DE661453C - Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer der Metadynenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer der Metadynenbauart. Eine Umformermetadyne ist ein Umformier mit umlaufendem Anker, der einen Gleichstrom von konstanter Spannung und veränderlicher Stromstärke in einen Strom von veränderlicher Spannung und konstanter Stromstärke oder in einen Strom ixmformt, der zu der sekundären Spannung in einer bestimmten Beziehung steht.

Die Umformermetadyne besitzt in ihrer einfachsten Form, ähnlich wie eine Gleichstrommaschine, einen bewickelten Anker mit einem Stromwender. Im allgemeinen sind auf dem Stromwender je ein Paar Primär- und Sekundärbürsten angeordnet. Der Anker wird mit konstanter Drehzahl entweder von einem besonderen Motor angetrieben, oder es ist in irgendeiner anderen Weise dafür gesorgt, daß er mit konstanter Drehzahl läuft, z. B. dadurch, daß die dem Umformer zugeführte Leistung gleichgemacht wird der Summe der abgegebenen Leistung und der Verluste in der Maschine bei einer bestimmten Drehzahl.

Der in den Ankerwicklungen fließende primäre, d. h. zugeführte Strom erzeugt in der primären Kommutierungsachse einen primären Fluß. In den Ankerleitern werden dadurch, daß diese von dem primären Fluß geschnitten werden, Spannungen induziert, die in dem sekundären Stromkreis einen sekundären Strom von konstanter Größe bei veränderlicher Sekundärspannung hervorrufen. Der sekundäre Strom erzeugt seinerseits einen sekundären Fluß in Richtung der sekundären Bürstenachse.

Auf dem einen geringen magnetischen Widerstand aufweisenden Ständer einer Umformermetadyne können mehrere Erregerwicklungen vorgesehen sein. Die in diesen Wicklungen fließenden Ströme erzeugen Flüsse, die sich zu den Flüssen, die von den im Anker fließenden primären und sekundären Strömen erzeugt werden, addieren oder subtrahieren und 'dadurch auf das Drehmoment des Umformers einen Einfluß ausüben. Eine mit Drehzahlregelwicklung bezeichnete Ständerwicklung, deren Durchflutung in derselben Richtung wirkt wie die primäre Läuferdurchfrutung, regelt die gesamte zugeführte Leistung derart, daß die Drehzahl konstant bleibt.

Fällt die Drehzahl des Läufers z. B. infolge höherer sekundärer Leistungsabgabe ab, so fließt ein Strom durch die Drehzahlregelwicklung. Dadurch nimmt der primäre Strom zu und ruft ein zusätzliches Antriebsdrehmoment hervor, um die Drehzahl wieder auf den normalen Wert zu bringen. Bei einer Verringerung der sekundären Leistungsabgabe wird die Regelwicklung umgekehrt wirken,

der Umformer also ein verzögerndes Drehmoment entwickeln.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Speisung der Drehzahlregelwicklung eines* Strom zu verwenden, dessen Spannung sielt aus einer konstanten Spannung und der Spaifn nungeinerauf der WeUeder Umformermetadyne'· sitzenden Gleichstromnebenschlußmaschine, im folgenden als Regehnaschine bezeichnet, zusammengesetzt ist.

Tritt eine verhältnismäßig geringe Änderung der Drehzahl ein, sio soll die Regelmaschinie bereits eine verhältnismäßig große Änderung des Stromes in der Regelwicklung des Umformers . 15 und somit eine schnelle Regelung der Umformerdrehzahl bewirken. Da die Größe des Stromes, den die Netzspannung durch den Anker der Regeknaschine und die Drehzahlriegelwicklung treibt, von der Größe der Ohmschen Widerstände in diesem Schließungskreis und der in dem Anker der Regelmaschine induzierten Gegen-EMK abhängt, muß zweckmäßig 'der Widerstand des die Regelmaschinie und die Regelwicklung enthaltenden Stromkreises klein sein oder die Regelmaschine mit einer Gegenkompoundwicklung versehen sein. Diese Wicklung ermöglicht es, daß der infolge des Ohmschen Eigenwiderstandes bei Belastung hervorgerufene Drehzahlabfall der Regehnaschine verkleinert und -dadurch die verzögernde Wirkung des Ohmschen Widerstandes 'des Regelstromkreises vermindert wird.

Da die Regelwicklung des Umformers eine große Induktivität besitzt, wird sie im eingeschalteten Zustand trotz des an sich sehr kleinen Ohmschen Widerstandes des Regelstromkreises eine große Stabilität gegen starke, durch Schwankungen der Netzspannung hervorgerufene Stromänderungen im Regelmaschinenkreis gewährleisten. Wird jedoch der primäre Kreis der Umformermetadyne geöffnet, z. B. bei Verwendung des Umformers als Lokomotivumformer etwa bei Stillstand der Lokomotive, und die Regelwicklung ebenfalls abgeschaltet, so entstehen in der Regelmasehine bei geringer Änderung der Netzspannung sehr hohe Stromstöße. Dieser Nachteil wird noch vergrößert, wenn die Regelmaschine mit der vorstehend genannten Gegenkompoundwicklung versehen ist.

Die beispielsweise für Lokomotiven, insbesondeie für Rangierlokomotiven, verwendeten Umformer sind aus wirtschaftlichen Gründen knapp bemessen, so daß es aus betriebstechnischen Gründen zweckmäßig ist, den Umformer während des Stillstandes der Lokomotive gründlich zu kühlen. Zu diesem Zweck werden der Ständer und Läufer des Umformers während der Betriebspausen stromlos gemacht, der Läufer des Umformers aber von der als Motor wirkenden Regelmaschine angetrieben. Ein Stillsetzen der Regelmaschine ist außer den vorstehend genannten Gründen

deshalb unzweckmäßig, weil die verismäßig kleine Regelmaschine als Anfür den Umformer verwendet wird ein häufiges Stillsetzen und Wiederanfahren des ganzen Satzes eine unzulässige Beanspruchung der Regehnasehine bedeuten würde.

Erfindungsgemäß ist nun die Regelmaschine mit einer Hauptschlußwicklung versieben, .die bei Motorbetrieb der Regelmaschine feldverstärkend und bei Generatorbetrieb feldschwächend wirkt und bei Einschaltung der Regelwicklung in den Regelmaschinenkreis abgeschaltet wird. Diirch diese Maßnahme können der Widerstand des Regelkreises niedrig gehalten und trotzdem die bei abgeschalteter Regelwicklung unter Umständen auftretenden starken Änderungen der Stromstärke des Regelmaschinenkreises vermieden werden.

Die Regehnasehine kann, wie bereits erwähnt, auch mit einer Gegenkompoundwicklung versehen sein, die mit der Regelwicklung in Reihe geschaltet ist. Die Gegenkompioundwicklung wirkt nur dann, wenn die Regelwicklung des Umformers eingeschaltet ist.

Die Nebenschluß wicklung kann zweckmäßig mit einem Widerstand in Reihe geschaltet werden, 'der bei der Einschaltung der Regelwicklung des Umformers überbrückt wird. Dieser Widerstand schwächt bei abgeschalteter Regelwicklung und eingeschalteter Hauptschluß wicklung das Feld der Nebenschlußwicklung und verhindert so eine Verstärkung der Felderregung der Regelmaschine. Somit wird die Drehzahl der Regelmaschine bei abgeschaltetem Umformer trotz der zusätzlichen DurchfLutung der eingeschalteten Hauptschlußwicklung konstant gehalten.

Die Regelmaschine liegt an derselben Spannungsquelle wie die Umf ormermetadyne. Zur Ein- bzw. Abschaltung der einzelnen Stromkreise sind geeignete Schalter vorgesehen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Abb. ι zeigt die bekannte Anordnung, Abb. 2, 3 und 4 Ausführungsbeispiele nach der Erfindung.

Der in Abb. 1 mit 1 bezeichnete Anker der Umformermetadyne ist mit Primärbürsten a, c und Sekundärbürsteji b, d versehen. Die Regehnasehine ist mit 2, die Nebenschlußwicklung der Regehnasehine mit 3 und die Regelwicklung der Umformermetadyne mit 4 bezeichnet. Die Maschinen werden über die Schalter 7 und 8 an das Gleichstromnetz 5, 6 angeschlossen. Der Schalter 8 verbindet die Regelmaschine 2 entweder direkt oder über

die Regelwicklung 4 mit der Netzleitung 6. Ist der Ankerwiderstand der Regelmaschine 2 sehr klein., so würde, falls die Spannung des Gleichstromnetzes 5, 6 sich um einen geringen Wert ändert, die Regelmaschine bei abgeschalteter Regelwicklung 4 starken Stromstößen ausgesetzt sein.

Um diesen Nachteil zu vermeiden., wird gemäß Abb. 2 die Regelmaschine 2 außer mit einer Nebenschlußwicklung noch mit einer Hauptschlußwickluing 9 versehen, die durch den Schalter 8 mach Abschalten der Regelwicklung 4 mit dem Anker der Regelmaschine 2 in Reihe geschaltet wird. Die abgeschaltete Regelwicklung bleibt dann wirkungslos.

Gemäß Abb. 3 besitzt die Regelmaschine 2 noch eine Gegenkompoundwicklung 10, die mit der Regelwicklung 4 in Reihe geschaltet und nur bei eingeschalteter Regelwicklung wirkt. Die Gegenlaompoundwicklung wird daher die Wirkung der Hauptschlußwickluing 9 nicht herabsetzen.

Die Anordnung gemäß Abb. 4 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß Abb. 2 dadurch, daß ein Widerstand 11 vorgesehen ist, der mit 'der Nebenschluß wicklung 3 in Reihe geschaltet oder durch den Schalter 12 überbrückt werden kann. Bei Einschaltung der Regelwicklung 4 in den Regelkreis durch "den Schalter 8 wird gleichzeitig der Widerstand 11 durch den Schalter 12 überbrückt. Ist jedoch die Regelwicklung 4 abgeschaltet und die Hauptschlußwicklung 9 eingeschaltet, so wird durch Öffnen des Schalters 12 der Widerstand 11 in den Stromkreis der Nebenschlußwicklung 3 eingeschaltet und ihre Erregung dadurch geschwächt. Die Schalter 12 und 8 können mechanisch gekuppelt werden, wie es in der Zeichnung durch die gestrichelte Linie 13 angedeutet ist.

Der Widerstand 11 kann selbstverständlich auch dann vorgesehen werden, wenn eine in Abb. 3 gezeigte Gegenkbmpoundwiddung io verwendet wird. Die Umformermetadyne und die Reguliermaschine können natürlich auch an getrennte Gleichstromquellen mit praktisch konstanter Spannung angeschlossen werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Gleichstrom-Gleichstrom-Umforraer der Metadynenbauart mit einer Regelwicklung, der eine sich aus einer konstanten Spannung und der Spannung einer mit dem Umformer gekuppelten Regelmaschine ergebende Spannung aufgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmaschine (2) außer mit einer Nebenschlußwicklung noch mit einer Hauptschlußwicklung (9) versehen ist, die bei Motorbetrieb der Regelmaschine feldverstärkend und bei Generatorbetrieb feldschwächend wirkt, und daß die Hauptschlußwicldung (9) bei Einschaltung der Regelwicklung (4) des Umformers in den Regelmaschinenkreis abgeschaltet wird,
2. 2. Gleichstrom- Gleichstrom-Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■daß die Regehnaschinie (2) zusätzlich mit einer Gegenkompound wicklung (10) versehen ist, die nur bei eingeschalteter Regelwicklung (4) wirkt.
3. 3. Gleichstrom- Gleichstrom-Umformer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschluß wicklung (3) der Regelmaschine (2) mit einem Widerstand (11) in Reihe geschaltet ist, der bei Einschaltung der Regelwicklung (4) überbrückt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen