DE2018270A1 - Stromrichter-Repulsionsmaschine - Google Patents

Stromrichter-Repulsionsmaschine

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DE2018270A1
DE2018270A1 DE19702018270 DE2018270A DE2018270A1 DE 2018270 A1 DE2018270 A1 DE 2018270A1 DE 19702018270 DE19702018270 DE 19702018270 DE 2018270 A DE2018270 A DE 2018270A DE 2018270 A1 DE2018270 A1 DE 2018270A1
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Hermann Dr. 1000 Berlin Harz
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K27/12AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation
    • HELECTRICITY
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • H02P25/12Commutator motors, e.g. repulsion motors with shiftable brushes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Stroinrichter-Repulsionsmaschine In der deutschen Patentschrift 1 257 956 ist eine Stromrichter-Repulsionemaschine mit einachsig kurzgeschlossener Länferwicklung beschrieben, die an ein Einphasennetz angeschlossen wird. Mit Hilfe von Thyristorstellern kann die mehrphasig auggefilhrte Ständerwicklung so an das Einphasennetz geschaltet werden, daß die Ständerdurchflutungsachse gegenüber der Ständerwicklung fortwährend eine andere Lage einnimmt, was einer Drehung der Durch flutungsachse gleichkommt. Die Lurchflutungsachse der kurzgeschlossenen Läuferwicklung sucht sich stets senkrecht zur Ständerdurchflutungsachse einzustellen, wobei in dieser Endstellung der die Läuferwicklung durchsetzende i?luß Null ist. Durch richtiges Weiterschalten der einzelnen Ständerwicklunsstränge kann ein bestimmter mittlerer Winkel zwischen den Achsen der Ständer- und Läuferdurchflutung aufrecht erhalten werden, wobei die Maschine ein diesem Winkel bei der betreffenden Drehzahl zugeordnetes Drehmoment entwickelt. Bei der Repulsionsmaschine mit drei Phasenwicklung im Ständer springt die Ständerdurchflutungsachse jeweils um 6O0el, wenn der Strom von einer Phase auf die andere umgeschaltet wird.
  • Die Patentschrift zeigt verschiedene Ausführungsformen einer derartigen Stromrichter-Repulsionsmaschine. So wird in dm einfachen Fall einer dreiphasigen Ständerwicklung deren Sternpunkt zur Verringerung der erforderlichen Thzristoranzahl an die.eine Phase des Einphasennetzes und die Anfänge der drei wicklung stränge über je zwei Thyristoren in Gegenparallelsohaltung an die andere Phase ange3chlossen. Es gibt nun zwei Möglichkeiten der Steuerung. BTæn kann z.B. beim Überschalten von einem Wicklungsstrang auf den anderen vorübergehend zwei Wicklungestränge parallel am Netz liegen haben, die einen Winkel-von 1200 einschließen-und von denen jeder aller die speisende Spannung daher nur die halbe wirksame Windungszahl aufweist. Bei gleicher ITc-tzspannung an jedem Strang müßte sich daher der Fluß- in der Maschine verdoppeln und dementsprechend bei Vernachlässigung der Sättigung auch der vom Netz aufgenommene Strom. Bei einem Drehsinn entsprechend der Phasenfolge U V w im Ständer müßte auch die Steuerung diese Phasenfolge aufweisen. Um die Verdoppelung von Fluß und Strom zu vermeiden, darf man aber stets nur einen Wicklungsstrang am Netz liegen haben, der vor dem Zuschalten des nächsten Stranges gesperrt wird. ei diesem Verfahren wird der gegenüber dem stromführeftden Strang in der Drehrichtung um 120° zurückliegende Strang freigegeben, dessen Wicklungsachse mit der des bisher eingeschalteten Stranges bei Wechselstromspeisung ebenfalls einen Winkel von 6'0° einschließt. Bei diesem Verfahren gehört zur Phasenfolge U V W des Drehsinns die Phasenfolge U W V der Steuerung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerung einer derartigen Stromrichter-Repulsionsmaschine mit einer einachsig kurzgeschlossenen Läufeniicklung und einer mehrphasigen Ständerwicklung, die durcll netzgeführte Stromrichter steuerbar so gespeist wird, daß die Ständerdurchflutungsachse jeweils um den Winkel zwischen den Phasenwicklungen kreisförmig weiterspringt, zu vereinfachen. Gemäß der Erfindung ist'die Stränderwickung über die Stromrichter an ein Drehstromnetz angeschlossen, indem die Anfänge der Ständerwicklungsstränge über je zwei Stromrichter (Thyristoren) in Gegenparallelschaltung an die Phasen des Drehstromnetzes und die zu einem Sternpunkt vereinigten Enden der Ständerwicklungsstränge über ein weiteres Stromrichterpaar ebenfalls in Gegenparallelsohaltung an den Mittelpunktsleiter des Drehstromnetzes geführt sind. Dann liegen abwechselnd zwei lVicklungsstränge in Reihe an der verketteten Spannung und ein Wicklungsstrang an der Sternspannung. Man erreicht dadurch den Vorteil, daß unabhängig vom Schaltzustand an jedem Wicklungsstrang nur die Sternspannung auftritt und daß außerdem die Achse der Ständerdurchflutung beim Übergang von einem Schaltzustand zum anderen nur um 300el springt, was entbprechend kleinere Drehmomentänderungen zur Folge hat. Der Gesamtaufwand bleibt dabei bis auf die zwei zusätzlichen Thyristoren in der Sternpunktleitung der gleiche wie bei Einphasenspeieung mit drei Wicklungssträngen, wobei jedoch die Achse der Ständerdurchflutung nur um 30 statt um 600 weiterspringt.
  • Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
  • Fig. t zeigt eine Stromrichter-Repulsionsmaschine mit den drei Strängen 1,2,3 einer Drehstromwicklung im Ständer, deren Läufer wicklung 4 einachsig (in Durckmesser- oder in Sehnenschaltung) kurzgeschlossen ist. Die Anfänge der drei Wicklungen sind über die paarweise gegenparallel geschalteten Thyristoren 5,6; 7,8; 9,10 an das Drehstromnetz R S T, die zu einem Sternpunkt vereinigten Enden der drei Wicklungen über die beiden' ebenfalls gegenparallel geschalteten Thyristoren 11, 12 an den Mittelpunkt 14p des Drehstromnetzes angeschlossen. Die Stromrichter-Thyristoren 5 bis 12 können in der richtigen zeitlichen Reihenfolge durch eine nicht dargestellte Vorrichtung mit oder ohne Kontakte gesteuert werden. die aus einem mit der Maschine gekuppelten umlaufenden und einem feststehende, jedoch drehbar gelagerten Teil besteht. Dadurch kann der Winkel zwischen den Wicklungsachsen der Ständer- und Läuferwicklung (Achsenwinkel) wie-bei einem Repulsionsmotor der Bürstenwinkel stetig eingestellt werden.
  • Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Der Läufer befindet sich in der in Fio. 1 dargestellten Stellung mit einem Achsenwinkel α = 400 zwischen den Wicklungsachsen der Läuferwicklung 4 und dem Wicklungsstrang 1; Wird nun dieser Wicklungsstrang durch Zündung der Thyristoren 5 und 6 sowie 11 und 12 an die Spannung R-Mp gelegt, so versucht sich der Läufer so einzustellen, daß dieter Winkel 900 beträgt. Im Läufer entsteht hierbei ein Drehmoment, das ihn im Gegenuhrzeigersin, entsprechend dem eingezeichneten Pfeil dreht.
  • Der Verlauf des bei eingeschaltetem Wicklungsstrang (Phase) 1 im Läufer auftretenden Drehomentes über dem Achsenwinkel zwischen den Werten α= 0 (Kurzschlußstellung) α i = 900 (Leerlaufstellung) ist in Fig. 2 dargestellt und mit Phase 1 gekennzeichnet und zwar bei Stillstand (n = 0)9 bei halber Nenndrehzahl (n = 0,5 n,) und bei Nenndrehzahl (n = nN)ç Bei den Minkeln α = 0 und α= 900 ist das Drehmoment jeweils Null, wobei jedoch bei α = 0 (Kurzschlußstellung) ein unzulässig hoher Strom auftritt. Die Kennlinien entsprechen dem bekannten Verlauf des Drehmomentes bei Repulsionsmotoren über dem Bürstenwinkel, nur mit dem Unterschied, daß anstelle des stellbaren und von der Läuferdrehung unabhängigen Bürstenwinkels der von der Drehung abhängige Achsenwinkel α tritt.
  • Schaltet man demnach die Phase 1 bei einem Achsenwinkel α = 40° ein, so würde sich der Läufer bei abnehmendem Drehmoment drehen, bis bei = 900 das Drehmoment Null wird. Vorher wird jedoch auf die beiden Phasen 1-2 umgeschaltet, deren Drehmomentkennlinie um 300 gegenüber der der Phase 1 nacheilt. Zum Achsenwinkel α = 700 der Phase 1 gerlart jetzt ein Achsenwinkel α = 400 der phasen 1-2, so daß der Läufer wieder mit genügend großem Drehmoment weiterlaufen kann. Beim Zuschalten der Phase 2 durch die beiden Thyristoren 7 und 8 müssen die Thyristoren 11 und 12 gesperrt werden, damit der Sternpunkt der Ständerwicklung nicht das Potential des Mittelpunktes Mp, sondern das in der Mitte zwischen den Potentialen der Phasen R und S liegende Potential'annimmt. Adernfalls bliebe die Richtung der aus den beiden Wicklungssträngen 1 und 2 gebildeten Durchflutungsachse nicht konstant, sondern würde entsprechend der.
  • Phasenfolge der Netzspannungszeiger eine Winkeländerung von + 300, d.h. im Ganzen von 600 aufweisen. Dadurch würde sich die Lage der Drehmomentkennlinie der Phasen 1-2 um + 30o gegenüber den Kennlinien der Phasen 1 und 2 im Takte der Netzfrequenz ständig ändern, was ungünstig für die irehmomentbildung des Läufers wäre.
  • Wenn das Drehmoment auf der Kennlinie der Phasen 1-2 bis zum Winkel α = 700 abgesunken ist, wird die Phase 1 gesperrt und gleichzeitig werden die lhyristoren 11, 12 freigegeben, so daß jetzt nur noch die Phase 2 Strom führt, und die dazu gehörende Kennlinie gilt. Diese ist gegenüber der Kennlinie der Phasen 1-2 um weitere 300 am Läuferumfang zurückgestellt, so daß wieder ein Ssfangsachsenwinkel von 400 vorhanden ist. Man erhält demnach den stärker gezeichneten sägezahnartigen Verlauf des Drehmomentes, der für den dargestellten Fall einem Viertel (900) des Umfangs bei der zweipoligen Maschine entspricht.
  • Will man ein größeres mittleres Moment erreichen, so muß die Stromzufuhr für die einzelnen Phasen bei einem kleineren Achsenwinkel z.B. bei 250 freigegeben werden, die dann über 300 bis zum Achsenwinkel 55 dauert Auf diese Weise kann man die Maschine mit jeden beliebigen Drehmoment zwischen Null und dem Höchstwert anfahren.
  • Der Höchstwert liegt dabei entsprechend dem Reihenschlußverhalten der Maschine beim Mehrfachen des Nennmomentes. Hinzu kommt, daß die Maschine wie ein Repulsionsmotor mit konstanter Spannung betrieben werden kann.
  • Natürlich kann man die der Maschine zugeführte Spannung durch Teilaussteuerung der Thyristoren 5-10, die auch als Drehstromsteller wirken, bis auf Null verringern. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Steuerung der Thyristoren durch den Läufer einem bestimmten günstigen Bereich des Achsenwinkels z.B. von 30° bis 60° fest zugeordnet werden kann. Die Drehzahlsteuerung wird dann lediglich durch die überlagerte Spannungssteuerung' entweder als Amplitudensteuerung, z.B. über einen Stufenumspanner, Der als Anschnittsteuerung der vorhandenen Thyristoren bewirkt. Am der Maschine selbst ist kein Steuereingriff erforderlich.
  • Stellt man den Achsenwinkel aus der Kurzschlußstellung ((t = 00) entgegen zur Drehrichtung ein, so arbeitet die Maschine bei gleichbleibender Drehrichtung generatorisch auf das Netz zurück. Man kann dabei wieder mit stetig veränderlichem Achsenwinkel bei konstanter Spannung'oder mit fest eingestelltem mittlerem Achsenwinkel und stellbarer Spannung arbeiten0 Der generatorische Bereich in der einen Drehrichtung entspricht dann dem motorischen Bereich in der anderen und- umgekehrt.
  • So gehört in Fig. 2-der dargestellte Verlauf der Drehmomentkennlinien zum Linkslauf der Maschine als Motor im Sinn einer Zunahme des Achsenwinkels von links nach rechts. Wenn eine Phase, z.B. 1, eingeschaltet ist, nimmt das Drehmoment mit zunehmendem Achsenwinkel ab, um beim Überschalten auf die Phasen 1-2 wieder den ursprünglichen Wert anzunehmen usw. Unter Beibehaltung der gleichen Achsenwinkelsteuerung entsprechen die Kennlinien von Fig. 2 einem generatorischen Betrieb bei Rechtslauf0 I)azu gehören abnçhmende Achsenwinkel. Die Phase 2 wird z.B. bei bL = 700 zugeschaltet und entsprechend der Kennlinie der Phase 2 entwickelt die Maschine ein zunehmendes Bremsmoment bis zu 0L = 400, wo dann auf die Phasen 1-2 beim zugehörigen Achsenwinkel bs, - 700 umgeschaltet wird. bas Bremsmoment nimmt dann bis zu α = 400 wieder zu. Das Drehmoment zeigt daher bei Motor- wie bei Generatorbetrieb den richtigen Verlauf.
  • - 7 - Um für einen jeweils fest eingestellten mittleren Achsenwinkel bei Änderung der Drehrichtung eine mechanische Änderung des Achsenwinkels für die Steuezng an der Maschine selbst zu vermeiden, kann man an der Maschine eine zweite Gruppe von Steuerspulen vorsehen, die um einen entsprechenden Winkel, z.B. um den dopDelten Achsenwinkel gegen die erste Gruppe versetzt ist.
  • Die Maschine arbeitet grundsätzlich mit einachsiger Durchflutung im Ständer, die der Reihe nach in allen Ständerphae;en auftritt.
  • Die Phasenfolge des Drehstromnetzes, an das die Maschine angeschlossen ist, spielt daher für deren Wirkungsweise keine Rolle.
  • Der Anschluß an das Drehstromnetz bietet aber den Vorteil, daß das Überschalten von einer Phase auf die andere möglich ist, ohne daß der Strom in der einen Phase vorher Null geworden ist, wie es bei knschluß der dreiphasigen Wicklung an ein Einphasennetz zw-eckmäßig ist. Vielmehr kann zur eingeschalteten Phase die nächste zugeschaltet werden und beide Phasen können über den gleichen Achsenwinkelbereich betrieben werden wie eine Phase allein, und danach wird die erste Phase abgeschaltet und die zweite allein betrieben bis dann in der gleichen Weise die dritte zugeschaltet wird.
  • Ferner erhält man bei Anschluß an ein Drehstromnetz einen kleineren Winkel (30° bei einer Dreiphasenwicklung im Ständer) um den die Ständerdurchflutungsachse jeweils weiterspringt und damit kleinere Drehmoment sprünge beim Übergang von der einen Drehmomentkennlinie auf die andere. Beim Anschluß der gleichen Wicklung an ein Einphasennetz beträgt dieser Winkel 600, oder- man muß einen größeren Aufwand treiben und mehr Wicklungsstränge und mehr Thyristoren vorsehen. Nun besteht aber die Möglichkeit für diese Maschinen das bekannte Görges-Phänomen (ETZ 1896, 5. 517/518, Arnold, Wechselstromtechnik V. 1, S. 190) zu benutzen, das darin besteht, daß eine im Läufer einachsig kurzgeschlossene Induktionsmaschine, deren Ständerwicklung an ein Mehr- oder Einphasennetz angeschlossen ist, eine stabile Beharrungsdrehzahl bei etwa halber synchroner Drehzahl aufweist, ohne daß dabei im Läufer unerwünschte Schlupfverluste auftreten. Gibt man daher bei einer Maschine gemäß Fig. 1 bei Annäherung an die halbe synchrone Drehzahl alle Thyristoren frei, so läuft die Maschine bei dieser Drehzahl mit Nebenschlußverhalten weiter. Aus'diesem Grund ist es zweckmäßig, die Phasenfolge des Drehstromnetzes dem Drehsinn der Maschine zuzuordnen, auch wenn dies für den unteren Drehzahlbereich nicht erforderlich ist. Man erhält auf diese Weise mit dem geringsten Aufwand eine Maschine, die beim Anfahren und im unteren j)rehzahlbereieh Reihenschlußverhalten mit großen Drehmomenten und im oberen Drehzahlbereich Nebenschlußverhalten ohne die Gefahr des Durchgehens aufweist. Es besteht auch die Möglichkeit, daß man die Maschine über die halbe synchrone Drehzahl hinaus als Repulsionsmaschine betreibt und eine Höchstdrehzahl in der Nähe der Synchrondrehzahl erhält0 Eine Maschine gemäß vorliegenderErfindung ist vielseiti verwendbar. Sie kann z.B. als Kranmotor in Hebezeuganlagen, auch auf Schiffen mit Drehstrombordnetz, verwendet werden. Sie fährt mit großem Drehmoment an, in ganzen Drehzahlbereich dann äede Drehzahl lediglich durch Steuerung der Spannung stetig eingestellt werden. Die Last kann unter Strom gehalten erden. Verringert man dann die Spannung, so wird die'Last generatorisch abgesenkt Durch Erhöhung der Spannung kann man dann eie Geschwindigkeit der sinkenden Last bis auf Null verringern.
  • Zum Ab senken des leeren Hakens mit Kraft wird die Achsenwinkelsteuerung in den motorischen Bereich der Abwärtsrichtung verlegt.
  • Der generatorische Betrieb solcher Maschinen am Netz ist im Gegensatz zu anderen Maschinen mit Reihenschlußverhalten und mit Kommutator deswegen ohne Schwierigkeiten möglich, weil die Maschine nicht im Stande ist, ihren eigenen b'rregerstrom zu erzeugen. Dieser muß vielmehr vom Netz geliefert werden. Wenn die Netzspannung zu Null wird, bricht das Feld in der Maschine zusammen.
  • -9- Man kann Maschinen nach vorliegender Erfindung auch für i'ahrzeuge mit brennkraftelektrischem Antrieb verwenden. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei solchen Stromrichter-Repulsionsmaschinen 13,14 zum Antrieb eines Fahrzeuges, z.B. eines Schienenfahrzeuges. Die zugehörigen Thyristoren sind mit 15 und 16 bezeichnet. Die beiden Maschinen 13,14 werden von der Mehrphasensynchronmaschine 17 gespeist, die von der Brennkraftmaschine 18 (z.B. Dieselmotor oder Gasturbine) angetrieben wird.
  • B-eide Stromrichter-Repulsionsmaschinen arbeiten mit einem den Thyristoren jeweils fest zugeordneten mittleren Achsenwinkel für beide Drehrichtungen bzw. für Motor- und Generatorbetrieb bei der gleichen Drehrichtung. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird lediglich durch die Erregung der mit konstanter Drehzahl umlaufenden Synchronmaschine 17- gesteuert. Der Vorgang vollzieht sich damit auf die gleiche einfache Weise wie bei einem Gleichstrom-Leonard-Antrieb, nur mit dem Unterschied, daß die Fahrmotoren weder Stromwender, noch Schleifringe, noch Bürsten aufweisen. Mit Rücksicht au= die zeitlich wechselnde unterschiedliche Belastung in den Wicklungsträngen der Drehstrommaschinen, was eine unsymmetrische Belastung dieser Maschinen bedeutet, erhält diese zweckmäßig eine Dämpferwicklung.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere vorteilhafte Anwendung von Stromrichter-Repulsionsmaschinen, und zwar als Wellengenerator auf einem Schiff.
  • Der Wellengenerator 19 ist der über seine zugehörigen Thyristoren 20 (nur für eine Phase dargestellt) auf das Drehstrombordnetz 21 geschaltet. Der Wellengenerator 19 ist mit der Schiffsschraube 22 unmittelbar oder mittelbar über Getriebe gekuppelt, desgleichen über eine lösbare Kupplung 23 (z.B. eine elektromagnetische.
  • Schlupfkupplung) mit dem Antriebsmotor (Dieselmotor) 24. Auf das Drehstrombordnetz arbeiten zwei Synchrongeneratoren 25,26, die über lösbare Kupplungen 27,28 von ihren Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) 29,30 angetrieben werden.
  • Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Das Drehstrombordnetz wird über die Generatoren 25,26 hochgefahren. Alsdann kann der bereits laufende Wellengenerator 19 bei irgend einer Drehzahl zugeschaltet werden. Die Achsenwinkelsteuerung muß dabei auf Generatorbetrieb gestellt sein. Die Spannung am Wellengenerator wird dann (bei konstanter Netzspannung) durch Anschnittsteuerung der Thyristoren 20 oder auf andere Weise, zB. durch Vorderumspanner, Umschaltung von Wicklungszweigen oder durch beide Maßnahmen zugleich auf solche Werte gesteuert, daß die bei der vorhandenen Drehzahl mögliche Generatorleistung nicht überschritten wird. Die vom Wellengenerator benötigte Blindleistung wird von den Bordnetzgeneratoren mitgeliefert.
  • Wenn die vom Wellengenerator ins Bordnetz gelieferte Wirkleistng für den Bedarf ausreicht, können die Antriebsmaschinen 29,30 abgekuppelt werden, so daß die Bordnetzgeneratoren 25,26 nur noch als Blindleistungsmaschinen für den Blindleistungsbedarf des Bordnetzes und des Wellengenerators arbeiten. Ihre Erregung bestimmt dabei die Spannung des Bordnetzes, die Frequenz wird dagegen durch die vom tTellengenerator gelieferte Wirkleistung vorgeschrieben, die durch die am Wellengenerator herrschende Spannung gesteuert werden kann.
  • Die Anordnung weist ein äußerst günstiges Kurzschlußverhalten auf. Tritt im Bordnetz ein Kurzschluß auf, so wird dieser nur von den Bordnetzgeneratoren gespeist, der Wellengenerator kann sich daran nicht beteiligen, da er ja selbst Blindleistung benötigt. Die zugehörigen Thyristoren werden daher nicht durch Kurzschlußstrom gefährdet, sie können vielmehr innerhalb einer Halb schwingung den Wellengenerator vom Netz trennen, bis die Störung behoben und der Wellengenerator wieder zugeschaltet werden kann.
  • - 11 - Die Anordnung ermöglicht aber auch einen Betrieb der Schiff so schraube 22 in beiden Drehrichtungen mit ganz niedrigen Drehzahlen bis zum Stillstand, die vom Antriebsmotor 24 als Dieselmotor nicht erreicht werden können, so daß in solchen Fällen die lösbare Kupplung 23 als Regel-Schlupfkupplung ausgeführt wurde. Das ist nun nicht mehr nötig, die Kupplung 23 kann ganz gelöst und der Motor 24 stillgesetzt werden. Die bei -den kleinen Drehzahlen benötigte kleine Belastung kann von den Bordnetzgeneratoren mitgeliefert werden, so daß sich die Gesamt aufwendungen und der Betrieb vereinfachen. Statt des einen Wellengenerators können auch mehrere vorhanden sein. Da jeder seine eigenen Thyristoren hat, sind sie voneinander unabhängig.
  • Gegen der etwas unsymmetrischen Belastung des Bordnetzes durch die Stromrichter-Repulsionsmaschine erhalten die Bordnetzgeneratoren zweckmäßig eine Dämpferwicklung. Kit dem glachen 'Vorteil können solche Wellengeneratoranlangen mit frequenzhaltenden Stromrichter-Repulsionsmaschinen und spannungshaltenden Synchronmaschinen auch für Flugzeuge verwendet werden, wobei sich die höhere Frequenz (400 Hz) auf die Abmessungen und die im Repulsionsbetrieb erreichbare höchste Drehzahl günstig auswirkt. Am Boden muß die Stromversorgung wie üblich aus einer anderen Energiequelle gedeckt, d.h. die Blindleistungsmaschine als Generator aus dieser Quelle angetrieben werden, bis der Wellengenerator die Wirkleistung liefert.
  • Bei allen gebrachten Beispielen braucht. die Läuferwicklung nicht nur aus einer einachsig kurzgeschlossenen Phasenwicklung zu bestellen. Man kann sie auch als einachsige Käfigwicklung ausführen, die von den Läuferblechen isoliert ist. So zeigt Fig. 5 ein Beispiel für eine zweipolige, einachsige Käfigwicklung mit sechs Nuten in jeder Polteilung. Die Stäbe bedecken nur 2/3 einer Polteilung, wodurch man ein trapezförmiges Läuferfeld statt eines dreieckförmigen erhält. In der Figur sind die Stäbe durch kreisrunde Querschnitte angedeutet und werden von den Strömen in den durch Kreuze und Punkte gekennzeichneten Richtungen durchflossen. Die Hälfte aller Stäbe d-er einen Polteilung sind mit der zugehörige Hälfte der Stäbe der anderen Polteilung an den Stirnseiten durch je zwei Kurzschlußverbindungen, z.B. in Form von Kreisringabschnitten zu einer einachsig wirkenden Käfigwicklung zusammengeschlossen. Die Kurzschlußverbindunpen der gleichen Stirnseite sind voneinander isoliert.
  • Fig. 6 zeigt die'gleiche Anordnung für eine vierpolige Maschine.
  • Eine weitere vorteilhafte Anwendung für Stro7nrichter-Repulsionsmaschinen betet sich in Walzwerken zum intrieb von sEalzenstraßen, insbesondere von Umkehrwalzenstraßen. Der Läufer der Repulsionsmaschine weist ein recht kleines Schwungmoment auf, einmal weil kein Stromwender mit seinem großen Werkstoffgewicht benötigt wird und ferner wenn die Läuferwicklung als einachsige Käfigwicklung, mit ihrem kleinen Werkstoffaufwand ausgeführt wird.
  • In Verbindung mit den großen hnfahr- und Bremsmomenten, die diese Maschine entwickelt, lassen sich damit sehr kleine Umsteuerungszeiten erreichen, wie sie mit Maschinen herkömmlicher Art nicht möglich sind. Um die Drehmoment sprünge beim Weiterschalten des Achsenwinkels weiter zu verkleinern, kann man in der Maschine mehr als drei Wicklungsstränge, z.B. 5, 7 oder irgend eine andere ungerade oder gerade Anzahl von Wicklungssträngen oder Anzapfungen bei Ausführung der Wicklung als geschlossene Wicklung anordnen und die Anschlüsse (und damit die Belastung) etwa gleichmäßig auf das Netz verteilen. Schaltet man zwischen Netz und Repulsionsmaschine einen Umformer, z.B. einen Synchron-Synchronumformer, so kann der Generator dieses Umformers für die gewünschte Phasenzahl ausgeführt und durch dessen Erregung die Drehzahl des Antriebes bei festgelegtem fchsenwinkel gesteuert werden. Gleichzeitig erreicht man damit eine symmetrische Belastung des Drehstromnetzes. Eine Erhöhung der Phasenzshl des Netzes kann auch auf andere bekannte Weise, z.3. mit Hilfe von Zusatzumspann-ern, erreicht werden. Die Drehzahl wird dann,wie bereits oben erwähnt, durch Veränderung der Spannung bei festem Achsenwirrlwel oder durch Veränderung des Achsenwinkels bei fester Spannung oder durch beides gesteuert.
  • 11 Ansprüche 6 Figuren

Claims (11)

  1. Patentansprüche 1. Stromrichter-Repulsionsmaschine mit einer einachsig kurzgeschlossenen Läuferwioklung lind einer mehrphasigen Ständerwicklung, die durch netzgeführte Stromrichter steuerbar so gespeist wird, daß die Ständerdurchflutungsachse jeweils um den Winkel zwischen den Phasenwicklungen kreisläufig weiterspringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung (1,2,3) über die Stromrichter an ein Drehstromnetz angeschlossen ist, indem die Anfänge der Ständerwickungsstränge (1,2,3) über je zwei Stromrichter (5,6; 7,8; 9510') (Thyristoren) in Gegenparallelschaltung an die Phasen (RST) des Drehstromnetzes und die zueinem Sternpunkt vereinigten Enden der Ständerwicklungsstränge über ein weiteres Stromrichterpaar (11,12) ebenfalls in GegCnparallelschaltung an den Mittelpunktleiter (Mp) des Drehstromnetzes geführt sind.
  2. 2. Stromrichter-Repulsionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Stromrichter (5-12) durch eine Vorrichtung mit oder ohne Kontakte steuerbar sind, die aus einem, mit dem Läufer gekuppelten und einem nicht umlaufenden, mechanisch oder elektrisch (z.B. durch Schaltung von Steuerspulengruppen) drehbaren Teil besteht und die den Winkel zwischen $tänder- und Läuferdurchflutungsachse (Achsenwinkel) bestimmt.
  3. 3. Stromrichter-Repulsíonsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine mit konstanter odPr nur in groben Stufen (z.B. durch Reihen-Parallel-Schaltung der Standerwicklung) stellbarer Spannung und durch Beeinflussung des Achsenwinkels betrieben wird.
  4. 4. Stromrichter-Repulsionsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsenwinkel auf einen ]ronstanten mittleren gtinstigen Wert (im Motor- oder Generatorbereich) eingestellt ist und daß die Maschine durch die stellbare Spannung konstanter Brequenz z.B. mit Anschnittsteuerung oder über einen stellbaren Umspanner oder einen Synchrongenerator (17) gesteuert wird, wobei dieser zweckmäßig eine Dämpferwicklung enthält, um die bei Belastung durch die Repulsionsmaschine auftretende St:romunsymmetrie zu beseitigen.
  5. 5. Stromrichter-Repulsionsmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwicklung (4) als einachsig kurzgeschlossene und vom Läuferblechpaket isolierte Käfigwicklung ausgeführt ist.
  6. -6. Stromrichter-Repulsionsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß je Stirnseite des Läufers und je Polpaar zwei voneinander isolierte Kurzschlußverbindungen (z.B. in Form von Kreisringabschnitten) die Hälfte aller Stäbe der einen Polteilung mit der zugehörigen Hälfte aller Stäbe der anderen Pclteilung zu einer einachsig wirkenden Käfigwicklung zusammenschließen.
  7. 7. Stromrichter-Repulsionsmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine bis etwa zur halben oder zur vollen synchronen Drehzahl als Repulsionsmaschine mit Reihenschlußverhalten und alsdann durch Daueranschluß aller Ständerwicklungsstränge an das Drehstromnetz als Mehrphaseninduktionsmaschine mit einachsig kurzgeschlossener Läuferwicklung betrieben wird.
  8. 8. Stromrichter-Repulsionsmaschine nach einem oder mehreren der Ans küche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß sie zum Betreiben von Nebezeugmotoren in Drehstromnetzen im motorischen und generatorischen Bereich bei allen Drehzahlen in beider Drehrichtungen verwendet wird.
  9. 9. Stromrichter-Repulsionsmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Betrieben von Fahrzeugen mit Brennkraftelektrischem Antrieb verwendet wird, wobei die Repulsionsmaschinen (13,14) die Fahrmotoren sind, die mit jeweils fest eingestellten Achsenwinkeln in beiden Drehrichtungen bzw. im Motor- und Generatorbereich in der gleichen Drehrichtung arbeiten und von einem mit konstanter Drehzahl (.E. von einem Dieselmotor (18) angetriebenen Synchrongenerator (17) mit stetig stellbarer Spannung gespeist werden.
  10. 10. Stromrichter-Repulsionsmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom richter-Repulsionsmaschinen als frequenzhaltende Wellengeneratoren (19) dienen, die ihre Blindleistung voll parallel arbeitenden spannungshaltenden Blindleistungsmaschinen (25,26) erhalten, die aus einer unabhängigen Energiequelle (29,30) angetrieben werden, solange die Wellengeneratoren (19) noch keine Leistung liefern.
  11. 11. Stromrichter-Repulsionsmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Betreiben von Walzenstraßen, insbesondere von Umkehrwalzenstraßen, unmittelbar oder mittelbar, z.B. über Synchron-Synchronumformer, an Drehstromnetzen im motorischen- und generatorischen Bereich bei allen Drehzahlen in beiden Drehrichtungen verwendet werden.
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DE19702018270 Pending DE2018270A1 (de) 1970-04-10 1970-04-10 Stromrichter-Repulsionsmaschine

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9301877U1 (de) * 1993-02-10 1994-03-10 Siemens AG, 80333 München Vorrichtung zur Energieversorgung und Verteilung, und zum Antrieb eines Unterseebootes

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DE9301877U1 (de) * 1993-02-10 1994-03-10 Siemens AG, 80333 München Vorrichtung zur Energieversorgung und Verteilung, und zum Antrieb eines Unterseebootes

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