DE637788C

DE637788C - Cascade, consisting of an asynchronous machine and a three-phase commutator machine connected to their slip rings

Info

Publication number: DE637788C
Application number: DEA71610D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1933-10-18
Filing date: 1933-10-18
Publication date: 1936-11-04

Description

Bei Kaskaden aus Asynchronmaschine und Drehstromkollektorhintermaschine ist es vielfach erwünscht, außer der willkürlichen Drehzahlregelung und gegebenenfalls willkürliehen Blindstromregelung einen der Belastung entsprechenden selbsttätigen, sehr starken Drehzahlabfall zu erreichen.It is often the case with cascades of asynchronous machines and three-phase collector rear machine desired, except for the arbitrary speed control and possibly arbitrary Reactive current control to achieve an automatic, very strong speed drop corresponding to the load.

Es ist bereits bekannt, für diesen Zweck der Drehstromkollektorhintermaschine unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Frequenzwandlers zwei parallel geschaltete Erregerströme zuzuführen (s. Abb. 1). Der eine Erregerstrom i_a bewirkt den von der Belastung abhängigen Drehzahlabfall und wird der Sekundärwicklung eines Stromtransformators T₁ entnommen, dessen Primärwicklung mit der Primärwicklung der Asynchronhauptmaschine in Reihe geschaltet ist. Der andere Erregerstrom i_b dient zur willkürlichen Einstellung der Drehzahl und wird einem primärseitig vom Netz gespeisten Spannungstransformator T₂ entnommen. Im Stromkreis des Transformators T₂ liegt ein Ohmscher oder induktiver Widerstand D, der den Strom i_b von dem Strom i_a hinreichend unabhängig macht. Ohne diesen Widerstand würde die geometrische Summe der Ströme i_a und i_b stets den Magnetisierungsstrom der Kommutatormaschine für eine der Netzspannung proportionale Spannung bilden. Zur willkürlichen Einstellung des Stromes i_b und damit der Drehzahl kann der Ohmsche oder induktive Widerstand geregelt werden. Diese Regelung ist nicht einfach, namentlich dann, wenn sie durch einen ^3S selbsttätigen Regler in Abhängigkeit von irgendwelchen Betriebszuständen erfolgen soll. Ein Ohmscher Widerstand ist wegen des Leistungsverbrauches ungeeignet. Der induktive Widerstand einer Drosselspule könnte durch Änderung des Luftspaltes oder durch Zu- und Abschaltung von Windungen geregelt werden. Eine betriebsmäßige Änderung des Luftspaltes macht wegen der Elastizität und der Massenträgheit des beweglichen Teiles Schwierigkeiten. Die Zu- und Abschaltung von Windungen erfordert einen dreiphasigen Windungsschalter, der, wenn er nicht zu teuer werden soll, nur eine Regelung in verhältnismäßig groben Stufen gestattet. Die Umkehrung des Stromes i_b ist nur durch Umschaltung des Spannungstransformators möglich, wozu ein weiterer Schalter erforderlich ist.It is already known for this purpose to supply the three-phase collector rear machine directly or with the interposition of a frequency converter with two excitation currents connected in parallel (see Fig. 1). One excitation current i _a causes the speed drop dependent on the load and is taken from the secondary winding of a current transformer T ₁ , the primary winding of which is connected in series with the primary winding of the asynchronous main machine. The other excitation current i _b is used for the arbitrary setting of the speed and is taken from a voltage transformer T _{2, which is fed by the mains on the primary side.} In the circuit of the transformer T _{2 there} is an ohmic or inductive resistor D, which makes the current i _b sufficiently independent of the current i _a. Without this resistance, the geometric sum of the currents i _a and i _{b would} always form the magnetizing current of the commutator machine for a voltage proportional to the mains voltage. The ohmic or inductive resistance can be regulated for the arbitrary setting of the current i _{b and thus the speed.} This regulation is not easy, especially when it is to be carried out by a ^3S automatic controller depending on any operating status. An ohmic resistor is unsuitable because of the power consumption. The inductive resistance of a choke coil could be regulated by changing the air gap or by connecting and disconnecting windings. An operational change in the air gap is difficult because of the elasticity and inertia of the moving part. The connection and disconnection of windings requires a three-phase winding switch which, if it is not to be too expensive, only allows regulation in relatively coarse steps. The reversal of the current i _b is only possible by switching over the voltage transformer, for which a further switch is required.

Eine weitere Ausführungsform hat diese Nachteile dadurch zu vermeiden versucht, daß der Erregerstrom für die Kommutatorhintermaschine von einem Stromwandler mit mindestens zwei Primärwicklungen geliefert wird, von denen die eine im Stromkreis der Primärwicklung der Asynchronmaschine liegt, während die andere mit der Ständerwicklung einer Synchronmaschine in Reihe liegt. Dadurch wird zwar eine bessere Regelbar-Another embodiment has tried to avoid these disadvantages by that the excitation current for the commutator rear machine from a current transformer at least two primary windings are supplied, one of which is in the circuit of the Primary winding of the asynchronous machine lies, while the other with the stator winding a synchronous machine is in series. Although this enables better controllability

keit der Kaskade erzielt; jedoch ist hierbei der große Nachteil vorhanden, daß die zur Regelung dienende Synchronmaschine für die volle Netzspannung ausgelegt werden muß, ,* also sehr teuer wird. -^. speed of the cascade; however, there is the great disadvantage here that the synchronous machine used for regulation must be designed for the full line voltage, which means that it is very expensive. - ^.

Diese Nachteile der bekannten Anordnungen werden erfmdungsgemäß vermieden, und^: ·· die Regelbarkeit der Kaskade wird außerdem bedeutend verbessert dadurch, daß der ίο Erregerstrom aus zwei oder mehr Teilströmen besteht, von denen ein Teilstrom in bekannter Weise der Sekundärwicklung eines Stromtransformators entnommen wird, dessen Primärwicklung im Primärstromkreis des Vordermotors liegt, während die anderen Teilströme von je einer Sekundärwicklung eines primär am Netz liegenden Spannungstransformators geliefert werden, und daß in die Stromkreise der vom Spannungstransformator gelieferten Teilströme, die um 90 ° phasenverschoben sind, wobei diese Phasenverschiebung beispielsweise in an sich be-'kannter Weise durch Schaltung der beiden Sekundärwicklungen des Spannungstransformators in Stern- bzw. Dreieckschaltung erreicht werden, kann, die offenen Ankerwicklungen zweier leer laufender Synchronmaschinen, einer Synchronmaschine zur Regelung der Wirkleistung und einer Synchronmaschine zur Regelung der Blindleistung, eingeschaltet sind.These disadvantages of the known arrangements are avoided according to the invention, and ^: the controllability of the cascade is also significantly improved by the fact that the excitation current consists of two or more partial currents, one of which is taken in a known manner from the secondary winding of a current transformer, its primary winding lies in the primary circuit of the front engine, while the other partial currents are each supplied by a secondary winding of a voltage transformer primarily connected to the network, and that in the circuits of the partial currents supplied by the voltage transformer, which are phase shifted by 90 °, this phase shift, for example, in itself 'Can be achieved in a known way by connecting the two secondary windings of the voltage transformer in star or delta connection, the open armature windings of two idle synchronous machines, a synchronous machine to control the active power and a synchronous machine for Regulation of reactive power are switched on.

Die Abb. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung.Fig. 2 shows an example of the application of the invention.

Die mit dem Vordermotor A in Kaskade geschaltete Hintermaschine H besitzt im Ständer außer der Kompensationswicklung k die Erregerwicklung e, welche einen Erregerstrom von Schlupf frequenz erfordert. Zwischen Erregerwicklung e und der Erregerstromquelle von Netzfrequenz ist daher der Frequenzwandler F eingeschaltet, dessen Schleifringe von den einzelnen Teilerregerströmen i_a, i_b und i_c gespeist werden. An Stelle der Drosselspule D der Abb. 1 ist die leer laufende Synchronmaschine S₁ in offener Schaltung in den einen Sekundärstromkreis des Spannungstransformators T₂ geschaltet. Im anderen Sekundärstromkreis des Spannungstransformators T₂ liegt ebenfalls in offener Schaltung die leer laufende Synchronmaschine S₂. Die beiden Maschinen S₁ und S_z werden in Parallelschaltung von der Erregermaschine B über die Regler R₁ und R₂ erregt.' Der belastungsabhängige Strom i_a bewirkt nun den von der Belastung abhängigen Drehzahlabfall, während durch willkürliche oder selbsttätige Einstellung der Regler R₁ und R₂ die Ströme i_b und i_c und damit sowohl eine willkürliche Drehzahl-..regelung als auch eine Regelung der Blindleistung vorgenommen werden kann. Zu diesem Zweck müssen die Ströme i_b und i_c um 90° phasenverschoben sein. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Sekundärwicklungen des Spannungstransformators T₂ in Stern- bzw. Dreieckschaltung geschaltet sind. An sich kann diese Phasenverschiebung selbstverständlich in jeder anderen Weise erreicht werden, z. B. durch Einschaltung von Kapazitäten oder Induktivitäten in einen der Sekundärkreise. Die Stern- bzw. Dreieckschaltung der beiden Sekundärkreise stellt lediglich eine besonders einfache und günstige Lösungsform dar. Durch entsprechende Verstellung des Bürstensatzes des Frequenzwandlers F kann außerdem eine wahlweise Vertauschung der Arbeitsweise der beiden Maschinen S₁ und S₂ erreicht werden. The rear machine H , which is connected in cascade with the front motor A, has in the stator, in addition to the compensation winding k, the excitation winding e, which requires an excitation current of slip frequency. The frequency converter F , whose slip rings are fed by the individual partial excitation currents i _a , i _b and i _c , is therefore switched on between the excitation winding e and the excitation current source of mains frequency. Instead of the choke coil D in FIG. 1, the idling synchronous machine S _{1 is connected} in an open circuit to a secondary circuit of the voltage transformer T ₂ . In the other secondary _{circuit of the voltage transformer T 2} , the idling synchronous machine S ₂ is also in an open circuit . The two machines S ₁ and S _z are excited in parallel by the exciter B via the controllers R ₁ and R _2. The load-dependent current i _a now causes the load-dependent speed drop, while through arbitrary or automatic setting of the controllers R ₁ and R _2, the currents i _b and i _c and thus both an arbitrary speed control and a control of the reactive power can be made. For this purpose, the currents i _b and i _c must be phase-shifted by 90 °. This can be achieved, for example, in that the secondary windings of the voltage transformer T _{2 are connected} in a star or delta connection. As such, this phase shift can of course be achieved in any other way, e.g. B. by switching capacities or inductances into one of the secondary circuits. The star or delta connection of the two secondary circuits is only a particularly simple and inexpensive solution. By appropriately adjusting the brush set of the frequency converter F , the mode of operation of the two machines S ₁ and S ₂ can optionally be interchanged.

Claims

Claim:

Cascade, consisting of an asynchronous machine and one of its slip rings connected three-phase com = · mutator machine, which are directly or with the interposition of a frequency converter is excited by the network that the excitation current from two or more there is partial currents connected in parallel, one of which is taken from the secondary winding of a current transformer is, whose primary winding is in the primary current of the front engine, characterized in that the other partial currents of one secondary winding each of a voltage transformer primarily connected to the network are supplied and that in the circuits of the partial currents supplied by the voltage transformer, which are phase shifted by 90 °, this phase shift, for example, in a manner known per se achieved by connecting the two secondary windings of the voltage transformer in star or delta connection the open armature windings of two idle synchronous machines, a synchronous machine to control the active power and a syn- no Ehron machine for regulating the reactive power, are switched on.

1 sheet of drawings