DE692578C - Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die an den Sekundaerkreis einer Asynchronmaschine zu deren verlustloser Regelung angeschlossen sind - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die an den Sekundaerkreis einer Asynchronmaschine zu deren verlustloser Regelung angeschlossen sind

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DE692578C
DE692578C DE1938L0095856 DEL0095856D DE692578C DE 692578 C DE692578 C DE 692578C DE 1938L0095856 DE1938L0095856 DE 1938L0095856 DE L0095856 D DEL0095856 D DE L0095856D DE 692578 C DE692578 C DE 692578C
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rotor
grid
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DE1938L0095856
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Albert Mittag
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AEG AG
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AEG AG
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/02Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters
    • H02M1/04Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control
    • H02M1/042Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage
    • H02M1/045Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage for multiphase systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die an den Sekundärkreis einer Asynchronmaschine zu deren verlustloser Regelung ' angeschlossen sind Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken, die an den Sekundärkreis einer Asynchrönmaschine zu deren verlustloser Regelung ausgeschlossen sind. Zur Steuerung dieser Haupt- oder Leistungsentladungsstrecken sind gittergesteuerte Hilfsentladungsstrecken 'finit Dampf-, oder Gasfüllung vorgesehen, deren Gitterkreis eine Spannung mit Schlupffrequenz und deren Anodenkreis eine Spannung mit Netzfrequenz zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird die Steuerspannung mit Schlupffrequenz zur Erzielung einer bei veränderlichem' Schlupf konstanten Amplitude einem mit dem Läufer der Asynchronmaschine starr gekuppelten Frequenzwandler entnommen, dessen Bürsten zur Einstellung -der Phasenlage der Steuerspannung mit Schlupffrequenz verstellbar sind. Die Steuerwechselspannung mit Netzfrequenz besitzt ebenfalls z. B mittels eines Drehreglers eine einstellbare Phasenlage. Durch diese Maßnahmen wird ein stetiger Durchgang der Motordrehzahl durch den Synchronismus sowie ein Arbeiten im Synchronismus mit einstellbarem Leistungsfaktor .erreicht.
  • In der Abbildung ist eine Anordnung nach der Erfindung zur Regelung der Asynchronmaschine i mit dem Stator a und dem Rotor 3 dargestellt. Die - Statorwicklungen z sind über den Transformator 5 reit der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung=? an das Wechselstromnetz 4 gelegt. . Gittergesteuerte Entladungsstrecken 8 bis 25, vorzugsweise Dampf- oder Gasentladüngsstrehken, sind zwischen das Netz 4 und die Rotorwicklung 3 der Maschine i geschaltet, um eine Energieübertragung in beiden Richtungen zu ermöglichen. Es ist selbstverständlich, daß gewisseEntladungsstreckenmit gemeinsamem Kathodenpotential auch in einemGefäßuntergebracht sein können. Gläftende Drosseln 29, 30, 31 liegen zwischen den einzelnen Gruppen der Entladungsstrecken. Ihre Mittelanzapfungen 3a sind über den Transformator 5 mit dem speisenden Netz 4 verbunden. Man erkennt, daß die Entladungsstrecken derart an die Rotorwicklungen angeschlossen sind, daß eine Energieübertragung in beiden Richtungen zwischen Netz 4 und Rotor 3 möglich ist. Man erkennt weiterhin, daß die Entladungsstrecken 8 bis 16 gegensinnig zu den Entladungsstrecken 17 bis 25 angeschlossen sind; d. h. die erste Gruppe überträgt Strom zum Rotor, die zweite vom Rotor zum Transformator 5, und es sind bestimmte Gruppen von Entladungsstrecken einzelnen Phasenwicklungen des Rotors 3 zugeordnet. Zudem erkennt man, daß z. B. die Entladungsstrekken 8 bis iö Energie zu der unteren oder vertikalen Phase der Wicklung 3 bzw. daß die Entladungsstrecken 17 bis ig Energie von dieser Phase ins Netz liefern. In der gleichen Art sind die anderen Gruppen der Entladungsstrecken den anderen Phasenwicklungen des Rotors 3 zugeordnet.
  • Es ist eine Anzahl von Steuerkreisen 32 bis 49 den Entladungsstrecken 8 bis 25 zugeordnet, welche deren Gitter in Abhängigkeit von zwei Betriebsgrößen, wie z. B. die Spannung des Netkes . und Spannung oder Strom ,des Rotors 3 :der Asynchronnl,aschine i, steuern. Die Steuerkreise 32 bis 49 sind in Aufbau und Anordnung gleich. Es wird daher nur der Steuerkreis 32, der der Entladungsstrecke ,8 zugeordnet ist, im einzelnen betrachtet. Der Steuerkreis 32 enthält zur Einführung einer Wechselspannung, welche sich gemäß der Spannung des IN etzes 4 ändert, einen Transformator 50 mit der Primärwicklung 51 und der Sekundärwicklung 52. Ein strombegrenzender Widerstand 52" und eine Vorspannungsquelle, z. B. die Batterie 52b,, sind in Reihe mit der Sekundärwicklung 52 und dem Gitter 28 geschaltet. Parallel zu der Primärwicklung 51 des Transformators 50 liegt ein geeigneter Scheinwiderstand 53. Um an den Klemmen des Widerstandes 53 eine Spannung, welche sich mit der Spannung des Netzes 4 und der Spannung des Läufers der Maschine i ändert, zu erhalten, ist eine gittergesteuerte Hilfsentladungsstrecke 54, vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, vorgesehen. In dem Anodenkreis der Hilfsentladungsstrecke 54 liegt in Parallelschaltung der Widerstand 53 und die Primärwicklung 5i. Ein strombegrenzender Widerstand 58 liegt im Gitterkreis der Entladungsstrecke 54 mit einer geeigneten Vorspannungsquelle, ' z. B. Batterie 59, in Reihe. Um den Transformator 5o in Abhängigkeit von der Spannung des Netzes q. zu speisen, ist ein Transformator 6o mit der Primärwicklung 61 und der Sekundärwicklung 62 vorgesehen. Zwischen das Netz 4, d' h. den Transformator 5, und den Transformator 6o ist ein Pliasenschiebcr, z. B. der Drehregler 63, zur Regelung der Phasenlage der der Primärwicklung 5 i zugeführten Wechselspannung geschaltet, um über die Hilfsentladungsstrecke 54 den zwischen Netz 4 und Rotor 3 übertragenden Energiebetrag zu regeln. Der Drehregler 63 kann daher zur Regelung einer Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl beim Motorbetrieb oder der Leistung beim generatorischen Betrieb, verwendet werden.
  • Um in die Steuerkreise 32 bis 49 eine Wechselspannung; die sich mit der Läuferspannurig der Maschine i ändert, einzuführen, ist ein Frequenzwandler 64 vorgesehen. Der Frequenzwandler 64 drückt dem Gitter 57 der Hilfsentladungsstrecke 54 eine Wechselspannung mit der Schlupffrequenz des Läufers 3 auf. Der Frequenzwandler 64 ist durch die Welle 65 mit dem Rotor der Maschine i inechanisch gekuppelt. Er besteht aus dem Ständer 66 und dem Läufer 67, der eine ähnlich -dem Einankerumformer aufgebaute Wicklung hat. Die Wicklungen 67 sind mehrphasig an die Schleifringe 68 herausgeführt. Sie w erden vom Netz 4 über den Transformator 5 und die Leiter 69 gespeist. Der Frequenzwandler 6.1 besitzt außerdem .einen Kommutator ; 4 mit einer Anzahl Segmente 71 und .den dazugehörigen Bürsten 72: Die Segmente 71 sind mit geeigneten Punkten der Wicklung 67 ähnlich wie beim Einankerumformer verbunden. Es sind nur sechs Segmente in der Abb. i. dargestellt, doch wird der Kommutator eine weit größere .Anzahl besitzen, um die erwünschte Regelung zu erzielen. Es mögen z. B. etwa Zoo bis 300 sein, die jeweilige Anzahl hängt von dem Entwurf der Maschine ab. Zur Regelung :der Phasenlage der von den Bürsten 72 abgenommenen Wechselspannung ist eine geeignete Bürstenverstelleinrichtung mit Bürstenhalterring 73 und Handgriff vorgesehen. Die Bürstenverstelleinrichtung ermöglicht es; den Leistungsfaktor, unter dein Energie vom oder zum Rotor übertragen wird, einzuregeln. Weiterkann auch durch Bürstenverstellung :die Energie zwischen Rotor und Netz geregelt werden: Die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. i sei unter der Annahme dargelegt, daß die Maschine i untersynchron als Motor arbeitet. Unter dieser Annahme wird Energie vom Läufer 3 zum Netz 4 über die Entladungsstrecken 8 bis 25 und den Transformator 5 übertragen. Dabei arbeiten die Entladungsstrecken 8;b.is25, bezogen auf die Rotorspannung, als Gleichrichter, bezogen auf die Netzspannung, als Wechselrichter: Die Wirkungsweise der Steuerkreise, die den Entladungsstrecken 8 bis 25 zugeordnet sind, ist dabei folgende: Die Entladungsstrekken 54 bleiben außer in vorgegebenen Intervallen, welche durch:die Steüereinrichtungfestliegen, nicht leitend. Eine negative Gleichstromvorspannung wird .dem Gitter 57 durch die Batterie 59 über die Sekundärwicklung 7 und die Wicklung 67 des Frequenzwarndlers 64 aufgedrückt. Der Transformator 6o speist den Ano,denkathodenkreis der Hilfsentladungsstrecke 54 mit einer Spannung gleicher Frequenz wie-die des Netzes 4. Der Frequenzwandler 64 erzeugt mehrphasige Wechselspannungen einer Frequenz, die dem Schlupf der Maschine i entspricht. Diese Spannungen werden den Gittern 57 der Hilfsentladungsstrecken 54 zugeführt. Es werden also die Transformatoren 5o nur dann gespeist, wenn die Anodenspannungen der Hilfsentladungsstrecken 54 positiv sind und wenn,die Spannung mit der Schlupffrequenz, die von dem Frequenzwandler 64 erhalten wird, eine solche Polarität- und Größe hat, um die Hilfsentladungsstrecken 54 leitend zu machen. Es werden also die Hauptentladungsstrecken 8 bis 25 in Abhängigkeit von der Spannung,des Netzes 4und,der Schlupffrequenz,der Maschine i gesteuert.
  • Da der Ständer des Frequenzwandlers 64 nur zur Schließung des magnetischen Kreises dient, entspricht .die Frequenz der Spannung an,den Bürsten 72 ,der Differenz der Geschwindigkeit des Drehfeldes der Wicklungen 67 und der des Rotors 3, mit anderen Worten, die Frequenz der Spannung an den Bürsten 72 ist gleich der Schlupffrequenz. der Maschine i. Wenn,die Maschine i synchron läuft, arbeitet der Frequenzwandler 64 wie ein Einankerumformer und steuert so, daß Gleichstrom in den Rotor geliefert wird. Die Steuerungseinrichtung ermöglicht also das Arbeiten der Maschine im Synchronismus.
  • Durch Einstellung es Reglers 63 wird die Phasenlage der Anodenspannung der Hilfsentladungsstrecken 54 geregelt, um eine Regelung des Stromes in,den Rotorwicklungen 3 vu erhalten. Auf diese Weise kann der Scheinwiderstand der Entladungsstrecken gesteuert werden, um die Geschwindigkeit der Maschine i beim motorischen Betrieb zu regeln. In gleicher Weise kann die Lage der Bürsten 72 zur Steuerung des Stromes in den Rotor-Wicklungen und zur Regelung der Drehzahl der Maschine geändert werden. Dazu kann der Leistungsfaktor der zwischen Rotor 3 und Netz 4 übertragenen -Energie durch Änderung der Lage der Bürsten 72 eingestellt werden. Natürlich ändert sich der Leistungsfaktor gleichzeitig, wenn die Drehahl der Maschine durch Änderung der Lage- der Bürsten 72 geregelt- wird. Durch geeignete Einstellung. des Drehreglers 63 und der Bürsten 72 kann die Drehzahl der Maschine i und der Leistungsfaktor unabhängig voneinander geregelt werden.
  • Während sich die obige Darlegung der Wirkungsweise der 'Erfindung mit dem motorischen Arbeiten der Maschine im Untersynchronismus beschäftigte, ist es selbstverständlich, daß die Umrichteranordnung auch zur Stromlieferung in die Rotorwicklungen eingestellt werden kann, um die Maschine übersynchron zu betreiben. Bei dieser Betriebsweise arbeiten die Entladungsstrecken 8 bis 25 als Gleichrichter, bezogen auf das Netz 4, als Wechselrichter bzw. bezogen auf die Rotorwicklung. Der Übergang von untersynchronem zu synchronem und übersynchronem Betrieb wird durch Vorwärtsdrehen der Phase der durch den Transformator 6o gelieferten und in die Steuerkreise eingeführten Spannung und durch Verzögerung der Schlupffrequenzspannung der Maschine 64 durch Verstellung der Bürsten erreicht. Es ist verständlich, daß die Einrichtung nach der Erfindung auch zur Regelung eines Asynchron@generators Verwendung finden kann. Wenn,der Rotor durch einen geeigneten Motor angetrieben wird, gestattet die Umrichteranordnung und die Steuereinrichtung den Betrieb der Maschine i als Generator bei übersynchronen und untersynchronen Drehzahlen. Es ist jedoch notwendig, eine Hilfseinrichtung zur Lieferung des Erregerstromes für den Asynchrongenerator vorzusehen, wie z. B. Kondensatoren. Wenn die Maschine i als Asynchrongenerator Übersynchron arbeitet, wird Energie von den kotorwicklungen über die Entladungsstrecken 8 bis 25 und den Transformator 5 zum Netz übertragen. Wenn die Maschine i als Asynchrongenerator untersynchron angetrieben wird, wird Energie vorn Netz zu den Rotorwicklungen hin übertragen. In jedem Falle wird die durch die Maschine i abgegebene elektrische Energie durch die beiden Phasenschieber, .den Drehregler 63 und die Bürsten 72 des Frequenzwandlers 64 geregelt. Der Leistungsfaktor, unter dem der Asynchrongenerator i arbeitet, kann durch Einstellung der Phasenlage der Bürsten 72 des Frequenzwandlers 64 oder durch Einstellung des Drehreglers 63 .gesteuert werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die an den Sekundärkreis einer Asynchronmaschine zu deren verlustlöser Regelung angeschlossen sind und die durch gittergesteuerte Hilfsentladungsstrecken mit Dampf- oder Gasfüllung, deren Gitterkreis eine Spannung mit Schlupffrequenz und deren Anodenkreis eine Spannung mit Netzfrequenz zugeführt wird, ,gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung mit Schlupffrequenz zur Erzielung einer bei veränderlichem Schlupf konstanten Amplitude einem mit dem Läufer der Asynchronmaschine starr gekuppelten Frequenzwändler entnommen wird, dessen Bürsten zur Einstellung der Phasenlage der Steuerspannung mit Schlupffrequenz verstehbar sind, und daß die Steuerwechselspannurig der Netzfrequenz ebenfalls eine einstellbare Phasenlage besitzt, wodurch ein stetiger Durchgang der Motordrehzahl durch den Synchronismus sowie ein Arbeiten im Synchronismus bei einstellbarem Leistungsfaktor erreicht wird
DE1938L0095856 1937-10-19 1938-10-14 Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, die an den Sekundaerkreis einer Asynchronmaschine zu deren verlustloser Regelung angeschlossen sind Expired DE692578C (de)

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