DE632599C - Anordnung zur Kompensierung des induktiven Spannungsabfalles in einem Wechselstromkreis veraenderlicher Frequenz - Google Patents
Anordnung zur Kompensierung des induktiven Spannungsabfalles in einem Wechselstromkreis veraenderlicher FrequenzInfo
- Publication number
- DE632599C DE632599C DE1930632599D DE632599DD DE632599C DE 632599 C DE632599 C DE 632599C DE 1930632599 D DE1930632599 D DE 1930632599D DE 632599D D DE632599D D DE 632599DD DE 632599 C DE632599 C DE 632599C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- machine
- winding
- series
- arrangement according
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
Wenn man in einen Gleichstromkreis einen mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden
Reihenschlußmotor einschaltet, so wirkt letzterer, wie bekannt, in gleicher Weise wie
ein Ohmscher Widerstand, d. h. er verursacht einen dem Strom proportionalen Spannungsabfall.
Ein in der gleichen Weise ein-* geschalteter Reihenschlußgenerator wirkt wie
ein negativer Ohmscher Widerstand. Das gleiche gilt für einen Wechselstromkreis,
falls die eingeschaltete Maschine der Gattung ist, die für den induktiven Spannungsabfall
kompensiert ist, beispielsweise eine sogenannte Scherbiusmaschine mit Kompensationswicklung.
Bei Wechselstrom können die Verhältnisse so ausgedrückt werden, daß die eingeschaltete
Maschine einen Spannungsvekior liefert, der i8o° vor (oder nach) dem Stromvektor liegt
und ihm proportional ist. Aus dieser Betrachtung geht hervor, daß, falls man eine
Reihenschlußmaschine mit Ständererregung mit einem parallel zur Erregerwicklung He-
genden Ohmschen Widerstand solcher Größe versieht, daß der nacheilende Kraftfluß der
Reihenschlußmaschine eine induktive Spannungskomponente erzeugt, die dem induktiven
Spannungsabfall des Wechselstromkreises annähernd gleich wird, man diesen Spannungsabfall
kompensieren kann. Es soll im folgenden nachgewiesen werden, daß diese kompensierende
Wirkung mit großer Annäherung zwischen weiten Grenzen der Frequenz unabhängig von der letzteren erreicht wird.
Gegenstand der Erfindung bildet eine in dieser Weise ausgebildete Kompensierungsanordnung.
Mehrere Ausführungsformen bzw. Anwendungen der Erfindung sind in der Zeichnung
in Abb. 1 bis 8 schaubildlich dargestellt.
In Abb. ι ist die Erfindung allgemein auf einen mehrphasigen Stromkreis angewandt
dargestellt, von dem nur eine Phase eingezeichnet ist und dessen Nullpunkt im Läufer
der Maschine 1 gedacht wird. Die Maschine hat im Ständer eine Kompensationswicklung 2
und eine Reihenschlußerregerwicklung· 3. Parallel zu letzterer liegt ein regelbarer Ohmscher
Widerstand 4. Bezeichnet man den Ohmschen Widerstand und die Reaktanz der Wicklung 3
mit r3 bzw. X3 und den- Wert des Widerstandes
4 mit r4, die Ströme in 3 und 4 mit J3
bzw. J4 und deren Summe mit I1, so erhält
man die Gleichung
Hieraus erhält man
und
15 Falls J3 in eine mit· I1 gleichphasige und eine dazu senkrechte Komponente aufgeteilt wird, 75
erhält man
+ ri
Die in der Maschine 1 erzeugte Umlaufspannung sei als proportional zu J3 (ungesättigter
Magnetkreis) und kann = —d /3 gesetzt werden,
wobei das Minuszeichen bedeutet, daß
Das erste Glied der rechten Seite bedeutet hier einen Spannungsabfall in Phase mit dem
Strom und das andere Glied eine Spannung, die dem Strom 900 i K
pensationsspannung
0 voreilt, also eine KomDas letzte Glied enthält
X3 im Zähler und 1 -J- f
Vi -H
im Nenner.
Macht man die Summe r3 + f'i gr°ß im Verhältnis
zu X3, so wird das zweite Glied des Nenners unbedeutend im Vergleich mit 1,
d. h. der Nenner wird praktisch unabhängig von xs, d. h. von der Frequenz. Die Kompensationsspannung,
die x3 im Zähler enthält, wird in diesem Fall direkt proportional der
Frequenz, weshalb sie durch entsprechende Bemessung der Maschine 1 einen im Stromkreis
vorhandenen, dieser Frequenz proportionalen, induktiven Spannungsabfall ganz kompensieren kann.
Falls der Koeffizient für / J1 in der letzten
Gleichung = τ~^ζ—v»~ gesetzt wird,
wo α eine Konstante ist, und die Maschine so bemessen wird, daß a · X3 bei niedrigen Werten
der Frequenz, wenn der Nenner gegen 1 konvergiert, gleich der Reaktanz des Stromkreises
wird, so wird bei höherer Frequenz die Maschine eine Spannungskomponente in 'Phase mit dem Strom aufnimmt, d.h. als
Motor läuft. 8s
Es wird also
Xn
-4JI1
*3 V
r3 + rj
der unkompensierte Rest des induktiven Spannungsabfalles
- ax. T '
a Xn
I γ J
was, da r3 -f- r4 immer als groß im Vergleich
mit x3 vorausgesetzt wird,
2 Jn,
f
Λ,
λ 3
I Λ3 1
^3
g
-\-rJ
-\-rJ
gesetzt werden kann. Da der gesamte Ohmsche Widerstand zufolge des Vorhergesagten
mindestens = —-^- sein muß, wird
der höchste Phasenfehler also
Falls X3 ein Drittel von r3 + r4 beträgt, was
etwa ein normaler Wert ist, wird der Phasenfehler also* höchstens 1Z27, wogegen er ohne
die Maschine 1, den Widerstand 4, etwa 1^
sein würde.
Anstatt direkt kann man den Widerstand 4 auch transformatorisch parallel zur Wicklung
3 schalten, wodurch er für einen bedeutend niedrigeren Strom als den Hauptstrom ausgeführt werden kann und die Kontakte
zum Anschluß und Einregelung des Wider-
632509
Standes einfacher werden. Die transformatorische Kopplung erfolgt vorzugsweise durch
eine Wicklung 5 auf dem gleichen Kern wie die Wicklung 3, wie Abb. 2 zeigt, so daß kein
besonderer Apparat zu diesem Zweck nötig ist.
Abb. 3 zeigt eine Anwendung der Maschine nach Abb. 1 als Phasenkompensator eines gewöhnlichen
Asynchronmotors 6. Der Kompensator 1, der mit der in Abb. 1 gezeigten
Maschine identisch ist und die gleichen Bezeichnungen für die Einzelheiten hat, ist an
die Schleifringe der Hauptmaschine angeschlossen und mit einer besonderen Maschine
7 gekuppelt, die gewöhnlich als Generator läuft, da die Maschine 1 als Motor
arbeitet.
In Abb. 4 dient die Maschine 1 als Phasenkompensator im Erregerkreis einer größeren
Kollektormaschine mit Ständererregung (Scherbiustyp). Letztgenannte Maschine ist
mit 8 und ihre Erregerwicklung mit 9 bezeichnet. Die Erregerwicklung 9 soll im
übrigen an eine Stromquelle angeschlossen sein, deren Spannung konstant oder beliebig
veränderlich sein kann. Die Maschine 1 hat bei entsprechender Bemessung die Wirkung,
daß der Strom im Erregerkreis unabhängig von der Frequenz der genannten Spannung
in Phase und Größe praktisch genau folgt.
Man kann auch, wie Abb. 5 zeigt, die Maschine ι derart abändern, daß sie neben ihrer
ursprünglichen Wirkung selbst als Erregermaschine für eine Scherbiusmaschine 8 dient.
Zu diesem Zweck wird sie mit einer besonderen Erregerwicklung 10 versehen, die in der
gleichen Achse wie die Wicklung 3 wirkt. Falls diese beiden Wicklungen auf den gleichen Polkernen liegen, was vom Gesichtspunkte
des Maschinenbaues am bequemsten ist, muß eine Maßnahme· getroffen werden,
um dem induktiven Einfluß des Stromkreises durch die Wicklung 10 auf den Nebenschlußkreis
durch die Wicklung 3 entgegenzuwirken.
♦5 Zu diesem Zweck können diese Stromkreise außerhalb der Maschine durch einen Transformator
11 verkettet werden, der entgegengesetzt der ebengenannten induktiven Verkettung
wirkt. Falls die Wicklungen beispielsweise auf magnetisch parallelen Teilen
eines Spaltpolkernes gewickelt sind, kann ein derartiger Entkopplungstransformator in dem
Erreger entbehrt werden.
Es kann auch genügen, in den Nebenschlußkreis durch die Wicklung 3 eine entsprechend
bemessene Reaktanz einzuschalten, d. h. man kann die in Reihe mit der Wicklung 10 geschaltete
Wicklung des Transformators 11 fortlassen. In gewissen Fällen kann es sogar
zweckmäßig sein, daß die letztgenannte Wicklung derart gewickelt wird, daß sie die Wirkung
der induktiven Kopplung durch die Erregerwicklungen in der Maschine verstärkt. Sie muß dann jedoch eine wesentlich kleinere
Anzahl Amperewindungen als die andere Wicklung des Transformators enthalten, so daß die Induktanz der letztgenannten Wicklung
noch immer entscheidend für die Stromverhältnisse in deren Stromkreis ist. Der Vorteil einer Schaltung letztgenannter Art
ist, daß sie im Vergleich zu der ursprünglich beschriebenen die Gesamtinduktanz des die
Wicklung 10 umfassenden Stromkreises herabsetzt. In sämtlichen beschriebenen Fällen
soll der Transformator 11 eine verhältnismäßig große Reaktanz besitzen, beispielsweise
mit Luftspalt im Eisenkern ausgeführt sein.
Falls eine nach Abb. 5 ausgeführte Maschine ι unmittelbar als Phasenkompensator
einer Asynchronmaschine benutzt wird, kann die Schaltung nach Abb. 6 ausgeführt sein.
Die Wicklung 10 wird hier von den Schleifringen der Hauptmaschine 6 über eine Drosselspule
12 gespeist. Ihr Strom wird deshalb annähernd konstant, unabhängig vom Schlupf,
da Spannung und Reaktanz sich in dem gleichen Verhältnis ändern. Die Maschine 6 erhält deshalb eine Kompensationsspannung,
die sich aus einer nahezu konstanten und einer dem Belastungsstrom proportionalen
Komponente zusammensetzt, und gleichzeitig eine kompoundierende Gegenspannung.
Abb. 7 zeigt eine Schaltung, die sich für Drehzahlregelung bei Asynchronmotoren
eignet. An den Schleifringen der Haupt-, asynchronmaschine 6 ist eine Scherbiusmaschine
8 mit Erregerwicklung 9 angeschlossen, welche letztere durch eine Maschine ι der gleichen Ausführung wie in
Abb. 5 gespeist wird. Die Erregerwicklung 10 der letztgenannten Maschine wir-d ihrerseits
durch einen kleinen Generator 13 von Schragetyp mit in Reihe geschalteten Läufer-
und S tänder wicklungen gespeist, dessen Schleifringe in bekannter Weise -an das Netz
über einen regelbaren Transformator 14 in Reihe mit einem die Maschine mit dem
Hauptstromkreis koppelnden Stromwandler 15 angeschlossen sind. Letztgenannter Generator
liefert einen der aufgedrückten Spannung proportionalen Strom zur Wicklung 10,
worauf die Maschine 1 in schon beschriebener Weise einen hierzu proportionalen Strom
an die Wicklung 9 liefert.
Abb. 8 zeigt schließlich eine Schaltung zur Belastung einer Asynchronmaschine 6 mit
einer von dem Schlupf unabhängigen oder wenigstens ihm nicht proportionalen Leistung.
An die Schleifringe der Asynchron-
maschine ist eine Scherbiusmaschine 8 angeschlossen,
die von einer Maschine ι der in den Abb. S bis 7 dargestellten Schaltung erregt
wird. An die Erregerwicklung 10 dieser Maschine sind inzwischen zwei in Reihe
geschaltete Spannungsquellen angeschlossen, nämlich ein Frequenzformer 16, der eine von
dem 'Schlupf unabhängige Spannung liefert, und eine Asynchronmaschine 17, die eine dem
Schlupf im wesentlichen proportionale Spannung liefert. Zweckmäßig ist die Asynchronmaschine
17 an das Netz durch einen Reihentransformator 18 angeschlossen, dessen Primärwicklung
in der Zuleitung der Hauptmaschine liegt und der so bemessen ist, daß die Maschine 17 auf der Sekundärseite eine
Spannung liefert, die der Schlupfspannung der Hauptmaschine unter Berücksichtigung
aller induktiven Spannungsabfälle proportional ist. Falls die Kompensationsmaschine 1
für die Kompensation der induktiven Spannungsabfälle sowohl in der Wicklung 9 als
auch in der Wicklung 10 bemessen ist, liefert die Maschine 8 deshalb teils unter dem Einfluß
der Maschine 17 eine Spannungskomponente, die die Resultate aller dem Schlupf
proportionalen Spannungskomponenten der Hauptmaschine genau ausgleicht, teils unter
dem Einfluß der Maschine 16 eine Spannungskomponente, die den von dem Schlupf unabhängigen
Ohmschen Spannungsäbfall im Kreise deckt. Durch Regelung der letztgenannten
Komponente vermittels der Maschine 16 kann man deshalb den Sekundärstrom
und dadurch die Belastung der Maschine 6 regeln. Selbstverständlich kann man durch eine gegenseitige Regelung der Primärspannungen
der Maschinen 16 und 17 jede erwünschte Zwischenform zwischen dieser
Arbeitsweise und einer dem Schlupf proportionalen Belastung erhalten.
Die in Abb. 6 bis 8 dargestellten Anwendungen der Erfindung können derart abgeändert
werden, daß anstatt "einer mit unabhängiger Erregerwicklung versehenen Kompensationsmaschine
nach Abb. 5 eine derartige Maschine nach Abb. 4 in Reihe mit einer besonderen Erregermaschine verwendet
wird. Die gezeigte Ausführung ist doch im allgemeinen infolge ihres niedrigeren Preises
vorzuziehen.
Claims (13)
- Patentansprüche:i. Anordnung zur Kompensierung des induktiven Spannungsabfalles in einem Wechselstromkreis veränderlicher Frequenz, gekennzeichnet durch eine in den Stromkreis eingeschaltete Wechselstromkomrnutator-Reihenschlußmaschine mit Ständererregung und mit einem parallel zur Erregerwicklung liegenden Ohmschen Widerstand solcher Größe, daß die von der Reihenschlußmaschine erzeugte induktive Spannungskomponente dem induktiven Spannungsabfall des Wechselstromkreises annähernd gleich wird.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohmsche Widerstand transformatorisch mit der Erregerwicklung der Reihenschlußmaschine gekoppelt ist.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1 zur Phasenkompensierung einer Asynchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Reihenschlußmaschine an den Schleifringen der Asynchronmaschine unmittelbar angeschlossen ist (Abb. 3).
- 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußmaschine in den Erregerkreis einer Kollektormaschine mit Ständererregung (Scherbiusmaschine) eingeschaltet ist (Abb. 4).
- 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußmaschine auch mit einer unabhängigen Erregerwicklung versehen ist, die so geschaltet oder so angeordnet ist, daß die gegenseitige Induktanz zwischen ihr und der'Reihenschlußwicklung im wesentlichen aufgehoben oder beseitigt ist.
- 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise, die die Reihenschlußwicklung und die unab- S5 hängige Erregerwicklung enthalten, außerhalb der Maschine durch einen Transformator induktiv gekoppelt sind, der die Wirkung der gegenseitigen Induktanz in der Maschine ausgleicht (Abb. 5).
- 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator großen magnetischen Widerstand besitzt. .
- 8. Eine Abänderung der Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator durch eine Drosselspule in. dem die Reihenschlußwicklung und den Widerstand enthaltenden Stromkreis ersetzt ist. *
- 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Kern der Drosselspule eine zweite Wicklung liegt, die die induktive Wirkung des die Reihenschlußwicklung enthaltenden Stromkreises auf den die unabhängige Erregerwicklung enthaltenden Stromkreis verstärkt, aber so kleine Amperewindungszahl hat, daß ihre Rückwirkung auf den erstgenannten Stromkreis gering ist.
- ίο. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußwicklung und die unabhängige Erregerwicklung auf getrennten, magnetisch parallelen Kernen liegen.
- 11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußmaschine an den Schleifringen einer Asynchronmaschine angeschlossen ist, und daß in dem die Maschine enthaltenden Stromkreis eine Umlaufspannung erzeugt wird, deren Erregerstrom ' den Schleifringen über eine Drosselspule entnommen wird (Abb. 6).
- 12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußmaschine zwischen einem Kollektorgenerator vom Schragetyp und der Erregerwicklung einer Kollektormaschine vom Scherbiustyp geschaltet ist, wobei die Kollektormaschine ihrerseits in Kaskade an eine Asynchronmaschine angeschlossen ist (Abb. 7).
- 13. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Reihenschlußmaschine im Erregerkreis einer Scherbiusmaschine liegt, die in Kaskade an eine Hauptasynchronmaschine angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußmaschine oder ihre Erregerwicklung in Reihe mit zwei Erregermaschinen liegt, deren eine eine von dem Schlupf der Hauptmaschine unabhängige und die andere eine dem genannten Schlupf wesentlich proportionale Spannung liefert (Abb. 8).Hierzu ι Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE632599X | 1929-12-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE632599C true DE632599C (de) | 1936-07-10 |
Family
ID=20313556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1930632599D Expired DE632599C (de) | 1929-12-05 | 1930-10-28 | Anordnung zur Kompensierung des induktiven Spannungsabfalles in einem Wechselstromkreis veraenderlicher Frequenz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE632599C (de) |
-
1930
- 1930-10-28 DE DE1930632599D patent/DE632599C/de not_active Expired
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69803353T2 (de) | Dreiphasiger, bürstenloser, Synchrongenerator mit verstärktem Läuferfeldsystem | |
DE1105966B (de) | Spannungsregler fuer Gleichstrom- oder Wechselstromgeneratoren | |
DE632599C (de) | Anordnung zur Kompensierung des induktiven Spannungsabfalles in einem Wechselstromkreis veraenderlicher Frequenz | |
DE720061C (de) | Anordnung zur Spannungsregelung von Synchronmaschinen mit Hilfe eines Gleichrichters | |
DE761125C (de) | Anordnung an in Stromschaltung erregten Drehstrom-Regelsaetzen | |
DE563704C (de) | Kommutatorhintermaschine, die zur Regelung des Schlupfes oder des Schlupfes und der Phasenkompensation einer Induktionsmaschine an deren Schleifringe angeschlossen ist | |
DE719714C (de) | Generator-Metadyne mit zu Regelzwecken dienenden, in der Arbeits- und gegebenenfalls auch in der Erregerbuerstenachse Wirkenden und an die Nutzbuesten angeschlossenen Staenderwicklungen | |
DE1463673A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Gleichlastregelung | |
DE953891C (de) | Gleichstrom-Verstaerkermaschine | |
DE507547C (de) | Anordnung an Asynchronmaschinen, deren Kommutatorhintermaschine von der Netzspannung unmittelbar oder ueber Spannungs- oder Frequenzumformer erregt wird | |
DE442086C (de) | Anordnung zur Erregung von im Sekundaerkreis von Induktionsmaschinen eingeschalteten Kommutatorhintermaschinen mit Netzfrequenz | |
CH151768A (de) | Anordnung um in einem Stromkreis veränderlicher Frequenz eine Zusatzspannung zu erzeugen. | |
DE619202C (de) | Anordnung an Asynchronmaschinen, deren Kommutatorhintermaschine vom Netz ueber einen Frequenzwandler erregt wird | |
AT46407B (de) | Einrichtung zur Erzeugung eines synchronen Wechselstromes begrenzter Stärke. | |
DE693097C (de) | Mehrphasennebenschluss-Kommutatormotor mit Staendererregerwicklung | |
AT234836B (de) | Einrichtung zur Erfassung des Polradwinkels einer Synchronmaschine | |
DE958309C (de) | Anordnung zur Regelung der Erregung von Synchronmaschinen | |
DE566099C (de) | Erregung von asynchronen Blindleistungsmaschinen durch Kommutatorhintermaschinen, die mittelbar oder unmittelbar mit Netzfrequenz erregt sind | |
DE510119C (de) | Kaskadenschaltung von Asynchronmaschine und Kommutatormaschine | |
DE596606C (de) | Kaskadenschaltung von Hauptasynchronmaschine mit Kommutatorhintermaschine | |
AT134792B (de) | Gleichstromregelsatz. | |
DE199553C (de) | ||
DE522964C (de) | Ein- und Mehrphasendrehtransformator, bei dem sowohl der Staender als auch der Laeufer erregt werden | |
DE520085C (de) | Anordnung an Asynchronmaschinen, deren Kommutatorhintermaschine von der Netzspannung unmittelbar oder ueber Spannungs- oder Frequenz-umformer gemaess Patent 507547 erregtwird | |
DE961187C (de) | Selbsterregter kompoundierter Wechselstromgenerator |