DE972690C

DE972690C - Anordnung zur Erregung einer staendererregten Kommutatorhintermaschine, die zur Erregung einer insbesondere wasserstoffgekuehlten Asynchronmaschine dient

Info

Publication number: DE972690C
Application number: DES17475A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Harz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-07-09
Filing date: 1950-07-09
Publication date: 1959-09-10

Description

Anordnung zur Erregung einer ständererregten Kommutatorhintermaschine, die zur Erregung einer insbesondere wasserstoffgekühlten Asynchronmaschine dient Es ist bekannt, die Erregerwicklung von ständererregten Kommutatorhintermaschinen mit Schlupffrequenz in sogenannter Stromschaltung zu erregen, um den störenden Einfluß des mit der Frequenz veränderlichen induktiven Widerstandes auf die Phasenlage des Erregerstromes und damit auf die Richtung der von der Kommutatorhintermaschine (Siemens-Lydall-bzw. Scherbiusmaschine) in den Läuferkreis der asynchronen Hauptmaschine gelieferten Regelspannung auszuschalten. Bekannte Ausführungsbeispiele solcher Regelsätze sind asynchrone Netzkupplungsumformer zur Kupplung eines Einphasenbahnnetzes mit einem Drehstromnetz. Bei der meist üblichen Anordnung sind asynchrone Hauptmaschine, Kommutatorhintermaschine und Kommutatorfrequenzwandler miteinander gekuppelt. Bei Maschinen großer Leistung, die für Wasserstoffkühlung ausgeführt werden sollen, ist nun die Einbeziehung der Kommutatormaschinen in den Wasserstoff-Kühlkreislauf wegen der erforderlichen Bedienung und Wartung der Kommutatoren recht unerwünscht und auch gar nicht erforderlich, weil die Abführung der Wärme für diese Maschinen noch keine Schwierigkeiten bereitet. Man hat auch schon Kommutatorhintermaschinen gesondert angetrieben. Der Kommutator-Frequenzwandler dagegen blieb mit der Hauptmaschine gekuppelt. Auch hier treten die gleichen Schwierigkeiten, wie vorher erwähnt, auf.
Gemäß der Erfindung wird der zur Erregung der ständererregten Kommutatorhintermaschine dienende Frequenzwandler von einer mit der Umdrehungsfrequenz der Asy nchronmaschine umlaufenden Induktionsmaschine über eine Drosselspule gespeist, deren Leistung ein Mehrfaches seiner eigenen Leistung beträgt; die Zweitwicklung der Induktionsmaschine wird von einem weiteren mit der Umdrehungsfrequenz des ersten Frequenzwandlers umlaufenden Frequenzwandler erregt, der in an sich bekannter Weise in Stromschaltung mit Netzfrequenz erregt ist. Diese Anordnung eignet sich besonders für Netzkupplungsumformer großer Leistung, bei denen die Hauptmaschinen wasserstoffgekühlt sind; denn alle Kommutatoren aufweisenden Maschinen des Regelsatzes sind dann nicht unmittelbar mit der wasserstoffgekühlten Asynchronmaschine gekuppelt und können demzufolge außerhalb des wasserstoffgekühlten Kreislaufes der Asynchronmaschine angeordnet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Figur ist mit I die Synchronmaschine und mit z die Asynchronmaschine eines synchronasynchronen Netzkupplungsumformers bezeichnet, der beispielsweise ein Einphasen-Bahnnetz von I62/3 Perioden mit einem Drehstromnetz von 50 Perioden verbindet. Die Asynchronmaschine wird durch die ständererregte Kommutatorhintermaschine 3 nach Drehzahl und Leistungsfaktor bzw. Wirk- und Blindleistung geregelt. Diese Kommutatorhintermaschine 3 wird durch einen besonderen Motor 4 angetrieben. Sie wird durch den Kommutatorfrequenzwandler 5 im Ständer mit Schlupffrequenz erregt, der durch den Asynchronmotor 6 ebenfalls mit beliebiger Drehzahl angetrieben und von der mit dem Hauptmotor 2 gekuppelten Asynchronmaschine 7 an seinen Schleifringen erregt wird. Die Maschinen I, 2 und 7 sind z. B. wasserstoffgekühlt. Die Asynchronmaschine 7 dient als Zwischenerregermaschine und wird ihrerseits von dem mit der gleichen Umdrehungsfrequenz wie der Frequenzwandler 5 umlaufenden Frequenzwandler 8 mit der Schlupffrequenz des Antriebsmotors 6 erregt.
Den Schleifringen des Frequenzwandlers 8 wird nun in bekannter Weise einmal über die verhältnismäßig große Drosselspule 9 ein von der Belastung unabhängiger und über den im Stromkreis der Hauptmaschine 2 liegenden Stromwandler io ein von der Belastung abhängiger Strom zugeführt (vgl. das deutsche Patent 646 755). Der lastunabhängige Strom wird über die beiden regelbaren Stromwandler (Doppeldrehregler) I I und 12 in zwei aufeinander senkrecht stehende Anteile zur Regelung der Drehzahl und des Leistungsfaktors zerlegt und geregelt, der lastabhängige Anteil über den regelbaren Wandler 13. Um für Spannung und Strom geeignete Werte im Regelkreis zu erhalten, sind noch die beiden Umspanner 14 und 15 vorgesehen. Um unerwünschte Rückwirkungen von Änderungen der Blind- und Wirkwiderstände im Schlupfstromerregerkreis der Maschine 2 auf die Zwischenerregermaschine 7 auszuschalten, ist noch die Drosselspule 16 in die Zuleitung zu den Schleifringen des Frequenzwandlers 5 eingeschaltet.
Bezeichnet f1 die Netzfrequenz und fI die. Umdrehungsfrequenz der asynchronen Hauptmaschine2, so gilt für die Schlupffrequenz im Läufer dieser Maschine und im Ständer der Kommutatorhintermaschine 3 die Beziehung f2 = f1- fI. (I) Für die Frequenz f4 am Kommutator des Frequenzwandlers 8 bzw. an den Schleifringen der Zwischenerregermaschine 7 gilt f4 = f1- fII bzw. fII = f1- f4, (2) wenn fII die Umdrehungsfrequenz der Maschinen 5, 6 und 8 bezeichnet. Für die Ständerfrequenz der Zwischenerregermaschine 7 bzw. die Schleifringfrequenz des Kommutatorfrequenzwandlers 5 gilt die Beziehung f3 = fI-f4 (3) und für die Frequenz f2' am Kommutator des Frequenzwandlers 5 f2 = fII- f3. Mit (3) in (4) erhält man f2'= fII- fI + f4 (5) und mit (2) in (5) f2' = fl-f4- fI + f4 = fI fI, (6) d. h.
f2 = f2'. (7) Es zeigt sich demnach, daß man mit der genannten Anordnung immer die richtige Erregerfrequenz erhält und daß damit das asynchrone Verhalten gewahrt bleibt. Für eine Frequenz von ± 2 Hz im Schlupfstromkreis der Hauptmaschine 2 erhält man bei einer Netzfrequenz von 5o Hz in den einzelnen Stromkreisen die beigeschriebenen Frequenzwerte.
Da die Zwischenerregermaschine 7 entsprechend dem Verhältnis der Frequenzen in ihren beiden Stromkreisen als Verstärkungsglied wirkt, werden vom Frequenzwandler 8 und vom Erregerzubehör nur verhältnismäßig kleine Leistungen verlangt. Man kann sie daher so bemessen, daß ihr eigener Erregerstrom klein gegenüber ihrem Belastungsstrom wird, so daß der durch den eigenen Erregerstrom verursachte Fehler im Stromübersetzungsverhältnis vernachlässigt werden kann und keine besonderen Mittel (Kondensator) zur Beseitigung dieses Fehlers vorgesehen werden müssen.
Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht nur anwendbar, wenn die asynchrone Hauptmaschine wasserstoffgekühlt ist, sondern überall da, wo es sich empfiehlt, die Kommutatorhintermaschine und den Kommutatorfrequenzwandler nicht mit der Haupt-Asynchronmaschine zu kuppeln.

Claims

PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Erregung einer ständererregten Kommutatorhintermaschine, die zur Erregung einer insbesondere wasserstoffgekühlten Asynchronmaschine dient, wobei die zur Regelung der Asynchronmaschine benötigten Kommutatormaschinen fremd angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erregung der ständererregten Kommutatorhintermaschine (3) dienende Frequenzwandler (5) von einer mit der Umdrehungsfrequenz der Asynchronmaschine (2) umlaufenden Induktionsmaschine (7) über eine Drosselspule (16) gespeist ist, deren Leistung ein Mehrfaches seiner eigenen Leistung beträgt, und daß die Zweitwicklung der Induktionsmaschine (7) von einem weiteren, mit der Umdrehungsfrequenz des ersten Frequenzwandlers (5) umlaufenden Frequenzwandler (8) erregt ist, der in an sich bekannter Weise in Stromschaltung mit Netzfrequenz erregt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 131 839; schweizerische Patentschrift Nr. I23 21o; Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1941, S. 474; 1943 S. 197 und I99, 617 bis 627; Zeitschrift »The Electric Journal«, I928, S. 279 bis 284.