DE905045C - Frequenz- und Phasenumformer - Google Patents

Frequenz- und Phasenumformer

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Publication number
DE905045C
DE905045C DEF7344A DEF0007344A DE905045C DE 905045 C DE905045 C DE 905045C DE F7344 A DEF7344 A DE F7344A DE F0007344 A DEF0007344 A DE F0007344A DE 905045 C DE905045 C DE 905045C
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DE
Germany
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machine
phase
frequency
asynchronous
converter according
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Expired
Application number
DEF7344A
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Letrilliart
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Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
Original Assignee
Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00Dynamo-electric converters
    • H02K47/18AC/AC converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

  • Frequenz- und Phasenumformer Es wurde bereits vorgeschlagen, die Umformung der Frequenz und der Phasenzahl eines Einphasennetzes durch Speisung einer Belastung mit Hilfe von Umformeraggregaten vorzunehmen, welche einen Motor und einen rotierenden Frequenzumformer mit einem Zwischenläufer aufweisen. Die Patentinhaberin hat an derartigen Aggregaten verschiedene Verbesserungen vorgenommen und auch bereits vorgeschlagen.
  • Die von P. Letrilliart herrührende Erfindung hat insbesondere zum Gegenstand, die gleichen Ergebnisse mit Hilfe von ganz normal gebauten Maschinen zu erhalten. Erfindungsgemäß besteht ein Frequenz- und Phasenumformeraggregat zur Umformung des Einphasenstroms konstanter Frequenz in Mehrphasenstrom mit in weiten Grenzen regelbarer Frequenz aus zwei Asynchronmaschinen mit gewickelten Läufern, welche mechanisch miteinander verbunden sind, und einer durch das Einphasennetz gespeisten Synchronmaschine, welche als synchrone Mehrphasenausgleichsmaschine benutzt wird, um diese Asynchronmaschinen mit Mehrphasenstrom zu speisen.
  • Die Verbindung der beiden Asynchronmaschinen mit der Belastung und mit der Synchronmaschine erfolgt auf verschiedene Weise in Kombination mit der Umschaltung und dem Wechsel der Polzahl wenigstens einer der Maschinen des Aggregates zur Erzielung mehrerer relativer Drehgeschwindigkeiten, welchem verschiedene abgegebene Frequenzen des Aggregats entsprechen.
  • Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung an. Hand eines, Ausführungtsbenspiels erläutert. Abb. I ist ein vereinfachtes Schaltbild des den Gegenstand der Erfindung bildenden Aggregats; Abb. 2 bis 6 stellen verschiedene Schaltschemata dieses Aggregats dar.
  • Auf Abb. I sieht man eine Asynchronmaschine D mit gewickeltem Läufer und mit einer geeigneten Zahl von Schleifringen d, welche mit einem Regelwiderstand Rd verbunden sind. Es ist angenommen, daß diese Maschine einen dreiphasigen Ständer besitzt, welcher mit einer Vorrichtung CP zum Wechsel der Polzahl versehern ist, und daß diese Zahl gleich 2p und 4p sein kann, wobei p z. B. gleich I ist; dieser Ständer kann zweiphasig sein oder eine andere Phasenzahl aufweisen.
  • Die Maschine D ist, unmittelbar oder über eine Transmission P mit regelbarem Übersetzungsverhältnis mit einer ähnlichen Maschine E gekuppelt, welche Schleifringe e aufweist, die mit einem Regelwiderstand Re vorbunden sind. Es sei angenommen, daß die Maschine E z. B. vier Pole besitzt, wobei diese Zahl nicht veränderlich ist.
  • Der Ständer der Maschine D kann durch Gleichstrom aus dem Netz C mittels des Schalters c erregt werden. Er kann ferner von dem Ständer einer Maschine F mit Mehrphasenstrom, z. B. Drehstrom, mittels des Schalters T gespeist werden. Dieser Ständer kann Ausgleichvorrichtungen zur Equilibrierung der Phasen aufweisen, was auch bereits vorgeschlagen worden ist.
  • Der Ständer der Maschine E ist beständig mit dem Ständer der Maschine F verbunden, welche eine normale Synchronmaschine ist, deren mit Gleichstrom über die Ringe f erregten Läufer G einen Kurzschlußkäfig g aufweist. Ein Teil der Ständerphasen von F ist, wie dargestellt, mit einem Einphasennetz A verbunden. Ein Drehfeldumschalter I ist in die Speiseleitungen einer der Maschinen D oder E eingeschaltet, z. B. in die Leitungen der Maschine E.
  • Die Schleifringe d und e der Asynchronmaschinen D und E können mit Hilfe von Schaltern h bzw. i mit einer Belastung M verbunden werden, welche z. B. durch nicht dargestellte Käfiganker-oder Doppelkäfigankermotoren gebildet wird, z. B. Bahnmotoren.
  • Zunächst wird die Synchronmaschine F durch ein beliebiges geeignetes Mittel angelassen, z. B. eine Hilfsphase mit Induktivität, Kapazität oder Widerstand, oder einen Anwurfmotor, oder auch ein Hilfsaggregat, welches eine mehrphasige Speisung mit konstanter oder veränderlicher Frequenz liefert. Wenn sie die normale synchrone Drehzahl erreicht hat, liefert sie dem Ständer der Maschine E einen Mehrphasenstrom, indem sie als Phasenausgleicher arbeitet. Dies gestattet das Anlassen der Maschine E mit ihrem vollen Drehmoment mittels ihres Regelwiderstandes Re.
  • Gemäß der Abb. 2 wird die Maschine D durch Schließung des Schalters c der Abb. I mit Gleichstrom erregt, und die Maschine E wird angelassen. Die Maschine E erreicht eine Geschwindigkeit von etwa I500 U/min, wenn sie vier Pole hat. Die mittels der Vorrichtung CP auf zwei Pole geschaltete Maschine D arbeitet als zweipoliger synchroner Wechselstromerzeuger mit I5oo Umdrehungen und läßt an ihren Schleifringen eine Frequenz vom 25 Hz erscheinen. Durch Schließung des Schalters h wird somit den Nutzmotoren M eine zwischen o und 25 Hz veränderliche Anlaßfrequenz geliefert. Diese Motoren erreichen somit ihre erste normale Betriebsgeschwindigkeit.
  • Ein ähnliches Ergebnis kann gemäß Abb. 3 erhalten werden. Die Maschine D wird zunächst auf vier Pole geschaltet und mit oder Maschine E mittels des Schalters T verbunden. Ihr Drehfeld läuft mit I5oo U/min um. Die Maschine E dreht sich in derselben Richtung und mit der gleichend Geschwindigkeit. Die Frequenz an den Schleifringen d beträgt Null. Wenn hierauf D auf zwei Pole umgeschaltet wird entsteht ein Schlupf von I5oo U/min und eine Frequenz von 25 Hz an den Schleifringen d.
  • Hierzu isst zu bemerken, daß das Schaltbild der Abb. 2 den Vorteil besitzt, die bequeme Regelung der Spannung zu gestatten, welche durch Einwirkung auf die Gleichstromerregung verändert werden kann.
  • Gemäß Abb. 4 wird die Maschine D mit Gleichstrom erregt, und der Widerstand Rd wird allmählich kurzgeschlossen, wobei die Schleifringe e mit der Belastung M mittels des Schalters i verbunden werden. Die Maschinen D und E stehen praktisch still, und E wirkt als statischer Transformator, welcher den Motoren M einen Dreiphasenstrom von 5o Hz liefert. Diese erreichen somit ihre zweite normale Geschwindigkeit. Man kann auch diese Frequenz unmittelbar dem Ständer von E entnehmen.
  • Abb: 5 entspricht der Abb. 3, die Ständerverbindungen einer der Asynchronmaschinen werden jedoch gekreuzt, z. B. die der Maschine E, so daß sich diese in umgekehrtem Sinn mit I500 U/min reht. Da die Maschine D auf zwei Pole geschaltet ist, läuft ihr mittels des Schalters T gespeistes Feld mit 3000 U/min um. Die Relativgeschwindigkeit es Läufers von D gegenüber dem Drehfeld beträgt somit 4500 U/min, was bei einer Zweiphasenmaschine einer Frequenz von 75 Hz an ihren Schleifringen d entspricht. Dies ergibt die dritte Geschwindigkeit der Motoren M.
  • Schließich wird die Maschine D gemäß Abb. 6 auf vier Pole umgeschaltet. Ihr Drehfeld läuft somit mit I500 U/min in entgegengesetzter Richtung wie ihr durch E mit I5oo U/min angetriebener Läufer um. Die Relativgeschwindigkeit dieses Läufers gegenüber dem Drehfeld beträgt somit 3000 'U/min, so saß man reit vier Polen an den Schleifringen d eine- Frequenz von i oo Hz erhält, was der vierten Geschwindigkeit der Motoren .Al entspricht.
  • Es ist selbstverständlich, ddaß man die Fel,dumschaltung auch an, der Maschine, D vornehmen und die Polzahl der Maschine E verändern kann; was die Erzielung anderer Geschwindigkeitsbereiche und anderer Betriebsaxten gestatMan. kann ferner, die Tra.nisrnission P der Abb. i zurr Veränderung des Verhältnisses der Geschwindigkeiten benutzen, und auch die Popzahl der Nutzmotoren M verändern.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Frequenz- und Phasenumformer zur Umformung von Einphasenstrom mit konstanter Frequenz in Mehrphasenstrom mit in weiten Grenzen regelbarer Frequenz, gekennzeichnet durch ein Umformeraggregat, welches durch zwei Asynchronmaschinen mit gewickelten Läufern, welche mechanisch miteinander verbunden sind, sowie durch eine Synchronmaschine gebildet wird, welche von einem Einphasennetz gespeist und als synchrone mehrphasige Ausgleichsmaschine benutzt wird, um diese Asynchronmaschinen mit Mehrphasenstrom zu speisen.
  2. 2. Umformer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringe einer jeden. Asynchronmaschine mit entsprechenden Regelwiderständen (Rd, Re) verbunden sind und mit der Belastung (M) verbunden werden können.
  3. 3. Umformer nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Asynchronmaschine mit Gleichstrom erregt werden kann, um als Wechselstromerzeuger zu arbeiten, oder mit Mehrphasenstrom, um als Frequenzwandler zu arbeiten, während die andere, beständig mit der Phasenausgleichsmaschine verbunden ist, um als Motor zu arbeiten.
  4. 4. Umformer nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wechselstromerzeuger arbeitende Asynchronmaschine kurzgeschlossen werden kann, so daß sie praktisch stillsteht und die andere Asynchronmaschine als statischen Transformator arbeiten läßt.
  5. 5. Umformer nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Asynchronmaschinen eine Vorrichtung zur Umschaltung der Polzahl (CP) aufweist.
  6. 6. Umformer nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Asynchronmaschinen einen Drehfeldumschalter (I) aufweist.
  7. 7. Umformer nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen den beiden Asynchronmaschinen eine Transmission mit regelbarem Übers-etzungsverhältnns (P) a.ufweisit@
DEF7344A 1950-11-07 1951-10-16 Frequenz- und Phasenumformer Expired DE905045C (de)

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