DE893073C - Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

• Wechselstromgenerator Beim Betrieb der bekannten rotierenden Wechselstromgeneratoren wird die Frequenz dadurch konstant gehalten, daß man die Drehzahl konstant hält.
• Die Erfindung betrifft einen Generator, der auch bei großen Änderungen der Drehzahl Wechselstrom von konstanter Frequenz liefert. Solche Drehzahländerungen treten z. B. bei Fahrzeug- und Flugzeugmotoren auf, wobei das Verhältnis von niedrigster zu höchster Drehzahl leicht i : 4 wird. Außerdem ist kein Netz von nennenswerter Kapazität zur Verfügung.
• Erfindungsgemäß wird in einem Zweimaschinensatz die Leistung mit Hilfe einer doppelten Frequenzumformun.g erzeugt und auf die konstante Frequenz eines besonderen, als Erreger dienenden Taktgebers kleiner Leistung gebracht. Die Taktgeberfrequenz ist die gewünschte Wechselstromfrequenz. Die Methode ist sowohl für einphasige wie mehrphasige Systeme anwendbar. Im folgenden wird die Anwendung bei einem Dreiphasensystem erläutert.
• In Fig. i ist i ein Dreiphasengenerator kleiner Leistung für die verlangte konstante Frequenz. Der Generator wirkt als Taktgeber und speist die Statorwicklung 2 eines dreiphasigen Induktions-@generato,rs;,des,sen ,Rotor mit einer Rotorwidklung 3 wird von einem Triebmotor 7 mit stark veränderlicher Drehzahl, z. B. einem Flugzeugmotor, angetrieben. Starr verbunden mit diesem Rotor ist der Rotor einer zweiten dreiphasigen Induktionsmaschine, der eine Rotorwicklung 4 trägt. Der Stator dieser Maschine hat eine Wicklung 5; die ein Netz $ mit elektrischer Energie speist. Die Rotorwicklung q. ist mit umgekehrter Phasenfolge an die Rotorwicklung 3 angeschlossen. Der Stator der -ersten Maschine trägt außer der Wicklung 2 eine Wicklung 9, die an die Wicklung 5 der zweiten Maschine angeschlossen ist.
• Das Aggregat besteht also aus dem Taktgeber i, einem ersten Induktionsgenerator mit Primärwicklung 2, Rotorwicklung 3 und Rückkopplungswicklung 9 sowie einer zweiten, mit der ersten starr gekuppelten Induktionsmaschine mit Statorwicklung.5 und Rotorwicklung q.. Die Arbeitsweise der Maschinen isst folgende: Der Taktgeber i speist die Statorwicklung 2 der ersten Maschine mit Strom der verlangten konstanten Frequenz. Die Spannung in der Rotorwicklung 3 hat demnach eine Frequenz, die gleich ist der Summe aus Taktgeberfrequenz plus Rotationsfrequenz ides Rotors. Dieser muß den gleichen Rotationssinn haben wie das Drehfeld in der Statorwicklung 2. Die Rotorwicklung q. der zweiten Maschine erhält auf diese Weise ein Drehfeld, das mit der obigen Summe von Taktgeberfrequenz plus Rotationsfrequenz gegen die Drehrichtung des Antriebsmotors läuft. Dadurch werden in der Statorwicklung 5 Spannungen induziert, deren Frequenz gleich ist der Summe von Taktgeberfrequenz und Rotationsfrequenz abzüglich der Rotationsfrequenz, d. h. gleich der Taktfrequenz. Dadurch wird die Netzfrequenz unabhängig von der Drehzahl des Triebmotors 7. Die Spannung wird durch einen Spannungsregler io geregelt, der zwischen Netz 8 und Taktgeber i geschaltet ist.
• Die Rückkopplungswicklung g ermöglicht es den Rotoren, trotz ihres geringfügigen Energieflusses, Leistung zu entnehmen und kompensiert den Einfluß der Belastung. Die Dimensionierung und Winkellage der Wicklung 9 relativ zur Wicklung :2 bestimmt das Arbeitsgebiet des Generators. Ebenso bestimmend ist die Winkellage der Statoren bzw. der Rotoren zueinander. Die Größe und Winkellage der Wicklung 9 wird am besten so gewählt, daß die eine Maschine als Impedanz, die andere als Suszeptanz arbeitet und der Taktgeber unbelastet ist. Dann verhält sich das Aggregat wie ein stark gedämpfter Resonanzkreis, der durch den Taktgeber angeregt wird.
• Eine analog wirkende Schaltung zeigt Fig.2. In dieser sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern wie in Fig. i bezeichnet. Der Taktgeber i speist die Statorwicklung 2 der ersten Induktionsmaschine, deren Rotorwicklung 3 mit der Rotorwicklung q. der anderen Induktionsmaschine mit gewendeter Phasenfolge verbunden ist. Die Statorwicklung 5 der zweiten Maschine ist mit der Rückkopplungswicklung g der ersten Maschine verbunden. Das Netz ist an die als Arbeitswicklung dimensionierte Statorwicklung 2 angeschlossen. In diesem Fall ist die Netzspannung gleich der Taktgeberspannung.
• Das Aggregat arbeitet nur bei Übersynchronismus der ersten Maschine als Generator, d. h. also, w'enm die Ro@tationisfrequentz höher Liegt als, idie Taktgeberfrequenz. Dadurch und durch den Drehzahlbereich ist die Polzahl der Maschinen bestimmt.
• Da zwischen Taktgeber und den beiden Maschinen nur feste Verbindungen vorhanden sind, ist das Aggregat sehr einfach und betriebssicher. Der Taktgeber braucht nur für die Eigenverluste dimensioniert zu werden.
• Bei Einphasensystem fallen zwei Phasen weg. Bei einem m-phasigen System werden die Rotorwicklungen 3 und q. so miteinander verbunden, daß .der Wi;cklun#gsianiang ider Phasen i, 2, 3 '(m-ci), m in Wicklung 3 Mit dem Wicklungsanfang der Phasen-m (m-i), (m-2) ... a, i in Wi,dklung q. verbunidien wind.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wechselstromgenerator für Ein- oder Mehrphasenbetrieb mit konstanter, von der Generatordrehzahlunabhängiger Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dfaß ein Taktgeber (i) für die verlangte konstante Frequenz den Stator (2) einer Induktionsmaschine speist, deren Rotor (3) mit dem Rotor (q.) einer zweiten Induktionsmaschine starr gekoppelt ist und von einem Antriebsmotor (7) mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird, während die Rotorwicklung (q.) der zweiten Maschine mit umgekehrter Phasenfolge an die Rotorwicklung (3) der ersten Maschine angeschlossen ist und die Generatorleistung der Statorwicklung (5) der zweiten Maschine entnommen wird, die mit einer Rückkopplungswicklung (9) im Stator der ersten Maschine verbunden ist.
2. 2. Wechselstromgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Genera.torleistung der vom Taktgeber gespeisten Statorwicklung (2) der ersten Maschine entnommen wird.