DE639230C

DE639230C - Arrangement for feeding frequency-controlled induction motors with strongly fluctuating loads from an alternating current network of constant voltage and frequency

Info

Publication number: DE639230C
Application number: DE1930639230D
Authority: DE
Inventors: Richard Troeger
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-10-17
Filing date: 1930-10-17
Publication date: 1936-12-01

Description

Der wichtigste Vorteil des Drehstrommotors, seine Einfachheit, kann nur so lange voll ausgenutzt werden, als eine Drehzahlregelung nicht verlangt wird. Sobald aber gefordert wird, daß der Motor mit veränderlicher Drehzahl arbeiten'soll, sind zusätzliche Einrichtungen erforderlich, die die Anlage nicht nur verteuern, sondern auch vor allem verwickeln und den Betrieb erschweren.The main advantage of the three-phase motor, its simplicity, can only last so long can be fully utilized when speed control is not required. As soon as it is required that the motor should operate at a variable speed are additional Facilities required that not only make the system more expensive, but also above all entangle and make operations difficult.

Wenn von der Widerstandsregelung abgesehen wird, die wegen ihrer Unwirtschaftlichkeit nicht in Frage kommt, so bereitet es verhältnismäßig am wenigsten Schwierigkeiten, wenn eine stufenweise Drehzahländerung genügt. Für diesen Fall verwendet man u. a. polumschaltbare Wicklungen, Kaskadenschaltungen von Asynchronmaschinen u. dgl. Wenn aber die Art der angetriebenen Maschinen eine stetige Drehzahlregelung bedingt, so muß man schließlich wieder Kommutatoren in Kauf nehmen. Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob man den Drehstrom wie beim Leonard-Umformer erst in Gleichstrom umwandelt und die Drehzahlregelung mittels Gleichstrommotors vornimmt oder ob man besondere Hintermaschinen verwendet; in Jedem Fall benötigt man Kommutatormaschinen, die außer ihrem hohen Preis noch den Nachteil der-schwierigeren Unterhaltung mit sich bringen.If the resistance control is disregarded, because of its inefficiency is out of the question, it is relatively the least difficult if a gradual speed change is sufficient. For this case one uses inter alia. Pole-changing windings, cascade connections of asynchronous machines and the like but the type of driven machine requires constant speed control, so one finally has to accept commutators again. It is basically there It does not matter whether the three-phase current is first converted into direct current, as with the Leonard converter and the speed control by means of a DC motor or whether one special Rear machines used; in every case one needs commutator machines, which besides their high price have the disadvantage of being more difficult to entertain bring yourself.

Es ist auch weiterhin bereits bekannt, Induktionsmotoren in ihrer Frequenz dadurch zu regeln, daß man die zuzuführende Leistung über gittergesteuerte Entladungsgefäße in Frequenzwandlerschaltung leitet. Hierdurch wird es grundsätzlich ermöglicht, Motoren bis zu den größten Leistungen in sicherer Weise ohne die bekannten Kommutatorschwierigkeiten zu betreiben. In energetischer Hinsicht ergibt sich jedoch der Nachteil, daß ein ruhender Frequenzwandler praktisch ohne Energiespeicherung arbeitet, so daß bei einem Betrieb mit stark schwankender Belastung die Energiestöße in voller Größe auf das speisende Netz rückwirken. Das bedingt, daß die Speiseleitungen für die Spitzenleistungen bemessen werden müssen. Erfindungsgemäß läßt sich nun bei frequenzgeregelten Induktionsmotoren, die über einen ruhenden, mit gittergesteuerten Entladungsgefäßen arbeitenden Frequenzwandler gespeist werden, eine erhebliche Verbesserung des Betriebes erzielen, indem ein mit der Motorseite an das Netz angeschlossener Wechselstrommotorgenerator mit Schwungrad vorgesehen ist und der ruhende Frequenzwandler in einen der Arbeitsstromkreise des Arbeitsmotor.s oder des Generators eingeschaltet ist.It is also still known to reduce the frequency of induction motors to regulate that the power to be supplied is controlled via grid-controlled discharge vessels conducts in frequency converter circuit. This basically makes it possible to use motors up to the greatest power in a safe manner without the known commutator difficulties to operate. From an energetic point of view, however, there is the disadvantage that a quiescent frequency converter has practically no Energy storage works so that when the load fluctuates heavily, the Full-size energy surges affect the feeding network. That means that the Feed lines for the peak performance must be measured. According to the invention can now be used with frequency-controlled induction motors that have a stationary grid-controlled discharge vessels operating frequency converters are fed, a Achieve a significant improvement in operation by connecting the motor side to the mains connected alternating current motor generator with flywheel is provided and the dormant frequency converter in one of the working circuits of the working motor or the Generator is switched on.

Es wird bemerkt, daß bereits bei Leonard-Umformern Schwungradpufferungen bekannt SoIt is noted that flywheel buffering is already known from Leonard converters

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

Richard Tröger in Berliw-Zehlendorf.Richard Tröger in Berliw-Zehlendorf.

sind. Gegenüber den bekannten Regelungsmöglichkeiten ergibt sich aber als wesentlicher Vorteil der Fortfall jeglicher Kommutatoren. Man kann gewöhnliche, insbesoiiT;| dere schleifringlose Maschinen verwende^ und ist, wie bereits angegeben, wurde, hifp?;i sichtlich der Leistungen keinen Beschränkung gen unterworfen. Andererseits wird aber" durch die Schwungradpufferung eine wirtschaftliche Verwendung der ruhenden Frequenzwandler für die Speisung von Induktionsmotoren mit stark schwankender Belastung überhaupt erst ermöglicht.are. Compared to the known control options, however, it is more essential Advantage of the elimination of any commutators. One can use ordinary, in particular; | whose slip-ringless machines use ^ and is, as already stated, hifp?; i visibly not subject to any restrictions. On the other hand, " The flywheel buffering means that the frequency converters can be used economically for the supply of induction motors with strongly fluctuating loads in the first place.

In Abb. ι der Zeichnung ist eine der Speisungsmöglichkeiten gemäß der Erfindung angegeben. Der im vorliegenden Falle als Kurzschlußankermotor ausgeführte Induktionsmotor 14 erhält über den Frequenzwandler 13 eine Wechselstromleistung regelbarer Frequenz von dem mit einem Schwungrad 10 versehenen Synchrongenerator 12, der seinerseits von dem an das Netz 1 angeschlossenen Motor 7 angetrieben wird. Es ist unwesentlich, wieviel Phasenwicklungen der Motor 14 enthält, da mittels der Entladungsgefäße, auch eine Phasenzahlumformung -vorgenommen werden kann. Der Kapitalaufwand für die besondere Umformeranlage 13 wird aufgewogen durch die einfachere Bauart des Geneirators 12 und des Motors 14 und die geringere Bemessung der Zuführungsleitungen des Netzes 1,.In Fig. Ι of the drawing is one of the supply options indicated according to the invention. In the present case as Short-circuit armature motor executed induction motor 14 receives via the frequency converter 13, an AC power of controllable frequency from that with a flywheel 10 provided synchronous generator 12, which in turn is connected to the network 1 by the Motor 7 is driven. It is immaterial how many phase windings the motor 14 contains, since by means of the discharge vessels, also a conversion of the number of phases made can be. The capital expenditure for the special converter system 13 is outweighed by the simpler design of the generator 12 and the motor 14 and the smaller Dimensioning of the supply lines of the network 1 ,.

Bei nicht zu großem Regelbereich ist es nicht erforderlich, die Gesamtleistung durch den Umformer 13 zu leiten, sondern man kann den Motor 14 (vgl. Abb. 2) oder den Generator 12 (vgl. Abb. 3) regeln. Bei der Anordnung gemäß Abb. 2 wird dem Ständer des Motors 14 Wechselstrom konstanter Frequenz unmittelbar vom Generator 12 zugeführt. Der Läufer von 14 erhält über den Frequenzwandler 13 die beliebig einstellbare Schlupffrequenz, durch die seine Drehzahl bestimmt ist. Falls sowohl im über- als auch im untersynchronen Betrieb geregelt werden soll, kann man einen zweiten Frequenzwandler vorsehen, so daß der eine die übersynchrone, der andere die untersynchrone Regelung bewirkt. Es läßt sich jedoch zeigen, daß auch mit nur einem Umformer sowohl übersynchron als auch untersynchron gefahren werden kann, indem man beispielsweise im Synchronismus die Zuleitungen zu den Entladungsgefäßen umschaltet. Zweckmäßigerweise wird ein Frequenzwandler angewendet werden, der unmittelbar die Frequenzumformung vornimmt. Jedoch kann auch die Frequenzumformung durch zwei Umformungseinrichtungen bewirkt werden, eine für Wechselstrom-Gleichstrom-Umformung und eine für Gleichstrom-Wechselstrom-Umformung.
.-; Soll bereits im Generator 12 die veränderlich)^ Frequenz erzeugt werden, so erhält man i^n|f-Anordnung entsprechend Abb. 3. Bei vj|ies"er Anordnung wird der Frequenzwandler 13 unmittelbar vom Netz 1 gespeist und liefert dem Läufer des Generators 12 die veränderliche Frequenz. ' Da gemäß Annahme der Generator 12 annähernd feste Drehzahl hat, ändert sich die Frequenz des erzeugten Wechselstromes entsprechend der von 13 gelieferten wählbaren Läuferfrequenz. Auch in diesem Fall kann der Motor 14 als Kurzschlußankermotor ausgeführt werden. Selbstverständlich können beim Generator 12 als auch beim Motor 14 Ständer und Läufer ihre Rolle vertauschen, falls dies vorteilhaft erscheint. If the control range is not too large, it is not necessary to pass the total power through the converter 13, but the motor 14 (see Fig. 2) or the generator 12 (see Fig. 3) can be regulated. In the arrangement according to FIG. 2, alternating current of constant frequency is fed directly from the generator 12 to the stator of the motor 14. The rotor of 14 receives the freely adjustable slip frequency via the frequency converter 13, by which its speed is determined. If control is to be carried out both in over-synchronous and in subsynchronous operation, a second frequency converter can be provided so that one effects the oversynchronous and the other the subsynchronous control. It can be shown, however, that it is also possible to operate over-synchronously as well as under-synchronously with just one converter, for example by switching over the supply lines to the discharge vessels in synchronism. A frequency converter is expediently used which carries out the frequency conversion directly. However, the frequency conversion can also be effected by two conversion devices, one for alternating-current-direct-current conversion and one for direct-current-alternating-current conversion.
.-; If the variable frequency is to be generated in the generator 12, then one obtains an i ^ n | f arrangement according to Fig. 3. With this arrangement, the frequency converter 13 is fed directly from the network 1 and supplies the rotor of the generator 12 the variable frequency. Since, according to the assumption, the generator 12 has an approximately fixed speed, the frequency of the alternating current generated changes according to the selectable rotor frequency supplied by 13. In this case too, the motor 14 can be designed as a squirrel-cage motor as well as the motor 14 stator and rotor swap their roles, if this seems advantageous.

In den Abb. 1 bis 3 ist der Motor 7 als Drehstrommotor mit vom Schlupfregulator gesteuertem Läuferwiderstand gezeichnet, wie es üblich ist. Es liegt aber durchaus im Rahmen der Erfindung, auch hier Mittel, die den Wirkungsgrad steigern, anzuwenden. So ist es beispielsweise möglich, die Schlupfregelung mittels weiterer gittergesteuerter Entladungsgefäße, vorzugsweise solcher mit Dampf- oder Gasfüllung, durchzuführen, so daß dem Primärnetz angenähert konstante Leistung entnommen werden kann. Unterstützt wird eine go solche Art der Regelung durch das mit dem Generator 12 starr gekuppelte Schwungrad 10.In Figs. 1 to 3, the motor 7 is a three-phase motor with the slip regulator controlled rotor resistance drawn, as is usual. But it is quite within the scope of the invention, also here means that increase the efficiency to apply. So is it is possible, for example, to regulate the slip by means of further grid-controlled discharge vessels, preferably those with steam or Gas filling, to be carried out, so that approximately constant power is drawn from the primary network can be. Such a type of regulation is supported by the with the Generator 12 rigidly coupled flywheel 10.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for. Supply of frequency-controlled induction motors with strongly fluctuating load from an alternating current network of constant voltage and frequency using a static frequency converter working with grid-controlled discharge vessels, characterized in that a AC motor generator with flywheel connected to the mains with the engine side provided 'and the dormant frequency converter in one of the working circuits of the working motor (Fig. ι or 2) or the generator (Fig. 3) is switched on.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that further grid-controlled Discharge vessels in the rotor circuit of the generator (12) driving Induction motor (7) are connected to the slip control.

1 sheet of drawings