DE69722723T2

DE69722723T2 - Steuerungsverfahren für eine zweifach gespeiste Drehfeldmaschine und Maschine, die dieses Verfahren benützt

Info

Publication number: DE69722723T2
Application number: DE69722723T
Authority: DE
Inventors: Abdullah Mirzaian; Henri Godfroid; Laurent Morel
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: ES2200134T3; EP1302659A3; DE69722723D1; EP1302659B1; ATE322758T1; EP1302659A2; ES2261798T3; FR2751806A1; FR2751806B1; EP0821467A1; ATE242929T1; JPH1080189A; EP0821467B1; DE69735651T2; DE69735651D1

Description

Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Maschine mit Zweifachspeisung und dieses Verfahren verwendende Maschine
Die Erfindung betrifft die Steuerung einer elektrischen Maschine mit Zweifachspeisung.
Es ist bekannt, dass eine solche Maschine insbesondere einen Motor bilden kann, mit dem Drehlasten unter Verwendung eines statischen Frequenzwandlers auf verschiedene Geschwindigkeiten gebracht werden. Sie ermöglicht außerdem eine Steuerung des Antriebsmoments in den vier Moment-Geschwindigkeits-Quadranten. In allgemeiner Weise umfasst eine solche Maschine die folgenden Elemente:

– Einen Stator mit Anschlussklemmen und einem Satz von Mehrphasenwicklungen, die mit diesen Klemmen verbunden sind und winkelig um eine Achse verteilt sind. Diese Wicklungen nehmen Statorwechselströme auf, die eine gleiche Frequenz und, eine Richtung der Statorphasenverschiebung definierende, gegenseitige Phasenverschiebungen aufweisen. Diese Ströme erzeugen beim Fließen in diesen Wicklungen ein magnetisches Drehfeld um diese Achse, mit einer Geschwindigkeit, die zu dieser Frequenz in einer durch diese Phasenverschiebungsrichtung definierten Drehrichtung proportional ist.
– Einen Rotor mit Anschlussklemmen und einem Satz von Wicklungen, die mit diesen Klemmen verbunden sind, und von einer um die Achse drehbar montierten Welle getragen sind, wobei eine Geschwindigkeit der Maschine eine Drehgeschwindigkeit dieser Welle ist. Diese Wicklungen sind winkelig um diese Achse verteilt und nehmen Rotorwechselströme auf die eine gleiche Frequenz und, eine Richtung der Rotorphasenverschiebiung definierende, gegenseitige Phasenverschiebungen aufweisen. Diese Ströme erzeugen beim Fließen in diesen Wicklungen ein Drehfeld um diese Achse bezüglich dieses Rotors, mit einer Geschwindigkeit, die zu dieser Frequenz in einer durch diese Phasenverschiebungsrichtung definierten Drehrichtung proportional ist. Eine induktive Kopplung erfolgt zwischen den Wicklungen des Stators und jenen des Rotors, so dass ein gleichzeitiges Fließen der Stator- und Rotorströme ein Moment auf diese Welle ausübt. Diese induktive Kopplung bringt das Vorliegen eines Übersetzungsverhältnisses der Maschine mit sich. welches zum dem Verhältnis einer Primärspannung, die zwischen den Anschlussklemmen des Rotors angelegt werden kann, und einer Sekundärspannung, die an den Anschlussklemmen des Stators wegen dieser Kopplung bei fehlender Drehung des Rotors auftritt, gleich ist.
– Schließlich zwei, eine Statoranordnung und eine Rotoranordnung bildende, zusätzliche Anordnungen, die mit den Anschlussklemmen des Stators und des Rotors verbunden sind um die Stator- und Rotorströme fließen zu lassen, welche diese beiden Anordnungen wenigstens in den jeweils mit diesen Klemmen verbundenen Teilen der beiden Anordnungen durchqueren. Wenigstens eine dieser beiden zusätzlichen Anordnungen bildet eine zusätzliche aktive Anordnung, die wenigstens die Frequenz der diese Anordnung durchquerenden Ströme steuert.

Die Statoranordnung kann typischerweise die Anschlussklemmen des Stators mit einem Netz verbinden, das eine Wechselspannungsquelle mit einer Netzfrequenz ist. Sie lässt dann die Statorströme fließen, die ein magnetisches Drehfeld um die Achse mit einer Geschwindigkeit erzeugen, welche eine Gleichlaufgeschwindigkeit ist. Die zusätzliche aktive Anordnung wird dann durch die Rotoranordnung gebildet, wobei die letztere eine gesteuerte Frequenz und eine gesteuerte Phasenverschiebungsrichtung aufweist. Sie wird mit den Anschlussklemmen des Rotors verbunden um durch diese Klemmen die Rotorströme fließen zu lassen, welche die Frequenz dieses Generators und eine durch die Phasenverschiebungsrichtung dieser Anordnung definierte Rotorphasenverschiebung aufweisen.
Die Rotoranordnung ist gewöhnlich ein Frequenzwandler, der zwischen das Netz und die Anschlussklemmen des Rotors geschaltet ist.
Die Druckschrift US-A-4 956 596 beschreibt eine solche Maschine. In dieser Maschine wird, bei niedrigen Geschwindigkeiten, vom Start bis zu einer vorbestimmten Geschwindigkeit der Stator der Maschine durch einen Wechselrichter mit variabler Spannung und Frequenz gespeist, dann wird, ausgehend von dieser Geschwindigkeit der Stator durch das Netz direkt gespeist, während der Wechselrichter zum Rotor überschalten wird und in Netzrückspeisung funktioniert. Schließlich wird bei 100% der Betriebsgeschwindigkeit der Wechselrichter getrennt und der Stator ausschließlich durch das Netz direkt versorgt.
Die Vorteile eines durch eine solche Maschine gebildeten Motors gehen leider mit höheren Herstellungskosten als wie bei einem einfacheren Motor ohne angeschlossenen Wandler einher. Ein wesentlicher Teil dieser Mehrkosten ergibt sich aus der Notwendigkeit den Rotor durch einen Wandler mit ausreichender Leistung zu versorgen.
Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zur Aufgabe, die Kosten der Anordnung, welche die Maschine und ihren Wandler zur Rotorversorgung verbindet, im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen zu verringern.
Zu diesen Zweck hat sie insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Maschine mit Zweifachspeisung zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Übersetzungsverhältnis der Maschine als Funktion der Geschwindigkeit der Maschine modifiziert wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann erfüllt werden, weil die Modifizierung des Übersetzungsverhältnisses ermöglicht, die von dem Wandler dem Rotor zugeführten Wirk- und Blindleistungen beizubehalten, während eine Scheinleistung dieses letzteren verringert wird. Diese Scheinleistung ist der Ausbeute der maximalen Intensität pro Maximalspannung, welche durch den Wandler geliefert werden kann, gleich. Sie bildet einen wesentlichen Faktor ihrer Herstellungskosten. Um eine Verringerung der Größe des Wandlers zu ermöglichen, zieht die Erfindung einen Vorteil aus der Tatsache, dass in den bekannten Maschinen die Intensität und die Spannung am Ausgang des Wandlers ihre jeweiligen Maximalwerte für zwei verschiedene Geschwindigkeiten der Maschine annehmen. Die Modifizierung des Übersetzungsverhältnisses der Maschine zwischen den beiden Geschwindigkeiten ermöglicht dann, wenigstens einen dieser beiden Maximalwerte abzusenken und folglich die Größe des Wandlers zu verringern.
In einer Ausführung der Erfindung schließt man anfangs die Wicklungen des Stators kurz. Man legt durch einen statischen Frequenzwandler eine Spannung an die Wicklungen des Rotors an. Man lässt die Rotorgeschwindigkeit durch eine Erhöhung der Frequenz des Wandlers bis auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit Nmin unterhalb der Gleichlaufgeschwindigkeit ansteigen. Man trennt die Wicklungen des Stators in dem Moment, in dem die Rotordrehung bei dieser vorbestimmten Geschwindigkeit angelangt ist. Man legt die Netzspannung an die Wicklungen des Stators an. Anschließend verringert man die Frequenz des Wandlers um die Maschine bis zu einer durch den Lasttyp definierten Geschwindigkeit Ntrs drehen zu lassen. Bei der Geschwindigkeit Ntrs ändert man das Übersetzungsverhältnis der Maschine. Schließlich verringert man nochmals die Frequenz bis zur Nenngeschwindigkeit der Maschine Nmax. Die Geschwindigkeiten Nmin, Ntrs, Nmax sind als Funktion der Eigenschaften der auf die Maschine auszuübenden Last vorbestimmt.
Gegenüber dem bekannten System, das "Rückgewinnung der Rotorenergie" oder "hyposynchrone oder hypo-hypersynchrone Kaskade" genannt wird, weist eine Maschine mit Zweifachspeisung den Vorteil auf, dass sie vom Stillstand bis zur Nenngeschwindigkeit und umgekehrt eine kontinuierlich veränderliche Geschwindigkeit hat. Andererseits ist es dank dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, einen Frequenzwandler zu verwenden, dessen Leistung sehr viel geringer ist als die von der Maschine gelieferte Leistung, deren Drehgeschwindigkeit er regelt. Es folgt hieraus, dass die heutzutage verfügbaren statischen Wandler mit sehr hoher Leistung auf Maschinen mit Zweifachspeisung mit einer noch größeren Leistung eingesetzt werden können. Es folgt hieraus gleichermaßen, dass Maschinen mit Zweifachspeisung, deren Leistung festgelegt ist, mit einem statischen Wandler einer geringeren Leistung ausgerüstet werden können.
Die Verringerung der Größe des statischen Frequenzwandlers gewinnt seine ganze Bedeutung und Wichtigkeit wenn das auf die als Motor funktionierende Maschine ausgeübte Lastmoment proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Maschine mit einer Kreiselpumpe, einem Lüfter, einem Kompressor, einer Turbine, einer Schiffschraube usw. gekoppelt werden soll.
Wenn die Maschinen mit Zweifachspeisung eine umgekehrte Funktion haben, betrifft das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch die Zufuhr von Energie an das elektrische Netz, wenn die Maschine mit einer Windkraftmaschine, einer hydraulischen Turbine oder anderen Motorvorrichtung gekoppelt ist.
Man kann auch die Blindleistung steuern, die von dem Stator dem Netz zugeführt oder aus diesem aufgenommen wird.
Mithilfe der beigefügten Figuren wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, wie die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann. Wenn ein gleiches Element in mehreren Figuren dargestellt ist, wird es mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
1 stellt eine erfindungsgemäße Maschine dar.
2 stellt eine Vorrichtung zur Anpassung der Maschine von 1 dar.
3 stellt Diagramme mit einer Variation eines Rotorstroms IR und einer Rotorspannung UR dieser Maschine als Funktion ihrer als Abszissen aufgetragenen Geschwindigkeit N dar. Sie zeigt auch die Abfolge von Betriebsmoden dieser Maschine.
Gemäß 1 umfasst eine Maschine mit Zweifachspeisung notwendig:

– eine Hauptanordnung 1 mit einer Achse A, welche sich aus einem Stator S mit den Wicklungen ES und einem Rotor R mit den Wicklungen ER zusammensetzt,
– eine Statoranordnung, gebildet aus einem Satz von mechanischen oder statischen Arbeitskontakten 4 zum Kurzschließen der Wicklungen des Stators, oder um diese durch herkömmliche Schutzorgane, wie Schutzschalter 5, mit dem elektrischen Netz 8 zu verbinden,
– eine aktive Rotoranordnung, gebildet aus einem statischen Frequenzwandler 2, der ausgangsseitig mit den Wicklungen des Rotors und eingangsseitig durch ein Schutzorgan 6 mit dem elektrischen Netz 8 verbunden ist, und
– ein Transformator 7, welcher dazu dient, die Spannungen der Maschine und des Wandlers der Spannung des elektrischen Netzes anzupassen.

Die Maschine ist geeignet mittels ihrer Welle AB, gegebenenfalls über einen Reduzierer oder Vervielfacher der Geschwindigkeit 9, mit einer mechanischen Last 3 gekoppelt zu werden. Eine Anpassungsvorrichtung ist in 10 dargestellt. Der Stator und der Rotor sind mehrphasig, beispielsweise dreiphasig. Es ist klar, dass andere Konfigurationen möglich sind, wie beispielsweise eine aus zwei dreiphasigen Wicklungen zusammengesetzte Statorbewicklung, welche um 30° elektrisch versetzt sind und eine Dreieck- oder Sternschaltung aufweist, und eine Rotorbewicklung mit einer Sternschaltung oder irgendeiner anderen Anordnung, beispielsweise eine zweiphasige Rotorbewicklung.
Der statische Frequenzwandler 2 ist vom Typ Spannungsquelle-Wechselrichtung oder Stromquelle-Wechselrichter, oder Hüllkurvenumrichter, und kann verschiedene Typen Halbleiter aufweisen: Transistoren, welche bipolar oder IGBT oder von einem anderen Typ sind, Thyristoren oder Thyristoren GTO, MCT, usw.
Die Arbeitskontakte 4a und 4b der Anordnung 4 sind beispielsweise in herkömmlicher Weise mechanisch, wobei es in diesem Fall nützlich ist eine Zwischenverriegelung vorzusehen, die den gleichzeitigen Kurzschluss der Statorwicklungen mit deren Speisung durch das Netz verhindert. Sie können auch statisch sein und Thyristoren mit Zwangskommutierung oder Thyristoren vom Typ GTO oder irgendwelche anderen Halbleiter, welche das Schließen und Öffnen der elektrischen Kreise bewirken, sein.
Die Arbeitskontakte 4a, 4b werden von einem elektrischen Schaltkreis (nicht gezeigt) so gesteuert, dass sie gleichzeitig und in entgegengesetzter Weise betätigt werden, um die Wicklungen des Stators kurzzuschließen oder diese mit dem elektrischen Netz 8 zu verbinden, wenn die Maschine eine bestimmte, vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht. Vorzugsweise sind diese Arbeitskontakte statisch, wenn die Maschine während ihres Betriebs häufig diesen vorbestimmten Wert der Drehgeschwindigkeit durchläuft. Sie werden beispielsweise von Thyristoren gebildet, wobei die Statorwicklungen dreiphasig sind. Ebenso wie die anderen Elemente der Maschine, werden sie in 1 im Eindrahtschema gezeigt. Sie können von einer anderen Art und Weise sein, Transistoren zum Beispiel, und können alles-oder-nichts gesteuert sein, das heißt, mit völliger Öffnung oder gesperrt, oder sie können mit einem in Bezug auf die Phase der Sinuswellen des Netzes oder der Anordnung 1 variablen Zündwinkel gesteuert sein, und somit eine Regelung der Statorspannung oder des Statorstroms ermöglichen.
Die Polzahl hängt von der Geschwindigkeit der Maschine und den als Funktion des Speisungsnetzes und vom eingesetzten Typ des statischen Wandlers gewählten Stator- und Rotorfrequenzen ab.
Die dem Übersetzungsverhältnis zu gebenden Werte der Maschine sind einerseits durch die Gesamtabweichung der mechanischen Drehgeschwindigkeit um die Gleichlaufgeschwindigkeit, und andererseits von der Auslegungsspannung des statischen Wandlers bestimmt.
Nun wird das Verfahren zur Steuerung der Maschine mit Zweifachspeisung beschrieben.
Beim Anlassen der Maschine werden die Wicklungen des Stators durch die Anordnung 4 kurzgeschlossen (Arbeitskontakt 4a ist im nicht durchlässigen, offenen Zustand und Arbeitskontakt 4b ist im durchlässigen, geschlossenen Zustand). Die Rotorwicklungen werden von dem Netz 8 durch den Wandler 2 mit Spannung versorgt.
Diese erste Arbeitsphase der Maschine wird nachfolgend Modus I genannt.
In einer zweiten Phase, nachfolgend Modus II genannt, hebt man den Kurzschluss der Statorwicklungen auf, und verbindet die Statorwicklungen mit dem Netz B. Diese Kommutation erfolgt durch die Arbeitskontakte der Anordnung 4 (Arbeitskontakt 4a wird in den durchlässigen, geschlossenen Zustand gebracht und Arbeitskontakt 4b wird in den nicht durchlässigen, offenen Zustand gebracht). Zu diesem Zweck werden die Arbeitskontakte von einem nicht dargestellten elektronischen Schaltkreis gesteuert, welcher die Geschwindigkeit der Maschine mit der vorbestimmten Geschwindigkeit vergleicht, welcher auch angeordnet ist, um die Kommutation bei der Phasenübereinstimmung der Stator- und Netzspannung an den Kopplungsenden durchzuführen. Wenn die Arbeitskontakte statisch sind, kann die Kommutation nur einige Millisekunden dauern.
In einem Modus III, nach der Kommutation und der Synchronisierung des Modus II, verringert man die Frequenz des Wandlers um die Geschwindigkeit der Maschine von der Geschwindigkeit Nmin bis zu einer durch den Ladungstyp definierten Geschwindigkeit Ntrs zu erhöhen.
Bei der Geschwindigkeit Ntrs geht man in den Modus IV über. Hierfür ändert man ein inneres Übersetzungsverhältnis der Hauptanordnung der Maschine, oder fügt ein Organ zwischen dem Netz und dem Stator oder zwischen dem Rotor und dem Wandler ein, um das von dem Wandler gesehene Übersetzungsverhältnis der Maschine zu ändern. Dies hat zum Ziel, die Scheinleistung des Wandlers der Rotorspannung und dem Rotorstrom entsprechend der verbrauchten Rotorwirkleistung anzupassen.
Dann verringert man die Frequenz bis zur Nenngeschwindigkeit der Maschine Nmax. Die Geschwindigkeit Ntrs liegt also zwischen Nmin und Nmax. Beim Durchlaufen der Gleichlaufgeschwindigkeit Nsyn (Funktion der Polzahl und der Netzfrequenz) wird der Rotor von Gleichströmen versorgt. In den Moden III und IV legt der statische Wandler dem Rotor eine Rotorfrequenz auf, die dem Unterschied zwischen der Netzfrequenz und der der Geschwindigkeit der Maschine entsprechenden Frequenz gleich ist.
Zwischen der Geschwindigkeit Nmin und der Geschwindigkeit Nsyn gibt der Wandler die elektrische Energie in das Netz 8 zurück, welche als Schlupf der Hauptanordnung 1 in Bezug der Geschwindigkeit Nsyn bezeichnet wird.
Bei der Geschwindigkeit Nsyn versorgt der Wandler 2 den Rotor mit Gleichströmen.
Jenseits der Geschwindigkeit Nsyn liefert der Wandler 2 durch den Rotor Leistung an die Maschine, und zwar proportional zum Schlupf in Bezug auf die Geschwindigkeit Nsyn.
Die Anpassungsvorrichtung, welche das vom Wandler gesehene Übersetzungsverhältnis ändert, kann verschieden sein:
Sie befindet sich entweder innerhalb der Hauptvorrichtung:

– Wicklungen mit veränderlicher Windung zahl am Rotor oder am Stator.
– Änderung der Stern-Dreieck-Schaltung im Stator oder im Rotor.

oder außerhalb dieser Anordnung:

– Einfügen oder Weglassen eines Autotransformators oder Transformators zwischen dem Rotor und dem Wandler,
– Einfügen oder Weglassen eines Autotransformators oder Transformators zwischen dem Stator und dem Netz.

Gemäß 2 und als einfaches Beispiel sind die Statorwicklungen ES und die Rotorwicklungen ER dreiphasig. Die Statorwicklungen sind unveränderlich. Die Anpassungsvorrichtung 10 der Maschine ermöglicht dem Wicklungssatz ER des Rotors R eine erste und zweite Konfiguration zu geben, welche dem Übersetzungsverhältnis der Maschine einen ersten Wert bzw. einen zweiten Wert geben.
Hierfür umfasst jede der Phasen der Rotorwicklungen zwei identische Bewicklungen 11 und 12. Ein von der Geschwindigkeit der Maschine gesteuerter Kommutator 13 ermöglicht dem Wandler 2 entweder die zwei in Reihe geschalteten Bewicklungen oder nur die Bewicklung 11 zu versorgen, wobei die Bewicklung 12 dann im offenen Kreis platziert ist. Die auf diese Weise erstellte Verdopplung des Übersetzungsverhältnisses der Maschine erscheint besonders geeignet für den Fall, wo die Welle AB mit einer Last 3 gekoppelt ist, deren Widerstandsmoment proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit der Maschine ist.
Es ist oben als Beispiel angegeben worden, dass eine einzige Änderung des Übersetzungsverhältnisses bei der Geschwindigkeit Ntrs erfolgt. Man kann gleichwohl mehr als zwei Übersetzungsverhältnisse verwenden, wobei die Änderungen bei aufeinanderfolgenden Geschwindigkeiten, die zwischen Nmin und Nmax liegen, erfolgen. Dies ermöglicht die Größe des Wandlers weiter zu verringern.
Eine Variante des oben beschriebenen Verfahrens kann realisiert werden, indem der Stator und der Rotor umgekehrt werden. Der Stator wird in diesem Fall von dem Wandler versorgt und der Rotor ist zunächst im Kurzschluss und wird dann auf das Netz geschaltet.
Die mögliche Verwendung eines Reduzierers oder Vervielfachers der mechanischen Geschwindigkeit ermöglicht in jedem Fall die Gleichlaufgeschwindigkeit Nsyn in optimaler Weise in Bezug auf die Geschwindigkeit Nmax zu positionieren.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Maschine mit Zweifachspeisung, wobei die Frequenz eines die Wicklungen dieser Maschine durchfließenden Stroms gesteuert ist, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Übersetzungsverhältnis der Maschine in Antwort auf eine Veränderung der Geschwindigkeit der Maschine modifiziert wird.
Elektrische Maschine mit Zweifachspeisung, welche umfasst: einen Stator (S) mit Anschlussklemmen (BS) und einem Satz von Mehrphasenwicklungen (ES), die zwischen diese Klemmen geschaltet sind und winkelig um eine Achse (A) dieser Maschine verteilt sind, damit die Statorwechselströme, die eine gleiche Frequenz und, eine Richtung der Statorphasenverschiebung definierende, gegenseitige Phasenverschiebungen aufweisen, beim Fließen in diesen Wicklungen ein magnetisches Drehfeld um diese Achse erzeugen können, mit einer Geschwindigkeit, die zu dieser Frequenz in einer durch diese Phasenverschiebungsrichtung definierten Drehrichtung proportional ist, einen Rotor (R) mit Anschlussklemmen (BR) und einem Satz von Wicklungen (ER), die zwischen diese Klemmen geschaltet sind, und von einer um die Achse drehbar gelagerten Welle (AB) getragen sind, wobei eine Geschwindigkeit der Maschine eine Drehgeschwindigkeit dieser Welle ist, diese Wicklungen winkelig um diese Achse verteilt sind, damit Rotorwechselströme, die eine gleiche Frequenz und, eine Richtung der Rotorphasenverschiebung definierende, gegenseitige Phasenverschiebungen aufweisen, beim Fließen in diesen Wicklungen ein Drehfeld um diese Achse bezüglich dieses Rotors erzeugen können, mit einer Geschwindigkeit, die zu dieser Frequenz in einer durch diese Phasenverschiebungsrichtung definierten Drehrichtung proportional ist, eine induktive Kopplung zwischen den Wicklungen des Stators und jenen des Rotors erfolgt, so dass ein gleichzeitiges Fließen der Stator- und Rotorströme ein Moment auf diese Welle ausübt, diese induktive Kopplung das Vorliegen eines Übersetzungsverhältnisses der Maschine mit sich bringt, welches zum dem Verhältnis einer Primärspannung, die zwischen den Anschlussklemmen des Rotors angelegt werden kann, und einer Sekundärspannung, die an den Anschlussklemmen des Stators wegen dieser Kopplung bei fehlender Drehung des Rotors auftritt, gleich ist, und zwei eine Statoranordnung (4) und eine Rotoranordnung (2) bildende zusätzliche Anordnungen, die mit den Anschlussklemmen des Stators und des Rotors verbunden sind um die Stator- und Rotorströme fließen zu lassen, welche diese beiden Anordnungen wenigstens in den jeweils mit diesen Klemmen verbundenen Teilen der beiden Anordnungen durchqueren, wobei wenigstens eine dieser beiden zusätzlichen Anordnungen eine zusätzliche aktive Anordnung (2), die wenigstens die Frequenz der diese Anordnung durchquerenden Ströme steuert, welche Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass sie außerdem eine Anpassungsvorrichtung (10) umfasst, die das Übersetzungsverhältnis der Maschine steuert.
Maschine nach Anspruch 2, wobei die Statoranordnung (4) die Anschlussklemmen (BS) des Stators mit einem Netz (8) verbinden kann, das eine Wechselspannungsquelle mit einer Netzfrequenz ist, um die Statorströme fließen zu lassen, die ein magnetisches Drehfeld um die Achse (A) erzeugen, mit einer Geschwindigkeit, welche eine Gleichlaufgeschwindigkeit ist, welche zusätzliche aktive Anordnung durch die Rotoranordnung (2) gebildet ist, wobei die Rotoranordnung eine gesteuerte Frequenz und eine gesteuerte Phasenverschiebungsrichtung aufweist und mit den Anschlussklemmen (BR) des Rotors verbunden ist, um durch diese Klemmen die Rotorströme fließen zu lassen, welche die Frequenz dieses Generators und eine durch die Phasenverschiebungsrichtung dieser Anordnung definierte Rotorphasenverschiebung aufweisen.
Maschine nach Anspruch 3, wobei die Rotoranordnung ein Frequenzwandler (2) ist, der zwischen das Netz (8) und die Anschlussklemmen (BR) des Rotors (R) geschaltet ist.
Maschine nach Anspruch 3, wobei die Anpassungsvorrichtung (10) ermöglicht, dem Übersetzungsverhältnis der Maschine zunächst einen ersten Wert zu geben, dann eine Kommutation der Übersetzung zu bewirken, welche diesem Verhältnis einen zweiten Wert gibt, der größer ist als der erste, wobei diese beiden Werte vorbestimmt sind.
Maschine nach Anspruch 5, wobei die Statoranordnung (4) ermöglicht, zunächst die Wicklungen (ES) des Stators (S) kurzzuschließen, dann eine Statorkommutation zu bewirken, welche die Anschlussklemmen (BS) des Stators mit dem Netz (8) verbindet, wobei die Statorkommutation, die Frequenz und die Phasenverschiebungsrichtung der Rotoranordnung (2) und die Übersetzungskommutation durch die Geschwindigkeit der Maschine gesteuert sind, wobei die die Statorkommutation steuernde Geschwindigkeit kleiner ist als die Gleichlaufgeschwindigkeit und die die Rotorkommutation steuernde Geschwindigkeit.
Maschine nach Anspruch 3, wobei die Anpassungsvorrichtung (10) ermöglicht, dem Wicklungssatz (ER) des Rotors (R) eine erste und eine zweite Konfiguration zu geben, die jeweils den ersten Wert und den zweiten Wert des Übersetzungsverhältnisses der Maschine realisieren.
Maschine nach Anspruch 5, wobei die Welle (AB) mit einer Last (3) gekoppelt ist, die ihr ein im wesentlichen zum Quadrat der Geschwindigkeit der Maschine proportionales Widerstandsmoment auferlegt, wobei der zweite Wert im wesentlichen das Zweifache des ersten Werts des Übersetzungsverhältnisses der Maschine ist.