DE919725C - Anordnung zur Erzielung eines einwandfreien Parallelbetriebes zu gekuppelten Gleichstrom-Nebenschlussmaschinen oder fremderregten Maschinen - Google Patents

Anordnung zur Erzielung eines einwandfreien Parallelbetriebes zu gekuppelten Gleichstrom-Nebenschlussmaschinen oder fremderregten Maschinen

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DE919725C
DE919725C DES15356D DES0015356D DE919725C DE 919725 C DE919725 C DE 919725C DE S15356 D DES15356 D DE S15356D DE S0015356 D DES0015356 D DE S0015356D DE 919725 C DE919725 C DE 919725C
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DE
Germany
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machines
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Expired
Application number
DES15356D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Johannes Horn
Dr-Ing Erwin Kuebler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ERWIN KUEBLER DR ING
Original Assignee
ERWIN KUEBLER DR ING
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/68Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more dc dynamo-electric motors
    • H02P5/69Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more dc dynamo-electric motors mechanically coupled by gearing

Description

  • Anordnung zur Erzielung eines einwandfreien Parallelbetriebes zu gekuppelten Gleichstrom-NebenschluBmaschinen oder fremderregten Maschinen Wenn zwei oder mehr Gleichstrom-Nebenschlußmotoren oder fremderregte Motoren parallel an demselben Netz liegen und mechanisch miteinander gekuppelt sind, so ist eine Aufteilung des Belastungsstromes auf die einzelnen Maschinen im Verhältnis ihrer Nennleistungen sehr schwierig zu erreichen. Dies rührt daher, daß die Belastungskennlinie dieser Motoren, welche die Drehzahl abhängig von der Belastung darstellt, nur sehr schwach gegen die Abszisse geneigt ist und bei starker Ankerrückwirkung sogar mit dem Strom ansteigen kann. Dies hat zur Folge, daß bereits kleine Abweichungen der Kennlinie der einzelnen Maschinen voneinander, bedingt durch Ungleichmäßigkeiten des magnetischen Materials oder durch Ungenauigkeiten. der Bürstenstellung, unzulässig starke Abweichungen von der gleichmäßigen Verteilung des Belastungsstromes auf die einzelnen Maschinen hervorrufen. Handelt es sich um Bahnmotoren, so können auch Ungleichmäßigkeiten in der Abnutzung der Radbandagen oder auch Gleiten einer Triebachse auf den Schienen, d. h. Ungleichheiten in der Drehzahl, die Ursache einer ungleichen Stromverteilung sein.
  • Im Bahnbetrieb werden daher meistens Reihenschlußmotoren verwendet. Diese sind aber wieder zur Nutzbremsung ungeeignet. Fahrzeuge mit Nutzbremse werden daher neuerdings vielfach mit Compoundmotoren ausgerüstet. Die Reihenwicklung dieser Compoundmotoren wird dabei in der Regel beim Übergang von Fahrt auf Nutzbremsung nicht gewendet, so daß im letzteren Fall die Maschinen als Gegeneompoundgeneratoren mit verhältnismäßig stark geneigter Belastungskennlinie arbeiten. Diese Lösung ergibt zwar bei Beschleunigungs- und bei Nutzbremsbetrieb ein stabiles Zusammenarbeiten, erfordert aber, da die resultierende Erregerdurchflutung gleich der Differenz von Nebenschlußerregung und Reihenschlußerregung ist, wesentlich mehr Erregerkupfer als bei Verwendung von reinen Nebenschluß- oder Reihenschlußmaschinen. Diese Tatsache tritt dann besonders störend in Erscheinung, wenn es sich darum handelt, vorhandene Reihenschlußrnotoren zwecks Einbau einer Nutzbremseinrichtung in Compoundmotoren bzw. Gegencompoundgeneratoren umzubauen, weil nämlich im vorhandenen Raum beide Wicklungen meist nicht mehr untergebracht werden können.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, die es ermöglicht, bei parallel arbeitenden Neberischluß- oder fremderregten Maschinen auch ohne Reihenwicklungen auf den Erregerpolen den Belastungsstrom stabil im Verhältnis der Nennleistungen auf die einzelnen Maschinen bei Motor-und Generatorbetrieb zu verteilen. Fig. i zeigt die grundsätzliche Anordnung für zwei parallel arbeitende Maschinen. Ihre Anker i und :2 liegen. an der Spannung U", ihre Feldwicklungen 3 und 4. sind über zwei Vorw iderstände 5 und 6, die zur Grobabgleichung herangezogen werden können, an die Erregerspannung U, gelegt. Sind beide Spannungen U" und U, voneinander verschieden, so handelt es sich um fremderregte Maschinen,, ist die Spannung für Anker- und Feldwicklung gleich, so sind es Nebenschlußmaschinen. Mit zwei potentialgleichen Punkten 7 und 8 der Widerstände 5 und 6 sind die Klemmen des Ankers 9 einer kleinen Gleichstrommaschine verbunden. Diese Maschine wird mit konstanter oder nahezu konstanter Drehzahl etwa von einem kleinen Nebenschlußmotor io angetrieben. Die Erregerpole zum Anker 9 tragen zwei Wicklungen i i und 12, die von den Belastungsströmen Il bzw. I2 der parallel arbeitenden Maschinen i und 2 gegensinnig durchflossen werden, so daß die resultierende Durchflutung gleich Ii w1`12 w2 ist, wobei w1 und w2 die Windungszahlen der Erregerspulen i i und 12 sind. Das Verhältnis dieser Windungszahlen wird umgekehrt proportional der Nennleistung der Motoren i und 2 gemacht. Handelt es sich um gleich große Motoren, so sind beide Windungszahlen einander gleich. Bei schwacher Sättigung der Ausgleichsmaschine entsteht an den Klemmen ihres Ankers eine Spannung, die ebenfalls proportional dem Ausdruck Il w1 12 U,'2 oder bei zu regelnden Maschinen von gleicher Nennleistung gleich der Differenz 1.-12 ist. Diese Spannung hat einen Strom i.d zur Folge, der sich bei 7 und 8 in zwei Teile i, und if teilt. i, schließt sich über die Widerstände 5 und 6, il über die Feldwicklungen 3 und q.. Diese Ströme überlagern sich den Erregerströmen il und i2, wie sie ohne Vorhandensein der Ausgleichsmaschine 9 durch Widerstände und Erregerwicklungen fließen würden. Ist beispielsweise der Strom Il größer als 121 wobei angenommen wird, daß die Hauptmaschinen i und 2 im betrachteten Augenblick als Motoren arbeiten mögen, so sei die Drehrichtung des Ankers 9 so gewählt, daß sich eine Richtung des Stromes id ergibt, wie der Pfeil in Bild i angibt. Der Teilstrom i" schwächt demzufolge im Widerstand 5 den ursprünglich vorhandenen Erregerstrom il auf ii iW, wodurch der Spannungsabfall geringer wird und die Spannung an der Feldwicklung 3 des stärker belasteten Motors i steigt. Am Widerstand 6 wird aber der ursprünglich vorhandene Strom i2 auf i2 -I- i, verstärkt, der Spannungsabfall wird hier also größer und damit die Erregerspannung des schwächer belasteten Motors 2 kleiner.
  • Der Teilstrom if wirkt gleichzeitig in gleicher Richtung, nämlich feldverstärkend beim stärker belasteten Motor i und feldschwächend beim schwächer belasteten Motor 2. Die ungleiche Stromaufnahme wird hierdurch ausgeglichen.
  • Arbeiten beide Maschinen als Generatoren also beim Fahrzeugbetrieb in Bremsschaltung und wird wieder angenommen, der Strom Il sei größer als I2, so kehrt mit der Stromrichtung in beiden Maschinen beim Übergang vom Motor- auf den Generatorbetrieb auch die resultierende Durchflutung der Maschine 9 ihre Richtung um. Der Strom d fließt in diesem Falle also entgegen der Pfeilrichtung im Bild i. Damit ändern sich aber auch die Richtungen der Ströme 4 und if. Es wird also bei Generatorbetrieb die Erregung des stärker belasteten Generators geschwächt und die des schwächer belasteten Generators verstärkt. Die beschriebene Anordnung wirkt damit auch bei Generatorbetrieb ausgleichend auf die Verteilung der Belastung beider parallel geschalteter Generatoren, ohne daß beim Übergang vom Motorbetrieb auf den Generatorbetrieb oder umgekehrt irgendwelche Umschaltungen notwendig werden.
  • Handelt es sich um eine Anlage mit vier Motoren, deren Anker zu zweien dauernd in Reihe geschaltet sind, eine Anordnung, die bei Gleichstrombahnen mit hoher Fahrdrahtspannung vielfach angewendet wird, so vereinfacht sich die Schaltung durch Fortfall der Abgleichwiderstände 5 und 6. Fig. 2 zeigt eine solche Schaltung. Die Anker i und 2 liegen in. Reihe an der Spannung U", ebenso die Anker 13 und 1q.. Auch von den vier Nebenschlußfeldern liegen je zwei dauernd in Reihenschaltung an der Erregerspannung Ue, jedoch in Kreuzschaltung zu den Ankern, derart, daß immer zwei Feldwicklungen 3 und 16 bzw. 4. und 15 in Reihe geschaltet sind, deren Anker nicht zu einem Stromkreis gehören. Der Anker 9 der Ausgleichsmaschine ist dabei zwischen die Verbindungspunkte 7 und 8 der in Reihe geschalteten Feldwicklungen gelegt. In Fig. 2 ist die Richtung des Ausgleichsstromes id angegeben, die sich einstellt, wenn der Belastungsstrom Il der Anker i und 2 größer ist als der Belastungs- Strom IQ der Anker 13 und 14, Motorbetrieb vorausgesetzt. Es zeigt sich, daß hier die Felder 3 und 4 der stärker belasteten Motoren i und 2 gestärkt und die Felder 15 und 16 der schwächer belasteten Motoren 13 und 14 aber geschwächt werden.
  • Da, wie bereits erwähnt, bei Nebenschlußmotoren nur eine geringe Abweichung der Erregungen voneinander hinreicht, um große Unterschiede in der Belastung hervorzurufen, so folgt, daß zur Erreichung gleichmäßiger Stromaufteilung Ströme id und i" genügen, die klein sind gegen die Erregerströme il und i2, wie sie ohne Ausgleichsmaschine 9 fließen würden. Die Maschine 9 ist also klein gegenüber der Erregerleistung der Hauptmaschinen.
  • Besitzt das Fahrzeug einen Umformer für Steuerstrom und Beleuchtung oder einen Anlaßnutzbremsumformer, so kann der Anker 9 mit diesem gekuppelt werden, die Antriebsmaschine io kann in diesem Falle gespart werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Aufteilung der Belastungsströme zweier mechanisch gekuppelter und elektrisch parallel geschalteter Gleichstrom-Nebenschluß- oder fremderregter Maschinen entsprechend dem Verhältnis ihrer Nennleistungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine fremd angetriebene Ausgleichsmaschine verwendet wird, deren Anker (9) eingeschaltet ist zwischen zwei im Sollbetrieb potentialgleichen Punkten (7 und 8) der Feldregelwiderstände (5 und 6), die ihrerseits in Reihe mit den Feldwicklungen (3 und 4) der parallel arbeitenden Maschinen (i und 2) liegen, und deren Erregerpole zwei Wicklungen (i i und 12) tragen, die von den Belastungsströmen (Il und I2) oder Teilen dieser Ströme gegensinnig durchflossen werden und deren Windungszahlen sich umgekehrt wie die Sollwerte der Belastungsströme verhalten.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i für Anlagen mit vier gruppenweise parallel arbeitenden Maschinen, deren Anker paarweise in dauernder Reihenschaltung am Netz liegen, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Feldwicklungen der Maschinen ebenfalls paarweise in Reihenschaltung am Erregernetz liegen, aber derart mit den Ankern über Kreuz geschaltet sind, daß zwei in Reihe liegende Feldwicklungen zu Ankern gehören, die miteinander nicht in Reihe geschaltet sind, und daß der Anker 9 der Ausgleichsmaschine zwischen den Verbindungspunkten 7 und 8 der in Reihe geschalteten Feldwicklungen liegt.
DES15356D 1943-11-13 1943-11-13 Anordnung zur Erzielung eines einwandfreien Parallelbetriebes zu gekuppelten Gleichstrom-Nebenschlussmaschinen oder fremderregten Maschinen Expired DE919725C (de)

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