DE644851C

DE644851C - Device for the regulation of multi-phase AC motors which are connected to a multi-phase AC network via controllable discharge paths

Info

Publication number: DE644851C
Application number: DES113307D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Carl Theodor Buff
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-03-18
Filing date: 1934-03-18
Publication date: 1937-05-14

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

-iqendont-iqendont

AUSGEGEBEN AM
14. MAl 1937ISSUED ON
May 14, 1937

--: J^L 1937-: J ^ L 1937

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 c GRUPPE 59 ίοCLASS 21 c GROUP 59 ίο

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. März 1934 abPatented in the German Empire on March 18, 1934

Bekanntlich ist die verlustlose Drehzahlregelung von Mehrphasenwechselstrommotoren nicht ohne besondere Hilfseinrichtungen möglich. Man muß für diesen Zweck entweder Hintermaschinen vorsehen, die Spannungen bestimmter Frequenzen in den Sekundär-• Stromkreis des Motors einführen, oder man muß die Frequenz, mit der der Alotor gespeist wird, regelbar machen.The lossless speed control of polyphase AC motors is well known not possible without special auxiliary equipment. You have to for this purpose either Provide rear machines, the voltages of certain frequencies in the secondary • Introduce the electric circuit of the motor, or the frequency with which the alotor is fed will make it controllable.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speisung von Mehrphasenwechselstrommotoren mit einer Spannung regelbarer Frequenz aus einem Mehrphasenwechselstromnetz konstanter Frequenz und benutzt zur Frequenzumformung steuerbare, insbesondere gas- oder dampf gefüllte Entladungsstrecken. Gemäß der Erfindung wird jede Klemme der verketteten Mehrphasenwicklung des Motors über je zwei Gruppen von Entladungsstrecken in Gegentaktschaltung an das Mehrphasenwechselstromnetz angeschlossen, wobei durch entsprechende Steuerung der Entladungstrecken Frequenz und Phasenfolge der dem Älotor zugeführten Wechselspannung regelbar ist.The invention relates to a device for feeding multi-phase AC motors with a voltage of controllable frequency from a multi-phase alternating current network more constant Frequency and uses controllable, in particular gas or vapor-filled discharge paths for frequency conversion. According to the Invention, each terminal of the concatenated polyphase winding of the motor is over two Groups of discharge paths in push-pull connection to the polyphase alternating current network connected, whereby by appropriate control of the discharge paths frequency and phase sequence of the Älotor supplied AC voltage is adjustable.

Es ist an sich bereits bekannt, zwei Wechseltromnetze verschiedener Frequenz dadurch miteinander zu kuppeln, daß jede Phase des Netzes der niedrigeren Frequenz mit den Phasen des Xetzes der höheren Frequenz über je zwei Gruppen von Entladungsstrecken in Gegentaktschaltung verbunden werden. Durch die Anwendung dieser Schaltung der Entladungsstrecken gerade zum Zwecke des Anlassens und der Drehzahlregelung vonMehrphasenwechselstrommotoren wird jedoch ein ganz bedeutender technischer Fortschritt erzielt. Sämtliche anderen mit Entladungsstrecken arbeitenden Anordnungen zur Umwandlung einer Frequenz machen es erforderlich, den mehrphasigen Verbraucher in eine Mehrzahl von Einphasenverbrauchern aufzulösen. Das führt im allgemeinen bei Drehstrommotoren zu großen Schwierigkeiten, da vielfach der Nullpunkt der Motorwicklung überhaupt nicht erreichbar ist bzw. nicht geöffnet werden kann. Außerdem ergeben sich bei den genannten Frequenzumformeranordnungen Schwierigkeiten, sobald die Frequenz, wie es im vorliegenden Fall erforderlich ist, in weiten Grenzen geregelt werden muß. Diese Anordnungen setzen nämlich das Vorhandensein von Transformatoren auf der Sekundärseite voraus, und diese lassen sich einwandfrei nur für eine bestimmte Frequenz, nicht dagegen für eine variable Frequenz, bemessen und machen einen Betrieb bei der Frequenz Null, der sich beispielsweise beim Anlassen des Motors ergibt, unmöglich. Alle diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Kombination des an sich bekannten Regelverfahrens des Motors durch Regelung derIt is already known per se to create two alternating current networks of different frequencies to couple together that each phase of the network of the lower frequency connected to the phases of the Xetzes of the higher frequency via two groups of discharge paths in push-pull circuit will. By using this circuit of the discharge paths precisely for the purpose of starting and speed control however, a very significant technical advance is being made by multiphase AC motors. Everyone else with Discharge path working arrangements for converting a frequency make it required to convert the multi-phase consumer into a plurality of single-phase consumers dissolve. This generally leads to great difficulties with three-phase motors, because in many cases the zero point of the motor winding cannot be reached at all or cannot be opened. In addition, the above-mentioned frequency converter arrangements result Difficulties as soon as the frequency, as is required in the present case, regulated within wide limits must become. Namely, these arrangements presuppose the presence of transformers on the secondary side ahead, and these can only be flawlessly applied to a specific one Frequency, not against it for a variable frequency, measure and make operation at zero frequency, which occurs, for example, when the engine is started results, impossible. All of these difficulties are overcome by the present invention Combination of the known control method of the motor by controlling the

*) Von dem Patentsucher ist 'ils der Erfinder angegeben worden:*) The inventor has been indicated by the patent seeker:

Dr.-I ng. Carl Theodor Bit ff in Berlin-Spandau.Dr.-I ng. Carl Theodor Bit ff in Berlin-Spandau.

Frequenz und des ebenfalls bekannten Verfahrens zur Umformung· von Wechselströmen mittels gesteuerter Entladungsstrecken völlig vermieden.Frequency and the well-known method for converting alternating currents completely avoided by means of controlled discharge paths.

Das Schaltungsschema einer Regeleinrichtung nach der Erfindung ist in Fig. ι im I'rinzip dargestellt. Es bedeutet R, S. T die primäre Drehstromquelle (Netz, Transformator o.dgl.). Die Entladungsgefäße sind samtlieh einanodig dargestellt. Einzelne Gruppen von Entladungsgefäßen können jedoch auch ohne weiteres zu mehranodigen Entladungsgefäßen zusammengefaßt werden. The circuit diagram of a control device according to the invention is shown in FIG. It means R, S. T the primary three-phase current source (network, transformer or the like.). The discharge vessels are all shown with one anode. However, individual groups of discharge vessels can also easily be combined to form multi-anode discharge vessels.

Der Dreiphasenwicklung U, V, W des dreiphasig angenommenen Drehstrommotors -1/. die als Wicklung in Sternschaltung dargestellt iit, aber genau so gut als Wicklung in Dreieckschaltung ausgebildet sein kann, sind für jede Phase zwei Gruppen von Entladungsstrecken i". I* bzw. 2", 2^b bzw. 3", 3^ft zugeordnet. Die Anoden jeder Gruppe sind mit den Kathoden der zur selben !'hase gehörigen Gruppe verbunden, und die \ erbiudungsleitungen sind auf der einen Seite dreiphasig mit dem Wechselstromnetz R. S. T verbunden, während sie auf der anderen Seite untereinander und mit dem einen Ende der Phasemvicklung des Motors verbunden sind. Die anderen Enden der Phasenwicklungen sind in einem Sternpunkt zusammengeschlossen. In dem Diagramm der Fig. j sind die durch die Entladungsstrecken gebildeten Halbwellen der drei Phasen C V. W eingezeichnet. Die mit dem Index ff bezeichneten Gefäßgruppen liefern dabei jeweils die positiven Halbwellen, während die Gefäßgruppen mit dem Index /' die negativen Teile der Halbwellen bilden. Die Entladungsstrekken werden so gesteuert, daß die aus Fig. 2 ersichtliche, durch die Phasenzahl des Sekundärnetzes gegebene zeitliche Phasenverschiebung zwischen den drei Einphasenwech-.-elströmen der Wicklungsphasen (". J". W ent- I stehen. Zur Steuerung können dabei an sich j bekannte Steuerungseinrichtungen, beispiels- j weise umlaufende Kontaktapparate oder aber auch ruhende, rein elektrisch wirkende, den Zündpunkt der Entladungsstrecken bestim- i inende Steuereinrichtungen, angewendet wer- | den. Durch takthaltende Einrichtungen, bei- j ^jielsweise Steuermotoren, kann die Frequenz j des Sekundärnetzes eingestellt und gegebenen- j frills geregelt oder umgesteuert werden. ;The three-phase winding U, V, W of the three-phase assumed three-phase motor -1 /. which is shown as a winding in a star connection, but can just as well be designed as a winding in a delta connection, two groups of discharge paths i ". I * or 2", 2 ^b or 3 ", 3 ^{ft are} assigned to each phase anodes of each group are connected to the cathode of the same 'hase associated group!, and \ erbiudungsleitungen are on one side of three-phase connected to the AC mains RS T, while on the other side with each other and with the one end of the Phasemvicklung engine are connected. the other ends of the phase windings are connected together in a star point. the half-waves of the three phases C V. W formed by the discharge paths are in the diagram of Fig j. located. the vessel groups denoted ff with the index provide in each case the positive half-waves while the vessel groups with the index 'form the negative portions of the half-waves /. the Entladungsstrekken be controlled so that the FIG. 2 visible phase shift, given by the number of phases of the secondary network, between the three single-phase alternating currents of the winding phases (". J ". W arise. For control, j known control devices, for example rotating contact devices or also static, purely electrically operating control devices that determine the ignition point of the discharge paths, can be used. The frequency of the secondary network can be set and, given frills, regulated or reversed by means of clock-keeping devices, for example control motors.

.Oer Stromverlauf ist tür die Phase'* bei- j • ;>ielsweise folgender: Zu irgendeinem Zeit- | ; -inkt wird -die Gefäl.igruppe 1" im Sinne einer Zündung ihrer Entladungsstreekeu gesteuert, und es Hießt Strom von dein l)reh-.-·".."'itnnetz Λ'. >'. '/' über die Emladungsstrek- !■:·.-η V zur W'icklungsphase C Dieser Strom Uk-UX liami weiter uher die Phasen I" und IV ::ηά von dort über die Fntlndiingsgeiäl.le 2" und 3* in das Drehstromnetz R, S, T zurück. Die Steuereinrichtungen müssen dabei so eingestellt sein, daß zur gleichen Zeit die Steuergitter der Gefäßgruppen i", 2* und 3* im Sinne einer Zündung der Entladungsstrecken beaufschlagt werden. Der Stromverlauf <ler anderen Phasen erfolgt mit entsprechender zyklischer Vertauschung in der bei Mehrphasensystemen bekannten Weise. Die Steuergitter jeder Gefäßgruppe, wie z. B. der Gefäßgruppe i^a, können, sofern nicht Gründe der Rückzündungsverhütung eine besondere Steuerung jedes einzelnen Cutters erwünscht erscheinen lassen, gemeinschaftlich gesteuert werden..Oer current profile is the door phase '* j • examples;> ielsweise following: At any time | ; -ink is -the Gefäl.igruppe 1 "controlled in the sense of an ignition of its discharge route, and it is called electricity from your l) reh -.- ·" .. "'itnnetz Λ'.>'.' / 'over the discharge route- ! ■: ·.-Η V to the winding phase C This current Uk-UX liami continues up the phases I " and IV :: ηά from there via the opening lines 2" and 3 * into the three-phase network R, S, T The control devices must be set in such a way that the control grids of the vessel groups i ", 2 * and 3 * are acted upon at the same time in the sense of an ignition of the discharge paths. The current flow in the other phases takes place with a corresponding cyclical exchange in the manner known in multi-phase systems. The control grids of each vessel group, such. B. the vessel group i ^a , unless reasons of re-ignition prevention make a special control of each individual cutter appear desirable, can be controlled jointly.

Bei der Anwendung der L'mrichteranordnung für das Anlassen und Regeln von Wechselstrommotoren werden zweckmäßig Mittel vorgesehen, um sowohl die Frequenz des dem Motor zugeführten Wechselstromes als auch dessen Spannung zu regeln, wobei Frequenz und Spannung im gleichen Sinne zu verändern sind.When using the converter arrangement for starting and regulating AC motors appropriately means are provided to both the frequency of the alternating current supplied to the motor and to regulate its voltage, changing frequency and voltage in the same sense are.

In Fig. 2 sind die Stromkurven für den !•'all dargestellt, daß jede Phase des primären Mehrphasennetzes mit der vollen Amplitude an der Bildung der Einphasenstronikurve teilnimmt. Falls es erwünscht ist. eine der Siiiusform angenäherte Kurvenform im Sekundärnetz zu erzielen, können an sich bekannte, die Kurvenform ändernde Mittel, beispielsweise Zusatztransformatoren oder geeignete Gitter steuerungsein richtungen, angewendet werden.In Fig. 2 the current curves are shown for the! • 'all that each phase of the primary multi-phase network participates with the full amplitude in the formation of the single-phase tronic curve. If so desired. To achieve a curve shape approximating the Siiiusform in the secondary network, means known per se, changing the curve shape, for example additional transformers or suitable grid control devices, can be used.

Falls es für den Betrieb der sekundärseitig an die Iniricliteranlage angeschlossenen Verbraucher erwünscht ist, können die Steuereinrichtungen selbsttätig von bestimmten Betriebsgrößen abhängig gemacht werden: so kann man beispielsweise ein Verbundverhalten (Kompoundierung) bei Motoren dadurch erreichen, dal! die Größe des primär zugeführten Drehstromes auf die Aussteuerung der Kntladungsgefäße oder auf die Geschwindigkeit des Antriebsmotor* Ac^ Kontaktapparats einwirkt.If it is desired for the operation of the consumers connected on the secondary side to the Iniricliteranlage, the control devices can automatically be made dependent on certain operating parameters: for example, a compound behavior (compounding) in motors can be achieved by! the size of the three-phase current supplied primarily affects the control of the discharge vessels or the speed of the drive motor * Ac ^ contact apparatus.

Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf 1 >relistromanlagen beschränkt ist. sondern auch für anderen .Mehrphasenstrom, no z.B. Zwei- oder Vierphasenstrom, angewendet werden kann.It should also be mentioned that the invention is not limited to 1> relay systems. but also for other multi-phase currents, e.g. two or four-phase currents can be.

Die I mrichteranordnung nach der Erfindung kann, wie dies für andere l'mrichteranordnungen bereits vorgeschlagen worden iij ist. auch zur Regelung der Schlupffrequenz von Asynchronmotoren verwendet werden, um die bisher übliche Regelung mit Hilfe von kegelsätzen (Frequenzwandler o. dgl.) zu ersetzen. In diesem Falle wird der eine Teil • !es Asvnchronmotors (Stander oder Läufer 1 an die Xetzfrequenz gelegt, der andere TeilThe converter arrangement according to the invention can, as is the case for other judges' orders iij has already been proposed. also for regulating the slip frequency of asynchronous motors are used to control the previously common control with the help of to replace cone sets (frequency converter or the like). In this case one becomes part •! Es synchronous motors (stander or rotor 1 put to the Xetzfrequency, the other part

(Läufer oder Ständer) an die Umrichteranordnung, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn dann der Taktgebermotor (bei Steuerung der Entladungsstrecken durch umlaufende Kontaktapparate) auf Stillstand eingestellt ist, läuft der Asynchronmotor mit seiner der Frequenz des speisenden Netzes entsprechenden synchronen Drehzahl; wird dagegen der Taktgebermotor in der einen oder anderen Richtung zum Laufen gebracht, so wird dem Hauptmotor eine Schlupffrequenz mit der einen oder der anderen Phasenfolge aufgedrückt, und er läuft dann untersynchron oder übersynchron. Es muß dabei dafür gesorgt werden, daß die von den Entladungsgefäßen erzeugte, dem Unter- oder C'bersynchronismus entsprechende Schlupffrequenz stets mit der entsprechenden positiven oder negativen Schlupfspannung Hand in Hand geht.(Rotor or stator) to the converter arrangement, as shown, for example, in FIG. 1 is shown. If then the clock generator motor (when controlling the discharge paths by rotating contact devices) is set to standstill, the asynchronous motor runs with its synchronous speed corresponding to the frequency of the supply network; if, on the other hand, the pacer motor is made to run in one direction or the other, so a slip frequency with one or the other phase sequence is imposed on the main motor, and it then runs subsynchronous or oversynchronous. It must be ensured that the Discharge vessels generated a slip frequency corresponding to the under or over synchronism always goes hand in hand with the corresponding positive or negative slip voltage.

Claims

Patent claims:

1. Device for the regulation of polyphase AC motors that have controllable discharge paths, in particular gas or vapor discharge paths, connected to a multi-phase alternation power network are, characterized in that each terminal of the concatenated polyphase winding of the motor over each zAvei Groups of discharge paths in push-pull connection to the polyphase alternating current network is connected, and that the frequency and phase sequence of the λίοίΟΓ supplied AC voltage are adjustable.

2. Device according to claim 1, characterized in that in addition to the frequency also the voltage, preferably in the same sense as the frequency, can be regulated.

1 sheet of drawings