DE746128C - Einrichtung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei der Nutzbremsschaltung von Wechselstromreihenschlussmaschinen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei der Nutzbremsschaltung von Wechselstromreihenschlußmaschinen Es ist bekannt, die Nutzbremsschaltung von Wechselstromreihenschlußmaschinen, die während des Generatorbetriebes vom Netz aus fremd erregt werden, während der Anker über eine zusätzliche Reaktanz ans Netz angeschlossen ist, dadurch zu - verbessern, daß ein Ohmscher Widerstanid parallel zu :der an die Wechselstromquelle angeschlossenen Erregerwicklung und ein induktiver Widerstand in Reihe zu beiden geschaltet ist. Es läßt sich zeigen, ,daß, falls man bei dieser Einrichtung die zusätzliche Reaktanz das Ankerkreises erheblich verkleinern will, die Verluste im Ohmschen Widerstand und der Blindstromverbrauch im induktiven Widerstand des Erregerkreises stark anwachsen, so,daß zwar die innere Phäsenverschieb:ung im Ankerstromkreis verbessert, die äußere Phasenverschiebung und vor allem der Wirkungsgrad jedoch erheblich verschlechtert werden. Von diesen Nachteilen ist die im folgenden beschriebene und in Fig. i :dargestellte Schaltung gemäß der Erfindung frei. Statt eines Ohmschen Widerstandes ist .der Feldspule F ein Kondensator C parallel geschaltet. In Reihe mit den Teilen F und C ist nicht nur ein induktiver Widerstand L2, sondern auch ein Ohmscher Widerstand R geschaltet. Der Anker A ist in bekannter Weise über eine Reaktanz L1 an den Transformator T angeschlossen, der auch den Felderregerstrom liefert. Die Hochspannungsseite des Transformators T liegt direkt am Fahrdraht.
• Die Wirkungsweise der Anordnung kann am zweckmäßigsten an Hand des EMKe-und Stromvektoren,diagramms nach Fig. a erklärt werden unter Beachtung der in Fig. i eingetragenen Bezugsrichtungen. Damit Energie an das Bahnnetz abgegeben werden kann, muß der Strom Ja des Ankerstromkreisen zur Transforinator-EMK ET die in Fig. 2 eingezeichnete Lage einnehmen, d. 1i. ,lie Transforinatorwicklung i (Fig. i) muß motorisch undaunWechselstromselbsterregun,g zu vermeiden, kapazitiv arbeiten. Um ini Betrieb, insbesondere beim Betätigen des Stufensclialters S-S', Stromstöße zu vermeiden, ist es zwecl:miißi-, den Anker und Transformator elastisch zu kuppeln, d. h. man schaltet in den Ankerstromkreis in bekannter Weise eine zusätzliche Reaktanz L, (Fig. i), welche mit clen übrigen Reaktanzen .des Kreises beim Stronie.T" die resultierende EPIK EI) ergibt, die das aus Transforinator-EMK ET und Anl:er-Rotations-E'-,IK E,, gebildete Polygon schließt (Fi-. 2).
• Die Elastizität des Systems wird durch Vergrößern der zusätzlichen Reaktanz L1 (Fig. i) erhöht; gleichzeitig wird auch (bei g eg ebenemAnlterstrom) die Realitanz-EMK ED vergrößert, wodurch zwangsläufig auch der Winkel rp zwischen E,, und ET vergrößert wird (Fig. i und -2). Mit wachsender Größe des Winkels cp @@ird somit das elektrische System gegen Spannungsstöße unempfindlicher, also stabiler. Die Vergrößerung der Induktivität L1 stabilisiert auch das System bei Geschwindigkeitsänderungen. Die EMK E" (Fig. 2) ist bei fester Erregung der Drehzahl proportional. Vergrößert man (p, so wird (gleiche prozentuelle Änderung von- E, vorausgesetzt) die Drossel-EMK ED und somit auch der Anherstroin J" eine kleinere Änderung der Größe und Phasenlage erfahren, das System wird also gegenüber Geschwindigkeitsänderungen stabiler sein. Die Vergröße-_ rung des Winkels c, wirkt sich aber noch in einer andern Beziehung (wie wir weiter unten sehen werden) sehr vorteilhaft aus.
• -Um die Phasenlage von ER zu erreichen, nitifl auch der Felderregerstrom JF die gleiche Phasenlage wie r" einnehmen, was dadurch erzielt wird, daß nian der Feldwicklung F einen horrderisator C parallel schaltet, welcher einen Strom J, aufnimmt, der größer als der Feldstrom JI: ist. Dadurch wird erreicht, daß der resultierende Stroni lI{ aus JI: und J, ungefähr die en tgegengesetzte Phasenlage von Jl., einnimmt.
• Durch geeignete Wahl der Vorschaltwiderstiincle R und L. erreicht rnan, daß das aus der FMK E'T (Fig. 2) cler Transforinatorspule .I (Fig. t i und aus den FMhe des Ohnischen Widerstandes R, der Induktivität L., und des F,elrie5 F (I'i`°;. i) gebildete Vektorpolygon und 8, Fig. 2) sich schließt. Überträgt ni:ui die Str(ini@.:.Tu und ,Tre auf die Primärseite, so erhält man den Strom 9, =der gegen die E:\ih o nur eine geringe Phasenverschiebung aufweist, so daß rlie Schaltung finit einem günstigen Leistungsfalctor arbeitet. c .ewi@lmliche Gleichstrom- oder Pseudowechselstroinselbsterregung ist bei dieser An-(-)rdnung und bei diesem Schaltsinn im generatorischen Betrieb ausgeschloi#sen. Dagegen kann eigentliche @'echselstromselbsterregung auftreten, wenn die kritische Drehzahl iakr überschritten wird. Diese Drehzahl berechnet sich nach der Formel: worin bedeutet: Man wird selbstverständlich die obigen Größen so wählen, daß die kritische Drehzahl im normalen Betrieb nicht erreicht wird.
• Interessanterweise ist die kritische Drehzahl sehr abhängig von der Größe des Winkels (p. An Hand des Vel-,tordiagramms Fig. 2 (links) lassen sich die einstellbaren Impedanzen des Erregerkreises RundL. als Funktionen von (p bequem berechnen. Es ergibt sich durch Einsetzen der jeweiligen Werte in die obige Formel, daß die kritische Drehzahl durch Vergrößern des Winkels (p stark heraufgesetzt wird. Die Vergrößerung des Winkels p macht also nicht nur das System unempfindlicher gegen Spannungsstöße, sondern sie erschwert auch das Auftreten der störenden selbsterregten Ströme.
• Aus wirtschaftlichen Gründen wird man den Kondensator C nicht direkt, sondern in bekannter Weise über einen gewöhnlichen Transformator oder über einen Spartransforinator mit der Feldwicklung F verbinden. Der Kondensator C kann ein statischer oder ein dynamischer Kondensator sein. Er kann also auch aus einer leer laufenden Maschine beteiiün, die kapazitiv arbeitet.
• =\tis Gründen der schalttechnischen Einfachlie;it sowie aber auch, um bei allen Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad und Leistungsfaktor zu erzielen, wird die Feld- nicht konstant erregt, sondern es wird, wie Fig. 3 zeigt, die Felderregung der entsprechenden Transformatorspännung des _1ril@er-stroinl:reises angepaßt, was am besten i dadurch geschieht, daß man den Feldstronihrri.s unter Zuhilfenahme eines Spai-transformators SpT direkt an. die Klemmen des Stufenschalters des Ankerstromkreises legt. Natürlich wird man auch den Kondensator unter Benützung der zweckmäßigsten Spannungsstufe an diesen Spartransformator anschließen.
• Es läßt sich zeigen, daß die $rernscharalcteristik dieser Schaltung für elektrische Bahnmotoren günstig ist, indem die Drehmomentcharakter istik mit steigender Drehzahl von einem festen Stillstandswert aus sanft ansteigt, so daß ein stabiles Bremsen bei allen Drehzahlen bis zum Stillstand der Maschine möglich ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Verbesserung des Leistungsfaktors beider Nutzbremsschaltung von Wechselstromreihenschlußmäschinen, die während des Generatorbetriebes vom Netz aus fremderregt werden und mit einer zusätzlichen Reaktanz im Ankerstromkreis ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator parallel zu der an die Wechselstromquelle angeschlossenen Erregerwicklung und ein Ohm:scher sowie ein induktiver Widerstand in Reihe zu beiden geschaltet sind. Zur Abgrenzung .des Anme dungsbgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 413 823, 499 527, 4-89 709, 64.4 393; französische Patentschrift . . . - 5 I3 8o8.