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Doppeldrehtransformator Bekanntlich kann man mit Hilfe des einfachen
Drehtransformators eine Regelspannung herstellen, die zwar in der .Phasenlage beliebig
verstellbar ist, jedoch nicht in der Größe. Ebenso liefert ein aus zwei Einfachdrehtransformatoren
zusammengesetzter Doppeldrehtransformator, dessen beide Einzeltransformatoren in
entgegengesetzter Drehrichtung verstellt werden, eine sekundäre Regelspannung, die
ihre Phasenlage nicht ändert, ihre Größe hingegen von einem positiven Höchstwert
durch Null hindurch bis zu einem negativen Höchstwert (um i8o° in der Phasenlage
verschobenen Höchstwert). Voraussetzung ist dabei, daß die beiden Einfachdrehtransformatoren,
gleich große Sekundärspannungen besitzen. Sind die' Sekundärspannungen der beiden
Einfachdrehtransformatoren in der Größe voneinander verschieden, dann liefert der
Doppeldrehtransformator eine Regelspannung, bei der die einzelnen Spannungsvektoren
der Gesamtspannung mit ihren Enden auf einer Ellipse liegen, wie dies in Fig. i
der Zeichnung veranschaulicht ist. e1 ist die von dem einen Drehtransformator gelieferte
Regelspannung, e, die von dem zweiten Einfachdrehtransformator gelieferte Regelspannung.
Da diese Spannungen nur veränderliche Phasenlage besitzen, liegen ihre Endpunkte
auf den Kreisen i und 2. Die Resultierende aus diesen Spannungen e1 und e2, die
je nach dem Verdrehungswinkel a verschiedene Größe und verschiedene Phasenlage
besitzt,
liegt mit den Endpunkten der einzelnen Spannungsvektoren auf der Ellipse 3, von
deren Mittelpunkt 5 diese resultierenden Spannungsvektoren ausgehen.
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Es liegt nun die Aufgabe vor, daß die von dem Doppeldrehtransformator
zu liefernde Regelspannung sich aus zwei Komponenten zusammensetzen soll, von denen
die eine bei konstanter Phasenlage ihre Größe zwischen einem positiven und einem
negativen Höchstwert ändert, also der von einem Doppeldrehtransformator mit gleich
großen Einzelspannungen gelieferten Regelspannung entspricht, während die zweite,
auf der ersten senkrecht stehende Komponente bei ebenfalls konstant bleibender Phasenlage
auch annähernd konstante Größe während der Regelung der ersten Komponente beibehalten
soll. Eine solche Regelspannung wird insbesondere für die Regelung der Drehzahl
und der Phasenkompensierung von ständergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren oder
von asynchronen Maschinen mit ständer- oder läufererregter Kommutatorhintermaschine
gewünscht. Die konstante Spannungskomponente soll dabei auf die Phasenkompensierung
der Maschine einwirken, während die andere Spannungskomponente die Drehzahlregelung
bewirkt. Für die Lösung dieser Aufgabe ist die Anordnung nach Fig. i noch nicht
geeignet, da dabei die in Richtung der kleinen Achse der Ellipse liegende Spannungskomponente
bei der Regelung noch zu großen Schwankungen unterworfen ist, so daß die Phasenkompensierung
nicht mit genügender Genauigkeit durchgeführt werden kann.
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Die Erfindung gibt nun eine Anordnung an, wie man ohne zusätzliche
Geräte von dem die Drehzahlregelspannung liefernden Doppeldrehtransfoimator auch
eine für die Phasenkompensierung passende Regelspannung bekommen kann. Bekanntlich
hat man zu diesem Zweck außer dem Doppeldrehtransformator noch zusätzliche Transformatoren
vorgesehen. Bei der Anordnung nach der Erfindung sind derartige zusätzliche Mittel
nicht mehr erforderlich. Erfindungsgemäß werden an dem Doppeldrehtransformator die
beiden aufeinander senkrecht stehenden Regelspannungskomponenten, von denen die
eine zwischen einem positiven und einem negativen Höchstwert ohne Änderung der Phasenlage
in der Größe regelbar ist, während die zweite bei dieser Regelung sowohl in der
Phasenlage als auch in der Größe konstant bleibt, dadurch erzielt, daß die beiden
den Doppeldrehtransformatorzusammensetzenden Einfachdrehtransformatoren verschieden
große Regelspannungen aufweisen und derart miteinander gekuppelt sind, daß bei der
Verdrehung aus der Ruhestellung der die kleinere Regelspannung besitzende Einfachdrehtransformator
um einen größeren elektrischen Winkel verdreht wird als der die größere Regelspannung
aufweisende Einfachdrehtransformator und daß das Verhältnis dieser beiden Verdrehungswinkel
während der Verdrehung konstant bleibt.
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Die Drehreglerwellen der beiden Einfachdrehtransformatoren werden
also von der gemeinsamen Verstellwelle aus mit verschiedener Übersetzung angetrieben.
Die resultierende Regelspannung des Doppeldrehtransformators wird dabei in einem
bestimmten Bereich praktisch geradlinig, wenn man das Verhältnis der elektrischen
Verstellwinkel a1 und a2 der beiden Einfachdrehtransformatoren von den Regelspannungen
e1 und e2, der einzelnen Einfachdrehtransformatoren nach folgender Gleichung abhängig
macht
Beträgt beispielsweise die Regelspannung e1 des einen Einfachdrehtransformators
6,5 Spannungseinheiten und die Regelspannung e2 des zweiten EinfachdrehtransformatOrs
4,5 Spannungseinheiten, dann ist das Verhältnis der Verdrehungswinkel a1 : a2 der
beiden Drehtransformatoren gleich.
In Fig. z der Zeichnung ist dieser Fall graphisch dargestellt. Es sind die Spannungsvektoren
e1 und e2 der beiden einzelnen Drehtransformatoren um bestimmte Winkel a1 und a2
aus der Nullstellung unter Einhaltung des obigen konstanten Verhältnisses zwischen
diesen Winkeln herausgedreht, und es ist die resultierende Spannung aus den beiden
Einzelspannungen graphisch bestimmt. Man sieht, die resultierende Spannung liegt
auf einer Spannungskurve q. (d. h. also, die von dem Koordinatenmittelpunkt 5 ausgehenden
einzelnen resultierenden Spannungsvektoren liegen mit ihren Endpunkten auf der Kurve
q.), die über weite Bereiche vollständig geradlinig verläuft, wobei diese gerade
Linie nicht durch den Koordinatenmittelpunkt 5 geht.
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Es ist also innerhalb der geradlinigen Teile der Kurve q. die Bedingung
erfüllt, daß die resultierende Spannung des Doppeldrehtransformators sich aus zwei
aufeinander senkrecht stehenden Komponenten zusammensetzt, von denen die eine bei
konstanter Phasenlage in der Größe zwischen einem negativen und einem positiven
Höchstwert regelbar ist, während die zweite Komponente auch in der Größe bei dieser
Regelung konstant bleibt.
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Wenn der nur für die Drehzahlregelung benötigte Spannungsvektor parallel
zu einem geradlinigen Stück der Kurve 4. -verläuft, dann bleibt die auf die Phasenkompensierung
einwirkende Spannungskomponente im gesamten Regelbereich in der Größe konstant.
Mitunter ist es aber erwünscht, daß auch die Phasenregelspannung eine bestimmte
Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine aufweist, und zwar derart, daß die Phasenregelspannung
im untersynchronen Drehzahlregelbereich proportional mit dem Abweichen vom Synchronismus
in der Größe etwas ansteigt, während sie im übersynchronen Regelbereich wieder proportional
mit dem Abweichen vom Synchronismus in der Größe etwas absinkt. Bei der Anordnung
nach der Erfindung kann man diese auf die Phasenkompensierung einwirkende Regelspannungskomponente
des Doppeldrehtransformators einfach herstellen. Es genügt dazu, entweder die Bürstenbrücke
des in der Drehzahl zu regelnden Motors um den entsprechenden Winkel zu verstellen
oder die beiden Einfachdrehtransformatoren um einen bestimmten Winkel durch Verstellung
der Kupplung gegeneinander zu verdrehen.
Für Motoren, die mit wechselnder
Drehrichtung arbeiten, ist neben der Umkehr des Drehfeldes auch eine Umkehr der
Phasenregelspannung erforderlich. Mit Hilfe der Anordnung nach der Erfindung läßt
sich auch diese Umkehr leicht herbeiführen ohne daß Umschalter dazu erforderlich
sind. Wie aus Fig.2 der Zeichnung zu ersehen ist, besitzt die Spannungsregelkurve
q. mehrere in einem großen Bereich geradlinig verlaufende Teile, zu denen man nacheinander
gelangt, wenn man den Doppeldrehtransformator aus seiner Nullstellung heraus immer
weiter verdreht. Man sieht nun, daß in Fig. 2 die auf die Phasenkompensierung einwirkende
Spannungskomponente an dem Teil der Regelkurve, der vertikal verläuft, eine Phasenlage
besitzt, die um annähernd i8o° gegenüber der Phasenlage der auf die Phasenkompensierung
einwirkenden Spannungskomponente versetzt ist, die dem Teil der Regelkurve q. zugeordnet
ist, der schräg von unten nach oben verläuft. Wird also die Drehrichtung des Motors
umgekehrt, dann braucht man den Doppeldrehtransformator nur über die Umkehrspitze
der Regelkurve q. hinaus weiter zu regeln, um beispielsweise auf den schräg liegenden
geradlinigen Teil der Kurve q. zu gelangen. Da dieser schräg liegende Teil noch
nicht die richtige Lage für die gewünschte neue Drehzahlregelung aufweist, muß noch
eine entsprechende Verstellung entweder der Kupplung zwischen den beiden Teilen
des Doppeldrehtransformators vorgenommen werden oder eine entsprechende Verstellung
der Bürsten des zu regelnden Motors.
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Zur Verdeutlichung sind in Fig.3 verschiedene Lagen der Regelkurve
q. der Fig. 2 dargestellt, die mit Hilfe Kupplungs- oder Bürstenverstellung erzielt
wurden. Mit A ist die Einstellung für praktisch gleichbleibende Phasenregelspannung
gekennzeichnet. Der geradlinige Kurventeil verläuft parallel zur Achse S der Drehzahlregelspannung;
durch Verschiebung nach B erhält man die gewünschte Drehzahlabhängigkeit der Phasenregelspannung.
Durch Verschiebung nach C erhält man die für umgekehrte Drehrichtung erforderliche
Lage. Bei dem Drehregler mit der kleineren Spannung ist durch Pfeile angedeutet,
in welcher Weise von der Stellung für unterste Drehzahl aus auf höhere Drehzahl
zu regeln ist.