DE606947C

DE606947C - Cascade of single-phase asynchronous machine and stationary-excited three-phase commutator machine

Info

Publication number: DE606947C
Application number: DEA62659D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Weiler
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-07-12
Filing date: 1931-07-12
Publication date: 1934-12-14

Description

AUSGEGEBEN AM
14. DEZEMBER 1934ISSUED ON
DECEMBER 14, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 d² GRUPPE 27 osCLASS 21 d ² GROUP 27 os

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)General Electricity Society in Berlin *)

Kaskade aus Einphasen-Asynchronmaschine und ständererregter DrehstromkommutatormaschineCascade of single-phase asynchronous machine and stator excited Three-phase commutator machine

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1931 abPatented in the German Empire on July 12, 1931

Es ist bekannt, Emphasen-Asynchronmotoren zur Drehzahlregelung und Verbesserung des Leistungsfaktors mit Drehstromkommutatormaschinen in Kaskade zu schalten, die im Ständer eine Kompensationswicklung besitzen und vom Läufer aus mit Drehstrom von der Frequenz des Einphasennetzes erregt werden. Dieser Drehstrom kann, wie ebenfalls bekannt ist, einem Synchrongenerator entnommen werden, der von einem an das Einphasennetz angeschlossenen Synchronmotor angetrieben wird. Es ist ferner bekannt, zur Vermeidung von Pendelungen die Drehstromkommutatotrmaschine mit einer Kompoundwicklung im Ständer auszurüsten, der man einen induktionsfreien Widerstand parallel schalten kann, um ein Feld von nahezu doppelter Netzfrequenz in der Hintermaschine möglichst klein zu halten.
Diese Anordnung macht Schwierigkeiten bei großer Leistung der Hintermaschine, weil bei der läufererregten Kommutatormaschine die in den kurzgeschlossenen Ankerspulen durch das Arbeitsdrehfeld induzierte Spanas nung schwer zu beherrschen ist. Außerdem muß der Synchron-Synchron-Erregerumformer für die mit Netzfrequenz zugeführte Erregerscheiinleistung, die etwa 25 bis 30 °/₀ der Nennleistung der Sintermaschine beträgt, bemessen werden.It is known to connect emphase asynchronous motors for speed control and improvement of the power factor with three-phase commutator machines in cascade, which have a compensation winding in the stator and are excited from the rotor with three-phase current at the frequency of the single-phase network. As is also known, this three-phase current can be taken from a synchronous generator which is driven by a synchronous motor connected to the single-phase network. It is also known to equip the three-phase commutator machine with a compound winding in the stator to avoid oscillation, which can be connected in parallel with an induction-free resistor in order to keep a field of almost twice the mains frequency in the rear machine as small as possible.
This arrangement makes difficulties with high power of the rear machine, because in the rotor-excited commutator machine the voltage induced in the short-circuited armature coils by the rotating working field is difficult to control. In addition, the synchronous-synchronous exciter converter must be dimensioned for the exciter power supplied at the mains frequency, which is approximately 25 to 30 ° / _{0 of} the nominal power of the sintering machine.

Erfindungsgemäß wird nun die läufererregte Hintermaschine durch eine ständererregte Drehstromkommutatormaschine mit ausgeprägten Polen ersetzt, bei der bekanntlich die vom Arbeitsfeld in den kurzgeschlossenen Arbeitsspulen induzierte Spannung vom Schlupf abhängt und daher bei nicht zu großem Regelbereich klein ist. Die Erregerwicklung der Hintermaschine wird unter Zwischenschaltung eines Frequenzwandlers von einem Drehstromsynchrongenerator gespeist, der von einem am Einphasennetz liegenden Synchronmotor angetrieben wird. In Reihe mit der Erregerwicklung wird ein Ohmscher Widerstand geschaltet, der so groß ist, daß bei jedem Schlupf der Ohmsche Widerstand des Erregerkreises ein Mehrfaches des induktiven Widerstandes ist. Trotzdem ist bei nicht zu großem Regelbereich die vom Frequenzwandler gelieferte Erregerscheinleistung kleiner als bei einer gleich großen läufererregten Hintermaschine, weil sie Schlupf frequenz statt Netzfrequenz hat. Es wird daher auch der zur ErregungAccording to the invention, the rotor-excited rear machine is now replaced by a stator-excited Three-phase commutator machine with pronounced poles replaced, as is well known, from the working field to the short-circuited Work coil induced voltage depends on the slip and therefore at the control range is not too large. The excitation winding of the rear machine is with the interposition of a frequency converter from a three-phase synchronous generator fed, which is driven by a synchronous motor connected to the single-phase network. In series with the excitation winding, an ohmic resistance is connected that is so large is that with each slip the ohmic resistance of the excitation circuit is a multiple of inductive resistance. Nevertheless, if the control range is not too large, the one supplied by the frequency converter Excitation apparent power smaller than with a rotor-excited rear machine of the same size, because it has a slip frequency instead of a mains frequency. It therefore also becomes the excitement

*.) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: *.) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Wilhelm Weiler in Berlin-Niederschönhausen.Dipl.-Ing. Wilhelm Weiler in Berlin-Niederschönhausen.

dienende Synchrongenerator nebst Antriebsmotor und Regler kleiner als bei einer läufererregten Hintermaschine.Serving synchronous generator together with drive motor and controller smaller than with a rotor-excited Rear machine.

Die neue Anordnung ist besonders für Netzkupplungsumformersätze geeignet. In der Abbildung ist ein solcher Umformer zur Kupplung eines Drehstrom- und eines Einphasennetzes dargestellt.The new arrangement is particularly suitable for mains coupling converter sets. In the Figure is such a converter for coupling a three-phase and a single-phase network shown.

An das Drehstromnetz I ist die Synchronmaschine d angeschlossen, die von der Gleichstrommaschine e_t erregt wird. Mit der Maschine d ist die am Einphasennetz II liegende Asynchronmaschine w und der Frequenzwandler f mechanisch gekuppelt. Die Schleifringe des Frequenzwandlers/ werden von dem Synchrongenerator J₂ mit Drehstrom der Frequenz des Einphasennetzes gespeist. Der Generator J₂ wird von dem am Einphasennetz liegenden Motor S₁ angetrieben, der von der Erregermaschine e₂ erregt wird. Die Synchronmaschine S₂ wird von der Erregermaschine e_± erregt und besitzt in bekannter Weise zwei um 90 elektrische Grade gegeneinander verschobene Erregerwicklungen. Die Maschinen J₁ und S₂ sind so gekuppelt, daß die eine Erregerwicklung der Synchronmaschine J₂ im wesentlichen die Wirk- und die andere Erregerwicklung die Blindleistung der Asynchronmaschine ze' beherrscht, und zwar wird die erstgenannte Erregerwicklung von dem selbsttätigen Regler t und die letztgenannte von dem Handregler r beeinflußt. S₁ ist beispielsweise ein synchronisierter Asynchronmqtor. Er wird mittels der Drosselspule p₂ und eines The synchronous machine d , which is excited by the direct current machine e _t , is connected to the three-phase network I. The asynchronous machine w on the single-phase network II and the frequency converter f are mechanically coupled to the machine d. The slip rings of the frequency converter / are fed by the synchronous _{generator J 2} with three-phase current at the frequency of the single-phase network. The generator J ₂ is driven by the motor S _{1 connected} to the single-phase network, which is excited by the exciter e _2. The synchronous machine S ₂ is excited by the exciter e _± and has, in a known manner, two exciter windings which are offset by 90 electrical degrees from one another. The machines J ₁ and S ₂ are coupled in such a way that one field winding of the synchronous _{machine J 2} essentially controls the active and the other field winding controls the reactive power of the asynchronous machine ze ', the former being controlled by the automatic controller t and the latter influenced by the handheld controller r . S ₁ is, for example, a synchronized asynchronous motor. He is by means of the choke coil p ₂ and one

nicht gezeichnetennot signed

AnlaßwiderstandesStarting resistance

im Läuferkreis angelassen. Die Asynchronmaschine w wird mit der Drosselspule P₁ und einem Anlaßwiderstand im Läuferkreis angelassen und ist mit der Hintermaschine k in Kaskade geschaltet. Die Hintermaschine h wird von dem Drehstrommotor m angetrieben. An Stelle des Motors m könnte auch ein an das Netz II angeschlossener Motor oder eine mechanische Kupplung mit der Hauptwelle treten. Ebenso könnte die gezeichnete Sechsbürstenschaltung der Hintermaschine durch eine Dreibürstenschaltung ersetzt werden. Die Hintermaschine h hat ausgeprägte Pole, eine verteilte Kompensationswicklung k, eine nur die Pole umschlingende, mit der Kompensationswicklung k in Reihe geschaltete und dem Fließen des Hauptstromes entgegenwirkende Erregerwicklung μ und die über den Züsatzwiderstands/ vom Frequenzwandler/ gespeiste Erregerwicklunge. Um die Stromkomponente von nahezu doppelter Netzfrequenz von der Erregung möglichst fernzuhalten und dadurch die Stromwendung nicht zu verschlechtern, ist der Erregerwicklung η ein dreiphasiger induktionsfreier Widerstand q parallel geschaltet. An Stelle des Widerstandes q kann ein mit einem Kondensator in Reihe liegender Widerstand genommen werden, oder es kann auch die Wicklung η mit einer Drosselspule in Reihe geschaltet werden.tempered in the rotor circle. The asynchronous machine w is started with the choke coil P ₁ and a starting resistor in the rotor circuit and is connected in cascade with the rear machine k. The rear machine h is driven by the three-phase motor m . Instead of the motor m , a motor connected to the network II or a mechanical coupling with the main shaft could also be used. The six-brush circuit shown for the rear machine could also be replaced by a three-brush circuit. The rear machine h has pronounced poles, a distributed compensation winding k, an excitation winding μ that only wraps around the poles, is connected in series with the compensation winding k and counteracts the flow of the main current, and the excitation winding fed via the additional resistor / from the frequency converter /. In order to keep the current component of almost twice the network frequency from the excitation as far as possible and thereby not worsen the current reversal, a three-phase inductive resistor q is connected in parallel with the excitation winding η. Instead of the resistor q , a resistor in series with a capacitor can be used, or the winding η can also be connected in series with a choke coil.

Der Zusatzwiderstand ν kann, wenn die Maschine / ein eigentlicher Frequenzwandler, d.h. ohne Kompensationswicklung ist, auch zwischen die Schleifringe des Frequenzwandlers und des Synchrongenerators J₂ gelegt werden. Im anderenFalle dagegen, d. h. wenn der Frequenzwandler/ eine kompensierte läufererregte Maschine ist, darf v, wie gezeichnet, nur zwischen Kommutator und Erreger wicklung e liegen.The additional resistance ν can also be placed between the slip rings of the frequency converter and the synchronous generator J ₂ if the machine / is an actual frequency converter, ie without a compensation winding. In the other case, however, ie if the frequency converter / is a compensated rotor-excited machine, v, as shown, may only lie between the commutator and the exciter winding e.

Claims

Patent claims:

1. Cascade, especially for network coupling, consisting of a single-phase, multi-phase excited asynchronous machine, characterized by a stator-excited rear machine Qi) with a main current excitation winding (s), which is connected in parallel with an induction-free resistor (q) , and an externally excited excitation winding (e) , which is excited by a rotor-excited three-phase exciter (f) and an ohmic resistance (v) between the exciter winding (e) and the three-phase exciter (/) with slip frequency.

2. Cascade according to Claim 1, characterized in that a capacitor is connected in series with the ohmic resistor (q) connected in parallel with the main current exciter winding («) of the three-phase commutator rear machine Qi).

3. Cascade according to claim 2, characterized in that the main current exciter winding in) is connected in series with a choke coil.

4. Cascade according to claim 1 or the following, characterized in that the excitation of the three-phase exciter is supplied by a synchronous machine.

5. Cascade according to Claim4 with an uncompensated three-phase exciter, characterized in that the induction-free resistor (v) is switched on between its slip rings and the three-phase synchronous machine.

1 sheet of drawings