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Asynchronmaschine (insbesondere Asynchronmotor) mit Kommutatorhintermaschine.
Bekanntlich haben Asynchronmotoren die Eigenschaft, dass ihr Drehmoment zunächst proportional dem Schlupf anwächst, hierauf jedoch gegenüber dem Anwachsen des Schlupfes zurückbleibt und schliesslich einen maximalen Wert (Kippmoment) erreicht, von dem ab bei wachsendem Schlupf das Drehmoment nicht mehr ansteigt, sondern abfällt. Diese Erscheinung ist auf den Einfluss der induktiven Streuspannungen im sekundären und primären Stromkreis der Asynchronmaschine zurückzuführen.
Die sekundäre Streuspannung bewirkt, dass der Sekundärstrom mit wachsendem Schlupf nicht nur im Anwachsen gehemmt wird, sondern dass er, was noch wichtiger, aus seiner drehmomentbildenden
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chronmaschine mit wachsender Belastung geschwächt wird. Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung, durch die erreicht wird, dass der Wirkstrom der Asynchronmaschine genau proportional dem Schlupf anwächst, u. zw. nicht nur in der Nähe des Synchronismus, sondern auch bei beliebig starkem Schlupf, so dass an der Maschine sozusagen die Erscheinung des Kippmomentes beseitigt ist. Die Asynchron- maschine ist dazu in an sich bekannter Weise mit einer Kommutatorhintermaschine ausgerüstet.
Dieser
Kommutatorhintermaschine wird nun ein Erregerstrom zugeführt, der einerseits proportional ist dem
Belastungsstrom der Asynchronmaschine, anderseits proportional deren Schlupf, und der erfindungs- gemäss in der Grösse und in der Phase derart eingestellt ist, dass die Kommutatorhintermaschine in den
Sekundärstromkreis der Asynchronmaschine eine Spannung einführt, die die sekundäre und zweckmässig auch die primäre Streuspannung der Asynchronmaschine bezüglich ihres Einflusses auf den Belastungs- strom aufhebt.
Während man also bisher die Kommutatorhintermaschine dazu benutzt hat, entweder die Drehzahl der asynchronen Vordermaschine zu regeln oder durch Erzeugung des Feldes vom Sekundär- teil aus ihren Leistungsfaktor zu verbessern, übernimmt bei der Anordnung nach der Erfindung die
Kommutatorhintermaschine die Aufgabe, die Asynchronmaschine von dem schädlichen Einfluss der sekundären und primären Streuspannungen auf das Anwachsen des Belastungsstromes zu befreien.
Selbstverständlich kann man aber auch die alte und die neue Aufgabe der Kommutatorhintermaschine miteinander kombinieren.
Für die neue Asynchronmaschine ergeben sich verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Die
Anordnung ist insbesondere dann zweckmässig, wenn die Asynchronmaschine kurzzeitig starke Belastungs- stösse auszuhalten hat, so dass man sie mit Rücksicht darauf, dass diese Belastungsstösse das Kippmoment der Asynchronmaschine nicht überschreiten dürfen, bisher überdimensionieren musste. Derartige Belastungen kommen beispielsweise vor beim Antrieb von Walzenstrassen durch Asynchronmotoren.
Man kann nunmehr das Modell des Motors, da er ein Kippmoment nicht mehr besitzt, wesentlich kleiner halten.
Zur Erregung der Kommutatorhintermaschine mit einem dem Schlupf und dem Belastungsstrom proportionalen Strom kann man zweckmässig Stromtransformatoren benutzen, die entweder in den Sekundärstromkreis oder in den Primärstromkreis oder in beide eingeschaltet sind und deren Sekundär- spannung der Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine zugeführt wird. Bei den in den Primär- stromkreis eingeschalteten Stromtransformatoren muss allerdings deren Spannung noch in Abhängigkeit vom Schlupf der Asynchronmaschine gebracht werden, was durch Überleitung über eine Hilfsmaschine
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erreicht werden kann.
Die Stromtransformatoren sind zweckmässig rückwirkungslos ausgeführt, so dass ihr Sekundärstrom auf die Spannung-und Stromverhältnisse des Primärstromkreises keinen nennenswerten Einfluss ausübt. Die Transformatoren sind dazu mit grosser Streuung (z. B. grossem Luftspalt bei Drehtransformatoren) ausgeführt.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Fig. 1 ist 1 ein Asynchronmotor, mit dem die Kommutatorhintermasehine 2 mechanisch gekuppelt ist. Die Kommutatorhintermaschine besitzt im Ständer eine Kompensationswicklung. Sie wird im Läufer über Schleifringe mit Netzfrequenz erregt. Es ist dazu ein in den Primärstromkreis der Asynchronmaschine eingeschalteter Stromtransformator 3 vorgesehen, dessen Sekundärspannung den Erregerschleifringen zugeführt wird.
Um die Sekundärspannung des Stromtransformators noch in Abhängigkeit vom Sehlupf zu bringen, ist eine
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Ständer an die Sekundärwicklung des Stromtransformators 3 angeschlossen bt, während die Kommutatorbürsten an die Erregerschleifringe der Kommutatorhintermaschine 2 angeschlossen sind. Das von der Ständerwicklung der Maschine 4 ausgehende Drehfeld rotiert im Raum m : t Netzfrequenz, u. zw. in solcher Richtung, dass es die Läuferwicklung mit Schlupffrequenz schneidet. Die auf diese Weise in Abhängigkeit vom Schlupf gebrachte Spannung des Stromtransformators 3 erhält am Kommutator der Maschine 4 wieder Netzfrequenz.
Ihre Grösse und Phase ist derart eingestellt, dass sie über die Kommutatorhintermaschine 2 die sekundäre und primäre Streuspannung der Maschine 1 aufhebt.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 besitzt die mit dem Asynchronmotor 1 gekuppelte Kommutatorhintermaschine 2 ausser der Kompensationswicklung im Ständer noch eine Schlupffrequenz führende Erregerwicklung 5. Diese ist an die Sekundärwicklung eines in den. Sekundärstromkreis der Maschine 1 eingeschalteten Stromtransformators 6 angeschlossen. Damit der Strom in der Erregerwicklung 5 bei den in Frage kommenden Schlupfbereichen proportional ist der Sekundärspannung des Stromtransformators 6, sind in den Erregerstromkreis noch Ohmsche Widerstände 7 eingeschaltet.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Asynchronmaschine (insbesondere Asynchronmotor) mit Kommutatorhintermaschine, deren Erregerwicklung ein dem Belastungsstrom und dem Schlupf der Asynchronmaschine proportionaler Erregerstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieser seiner Grösse und Phase nach derart eingestellt ist, dass die von der Kommutatorhintermaschine in den Sekundärstromkreis der Asynchronmaschine eingeführte Spannung die sekundäre und zweckmässig auch die primäre Streuspannung der Asynchronmaschine bezüglich ihres Einflusses auf den Belastungsstrom aufhebt.
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Asynchronous machine (especially asynchronous motor) with a commutator rear machine.
It is well known that asynchronous motors have the property that their torque initially increases proportionally to the slip, but then lags behind the increase in the slip and finally reaches a maximum value (breakdown torque) from which the torque no longer increases as the slip increases, but rather decreases. This phenomenon is due to the influence of the inductive stray voltages in the secondary and primary circuit of the asynchronous machine.
The secondary stray voltage has the effect that the secondary current is not only inhibited from increasing with increasing slip, but also, what is even more important, from its torque-generating
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chron machine is weakened with increasing load. The invention now relates to an arrangement by means of which it is achieved that the active current of the asynchronous machine increases exactly proportionally to the slip, u. betw. not only in the vicinity of the synchronism, but also with any degree of slip, so that the overturning moment phenomenon on the machine is eliminated, so to speak. For this purpose, the asynchronous machine is equipped in a manner known per se with a commutator rear machine.
This
An excitation current is now supplied to the commutator rear machine, which is on the one hand proportional to
Load current of the asynchronous machine, on the other hand proportional to its slip, and which according to the invention is set in size and phase such that the commutator rear machine is in the
Secondary circuit of the asynchronous machine introduces a voltage which cancels out the secondary and expediently also the primary stray voltage of the asynchronous machine with regard to its influence on the load current.
While the commutator rear machine has so far been used to either regulate the speed of the asynchronous front machine or to improve its power factor by generating the field from the secondary part, in the arrangement according to the invention the
The task of the commutator rear machine is to free the asynchronous machine from the harmful influence of the secondary and primary stray voltages on the increase in the load current.
Of course, you can also combine the old and the new task of the commutator rear machine.
There are various possible uses for the new asynchronous machine. The
The arrangement is particularly useful when the asynchronous machine has to withstand briefly strong load surges, so that it had to be overdimensioned with regard to the fact that these load surges must not exceed the overturning moment of the asynchronous machine. Such loads occur, for example, when driving roller lines with asynchronous motors.
The model of the motor can now be kept much smaller, since it no longer has a breakdown torque.
To excite the commutator rear machine with a current proportional to the slip and the load current, one can expediently use current transformers which are connected either to the secondary circuit or the primary circuit or both and whose secondary voltage is fed to the excitation winding of the commutator rear machine. In the case of the current transformers connected to the primary circuit, however, their voltage still has to be brought as a function of the slip of the asynchronous machine, which is achieved by transferring via an auxiliary machine
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can be achieved.
The current transformers are expediently designed to be non-reactive, so that their secondary current does not have any appreciable influence on the voltage and current conditions of the primary circuit. The transformers are designed with a large spread (e.g. large air gap for rotary transformers).
The drawing shows two exemplary embodiments of the invention. In Fig. 1, 1 is an asynchronous motor, with which the commutator rear machine 2 is mechanically coupled. The commutator rear machine has a compensation winding in the stator. It is excited in the rotor via slip rings with mains frequency. For this purpose, a current transformer 3 connected to the primary circuit of the asynchronous machine is provided, the secondary voltage of which is fed to the excitation slip rings.
To bring the secondary voltage of the current transformer still dependent on the Sehlupf, is one
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Stator connected to the secondary winding of the current transformer 3, while the commutator brushes are connected to the exciter slip rings of the commutator rear machine 2. The rotating field emanating from the stator winding of the machine 4 rotates in the space m: t mains frequency, u. between in such a direction that it intersects the rotor winding with slip frequency. The voltage of the current transformer 3 that is brought about in this way as a function of the slip is again given the mains frequency at the commutator of the machine 4.
Its size and phase is set in such a way that it cancels the secondary and primary stray voltage of the machine 1 via the commutator rear machine 2.
In the arrangement according to FIG. 2, the commutator rear machine 2 coupled to the asynchronous motor 1 has, in addition to the compensation winding in the stator, an exciter winding 5 that carries a slip frequency. This is connected to the secondary winding of a. Secondary circuit of the machine 1 switched-on current transformer 6 connected. So that the current in the excitation winding 5 is proportional to the secondary voltage of the current transformer 6 in the slip areas in question, ohmic resistors 7 are also switched into the excitation circuit.
PATENT CLAIMS: l. Asynchronous machine (in particular asynchronous motor) with a commutator rear machine, the excitation winding of which is supplied with an excitation current proportional to the load current and the slip of the asynchronous machine, characterized in that its size and phase are set such that the voltage introduced by the commutator rear machine into the secondary circuit of the asynchronous machine secondary and expediently also the primary stray voltage of the asynchronous machine with regard to their influence on the load current.