DE602900C

DE602900C - Verfahren zur Umwandlung von Einphasenwechselstrom in Gleichstrom

Info

Publication number: DE602900C
Application number: DES68983D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Kloss
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1925-02-28
Filing date: 1925-02-28
Publication date: 1934-09-19

Description

Es ist bekannt, Einphasenwechselstrom mit Hilfe von sogenannten Einankerumformer-n in Gleichstrom zu verwandeln. Diese Umformer haben aber den Nachteil, daß sie größer als Gleichstrommaschinen von derselben Leistung ausfallen und daß bei ihnen die Kommutierung Schwierigkeiten bereitet. Diese Übelstände werden durch Verwendung von Mehrpbasenstrom-Einankerumformern herabgesetzt. Mehrphasenstrom steht aber nicht immer zur Verfügung, außerdem bedingt er eine größere Anzahl von Leitungen. Ein Verfahren, welches sowohl die Vorteile der Verwendung von Mehrphasenstrom wie auch die Vorteile der einphasigen Stromzuführung vereinigt, ist für das Hauptanwendungsgebiet des Einphasenstromes, nämlich elektrische Lokomotiven, bereits vorgeschlagen worden, indem hierbei der Einphasenstrom zunächst in einem Phasenumformer in Mehrphasenstrom verwandelt und dann in einem Einankerumformer in Gleichstrom umgeformt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung und gleichzeitig eine Erweiterung des Anwendungsgebietes dieses Verfahrens und besteht darin, daß gleichzeitig mit der Phasenumwandlung auch die Frequenz des umzuwandelnden Wechselstromes mindestens auf das Doppelte erhöht wird. Dann fällt der Einankerumformer noch kleiner aus als bei Verwendung derselben Frequenz wie die des umzuformenden Einphasenwechselstromes.

Eine geringfügige Frequenzerhöhung bis zu dem Grenzwert von höchstens 25°/₀ ist allerdings bereits bekanntgeworden, und zwar zu dem Zwecke, durch Abgabe mechanischer Energie die motorische Komponente der Wechselstrom-MMK so weit zu steigern, daß sie der Gleichstrom-MMK möglichst gleich wird, so daß die Wendepolwicklung, deren Aufgabe darin besteht, diese Ungleichheit zu kompensieren, sehr knapp dimensioniert werden kann. Dies hat jedoch mit einer Frequenzverdoppelung bzw. einer darüber hinausgehenden Vervielfachung der Frequenz im Sinne des hier gegebenen Vorschlages nichts zu tun.

Bei der Durchführung der Erfindung wird die bekannte Anschauung benutzt, daß jedes Einphasenwechselfeld sich in zwei Drehfelder von halber Amplitude zerlegen läßt, die mit einer von der Periodenzahl des Einphasenstromes und der Polzahl der das Wechselfeld erzeugenden Wicklung abhängigen Drehzahl einander entgegengesetzt umlaufen. Das eine dieser Teilfelder wird nun benutzt, um den Mehrphasenstrom zu erzeugen, indem die induzierte Wicklung mit dem anderen Teilfelde synchron angetrieben wird. Das mitlaufende Feld wird dabei durch ein ihm entgegengesetztes Feld kompensiert. Das gegen-

*) Von dem Palentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Ernst Kloss in Falkensee b. Berlin-Spandau.

Claims

laufende Drehfeld schneidet die induzierte Wicklung mit verdoppelter Geschwindigkeit. Ein Ausführungsbeispiel für die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. ι der Zeichnung dargestellt. Mit α ist der Ständer des Phasen- und Periodenumformers t bezeichnet, der die induzierende Einphasenwicklung p trägt, mit b der Läufer, der die induzierte Mehrphasenwicklung s mit den Phasenenden ι bis i6 enthält. Außer mit der Wicklung ί ist der Läufer auch noch mit der Kompensationswicklung k versehen, die über Schleifringe h mit Gleichstrom gespeist wird. An den Schleifringen f, mit denen die Phasenenden der Sekundärwicklung j verbunden sind, wird der Mehrphasenstrom von doppelter Periodenzahl entnommen und dem Einankerumformer zugeführt.

Der genannte Umformer kann nach der Erfindung weiter dadurch vereinfacht werden, daß dem Einankerumformer u die doppelte Polzahl des Phasen- und Periodenumformers t gegeben wird. Dann haben diese beiden Einzelumformer dieselben Drehzahlen und können unmittelbar miteinander gekuppelt werden. Die zur Periodenumformung erforderliche Antriebsleistung wird dann vom Einankerumformer gedeckt, der dabei zum Teil als Synchronmotor läuft. Die unmittelbare Kupplung hat den Vorteil, daß die Wechselstromschleifringe wegfallen und die beiden xtmlaufenden Wicklungen unmittelbar durch Leitungen M₁, M₂, M₃ usw. miteinander verbunden werden, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist.

Der Magnetisierungsstrom für den Umformer kann vom Wechselstromnetz geliefert werden. Dabei tritt jedoch unerwünschte Phasenverschiebung auf. Um diese zu vermeiden, kann die Magnetisierung vom Einankerumformer entnommen werden, indem die Gleichstromwicklung k vom Kommutator aus gespeist wird und die Wechselstromwicklung durch Übererregung der Magnetwicklung des Einankerumformers mit kapazitivem Blindstrom versehen wird. Dabei ist es nicht nur möglich, den cos φ auf 1 einzustellen, sondern auch kapazitiven Blindstrom dem speisenden Wechselstromnetz zuzuführen.

Kann das Polzahlverhältnis zwischen dem Phasen- und Periodenumformer und dem Einankerumformer nicht 1 : 2 gewählt werden, so kann irgendein anderes Polzahlverhältnis benutzt werden. Die Kupplung der beiden Umformerläufer wird dann durch Übertragungsmittel, wie Zahnräder, der ungleichen Drehzahl der Läufer angepaßt. Dabei muß allerdings in Kauf genommen werden, daß beide Läufer mit Schleifringen zu versehen sind.

Patent α ν s j.· κ ü cn ε :

ι. Verfahren zur Umwandlung von Einphasenwechselstrom in Gleichstrom, bei welchem der Einphasenstrom zunächst in Mehrphasenstrom, dieser sodann in einem Einankerumformer in Gleichstrom umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umformung von Einphasenin Mehrphasenstrom gleichzeitig die Frequenz des Wechselstromes auf das Doppelte oder noch weiter erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasenstrom höherer Periodenzahl durch Umlauf einer induzierten Wicklung in einem Wechselstromfelde erzeugt wird, die synchron mit einer der beiden gegeneinander umlaufenden Komponenten dieses Wechselfeldes umläuft und daß diese Komponente durch ein,Gegenfeld kompensiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenfeld zur Kompensierung der einen Wechselfeldkomponente durch eine mit dieser ' umlaufenden gleichstromgespeisten, verteilten oder konzentrierten Wicklung erzeugt wird.
4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Mehrphasenwicklung mit dem Anker des Einankerumformers mechanisch gekuppelt ist.
5. Einrichtung nach den Anprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Mehrphasenwicklung mit der Welle des Einankerumformers ohne Übersetzung mechanisch und mit dessen Ankerwicklung unmittelbar durch Leitungen elektrisch verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahl des Einankerumformers doppelt so groß ist wie die des Phasen- und Periodenumformers.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetisierungsstrom für den Phasenumformer vom Einankerumformer geliefert wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen