DE900245C - Elektrische Kraftuebertragung mit polumschaltbaren Maschinen - Google Patents

Description

• Elektrische Kraftübertragung mit polumschaltbaren Maschinen In verschiedenen Fällen der elektrischen Kraftübertragung, z. B. bei, dieselelektrischen Triebwagen, turboelektrischen Lokomotiven, Schiffsantrieben usw. soll der Drehzahlregelbereich der Motoren -wesentlich größer sein als .derjenige des Stromerzeugerantriebs. Diese Bedingung kann bei Kraftübertragung mit kommutatorlosen Wechselstrommaschdnen (Asynchronmotoren mit Schleifringen oder Kurzschlußläufern oder selbstanlaufenden Synchronmotoren) häufig nur durch Polumschaltung erfüllt werden. Will man hierbei, um günstige elektrische Verhältnisse zu erhalten, sowohl die Stromerzeuger wie auch die Motoren polumschaltbar ausführen, können so verwickelte und große .Schaltapparate notwendig werden, daß die praktische Ausführung daran scheitert.
• Nach .der Erfindung wird die Schaltung dadurch vereinfacht, d'aß die elektrischen Verbindungen zwischen Stromerzeuger und Motor bei der Polumschaltung zur Gänze oder mindestens teilweise ohne Unterbrechung oder Umschaltung aufrecht bleiben. Dies gilt sowohl für Kraftübertragungen mit einem polumschaltbaren Stromerzeuger ,und einem solchen Motor, wie auch für Kraftübertragungen mit mehreren derartigen Maschinen.
• Man erhält einfache Ausführungsformen der Erfindung, wenn sowohl der Stromerzeuger als auch der Motor mindestens zwei elektrisch getrennte Arbeitswicklungen besitzen und nur in einer oder in einem Teil von ihnen bei der Polumschaltung die Stromrichtung umgekehrt wird.
• Sämtliche Verbindungen zwischen Stromerzeuger und Motor können aufrecht bleiben, wenn die Polumschaltung nur imErregerteil desStromerzeugers oder des Motors oder beider vorgenommen wird. Die Maschinen können hierbei, wie eben erwähnt, zwei oder mehr elektrisch getrennte Arbeitswicklungen oder auch Wicklungen gewöhnlicher Art erhalten.
• In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel sm Wicklungsschaltbild dargestellt, bei .dem einerseits Stromerzeuger und Motor je zwei elektrisch getrennte Arbeitswicklungen haben und bei dem andererseits sämtliche Verbindungen zwischen Stromerzeuger und Motor bei der Polumschaltung unverändert bleiben. Die Polumschaltung wird hier im Erregerteil des Stromerzeugers durch, Umkehrung einzelner Erregerpole vorgenommen. Wenn der Motor geeignete Bauart hat., so kann diese Polumschaltung .des Erregerteiles auch bei ihm oder bei beiden Maschinen erfolgen. Nach Fig. i besteht jede der Wicklungsphasen ux, vy und. Wz aus zwei Teilen uixi, u2x2 usw. Die Wicklungsteile u1 x1, v1 y1 und w12, des .Stromerzeugers bilden die eine dreiphasige Arbeitswicklung, deren Wicklungsenden x1, y1 und z1 zu einem Sternpunkt o1 verbunden sind. Die Wicklungsteile u2 x2, v2 x2, w2 z2 ider zweiten Arbeitswicklung sind mit den Wicklungsenden x2, y2, und z2gleichfalls zu einem Sternpunkt o2 verbunden. Die mit Hl , x,', u2' x2' usw. bezeichnete Motorwicklung ist gleichartig wie die Wicklung des> Stromerzeugers ausgebildet. Die mit gleichen Kennziffern benannten Phasenenden u, v, w von Stromerzeuger und Motor sind miteinander dauernd: verbunden. Die eingezeichnetere Pfeile lassen erkennen, idaß bei zweipoliger Erregung des Stromerzeugers die Stromverteilung seiner Arbeitswicklung zweipolig und die der Motorwicklung vierpolig wird und daß 'bei vierpoliger Stromerzeugererregung ,die Stromverteilung in der Ständerwicklung des Stromerzeugers vierpolig und idie ides Motors zweipolig ist; Stromerzeuger und Motor vertauschen hierbei ihre Polzahl. Das Drehzahlverhältnis von beiden erhält also durch die bloße Änderung der .Stromerzeugererregung im ersten Falle den Wert i : o,5 und im zweiten Falle Iden Wert i :.2. Das gleiche ist natürlich euch mit Maschinen möglich, deren Polzahlen Vielfache der angegebenen Werte betragen.
• ,Zum Umschalten der Erregung kann entweder ,die ganze Erregerwicklung stromlos gemacht und nach dem Umschalten wieder zugeschaltet werden. Dadurch wird die Leistungsübertragung zwischen Stromerzeuger und Motor vorübergehend unterbrochen. Das. Umschalten der Erregung kann aber auch in der Weise geschehen, daß nur ein Teil ,der Erregerwicklung .abgeschaltet und die Stromrichtung in idiesem Teil umgekehrt wird, während der andere Teil der Erregerwicklung dauernd mit Strom beschickt wird. Dies hat Iden Vorteil, idaß fauch während des Umschalteis eine Leistungsübertragung stattfindet, was in den Fällen vorteilhaft ist, in denen :das Motormoment nicht aussetzen darf.
• Ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß nur ein Teil -der Verbindungen zwischen Stromerzeuger und Motor `bestehen bleibt und ein anderer Teil .umgeschaltet wird, )ist in Fig.2 dargestellt. Die Wicklungen sind ähnlich aufgebaut wie nach Fig. i, doch sind :die Motorwicklüngsteile ui xi , v1 y1 und w1 z; an einen sechspoligen Umschalter angeschlossen, durch den ihre Verbindungen mit dem Stromerzeuger und dem Sternpunkt oi vertauscht werden können. Die Schalterpole a, b, c sind mit den.Stromerzeugerklemmen, ui, v1, WI, die Schalterpole d, e, f mit dem :Sternpunkt ol' verbunden. Die Verbindungenu2u2, v2V2 und w2W2 bleiben idauernd bestehen. Aus den eingezeichneten Stromrichtungspfeilen ist zu ersehen, daß bei zweipoligem .Stromerzeuger der Motor zweipolig ist, wenn der Schalter in: der Stellung I nach oben liegt und daß bei gleicher Polzahl des Stromerzeugers der Motor vierpolig ist, wenn der .Schalter in Stellung II nach unten liegt.
• Durch Kombination einer Umschaltung der Arbeitswicklung des Stromerzeugers, des Motors oder beider und einer Umschaltung (der zugehörigen oder nichtzugehörigen Erregerwicklung kann der Drehzahlbereich des Motors erweitert werden. Was im vorstehenden von einem Motor gesagt wurde, ,gilt .auch für die Umschaltung von mehreren aus demselben Stromerzeuger oder raus mehreren parallel arbeitenden Stromerzeugern gespeisten Motoren.
• Beim Entwurf der Wicklungen im einzelnen ist darauf Rücksicht zu nehmen, ,daß die magnetischen und elektrischen Verhältnisse in den Maschinen .den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechen, daß also (beispielsweise bei der Polumschaltung keine Feld und, Drehmomentänderungen auftreten, die das zulässige Ausmaß überschreiten.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Kraftübertragung mit einem oder mehreren polumschaltbaren Stromerzeugern und Motoren, dadurch gekennzeichnet, -daß ,die elektrischen Verbindungen zwischen Stromerzeuger und Motorbei der Polumschaltung zur Gänze oder mindestens teilweise ohne Unterbrechung oder Umschaltung aufrecht bleiben.
2. 2. Kraftübertragung nach Anspruch i, da-,durch gekennzeichnet, daß sowohl der Stromerzeuger als auch der Motor mindestens zwei elektrisch getrennte Arbeitswicklungen besitzen und,daß in einer oder in einem Teil von ihnen bei der Polumschaltung die Stromrichtung umgekehrt wird.
3. 3. Kraftübertragung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polumschaltung nur ,im Erregerteil des Stromerzeugers oder (des Motors oder beider vorgenommen wird.
4. 4. Kraftübertragung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polumschaltung im Erregerteil des Stromerzeugers des Motors oder be@iderdurchUmkehrung einzelnerErregerpole vorgenommen wird.
5. Kraftübertragung nach Anspruch 4., da-)durch gekennzeichnet, ,daß Stromerzeuger und Motor verschiedene Polzahlen haben und bei der Polumschaltung ihr Polzahlverh:ältnis umkehren.
6. 6. Kraftübertragung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bei 2p-poliger Erregung des Stromerzeugers 4p-polig, bei 4p-poliger Erregung des Stromerzeugers 2p-polig ist.
7. 7. Kraftübertragung nach Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, @daß die Polumschaltung des Erregerteiles im stromlosen Zustand erfolgt. Kraftübertragung nach Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung mindestens zweiteilig ist und nur in einem Teil vorzugsweise stromlos umgeschaltet wird, während der andere Teil erregt bleibt. g. Kraftübertragung nach Anspruch 2, da-.durch gekennzeichnet, daß die Polumschaltung ,des Stromerzeugers oder des Motors oder beider -an einer bzw. einem Teil der genannten Arbeitswicklungen vorgenommen wird, während die andere oder anderen Stromerzeugerwicklungen mit der oder den entsprechenden Motorwicklungen bei der Polumschaltung unveränderlich verbunden bleiben. io. Kraftübertragung .nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, daß bei der einen Hälfte der Stromerzeuger- oder Motorarbeitswicklungen .die Wicklungsanschlüsse vertauschbar, bei der anderen Hälfte unverändert von Maschine zu Maschine verbunden sind. i i. Kraftübertragung nach Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Arbeitswicklung des Stromerzeugers, des Motors oder beider wie auch die ,zugehörige oder nichtzugehörige Erregerwicklung polumschaltbar sind.