AT94377B - Einrichtung zur Kompoundierung einer Kaskade, bestehend aus Induktionsmotor und Kommutatormaschine. - Google Patents

Einrichtung zur Kompoundierung einer Kaskade, bestehend aus Induktionsmotor und Kommutatormaschine.

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description


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  Einrichtung   zm'Komponndiertulg einer   Kaskade, bestehend aus Induktionsmotor und   Kommutatormaschine.   



   Die Kaskadenschaltung eines Induktionsmotors mit einer Kommutatormaschine gestattet die Leerlauftourenzahl in weiten Grenzen beliebig einzustellen. In vielen Fällen ist es aber erwünscht, dass die Tourenzahl mit wachsender Belastung des Aggregates abfällt, besonders dann. wenn das Aggregat mit   Schwungmassen   gekuppelt ist. welche als Energiespeicher zum Belastungsausgleich dienen.

   Fallende Tourenzahl bedeutet im   übersynchronen   Arbeitsgebiet des Induktionsmotors eine Verkleinerung des Schlupfes und im untersynchronen Gebiet. eine   Vergrösserung.   Da der Schlupf des Induktionsmotors ungefähr der Rotationsspannung der Kollektormaschine proportional ist. muss deren Erregerfeld beim Übergang vom Leerlauf zur Belastung übersynchron geschwächt und untersynchron verstärkt werden, um einen Drehzahlabfall mit wachsender Belastung zu erreichen. Bei motorischem Arbeiten des Induktionsmotors arbeitet   die Kollektormaschine übersynchron   als Generator und untersynchron als Motor.

   Bezogen auf beliebigen Momentanwert des Rotorstromes der Kaskade hat also das Erregerfeld   übersynehron   entgegengesetzte Richtung wie untersynchron und eine übersynchrone Schwächung des Erregerfeldes bedeutet, bezogen auf den   Rotorstrom,   eine Feldänderung in gleicher Richtung als eine untersynchrone Stärkung des Feldes. Die   Feldänderung   kann also im ganzen Regelbereich des Induktionsmotors durch die Stromänderung bewirkt werden. Es sind nun zwei Mittel bekannt, um eine Beeinflussung des Erregerfeldes durch den   Belasturesstrom zu erzielen.   deren jedes aber nur in einem Teil des Regelbereiches wirksam ist.

   So kann man mittels eines sogenannten   Kompoundierungstransformators   in den Stromkreis der von gegebener Spannung gespeisten Erregerwicklung der Kommutatormaschine eine vom Belastungsstrom dieser Maschine abhängige Spannung einfügen. Dieses Mittel ist bei Tourenzahlen der Kaskade wirksam, welche von der synchronen Tourenzahl des Induktionsmotors wesentlich abweichen. unwirksam dagegen für die synchrone Tourenzahl selbst und für die dem Synchronismus nahekommenden Tourenzahlen. Die Unwirksamkeit der Einrichtung hat ihren Grund darin, dass bei abnehmender Frequenz die Koppelung des Hauptstromkreises mit dem Erregerstromkreis durch den Kompoundierungstransformator schwächer wird und im Synchronismus ganz verschwindet, da bei kleinen Frequenzen die Ohmschen Widerstände eine wesentliche Rolle spielen.

   Für eine Kaskade oben beschriebener Art, deren 
 EMI1.1 
 vollkommen. 



   Eine andere, besonders aus der Gleichstromtechnik bekannte Art der Kompoundierung ist dagegen, gleichachsig mit der von gegebener Spannung gespeisten Erregerwicklung eine Kompoundwicklung auf die
Maschine selbst aufzubringen, welche vom Hauptstron durohflossen wird und unmittelbar das Feld der
Maschine beeinflusst. Eine solche Kompoundwicklung ist aber bei Tourenzahlen unwirksam, welche von der synchronen Tourenzahl abweichen, weil sich dann ein Feld in der Maschine einstellt, welches nur ab- hängig von der Erregerspannung und deren Frequenz und der Windungszahl der Erregerwicklung ist.
Die   Kompoundwieklung   kann demnach die Feldstärke der Maschine nicht ändern und ihre Amperewin- dungen werden durch entgegenwirkende Amperewindungen in der eigentlichen Erregerwicklung kom- pensiert.

   Das Vorhandensein einer Kompoundwicklung bedingt hienach nur eine gewisse Stromverteilung für die resultierenden Erreger-Amperewindungen, ohne dass dadurch die Feldstärke wesentlich geändert würde. Wirksam dagegen ist die Kompoundwicklung gerade im Synchronismus der Kaskade, weil eine   Jnduktive Koppelung mit der Erregerwicklung dann nicht   mehr besteht und das Feld ein-Gleichstromfeld ist. 

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   Es ist nun Gegenstand der Erfindung eine Einrichtung zur Kompoundierung einer Kaskade, bestehend aus Induktionsmotor und   Kommutatormaschine,   welche eine von gegebener Spannung gespeiste Erregerwicklung besitzt, und es soll erfindungsgemäss die Kompoundierung sowohl durch eine auf der Kommutatormaschine aufgebrachte, vom Hauptstrom dieser Maschine durchflossene Kompoundwicklung, als auch durch einen Kompoundierungstransformator bewirkt werden, welcher bei vom Synchronismus abweichenden Geschwindigkeiten der Kaskade eine dem Hauptstrom und der Frequenz im Rotorkreis proportionale   zusätzliche   Erregerspannung in den Stromkreis der Erregerwicklung einfügt. 



   Zunächst gewährleistet diese Kombination beider an sich bekannter Mittel die Wirksamkeit der Kompoundierung im ganzen Regelungsbereich. Dann aber ist es auch möglich, durch geeignete Bemessung des Kompoundierungstransformators die gegenseitige Beeinflussung der beiden Erregerwicklungen auf der Kommutatormaschine bei allen Tourenzahlen zu vermeiden, also auch für den Fall, dass diese von der synchronen Tourenzahl wesentlich abweichen. Die Bemessung des   Kompoundierungstransformators   ist dann eine solche, dass die von ihm in den Stromkreis der Erregerwicklung eingefügte, dem Hauptstrom   proportionale Zusatzerregerspannung in jedem Moment gleichund entgegengesetzt ist dervon   der Kompoundwicklung in der Erregerwicklung induzierten Spannung, so dass sich diese beiden Spannungen vollkommen kompensieren. 



   InFig. 1 ist eine Anordnung   zur Ausübung der beschliebenen Kompoundierung   dargestellt. Es bedeutet J den am Netz N liegenden Induktionsmotor, an dessen Schleifringe   S die Kollektormasehine H   angeschlossen ist. Die Kollektormaschine ist mit einer Maschine konstanter oder annähernd konstanter Drehzahl, z. B. einer Asynchronmaschine, gekuppelt. Die Erregerwicklung E der Maschine H ist über den regelbaren Erregertransformator Te ebenfalls an die Schleifringe S des Induktionsmotors J gelegt. 



  Die Maschine   H   besitzt den mit Kollektor versehenen Rotor L. Die   Kollektorbürsten b, b, b   sind mit der Kompensationswicklung 0 verbunden und wie aus Fig. 1 ersichtlich, trägt die Maschine H noch eine Kompoundwicklung K, welche in Reihe mit der Kompensationswieldung C geschaltet ist und demnach gegebenenfalls mit ihr zu einer Wicklung vereinigt sein kann. Ferner aber ist ein Kompoundtransformator   Tk   gezeichnet, dessen Primärwicklung P vom Hauptstrom, dessen   Sekundärwicklung   Q vom Erregerstrom der Maschine   T ? durchflossen   wird.

   Der Transformator Tk ist nun in einem solchen Sinne erregt, dass die in der   Sekundärwicklung   Q durch die   Primärwicklung   P induzierte Spannung der von der Kompoundwicklung K in der   Erregerwicklung E   induzierten Spannung gleich und entgegengerichtet ist. 



  Dadurch wird erreicht, dass bei untersynchronem oder   übersynchronem   Betrieb der Kaskade die Kom-   poundierung   wirksam ist. Bei Synchronismus selbst ist sie ebenfalls wirksam. Wohl verschwindet dann die durch den Transformator   T &    in den Erregerkreis eingefügte Spannung, aber auch in der Maschine H selbst besteht dann keine induktive Koppelung zwischen den Wicklungen E und K mehr und die Wirkung der Kompoundströme wird nicht mehr durch Gegenamperewindungen in der Erregerwicklung E kompensiert. Es ist von besonderem Vorteil, wenn bei dieser Einrichtung der Kompoundierungstransformator mit hohem magnetischen Widerstand ausgeführt wird. 



   Anstatt den Kompoundierungstransformator direkt auf den Erregerkreis einwirken zu lassen, kann man ihn auch derart schalten, dass er die dem Hauptstrom proportionale Zusatzspannung in den Erregerkreis eines Generators schaltet, welcher mit der Erregerwicklung der Kommutatormaschine in Reihe geschaltet ist und mit konstanter oder annähernd konstanter Tourenzahl angetrieben wird. In diesem Falle werden in den Erregerkreis des Erregergenerators zweckmässig Widerstände einer solchen
Grösse geschaltet, dass sich die Grösse des Stromes nahezu unabhängig von der Reaktanz dieses Erregerkreises einstellt. 



   Die Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel für diesen besonderen Fall dar. Die Bedeutung der Buchstaben und Zahlen ist die gleiche wie in Fig. 1. Die Erregerwicklung E ist aber zwischen dem Reguliertransformator Te und einen Erregergenerator G geschaltet, dessen Rotorspannung proportional dem Hauptstrom und der Rotorfrequenz der Kaskade ist. Um dies zu erreichen, wird die Erregerwicklung El des Generators G über den Widerstand      von der Sekundärwicklung Q des Kompoundtransformators   Tk   aus gespeist, dessen Primärwicklung P vom Hauptstrom der Kommutatormaschine H durchflossen ist. 



  Die Erregung des Erregergenerators kann dabei selbst eine kombinierte sein, wie es durch Fig. 3 dar- gestellt ist. 



   In Fig. 3 besitzt die   Erregermaschine   G drei Erregerwicklungen, nämlich   ,   E2 und   E3.   Von diesen wird E2 unmittelbar über einen regelbaren   Ohmschen Widerstand R2   von den Schleifringen des
Induktionsmotors J gespeist. Das von der Wicklung   E2   erregte Feld induziert im Anker der Erreger- maschine G eine Rotationsspannung, die bei   gegebenem Widerstand R2   der Schleifringspannung proportional ist und durch Änderung des Widerstandes   R2   auf jeden Wert einreguliert werden kann, so dass sie die
Grösse der Spannung an den Schleifringen S des Induktionsmotors auf den für die Erregung der Wicklung E verlangten Wert erhöht oder   schwächt   (vgl. D. R. P. Nr. 241188).

   Die   Erregerwicklung-Eg   dagegen erhält ihren Strom über einen Ohmschen Widerstand N3 von einem an das   Primärnetz   N angeschlossenen Frequenzwandler F und schliesslich wird die Erregerwicklung Ei von einem dem Hauptstrom und der
Rotorfrequenz der Maschine proportionalen Strom des Kompoundierungstransformators   Tk   über einen ohmschen Widerstand Rl erregt. Die von der   Erregermaschine   G gelieferte Erregerspannung setzt sich 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 demnach aus Komponenten zusammen, welche in jedem Moment den drei Erregungen der Maschine   a   entsprechen. Die Erregungen von   E2 und Ea   sind im wesentlichen Funktionen von Spannungen, die Erregung von Ei dagegen ist vorwiegend eine Funktion des Hauptstromes.

   Die Erregerspannung der Wicklung   E2   ist die Schleifringspannung des Induktionsmotors J, welche im Synchronismus = 0 ist und daher nur bei   unter-oder übersynchronem   Betrieb ein Feld erzeugt. Die Erregerspannung der Wicklung Eg ist bestimmt durch die konstant angenommene Netzspannung und das gegebenenfalls regelbare Übersetzungsverhältnis des dem Frequenzwandler F vorgeschalteten Transformators   Tl.   Der Frequenzwandler F ist starr gekuppelt mit dem Induktionsmotor J. Diese Erregerspannung ist unabhängig von der Tourenzahl der Kaskade und erzeugt demnach auch bei synchroner Tourenzahl ein Feld,   u. zw.   ein Gleichstromfeld in der Maschine G.

   Die Erregerwicklung EI, welche, wie erwähnt, von dem Kompoundtransformator Tk aus gespeist ist, liefert eine dem Hauptstrom und der Frequenz des Rotorkreises proportionale Feldkomponente, aber nur bei von der synchronen Tourenzahl abweichenden Tourenzahlen der Kaskade. Bei Synchronismus fliesst im Rotorkreis der Kaskade ein System von Gleichströmen, so dass eine gegenseitige transformatorische Beeinflussung der in den Wicklungen P und Q des Transformators fliessenden Ströme unmöglich ist. Bei der synchronen Tourenzahl kommt aber die Kompoundwicklung K der Maschine H zur Wirkung, so dass   die Maschine H   auch bei synchroner Geschwindigkeit der Kaskade sowohl eine vom Hauptstrom unabhängige, durch den Frequenzwandler F bedingte, als auch eine vom Hauptstrom abhängige, durch die Kompoundwicklung K bedingte Erregung besitzt.

   Die   Widerstände-Ri,   und Ra dienen dazu, die induktive gegenseitige Beeinflussung der Wicklungen   EI,   E2 und Ea der Erregermaschine G (Fig. 3) auf ein zulässiges Mass herabzudrücken. In den Stromkreisen der Wicklungen Ei und Es sind sie unveränderlich und es ist daher möglich und kann unter Umständen vorteilhaft sein, die beiden Stromkreise zusammenzulegen, indem man die   Sekundärwicklung   des Transformators Tk unmittelbar in den Stromkreis der Wicklung   Eg ;   also in Serie mit dem Frequenzwandler F, dem   Widerstand ss.   und der Erregerwicklung Es schaltet, wobei die Wicklung Ei wegfällt. 
 EMI3.1 
 

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Claims (1)

  1. <Desc/Clms Page number 4> wicklung (K), als auch durch einen Kompoundtransformator (Tk) bewirkt wird. welcher bei vom Syn- chwnismus abweichenden Geschwindigkeiten der Kaskade eine dem Hauptstrom und der Frequenz des Rotorkreises proportionale zusätzliche Erregerspannung in den Stromkreis der Nebenschlusserregerwicklung der Kommutatormaschine einfügt.
    5 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kompoundtransformator(Tk) in den Erregerstromkreis eingefügte Spannung grössengleich und entgegengesetzt gerichtet derjenigen Spannung ist, welche die Kompoundwiddung (K) der Kommutatormaschine (H) in der Erreger- wicklung (E) dieser Maschine induziert.
    3. Einrichtung nach Anspruch, l, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Sekundärwicklung (Q) des Kompoundtransformators (Tk) auftretende, dem Hauptstrom und der Frequenz des Rotorkreises proportionale Spannung in den Erregerstromkreis einer Erregermaschine : eingefügt wird, welche ihrer- seits die Erregerwicklung (E) der Kommutatormaschine U speist und zumnindesten einen Teil der Gesamterregung dieser Maschine liefert.
    4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Ohmschem Widerstand zu Reaktanz im Erregerkreis der Erregermaschine sehr gross gewählt wird.
    5. Einrichtung nach Anspruch 3, da ; durch gekennzeichnet. dass das Verhältnis von Ohmschem EMI4.1 stromstärke im wesentlichen durch den Ohmschen Widerstand bestimmt ist. dass aber die Reaktanz infolge der durch sie bestimmten Phase des Erregerstromes das Feld der Kommutatormaschine derart beeinflusst, dass die durch Rotation in diesem Felde induzierte Ankerspannung eine den induktiven Spannungsabfall aufhebende Komponente enthält. EMI4.2
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