käfig- oder Mehrphasenläuferwicklung als Arbeitswicklung dient. Im Gegensatz zum Induktionsmotor ist aber der Eisenkörper des Läufers nicht vollständig zylindrisch, sondern erhält gleichmäßig am Umfang verteilte Zähne und Zahnlücken (Aussparungen) von solcher Zahl, daß die Anzahl der um die Einheit vermehrten oder verminderten Läuferzähne je Polpaar der Primärwicklung gleich dem mit einer Oberwellenfrequenz des Primärstromes übereinstimmenden reziproken Werte des Verhältnisses der Polzahl der Primärwicklung zu derjenigen der Sekundärwicklung ist. Im Falle synchroner Betriebsweise (s. weiter unten) stimmt dieses Verhältnis mit demjenigen der Primär- zur Sekundärfrequenz überein.The stator of the converter is designed in a similar way to the stator of a ordinary polyphase induction motor. It has an ordinary primary winding Multi-phase winding and a multi-phase or single-phase winding as the secondary winding for the number of poles corresponding to the frequency of the secondary current. The rotor bears like the normal induction motor a cage winding or a polyphase winding with the same number of poles as the primary winding and via slip rings and Resistors is closed, so the converter works like an ordinary induction motor can be started. The converter runs asynchronously in this version, whereby the Squirrel cage or polyphase winding serves as the working winding. In contrast to the Induction motor but the iron body of the rotor is not completely cylindrical, but receives evenly distributed teeth and tooth gaps (recesses) of such a number that the number of rotor teeth increased or decreased by the unit per pair of poles of the primary winding equal to the reciprocal which corresponds to a harmonic frequency of the primary current Values of the ratio of the number of poles of the primary winding to that of the secondary winding is. In the case of synchronous operation (see below) this relationship is correct with that of the primary to the secondary frequency.

Für die Polteilung dieser Oberwellen ist die Wicklung der höheren Frequenz im Ständer zu entwerfen. Durch Reihenschaltung aller im Bereich einer Polpaarteilung der Primärwicklung kleinerer Frequenz liegenden Spulen der Wicklung höherer Frequenz läßt sich in dieser die von der Grundwelle des Feldes induzierte EMK unterdrücken. For the pole division of these harmonics, the winding of the higher frequency is im Design stand. By connecting all of them in series in the area of a pole pair division The coils of the higher frequency winding located next to the primary winding of the lower frequency the EMF induced by the fundamental wave of the field can be suppressed in this.

Nimmt man beispielsweise an, daß die Primärwicklung eine zweipolige Mehrphasenwicklung ist, die Frequenz des PrimärnetzesFor example, assume that the primary winding is a two-pole polyphase winding is the frequency of the primary network

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5O Hz beträgt und der Läufer sechs Aussparungen am Umfang besitzt, so wird das von der Primärwicklung erzeugte, mit 3OOoUml./min umlaufende Drehfeld Oberwellen aufweisen, in denen die fünfte Welle v.orherrscht. Wird alsdann die sekundäre Einphasenwicklung im Ständer zehnpolig gewickelt, so erhält man bei Vernachlässigung des Schlupfes, d. h. unter der Annahme synchroner Betriebsweise, sekundär einen Wechselstrom von 250 Hz, wie er für Schweißzwecke geeignet ist.50 Hz and the rotor has six recesses on the circumference, then the rotating field generated by the primary winding and revolving at 3OOoUml./min becomes harmonics in which the fifth wave prevails. If the secondary single-phase winding in the stator is then wound with ten poles, so if the slip is neglected, d. H. under the assumption synchronous operation, secondary an alternating current of 250 Hz, as it is for Welding purposes is suitable.

Die Regelung der Sekundärbetriebsgrößen kann durch verschiedenartige Schaltung der Primärwicklung erfolgen, so z. B. durch Sternschaltung, Dreieckschaltung, deren Kombinationen wie auch durch Parallel- und Serienschaltung einzelner Wicklungsteile derselben, aber auch durch Verschiebung des rotierenden Teiles in axialer Richtung sowie durch alle Maßregeln, die bekanntermaßen eine Drosselung des Stromes im Sekundärteile zur Folge haben. Auch wählbare Anzapfungen an der Sekundärwicklung oder Umschaltung ihrer Wicklungsteile führen zu diesem Ziel.The regulation of the secondary operating variables can be achieved by various switching of the Primary winding take place, so z. B. by star connection, delta connection, their combinations as well as through parallel and series connection of individual winding parts of the same, but also by shifting the rotating part in the axial direction and by all the measures that are known result in a throttling of the current in the secondary part. Also selectable taps on the secondary winding or switching over its winding parts lead to this goal.

Da im Ständereisen infolge der höheren Frequenz größere Wirbelstromverluste entstehen, ist es angezeigt, für den Ständer verlustarmes Dynamoblech zu verwenden. Werden die durch die Aussparungen (Zahnlücken) im Läufer entstehenden Pole (Zähne) wie bei einer Synchronmaschine bewickelt und mit Gleichstrom gespeist, der von einer fremden Quelle oder einer mit dem Umformer zusammengebauten Gleichstrommaschine geliefert oder auch durch bekannte Einrichtungen aus dem Mehrphasen- oder Einphasennetz gleichgerichtet wird, so läßt sich die Reglung der Sekundärbetriebsgrößen des in diesem Falle synchron laufenden Umformers auch durch die Gleichstromerregung des Läufers bewirken.Since greater eddy current losses occur in the stator iron due to the higher frequency, it is advisable to use low-loss dynamo sheet for the stand. Are the cutouts (tooth gaps) Poles (teeth) created in the rotor are wound and with, like in a synchronous machine Direct current supplied from an external source or from one assembled with the converter DC machine supplied or by known devices from the multi-phase or single-phase network is rectified, the regulation of the secondary operating variables of the in this In the case of synchronously running converters, this is also due to the DC excitation of the rotor cause.

Eine besondere Mehrphasenwicklung als Anlaßwicklung im Läufer kann entbehrt werden, wenn die Gleichstromerregerwicklung im Läuier so geschaltet wird, daß sie als Mehrphasenwicklung wirksam ist. So können z. B., wenn der sechspolige Läufer des oben beschriebenen Lichtbogenschweißumformers eine Gleichstromwicklung ähnlich dem Läufer einer sechspoligen Synchronmaschine trägt, alle Spulen der drei Nordpole und alle Spulen |- der drei Südpole für sich parallel geschaltet werden. Man erhält dann für das von der Primärwicklung erregte Drehfeld in Stern kurzgeschlossene Wicklungssysteme im Läufer. A special multi-phase winding as a starting winding in the rotor can be dispensed with, when the DC excitation winding in the Läuier is switched in such a way that it is a multi-phase winding is effective. So z. B. when the six-pole rotor of the arc welding converter described above carries a DC winding similar to the rotor of a six-pole synchronous machine, all coils of the three north poles and all coils | - of the three south poles connected in parallel for themselves will. One then obtains a star for the rotating field excited by the primary winding short-circuited winding systems in the rotor.

Claims

_Claims : 6q

i. Frequency converter for converting multi-phase current into multi-phase or single-phase current different frequency with primary and secondary windings arranged in the stator and with evenly am Circumferentially distributed teeth and tooth gaps rotor, in particular for arc welding, characterized in that that the number of rotor teeth increased or decreased by the unit per pair of poles of the primary winding equal to that which corresponds to a harmonic frequency of the primary current reciprocal values of the ratio of the number of poles of the primary winding to that of the secondary winding and that in each case Secondary coils located in the area of a pole pair division of the primary winding are connected in series.

2. Frequency converter according to claim 1, characterized in that the poles of the rotor formed by the teeth, carry a direct current winding of alternating polarity.

3. Frequency converter according to claim 2, characterized in that the coils all north poles and all south poles in the rotor are connected in parallel so that they two multiphase systems short-circuited in star form and a special go Make start-up winding unnecessary.

4. Frequency converter according to claim 2 or 3 for controlling the secondary operating variables, characterized by the controllability of the DC excitation.

5. Frequency converter according to claim 1 to 4, characterized by one on the Runner arranged cage or with the

^ Primary winding multi-phase winding with the same number of poles.