DE479789C - Kompensierte Ein- oder Mehrphasen-Doppelkommutatormaschine zur Speisung eines Stromkreises veraenderlichen Widerstandes - Google Patents

Kompensierte Ein- oder Mehrphasen-Doppelkommutatormaschine zur Speisung eines Stromkreises veraenderlichen Widerstandes

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DE479789C
DE479789C DEA53161D DEA0053161D DE479789C DE 479789 C DE479789 C DE 479789C DE A53161 D DEA53161 D DE A53161D DE A0053161 D DEA0053161 D DE A0053161D DE 479789 C DE479789 C DE 479789C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K27/00AC commutator motors or generators having mechanical commutator
    • H02K27/20Structural association with a speed regulating device

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Kompensierte Ein- oder Mehrphasen-Doppelkommutatormaschine zur Speisung eines Stromkreises veränderlichen Widerstandes Um einen Ein- oder Mehrphasenstromkreis veränderlichen, Ohmschen oder induktiven Widerstandes Z mit einem Strom J zu speisen, der unabhängig von den Veränderungen des Widerstandes einem zweiten durch äußere Ursachen gegebenen Strom! annähernd proportional ist, also ungefähr = k . i (k = konstant) ist, kann man den Stromkreis an die Ankerklemmen einer gemischt erregten, kompensierten Kommutatormaschine anschließen, die zwei Erregerwicklungen hat. Der Strom i kann dabei konstante oder auch veränderliche Frequenz haben, stets aber sind die Frequenzen beider Ströme gleich. Die eine Erregerwicklung der Kommutatormaschine ist von ihrem Ankerstrom J durchflossen und so geschaltet, daß die vom Feld des Stromes J durch Rotation im Anker induzierte Spannung gegen den Strom J um einen Winkel phasenverschoben ist, der zwischen 9o und 27o° und vorzugsweise I8o° beträgt. Die gleiche Schaltvorschrift soll auch im. folgenden für jede Reihenschlußerregerwicklung bestehen. Die Windungszahl der Reihenschlußwicklung ist so groß zu wählen, daß beim größten betriebsmäßig verlangten Strom J max =k₧i max ihre Durchflutung AWhm ein Vielfaches der Durchflutung AWm ist, die erforderlich ist, um beim größten betriebsmäßig auftretenden Wert Zm des veränderlichen Widerstandes im Anker eine Spannurig gleich dem Spannungsabfall des Stromes Jm im gesamten Ankerkreis zu induzieren. Die Drehzahl der Kommutatormascbine kann konstant oder veränderlich sein, nur darf sie nicht so tief sinken, daß die Durchflutung AWm die Größenordnung von AWhm erreicht. Die Windungszahl der zweiten Erregerwicklung der Maschine, die vom Strom!, dem »primären Erregerstrom«, durchflossen ist, ist so zu bemessen, daß beim Strom im = ihre Durchflutung awm gleich der geometrischen Summe aus den Durchflutungen AWhm und AWm ist. Wir bezeichnen im folgenden stets die Durchflutung der Reihenschlußwicklung als Reihenschlußdurchflutung, die Durchflutung des primären Erregerstromes als primäre Durchflutung und die zur Induzierung der resultierenden, wirklich bestehenden Ankerspannung erforderliche Durchflutung als resultierende Durchflutung. Da AWm klein gegen AWhm ist, ist angenähert awm = - AWhm. Ist der veränderliche Widerstand kleiner als Zm, so ist bei gleichem Strom die resultierende Durchflutung AW kleiner als AWm und ebenfalls vernachlässigbar, es gilt also allgemein J=k i.
  • Das für beide Erregerwicklungen der Kommutatormaschine erforderliche Kupfergewicht entspricht der arithmetischen Summe AWhm+aw"; bei einer Maschine üblicher Bauart würde es dagegen nur der resultierenden Durchflutung AW"1 entsprechen, also nur einen Bruchteil des bei der betrachteten Erregermaschine erforderlichen Kupfergewichtes betragen. Gewicht und Raumbedarf der Erregerwicklungen der Maschine sind also außerordentlich groß gegenüber denen einer Ma schine normaler Bauart und gleicher Leistung, wodurch manchmal die Maschine wesentlich vergrößert und verteuert wird. Da ferner die primäre Durchflutung des Stromes i ebenfalls ein Mehrfaches der resultierenden Durchflutung ist, ist auch die der primären Erregerwicklung zuzuführende Erregerleistung ein Mehrfaches des für Maschinen normaler Bauart üblichen Wertes. Damit auch bei veränderlicher Frequenz, also wechselndem Widerstand der primären Erregerwicklung, der primäre Erregerstrom von den Vorgängen in der Maschine unabhängig und beispielsweise der speisenden Spannung proportional wird, kann man bekanntlich vor die Erregerwicklung einen großen konstanten Widerstand schalten. Größe und Verlust dieses Widerstandes wachsen nun mit der Erregerleistung der Kommutatormaschine.
  • Da der Verlust manchmal unzulässig groß werden kann, hat man vorgeschlagen, den primären Erregerstrom nicht über eine Erregerwicklung der Kommutatormaschine, sondern über die eine Erregerwicklung einer nach gleichen Richtlinien gebauten Hilfsmaschine zu leiten, deren Ankerkreis die primärc Erregerwicklung der Hauptmaschine speist. Da die Erregerleistung der Hilfsmaschine viel kleiner als ihre Ankerleistung ist, die gleich der Erregerleistung der Hauptmaschine ist, werden dadurch die Verluste im vorgeschalteten konstanten Widerstand sehr verkleinert. Der außerordentlich hohe Kupferaufwand für die Erregerwicklungen der Hauptmaschine bleibt aber bestehen.
  • Erfindungsgemäß soll nun dieser Nachteil dadurch vermieden werden, daß die Ankerkreise der beiden Kommutatormaschinen den veränderlichen Belastungswiderstand in Reihe speisen und daß die erste Maschine durch ihren Ankerstrom und den primären Erregerstrom i erregt wird, während die Erregerwicklung der zweiten Maschine in Nebenschluß an den Belastungswiderstand angeschlossen ist. Die Schaltung zeigt Abb. I, die sich auf ein Mehrphasensystem bezieht, in der aber der Einfachheit halber nur eine Phase gezeichnet ist. I ist der veränderliche Widerstand, dessen Veränderlichkeit bei konstanter Selbstinduktion beispielsweise durch eine Veränderung der Frequenz bedingt sein kann. z und 3 sind die beiden Kommutatormaschinen, deren Ankerkreise den Widerstand I in Reihe speisen. 4 ist die das Ankerfeld aufhebende Kompensationswicklung und 5 die Reihenschlußerregerwicklung der Maschine z; 6 ist die vom primären Erregerstrom durchflossene Erregerwicklung der gleichen Maschine. 7 ist die Kompensationswicklung und 8 die Erregerwicklung der' Maschine 3, die an einen Punkt des Belastungswiderstandes I, nämlich an die mit der Maschine a verbundenen Klemmen angeschlossen ist. Die punktiert gezeichnete Verbindung wird später erläutert. 9 ist die Antriebsmaschine der beiden Kommutatormaschinen, die von einem beliebigen Netz Io gespeist wird. Die Drehzahl darf wieder in beliebigen Grenzen schwanken, solange nur die im folgenden angegebenen Bedingungen eingehalten werden.
  • Da die Maschine z über die Wicklung 6 durch den primären Erregerstrom erregt wird, fließt in ihrem Ankerkreis ein Strom, der sich teils über den Ankerkreis I-7 der Maschine 3 und teils über deren Erregerkreis 8 schließt. Die Summe der Spannungen in dem geschiossenen Stromkreis 8-I-7 muß Null sein. Der im Erregerkreis 8 fließende Ström ist- also durch die Bedingung festgelegt, daß die von ihm im Anker der Maschine induzierte Spannung gleich dem gesamten Spannungsabfall im Kreis 7-I-8 ist. Die Maschine 3 ist nun so zu bemessen, daß bei jedem betriebsmäßig auftretenden Spannungsabfall im Widerstand I der Erregerstrom der Wicklung 8 -der Maschine 3, deren Ankerspannung die Summe der Spannungen im Kreis 7-I-8 zu Null werden läßt, klein gegenüber dem Strom der Wicklung I ist. Zur Vermeidung der Selbsterregung muß ferner auch Wicklung 8 einen solchen Wickelsinn besitzen, daß ein in dem genannten Kreis fließender Strom im Anker der Maschine 3 eine Spannung induziert, die zwischen 9o und 27o° und vorzugsweise I8o° gegen den Strom phasenverschoben ist. Wird nun ferner die Maschine 3 so entworfen, daß bei jedem betriebsmäßig auftretenden Zustand ihre Erregerspannung, also die Klemmenspannung der Wicklung 8, klein gegenüber der Ankerspannung der Maschine ist, so ist die Ankerspannung der Maschine 3 annähernd gleich dem Spannungsabfall im Widerstand I. Die Klemmenspannung der Maschine z ist bei Schaltung nach Abb. I gleich der Erregerspannung der Wicklung 8, also viel kleiner als der Spannungsabfall im Widerstand I. Würde dieser Widerstand nurvon der Maschine z gespeist, so wäre dagegen ihre Klemmenspannung gleich dem Spannungsabfall. im Widerstand. Durch die vorgeschlagene Schaltung wird also die im Anker der Maschine 2 zu induzierende Spannung und damit ihre resultierende Durchflutung und ihre Erregerleistung außerordentlich verkleinert. Die Windungszahl der Reihenschlußerregerwicklung 5 ist wieder so zu bemessen, daß ihre Durchflutung stets ein Mehrfaches der resultierenden Durchflutung ist. Die Durchflutung der Wicklung 5 ist dabei ange# nähert entgegengesetzt gleich der Durchflutung der Wicklung 6. Es ist also auch der Strom der Wicklung 5 und damit auch der des Widerstandes I angenähert proportional dem primären Erregerstrom der Wicklung 6. Die erforderliche Durchflutung der Wicklungen 5 und 6 ist infolge der Verkleinerung der resultierenden Durchflutung der Maschine viel kleiner als bei einer Erregermaschine der bisher bekannten Schaltung. Der für die Erregerwicklungen der Maschine 2 erforderliche Kupferaufwand ist also viel kleiner als bei der Haupterregermaschine der bisher bekannten Bauart. Das gleiche gilt für die Maschine 3, deren gesamte erregende Durchflutung ihrer Ankerspannung entspricht.
  • In der Schaltung nach Abb. I stören zwei Nebeneinflüsse die verlangte Proportionalität zwischen dem Strom der Wicklung 6 und dem des Widerstandes I. Beide Störungseinflüsse können durch geeignete Bemessung zwar klein gehalten, aber nicht ganz beseitigt werden. Der Strom des Widerstandes I unterscheidet sich nämlich von dem der Wicklung 5 um den Strom in der Erregerwicklung 8, und ferner unterscheidet sich die Durchflutüng der Wicklung 5 von der der Wicklung 6 um die resultierende Durchflutung der Maschine z. Beide Störungseinflüsse können durch zusätzliche Maßnahmen annähernd beseitigtwerden. Wenn nämlich die Maschinengruppe mit konstanter Drehzahl läuft und wenn die Maschine 3 unterhalb der Sättigungsgrenze arbeitet, ist der Strom der Wicklung 8 der im Anker der Maschine 3 induzierten Spannung, also angenähert auch der an ihren Ankerklemmen bestehenden Spannung, proportional. Der durch den Strom der Erregerwicklung 8 bedingte Störungseinfluß kann deshalb beseitigt werden, wenn nach Abb. 2 eine weitere Erregerwicklung II der Maschine 2 mit einem der Ankerspannung der Maschine 3 proportionalen Strom gespeist wird. Die Proportionalität zwischen. Spannung und Strom kann durch Zwischenschaltung eines konstanten Widerstandes I2 entsprechender Größe erreicht werden. Im übrigen gelten für Abb. 2 die gleichen Bezeichnungen wie für Abb. I. In beiden Abbildungen ist die Durchflutung der Wicklung 6 durch die gleiche äußere Ursache festgelegt und demnach bei den Anordnungen der beiden Abbildungen gleich. Dasselbe gilt für die resultierende Durchflutung der Maschine, welche durch die zu induzierende Ankerspannung festgelegt ist. Deren geringe Änderungen infolge der geringen Änderung des Ankerstromes, welche der Schaltungsunterschied zwischen den Abb. I und 2 bedingt, können vernachlässigt werden. Die Durchflutung der Wicklung 5 unterscheidet sich also in Abb. 2 von der nach Abb. I um den Durchflutungsbeträg der Wicklung II. Es unterscheidet sich also bei Abb.2 der Strom der Wicklung 5 vom gleichen Strom der Abb. I um einen der Ankerspannung der Maschine 3 proportionalen Betrag, und dieser Betrag ist bei entsprechender Bemessung gleich dem Strom der Wicklung B. Um den gleichen Betrag ändert sich auch der Strom des Widerstandes I in Abb. 2 gegenüber dem in Abb. I. Da nun bei Schaltung nach Abb. I der Strom des Widerstandes I sich um diesen Betrag von dem verlangten Wert entfernte, wird der Fehler, den in Abb. I der Strom der Wicklung 8 verursacht, durch die Erregerwicklung II der Abb. 2 ausgeglichen. Der durch die resultierende Durchflutung der Maschine 2 bedingte Fehler kann dadurch vermieden werden, daß eine Erregerwicklung 13 der Maschine über einen großen konstanten Widerstand I4 mit einem der Ankerspannung der Maschine proportionalen Strom erregt wird. Wird durch entsprechende Bemessung des Widerstandes I4 und der Windungszahl der Wicklung 13 deren Durchflutung für einen Betriebspunkt gleich der resultierenden Durchflutung der Maschine 2 eingestellt, so gilt dies, solange Maschine 2 mit konstanter Drehzahl und unterhalb der Sättigungsgrenze arbeitet, für alle Werte des primären Erregerstromes und des veränderlichen Widerstandes I. Wenn aber die Durchflutung der Wicklung I3 gleich der resultierenden Durchflutung der Maschine 2 ist, ist die geometrische Summe der Durchflutungen der Wicklungen 5, 6 und II gleich Null, und der störende Einfluß der resultierenden Durchflutung der Maschine ist beseitigt. Oft genügt es, nur einen der genannten Störungseinflüsse auszuscheiden. Die Ströme der Wicklungen II und I3 können vernachlässigbar klein gehalten werden. Der Strom der Erregerwicklung 8 der Maschine 3 kann schließlich noch dadurch verkleinert werden, daß eine weitere Erregerwicklung der Maschine 3 mit einem der Ankerspannung der Maschine proportionalen-Strom gespeist wird.
  • Bei Schaltung nach Abb. i ist, wie erwähnt, die Ankerspannung der Maschine 3 annähernd gleich dem Spannungsabfall im Widerstand i, die Ankerspannung der Maschine 2 ist gleich der Erregerspannung der Maschine 3, also außerordentlich klein. Es kann nun vorteilhaft sein, die Spannungsbelastung der Maschine 3 zu verkleinern und die der Maschine 2 zu vergrößern, beispielsweise deshalb, weil sonst die Spannung der Maschine 3 unzulässig groß würde. Eine beliebige Aufteilung des Spannungsabfalles im Widerstand i auf beide Maschinen kann dadurch erreicht werden, daß die Erregerwicklung 8 nicht an die mit den Ankerklemmen der Maschine 2 verbundenen Klemmen des Widerstandes, sondern an irgendeinen Punkt des Widerstandes angeschlossen ist. Da die Erregerspannung der Wicklung 8 stets verschwindend klein ist, ist auch die Spannung zwischen den Anschlußpunkten der Erregerwicklung verschwindend klein. Wird also die Erregerwicklung 8, wie in Abb. I punktiert angedeutet, in der Mitte des Widerstandes I angeschlossen, so wird die Ankerspannung der Maschine 3 gleich dem halben Spannungsabfall des Widerstandes I, die andere Hälfte des Spannungsabfalles wird durch die Maschine 2 gedeckt.
  • Ebenso wie die bisher bekannte Einzelkommutatormaschine, eignet sich auch die neu vorgeschlagene Doppelkommutatormaschine besonders als Doppelerregermaschine zur Speisung der Erregerwicklung von Kommutatorhintermaschinen, die an die Schleifringe von Asynchronmaschinen angeschlossen sind. Der primäre Erregerstrom der Doppelerregermaschine ist dadurch festgelegt, daß ihre primäre Erregerwicklung von der Schleifringspannung des Hauptmotors oder auch eines asynchronen Hilfsmotors oder von der Kommutatorspannung eines Frequenzwandlers über Ohmsche oder induktive Widerstände gespeist wird. Die primäre Erregerwicklung kann auch in Reihen oder Parallelschaltung von zwei oder mehr der genannten Spannungsquellen gespeist oder auch schließlich in einzelne Wicklungen unterteilt sein, die von einzelnen der genannten Spannungen gespeist werden.
  • Die Klemmenspannung jeder Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine verläuft (vgl. Patent 241 188), in Abhängigkeit von der Schlüpfung .aufgetragen, nach einer Kurve, welche von der der Schleifringspannung des Hauptmotors zwar verschieden ist, aber doch so gelegt werden kann, daß der Maximalwert der Abweichung beider Spannungen im ganzen Regelbereich viel kleiner als die maximale Erregerspannung der Hintermaschine ist. Erfindungsgemäß soll deshalb die Spannung, welche die Doppelerregermaschine zur Speisung der Erregerwicklung liefern muß, dadurch verkleinert werden, daß in Reihe zum Ankerkreis der Doppelerregermaschine die gegebenenfalls zweckmäßig transformierte Schleifringspannung des Hauptmotors geschaltet wird, so daß diese einen Teil der Erregerspannung der Hintermaschine deckt. Die Schaltung zeigt Abb. 3, in der der primäre Erregerstrom der Doppelerregermaschine von der Kommutatorseite eines Frequenzwandlers über einen konstanten Widerstand zugeführt wird; der primäre Erregerkreis kann aber auch in einer der anderen oben angegebenen Schaltungen erregt werden. I ist das primäre Netz, 2 die Asynchronmaschine, 3 deren Kommutatorhintermaschine mit der das Ankerfeld aufhebenden Kompensationswicklung 4 und der Reihenschlußerregerwicklung 5. Diese letzte Erregerwicklung kann bei manchen Ausführungen auch wegfallen. 6 ist die von der Doppelerregermaschine 7-8 gespeiste Erregerwicklung. 9 ist die Kompensationswicklung der Maschine 7 und IO ihre Reihenschlüßerregerwicklung, II die vom primären Erregerstrom gespeiste Erregerwicklung. 12 ist die Kompensationswicklung der Erregermaschine 8 und 13 ihre Erregerwicklung. Die Wicklung II ist über einen konstanten großen Widerstand 16 an die Kommutatorseite eines Frequenzwandlers 17 angeschlossen, der primär über einen Transformator 18 von der Netzspannung gespeist wird. Der Strom dieses Kreises ist also konstant, auch wenn sich der -Widerstand der Wicklung - II bei einem Wechsel der Schlupffrequenz des Hauptmotors ändert. Der Strom kann aber, z. B. durch übersetzungsänderung des Transformators 18, nach Größe und Phasenlage auf jeden Wert eingestellt werden. Diesem Strom ist, wie früher erläutert, der Strom der Wicklung 6 annähernd proportional, auch wenn deren induktiver Widerstand bei wechselnder Schlüpfung des Hauptmotors stark schwankt. Durch Regelung des primären Erregerstromes der Maschine 7 können also der Strom der Wicklung 6 und damit die Schlüpfung und die Phasenkompensation des Hauptmotors beliebig geregelt werden. Mit der Schlüpfung ändert sich die Klemmenspannung der Wicklung 6. Wenn diese Spannung bei großer Schlüpfung sehr groß wird, muß auch, solange der noch zu erläuternde Transformator fehlt, die Doppelerregermaschine sehr reichlich bemessen werden, damit die früher erläuterten, für ihre Wirkungsweise unerläßlichen Bedingungen eingehalten werden können. Eine wesentliche Verkleinerung der Doppelerregermaschine ist aber möglich, wenn in ihren Ankerkreis über den Transformator 14 die Schleifringspannung des Hauptmotors eingeschaltet wird. Auch wenn der -Transformator 14 konstantes Übersetzungsverhältnis hat, können seine Schaltung und sein Übersetzungsverhältnis so gewählt werden, daß bei einer bestimmten Schlüpfung des Hauptmotors die Sekundärspannung des Transformators gleich und entgegengerichtet der Erregerspannung der Wicklung 6 ist, so daß bei dieser i Schlüpfung die Ankerspannung der Maschine 8, die zur Aufrechterhaltung des Stromes der Wicklung 6 erforderlich ist, annähernd zu Null wird. Beträgt die Schlüpfung, bei der dies der Fall ist, etwa ''1g der i maxünalen Schlüpfung des Hauptmotors, so ist bekanntlich im ganzen Regelbereich zwisehen maximaler Schlüpfung und Schlüpfung o die Differenz zwischen der Erregerspannung der Wicklung 6 und der Sekundärspannung des Transformators 14 viel kleiner als die größte in diesem Bereich auftretende Erregerspannung der Wicklung 6. Es ist also auch in diesem Bereich die maximale Spannung der Erregermaschine 8, die zur Aufrechterhaltung des durch den primären Erregerstrom der Maschine 7 vorgeschriebenen Stromes der Wicklung 6 notwendig ist, viel kleiner, als wenn der Transformator i4 nicht vorhanden wäre. Wird mit veränderlicher Schlüpfung die Übersetzung des Transformators 14 geändert, -so kann die erforderliche Ankerspannung der Maschine 8 noch weiter verkleinert werden. Wenn aber die Schlüpfung ihr Vorzeichen wechselt, ist bei unveränderter Schaltung die Differenz aus Erregerspannung der Wicklung 6 und Sekundärspannung. des Transformators 14 größer als die Spannung der Wicklung 6. Bei wechselndem Vorzeichen der Schlüpfung ist also die Einschaltung des Transformators 14 zwecklos, wenn nicht bei jedem Durchgang durch die synchrone Drehzahl der Wickelsinn seiner primären oder seiner sekundären Wicklung umgekehrt wird, so daß seine Sekundärspannung sowohl über- wie untersynchron der Erregarspannung der Wicklung 6 entgegengerichtet ist. In Abb.3 ist zu diesem Zweck die Sekundärwicklung des Transformators I4 für das doppelte der erforderlichen Spannung bemessen, und es ist das eine Ende des äußeren Stromkreises an die Mitte der Wicklung, das andere Ende je nach Stellung der Schalter i 5a und 15b an das eine oder das andere Ende der Wicklung angeschlossen. Die entsprechende Schaltung ist für die Umschaltung der Primärwicklung möglich. Durch den Schalter 15c kann der Transformator überbrückt werden, was in der Nähe der synchronen Drehzahl vorteilhaft sein kann. Die Schalter 15a und 15 b werden dabei zweckmäßig geöffnet. Statt den Transformator sekundär zu überbrücken, kann auch seine Primärwicklung im Bereich des Synchronismus von den Schleifringen abgeschaltet und kurzgeschlossen werden. I9 ist die Antriebsmaschine der Doppelerregermaschine.
  • Die Wendepole der Kommutatorhintermaschine werden bekanntlich oft von einem Strom erregt, welcher der resultierenden erregenden Durchflutung der Hauptpole der Hintermaschine proportional ist. Für gegebene Phasenlage der Durchflutung der Hauptpole muß der Strom der Wendepole bei negativer Schlüpfung entgegengesetzte Richtung haben als bei positiver Schlüpfung. Setzt sich die Durchflutung der Hintermaschine, wie in Abb. 3, aus den Durchflutungen der Wicklungen 5 und 6 zusammen, muß auch der Strom der Wendepole entsprechende Komponenten führen. Dem Strom der Wicklung 6 ist in Abb.3 der Primärstrom des Transformators 14 proportional, und dieser Strom hat infolge der Umschaltung im Sekundärkreis des Transformators, verglichen mit dem Strom der Wicklung 6, bei negativer Schlüpfung entgegengesetzte Richtung als bei positiver Schlüpfung. Wird der Transformator I4 nicht sekundär, sondern primär umgeschaltet, so gilt das gleiche für den vor dem Schalter fließenden Primärstrom des Transformators. Der Primärstrom des Transformators 14 kann deshalb zur Erregung der Wendepole der Hintermaschine dienen. Eine Umschaltung der Wendepolwicklung bei Durchgang durch Synchronismus ist nicht erforderlich. Schließlieh kann der Primärstrom des Transformators 14 um eine der Durchflutung der Erregerwicklung 5 der Hintermaschine proportionale Komponente vergrößert werden, so daß er der gesamten erregenden Durchflutung der Kommutatorhintermaschine 3 proportional ist. Dies ist der Fall, wenn der Transformator 14 mit einer dritten, vom Ankerstrom des Hauptmotors durchflossenen Wicklung ausgestattet wird. Da, von der magnetisierenden Durchflutung abgesehen, die Durchflutung der Primärwicklung des Transformators entgegengesetzt gleich der geometrischen Summe der Durchflutungen der Sekundär- und der Tertiärwicklung ist, ist auch der Primärstrom des Transformators der resultierenden Durchflütung der Hintermaschine proportional, wenn sich die Windungszahlen der Sekundär- und Tertiärwicklung des Transformators wie die Windungszahlen der Wicklungen 6 und 5 der Hintermaschine verhalten. Erfolgt die Umschaltung des Transformators 14 auf der Sekundärseite, so muß, wenn das Vorzeichen der Schlüpfung wechselt, auch die Stromrichtung der Tertiärwicklung umgekehrt werden. Da der Strom des Hauptmotors meist sehr hoch ist, wird die Änderung der Stromrichtung leichter ausführbar, wenn der Ankerstrom nicht unmittelbar über die Tertiärwicklung geleitet, sondern vorher durch einen weiteren Transformator auf kleineren Strom transformiert wird. Statt den Ankerstrom einer dritten Wicklung des Transformators 14 zuzuführen, kann er schließlich in dessen Sekundärwicklung über den Strom der Wicklung- 6 der Hintermaschine überlagert werden. Damit ergibt sich die Schaltung der Abb. 4, in welcher der Einfachheit halber die Doppelerregermaschine weggelassen und nur der äußere Teil ihres Ankerkreises gezeichnet ist. Die Bezeichnungen sind die gleichen wie in Abb. 3. 22 ist der Transformator, der den Ankerstrom des Hauptmotors auf kleineren Wert transformiert. Seine Sekundärwicklung ist offen geschaltet und mit einem Ende an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 14, mit dem anderen Ende an die gemeinsame Klemme der Schalter i 5a und i 5b angeschlossen. Die Größe des Stromes in der Wicklung 6 ist durch die Erregermaschinen festgelegt. Der Sekundärstrom des Transformators 22 schließt sich also, je nach Lage der Schalter, über den Schalter 15a und IS b. ES überlagert sich also in der einen Hälfte der Sekundärwicklung des Transformators 14 über den Strom der Wicklung 6 ein Ström, der sich bei entsprechender Bemessung des Transformators 22 zum Strom der Wicklung 6 verhält wie die Durchflutung der Wicklung 5 zu der der Wicklung 6. Der Primärstrom des Transformators 14 ist also der resultierenden Durchflutung der Hintermaschine 3 proportional; wenn das Vorzeichen der Schlüpfung wechselt, kehrt der Strom infolge der Betätigung der Schalter I 5a und 15v seine Richtung gegenüber der resultierenden Durchflutung der Maschine 3 um, er kann also ohne zusätzliche Umschaltungen über die Wicklung 2o die Wendepole der Hintermaschine erregen. Durch öffnen des Schalters 21 kann in der Nähe des Synchronismus die Wendepolerregung unterbrochen und der Transformator I4 wirkungslos gemacht werden. Zweckmäßig wird dabei gleichzeitig entweder seine primäre oder seine sekundäre Wicklung kurzgeschlossen. Die Betätigung der Schalter 15 und 21 kann selbsttätig erfolgen, z. B. durch einen Asynchronmotor, der an die Schleifringe des Hauptmotors angeschlossen wird, so daß sein Drehmoment mit dem Vorzeichen der Schlüpfung des Hauptmotors seine Richtung ändert. Soll die Betätigung der Schalter erst oberhalb einer bestimmten Schlüpfung erfolgen, so darf das Drehmoment des Motors erst bei dieser Schlüpfung den zur Betätigung des Schalters erforderlichen Wert erreichen. Da in Abb.3 der primäre Erregerstrom der Wicklung II dem Strom der Wicklung 6 proportional ist, kann auch dieser primäre Erregerstrom mittelbar oder unmittelbar zur Erregung der Wendepole herangezogen werden.
  • Zur Erreichung günstiger Kommutierung können die Wendepole der Hintermaschine auch mit einem Strom erregt werden, welcher der Erregerspannung der Hintermaschine proportional ist. Die Erregerwicklung der Wendepole kann zu diesem Zweck unter Zwischenschaltung von konstantem Widerstand an die Klemmen der Erregerwicklung 6 (Abb. 3) der Hintermaschine angeschlossen werden, so daß sie im Nebenschluß zum Erregerkreis der Hintermaschine liegt. Da oft der Strom der Wendewicklung nicht vernachlässigbar klein ist, ist dabei darauf zu achten, daß durch den Anschluß dieser Wicklung sich der Erregerstrom der Wicklung 6 nicht von dem durch die Doppelerregermaschine vorgeschriebenen Wert entfernt. Diese Gefahr wird vermieden, wenn die Wendepolwicklung an diejenigen Klemmen der Erregerwicklung 6> angeschlossen wird, welche mit dem Anker der Erregermaschine 8 (Abb. 3) verbunden sind, wenn die Erregerwicklung der Wendepole also an die Verbindungsleitungen der Wicklungen 6 und I2 angeschlossen wird. Der Strom der Wicklung 6 soll ja proportional dem primaren Erregerstrom der Wicklung II sein, der selbst dem Strom der Wicklung IO wenigstens angenähert proportional ist. Da durch die Abzweigung eines Stromes beliebiger Größe zwischen der Wicklung 6 und der Wicklung I2 das Verhältnis der Ströme der Wicklungen 6 und IO nicht beeinflußt wird, kann also an der genannten Stelle ein Strom beliebiger Größe zur Speisung der Wendepole abgezweigt werden, ohne daß sich dadurch der Strom der Wicklung 6 ändert. Da die Klemmenspannung der Wicklung 13 sehr klein ist, ist in Abb.3 bei geschlossenem Schalter 15c die Spannung an der Verbindungsleitung 6-1z annähernd gleich der Spannung der Wicklung 6. In einem an die Verbindungsleitung 6-12 angeschlossenen Stromkreis konstanten Widerstandes fließt also ein der Spannung der Erregerwicklung 6 proportionaler Strom. Wird dagegen der Schalter 15c bei geschlossenem Schalter i 5a oder 15b geöffnet, so unterscheiden sich die Spannung der Wicklung 6 und die Spannung an der Verbindungsleitung 6-I2 um -die Sekundärspannung des Transformators I4, so daß auch der an die Verbindungsleitung 6-I2 angeschlossene Wendepolerregerkreis konstanten Widerstandes nicht einen der Erregerspannung der Hintermaschine proportionalen Strom führt; der Strom ist vielmehr der Differenz aus der Erregerspannung der Wicklung 6 und der Sekundärspannung des Transformators I4 proportional. Der Einfuß der Sekundärspannung des Transformators I4 auf den Strom des Wendepolerregerkreises der Hintermaschine, der an die Verbindungsleitung 6-i2 angeschlossen ist, wird aber beseitigt, wenn der Transformator 14 nicht, wie gezeichnet, zwischen die Wicklungen 6 und i o, sondern zwischen die Anschlußpunkte des Wendepolerregerkreises und die Wicklung 12 eingeschaltet wird. In diesem Fall ist die Spannung an den Klemmen des Wendepolerregerkreises angenähert gleich der Spannung der Erregerwicklung 6, unabhängig von der Größe der Sekundärspannung des Transformators 14. In einzelnen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Ankerstrom des Hauptmotors über eine weitere Erregerwicklung der Erregermaschine 7 (Abb. 3) zu führen. Da die Durchflutung der Wicklung II durch äußere Ursachen gegeben und die resultierende Durchflutung der Maschine 7 stets klein ist, muß sich, wenn durch eine weitere Erregerwicklung eine dem Ankerstrom des Hauptmotors proportionale Durchflutungskomponente in der Maschine erregt wird, die Durchflutung der Reihenschlußwicklung Io um den gleichen Betrag ändern; der Strom der Wicklung 6 der Hintermaschine wird also vom Ankerstrom des Hauptmotors abhängig, wodurch auch ohne besondere Reihenschlußerregerwicklung der Hintermaschine deren Durchflutung vom Ankerstrom des Hauptmotors abhängig wird.
  • Ein besonderer Vorteil der Schaltung nach Abb.3 und 4 besteht noch darin, daß dabei die primäre Erregerleistung der Maschine 7 oft außerordentlich klein ist, so daß der primäre Erregerstrom durch unmittelbare Einschaltung von Schnellreglern gesteuert werden kann, auch wenn diese nur für geringere: Steuerleistung bemessen sind. Beispielsweise kann dadurch die Leistung des Hauptmotors von der Schlüpfung unabhängig und konstant gehalten werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Kompensierte Ein- oder Mehrphasen-Doppelkommutatormaschine zur Speisung eines Stromkreises veränderlichen Widerstandes mit einem Strom, welcher einem durch äußere Ursachen festgelegten primären Erregerstrom konstanter oder veränderlicher Frequenz proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerkreise der beiden Kommutatormaschinen (2 und 3, Abb. I) den Belastungswiderstand in Reihe speisen, und daß die erste Maschine (2) durch ihren Ankerstrom und den primären Erregerstrom. erregt wird, während die Erregerwicklung (8) der zweiten Maschine (3) im Nebenschluß an den Belastungswiderstand (I) angeschlossen ist.
  2. 2. Doppelkommutatormaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Maschine (2) zusätzlich mit einem der Ankerspannung der zweiten Maschine (3) proportionalen Strom erregt wird.
  3. 3. Doppelkommutatormaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Maschinen oder beide zusätzlich mit einem ihrer eigenen Ankerspannung proportionalen Strom erregt werden.
  4. 4. Doppelkommutatormaschine nach Anspruch I als Doppelerregermaschine zur Speisung einer Erregerwicklung einer mit einem Asynchronmotor in Kaskade geschalteten Kommutatorhintermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in dem großer Schlüpfung entsprechenden Teil des Regelbereiches in Reihe zur Döppelerregermaschine die gegebenenfalls über einen Transformator konstanten oder veränderlichen Übersetzungsverhältnisses transformierte Schleifringspannung des Hauptmotors eingeschaltet ist.
  5. 5. Doppelerregermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberspannungs- oder Unterspannungswicklung des die Schleifringspannung umsetzenden Transformators bei übersynchronem Lauf des Hauptmotors mit gegenüber dem untersynchronen Lauf entgegengesetztem Wickelsinn eingeschaltet ist.
  6. 6. Doppelerregermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrom des die Schleifringspannung umsetzenden Transformators über die Wendepole der Kommutatorhintermaschine geführt ist.
  7. 7. Doppelerregermaschine nach Anspruch 4 zur Speisung einer Kommutatorhintermaschine mit Verbunderregung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sekundärwicklung des Transformators oder in einer auf dem Transformator angebrachten besonderen Tertiärwicklung ein dem Ankerstrom des Hauptmotors proportionaler Strom fließt. B.
  8. Doppelkommutatormaschine nach Anspruch I als Dappelerregermaschine zur Speisung einer Erregerwicklung einer mit einem Asynchronmotor in Kaskade geschalteten Kommutatorhintermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung der Wendepole der Kommutatorhintermaschine unter Zwischenschaltung von großem konstanten Widerstand an die mit dem Anker der zweiten Erregermaschine verbundenen Klemmen der Erregerwicklung der Hintermaschine angeschlossen ist.
  9. 9. Doppelkommutatormaschine nach Anspruch i als Doppelerregermaschine zur Speisung einer Erregerwicklung einer mit einem Asynchronmotor in Kaskade geschalteten Kommutatormaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erregermaschine zusätzlich durch den Ankerstrom des Hauptmotors erregt wird.
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