DE608790C - Schaltung zum Betrieb von Wechselstromkommutatorgeneratoren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung zum Betrieb von Wechselstromkomm:u< tatorgeneratoren mit variabler Frequenz unabhängig von ihrer Drehzahl und mit Erregung von einer besonderen Erregierstrom· quelle mit von der Drehzahl der letzteren. abhängiger variabler Frequenz. Die Erfindung bezweckt, die Spannungsfrequenz des Kommutatorgenerators in einfacher Weise zu beeinflussen, und besteht darin, daß mit der Erregerwicklung des Kommutatorgenierators Kondensatoren verbunden sind, die beispielsweise je an die beiden Außenpuribte dear Erregerwicklung angeschlossen sein können, ig Hierdurch wird gleichzeitig ein weiterer Vorteil dadurch erreicht, daß man die Abmessungen der Erregermaschine kleinhalten und infolgedessen die Drehzahl der Erregerstromquelle zwecks Änderung der Frequenz leicht ändern kann, da der Rotor der Erregerstromqüelle nur eine geringe Trägheit besitzt.

Es ist zwar bereits bei Wechselstromkommutatorgeneratoren anderer Art vorgeschlagen worden, zur Verbesserung der Leistungsfaktoren o. dgl. Kondensatoren vorzusehen. Diese haben aber entsprechend dem anderen Charakter der bekannten Maschinen, die mit konstanter Frequenz arbeiten, eine andere technische Wirkung als die erfindungsgemäß vorgesehenen Kondensatoren.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Ei-findung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.

Fig. ι bis 8 stellen DrehstiOmmaschinen und Fig. 9 leine Einphasenmaschinie dar.

Bekanntlich braucht «eine Wiechselstromkommutatormaschine nicht unbedingt mit einer besonderen Erregerwicklung versehen zu sein, vielmehr kann man letztere mit der Arbeitswicklung kombinieren. Beispielsweise kann man den Erregerstrom den Bürsten am Kommutator oder den Schleifringen zuführen, die mit der Rotorwicklung verbunden sind. Die Erfindung kann sowohl in diesem Fall als auch in dem Fall Anwendung finden, daß eine gesonderte Erregerwicklung vorgesehen ist. Im Interesse der Klarheit und zur Vermeidung unnötiger Komplikationen ist die Erfindung nachstehend hauptsächlich an Maschinen mit gesonderter Erregerwicklung erläutert. In den Figuren ist, soweit nichts anderes gesagt ist, nur die Erregierwicklung gezeichnet, da die gegenseitige Lage von Arbeits- und Erregerwicklung an sich bekannt ist. Die Erregerwicklung ist als System in Reihe geschalteter Widerstände und Induktivitäten dargestellt, die durch die Buchstaben r, Z₁ und L, L₁ bezeichnet sind. Die Andeutung von Widerständen in den Diagrammen besagt nicht notwendig, daß. Leiter mit

608700

hohen Widerstände«, 'eigens in die Stromkreise eingeschaltet sind, sondern deutet "nur an, daß der Widerstand nicht vernachlässigt werden kann, insbesondere dann nicht, wenn die Maschine mit sehr geringer Frequenz oder der Frequenz Null !arbeitet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. ι erhält der Erreger seinen Strom aus einer Gleichstromquelle über einen Widerstand R,, ίο Bürsten und Schleifringe !S sowie rotierende Bürsten B, die auf einem Kommutator laufen, der mit dem Anker in der üblichen Weise verbunden ist mit dem einzigen Unterschied, daß in diesem Fall beide stationär sind. Kommutator und Anker sind lediglich durch einen die umlaufenden Bürsten umgebenden Ring angedeutet, wobei die Wicklung· an drei äquidistanten Punkten mit der Erregerwicklung mittels dreier den Strom der Erregerwicklung zuführender Leitungen verbunden ist. Der Erreger ström fließt durch Widerstände/-/ und in Reihe geschailtietie Widerstände r' und Induktivitäten Z/, die ihrerseits durch Kapazitäten C geshuntet sind. Der Erregerstrom wird einem Zwischenpunkt jeder der drei Phasen der Erregerwicklung zugeführt, die in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel in Stern geschaltet sind, wobei die Teiler, L und T₁₁L₁ einer jeden Phase im magnetischen Feld der Maschine um einen Winkel A gegeneinander verschoben sind. Die Außenpunkte der Phasen sind durch Kapazitäten C miteinander verbunden. Die durch den Zwischenpunkt voneinander getrennten! Phasenteile sind miteinander magnetisch eng verkettet.

Ist die Frequenz gleich Null, so fließt durch die Kondensatoren kein Strom, und die Selbstinduktion des Stromkreises hat keinen Einfluß, so daß in diesem Fall der Erregerstrom lediglich durch den Ohmschen Widerstand des Kreises bestimmt ist. Beim Ansteigen der Frequenz sucht die unvermeidliche Induktivität der Erregerwicklung den Erregerstrom herabzudrücken. Diesem Effekt wird durch die Wirkung der Kondensatoren entgegengearbeitet. Die Kondensatoren C sind mit der Erregerwicklung in Rieihe geschaltet, so daß sie die von dem Erreger zu liefernde Spannung herabsetzen, während die Kondensatoren C parallel zu ihr liegen und einen Teil des Erregerstromes liefern, also den vom Erreger zu liefernden Strom herabsetzen. Natürlich wird, wie an sich bekannt, diese Reduktion von Spannung und Strom so lange andauern, bis die Frequenz die sog. Resonanzfrequenz erreicht, die von den gegenseitigen Beziehungen der einzelnen Strom.-kreiselemente abhängt und für jeden Kondensator eine andere sein kann. Die Verbindung der Kondensatoren kann durch aufwärts transformierende Transformatoren vorgenommen werden, wodurch eine vollere Ausnutzung der Kondensatorwirkungen ermöglicht wird.

Die Elementgruppen f, L'', C können fortgelassen oder hinsichtlich ihrer Anordnung geändert werden. Auch kann der Winkel A gleich ©der verschieden von Null sein. Beispielsweise '-ist in Fig. 2 eine Ausführungsform dargestellt, die sich von der nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die Elemente /', L', C fortgelassen und die Teile r, L und F₁₁L₁ in den !einzelnen Zweigen miteinander in Phase sind.

Die einzelnen Stromkreisteile, 'die in den bisher beschriebenen Schaltungen in Stern geschaltet sind, können auch in Dreieck geschaltet sein. Beispielsweise sind bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Teilen, L der Erregerwicklung in Dreieck geschaltet, während bei der Ausführungsform nach Fig. 4 die Elemente/·/, /, L' und C hu Dreieck geschaltet sind. Oje Widerständer/ oder die Elementgruppen /, L', C sind untereinander wieder ebenso wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen geschaltet.

Bei manchen Charakteristiken ist es wichtiger, die von dem Erreger zu liefernde Maximalspannung zu verringern als den Maximalstrom, und in diesem Falle wird man die go Kondensatoren C und auch die Teile r_x, L₁ der Erregerwicklung fortlassen. Eine derartige Schaltung, bei der die Teile T₁, L₁ weggelassen sind, zeigt Fig. S, wo die Kondensatoren C die Änschlußpunkte des Erregers überbrücken.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen war eine bestimmte Art von Erregern verwendet. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform mit einer anderen Erregerart. Der Erreger ist hier nach Art eines Gleichstrommotors M ausgebildet, der außer den gewöhnlichen Gleichstrombürsten noch drei rotierende Bürsten hat, die den Erregerstrom liefern, dessen Frequenz der Umlauf gesrihwindigkeit der Bürsten proportional ist. Ferner stellt diese Schaltung .ein Beispiel für die Weglassung der Elemente C₃ V₁, L₁ dar.

Kondensatoren können' auch in Verbindung mit anderen Vorrichtungen zur Beeinflussung der Charakteristik des Erregerstroms Verwendung finden. Bei der Schaltung nach Fig. 7 ist z. B. die Spannung des Erregers, der den Erregerstrom, !entsprechend der Erfindung in den Erregerkreis liefert, durch einen ,zusätzlichen Gleichstromgenerator G verstärkt, der .mit einer unabhängigen Feldwicklung versehen ist, deren Klemmen an die Klemmen des Erregers angeschlossen sind. iao Verwendet man eine.passend bemessene Feldwicklung, deren Berechnung »ach an sich be-

kannten Methoden erfolgt, so kann man den durch den Erreger fließenden Strom, der im allgemeinen mit wachsender Abgabeleistung des Erregers zu sinken sucht, konstant halten 5 oder sogar mit der Abgabeleistung anwachsen lassen. Auf diese Weise kann die Willkür hinsichtlich der Beeinflussung der Charakteristik von Frequenz und Erregerstrom gesteigert werden.

ίο Wie bereits oben hervorgehoben, kann die Erfindung auch bei solchen Maschinen Verwendung finden, die keine gesonderte Erregerwicklung haben. Eine derartigie Maschine ist in Fig. 8 dargestellt.

Es mag bemerkt werden, daß, abgesehen von den Kondensatoren C, Kondensatoren ähnlich den Kondensatoren C zwischen Punkte der Statorwicklung geschaltet werden können oder zwischen die Kommutatorbürsten.

ao Die Anwendung der Erfindung auf eine Einphasenmaschrae ist in Fig. 9 dargestellt, in der W_s die Statorarbeitswicklung, W_r die Rotiorarbeitswicklung und W_e die Erregerwicklung bedeutet. Letztere ist in zwei Teile

a5 r, L "und r_x, L₁, ähnlich wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, unterteilt. Die Kondensatoren C und C sowie die Induktivitäten U und die Widerstände r' und r_t' haben die gleiche Wirkungsweise wie in den anderen Ausführungsbeispielen. Die Analogie zwischen den Anwendungen der Erfindung auf Dreiphasen- und Zweiphasenoder Mehrphasensysteme ist so naheliegend, daß eine eingehendere Darstellung nicht erforderlich ist.

Die beschriebenen Schaltungen sind nur Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung. Beispielsweise könnte der Erregerkreis unterteilt und Kondensatoren direkt

tfi oder über Transformatoren auf mannigfache Weise in den Erregerkreis geschaltet sein. Auch in diesen Fällen ergibt sich die lerfindimgsgemäße Wirkung.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, 'eine als Generator von variabler Frequenz arbeitende Wechselstromfcommutatormaschine zur Belieferung von Induktions- und Synchronmotoren mit veränderlicher Drehzahl und für die synchrone Steuerung der Bewegungen eines Gegenstandes aus größerer Entfernung zu benutzen. Gerade bei der Verwendung von Kommutatormaschinen für derartige Zwecke ist die Erfindung besonders nützlich.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Betrieb von Wechselstromkomrnutatorgeneratoren mit variabler Frequenz unabhängig von ihrer Drehzahl und mit Erregung von einer besonderen Erregexstromquelle mit von der Drehzahl der letzteren abhängiger variabler Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beeinflussung der Spannungsfrequenzcharakteristik des Kornmutatorgenerators und leichter Änderbarkeit der Drehzahl der Erregerstroniquelle mit der Erregerwicklung des Kommutatorgenerators Kondensatoren verbunden sind.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren je an die beiden Außenpunkte der Erregerwicklung angeschlossen sind.

3. Generator nach Anspruch 1 mit in Stern geschalteten Erregerwicklungsphasen, dadurch gekennzeichnet, daß, Kondensatoren (C) die Außenpunkte der Phasen verbinden und die Stromzufuhrstellen der Erregerwicklung zwischen dem Sternpunkt und den Außenpunkten liegen.

4. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung einer jeden Phase durch den Anschluß punkt in zwei <eng miteinander magnetisch verkettete Teile unterteilt ist.

5. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. in Reihe zur Erregerwicklung einer jeden Phase ein Widerstand (r^r) und eine Induktivität (L'), überbrückt durch einen Kondensator (C), geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen