DE538303C - Frequenzwandler zur willkuerlichen Verteilung der Verbraucherenergie auf zwei mehrphasige Netze, Kraftwerke oder Kraftwerksgruppen - Google Patents

Description

Wenn ein Abnehmer elektrischer Arbeit sich an ein mehrphasiges Wechselstromnetz anschließt, welches von zwei Kraftwerken gespeist wird, so kann er aus kaufmännischen 5 oder technischen Gründen wünschen, selbst bestimmen zu können, zu welchen Anteilen JV₁, JV₂ seine Leistung JV_C sich auf die Kraftwerke verteilen soll. In Abb. ι ist beispielsweise der einfache Fall zugrunde gelegt, daß zwei

ίο ungefähr gleich große Kraftwerke y4 und B den Abnehmer C beliefern, welcher an einer Verbindungsleitung der Kraftwerke angeschlossen ist.
Das Schaubild der Abb. 2 zeigt, welche Belastungen der beiden Kraftwerke bei gegebener Gesamtbelastung sich einstellen, die nach rechts abfallende Gerade zeigt die Charakteristik (Frequenz V_x abhängig von der Leistung N_A) des Kraftwerkes A, die nach links abfallende Gerade die entsprechende Charakteristik des Kraftwerkes B. Bei letzterer ist die Leistung von rechts nach links aufgetragen. Der Abstand der beiden vertikalen Nullinien α und b ist die augenblickliehe Gesamtbelastung JV beider Kraftwerke einschließlich der Leistung JV_C. Der Schnittpunkt P liefert in bekannter Weise die beiden Leistungen N_a und Nb, welche sich von selbst unter dem Einfluß der Kraftmaschinenregler einstellen (natürliche Belastungsverteilung) . Damit sind aber auch die Anteile JV₁ und JV₂ festgelegt, zu welchen JV_C von beiden Kraftwerken geliefert wird, so daß die gewünschte Verteilung nur dadurch erreicht werden kann, daß eines der beiden Kraftwerke oder beide auf Wunsch des Abnehmers ihre Regler verstellen.

Um einem an zwei Kraftwerke angeschlossenen Abnehmer die Möglichkeit zu geben, die von ihm benötigte Energie willkürlich auf die beiden Kraftwerke zu verteilen, wird gemäß der Erfindung ein Phasenzahltransformator mit mindestens einem mehrschenkligen Eisenkern mit feststehenden Wicklungen als Frequenzwandler (Leistungsschieber) verwendet, dessen Primärwicklung an das eine und dessen vielphasige Sekundärwicklung über eine Kommutierungseinrichtung an das andere Netz angeschlossen ist, wobei die Kommutierungseinrichtung mit einer Geschwindigkeit betätigt wird, die der gewünschten Verteilung der Verbrauchsenergie auf die beiden Kraftwerke entspricht.

Die Wirkungsweise einer derartigen Einrichtung veranschaulicht Abb. 3, welche mit Abb. 2 übereinstimmt mit dem Unterschied, daß jetzt beide Frequenzen an der Anzapfstelle des Verbrauchers C etwas verschieden sind. Das Kraftwerke arbeitet in dem in der Abb. 3 dargestellten Belastungsfalle mit einer etwas höheren Frequenz (Betriebspunkt P der Charakteristik) als das Kraftwerk B (Betriebspunkt Q der Charakteristik). Wie die Abb. 3 zeigt, ist jetzt die Belastung

des Kraftwerkes A gegenüber der in der Abb. 2 dargestellten natürlichen Belastung gefallen (Na'< Na), diejenige des anderen Kraftwerkes entsprechend gestiegen. Zur praktischen Verwirklichung dieses Gedankens könnte man nun zwar auch die zum Kraftwerk^ führende Leitung an den Ständer, die zum Kraftwerks führende Leitung an den Läufer einer asynchronen Maschine ίο anschließen, oder umgekehrt, und den Läufer entsprechend der Frequenzdifferenz langsam drehen. Diese Vorrichtung würde aber zwei Nachteile besitzen.

Erstens müßte dem Läufer eine wenn auch gegenüber der Durchgangsleistung verhältnismäßig kleine mechanische Leistung zugeführt bzw. entnommen werden, zweitens würde die Durchgangsleistung transformatorisch zwischen zwei Wicklungen übertragen, welche gegeneinanderbewegt werden und in Nuten eingebettet sein müssen, was bei größeren Leistungen zu teuren Konstruktionen führen würde.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung durch die Verwendung eines ruhenden Phasenzahltransformators in Verbindung mit einer umlaufenden Kommutierungseinrichtung. Das eine Netz wird an drei Punkten der Primärwicklung des Phasenzahltransformators, einer feststehenden, eisengeschlossenen Drehfeldwicklung, angeschlossen. Die vielphasige Sekundärwicklung des Phasenzahltransformators liegt an einem festen Kommutator. Auf dem Kommutator schleift ein dreiphasiger umlaufender Bürstensatz, welcher über Schleifringe mit dem anderen Netz in Verbindung steht. Eine derartige Anordnung wirkt in bekannter Weise als Frequenzwandler, welcher Leistung von einem Netz ins andere überträgt, ohne selbst Leistung zu erzeugen oder (abgesehen von den Verlusten) zu verbrauchen. Die Drehzahl der Bürsten entspricht der Frequenzdifferenz. Der Abnehmer kann entweder an den Primärklemmen oder an den Sekundärklemmen des Frequenzwandlers angeschlossen sein.

Die Drehfeldwicklung braucht nicht, wie es zunächst scheinen könnte, in Nuten untergebracht zu werden. Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem dies nicht der Fall ist und welches daher für große Leistungen geeignet ist. Hier ist die an den Kommutator angeschlossene Wicklung erzeugt durch eine I2phasige Polygonschaltung, welche durch Unterteilung zu einer beliebig vielphasigen (im Beispiel 24phasigen) mit großer Annäherung gemacht werden kann. Die I2phasige Schaltung kommt nach Abb. 4 durch elektrische Verkettung zweier primär an die eine Leitung» angeschlossener Dreischenkeltransformatoren A und'.B zustande.

Die Primärwicklung V, b", V" des Transformators A ist in Stern, diejenige c', c", c'" des Transformators B in Dreieck geschaltet. Die Sekundärwicklungen a", d", d'" und e', e", e'" sind in der gezeichneten Weise zu einer Polygpnschaltung vereinigt. Die Anzapfstellen ι bis 24 der Wicklung sind mit den gleichbezifferten Stegen des Kommutators f verbunden. Auf diesem schleifen die Bürsten g', g"> g"\ welche über die Schleifringe h mit der anderen Leitung k in Verbindung stehen. Das Vektordiagramm der Spannungen am Kommutator zeigt Abb. 5.

Das vielphasige Spannungspolygon kann auch auf andere Weise erzeugt werden. So z. B. zeigt Abb. 6 das Schema einer 24phasigen Anordnung mittels der allgemeinen Zickzackschaltung eines Transformators. Es kann die Zickzackschaltung auch bei zwei Transformatoren Verwendung finden. So zeigt Abb. 7 ebenfalls eine 24phasige Anordnung, bei welcher die ausgezogenen Linien die Spannungsvektoren des einen, die gestrichelten Linien die Vektoren des anderen Transformators darstellen. Homologe Spannungen beider Transformatoren sind um 30⁰ gegeneinander verdreht, z. B. dadurch, daß die Primärwicklung des einen in Stern, diejenige des anderen in Dreieck geschaltet ist.

Statt-des Kommutators können nach der Erfindung auch Einzelschalter verwendet werden, es sind dann jeweils drei einpolige oder ein dreipoliger Einzelschalter eingeschaltet. Die Gesamtzahl der dreipoligen Schalter ist dabei gleich der Phasenzahl. Die Ein- bzw. Ausschaltung erfolgt zyklisch.

Die Erfindung' ist nicht nur auf zwei Netze oder zwei Kraftwerke beschränkt, sondern es können auch mehrere Kraftwerke verwendet werden, sofern die Kraftwerke in zwei Kraftwerksgruppen mit unter sieh gleichen und parallel arbeitenden Kraftwerken zusammengefaßt werden können. Der Frequenzwandler gemäß der Erfindung verbindet dann jeweils zwei Kraftwerksgruppen.

Claims (4)

1. Patentansprüche■

   i. Frequenzwandler zur willkürlichen Verteilung einer Verbraucherenergie auf zwei mehrphasige Netze, Kraftwerke oder Kraftwerksgruppen, die mit annähernd gleicher Frequenz arbeiten, gekennzeichnet durch einen an der Verbraucherstelle angeordneten ruhenden Phasenzahltransformator mit mindestens einem mehrschenkligen Eisenkern, dessen Primärwicklung an das eine Netz und dessen vielphasige Sekundärwicklung an das andere Netz über eine Kommutierungsein- iao richtung angeschlossen ist; die mit einer der gewünschten Verteilung der Ver-

   braucherenergie auf die beiden Kraftwerke entsprechenden Geschwindigkeit betrieben wird.
2. 2. Frequenzwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielphasenschaltung des Frequenzwandlers in einer Polygon- oder allgemeinen Zickzackschaltung besteht.
3. 3. Frequenzwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielphasenschaltung des Frequenzwandlers durch Vereinigung zweier Transformatoren geschaffen ist, deren Primärwicklungen in Stern bzw. Dreieck geschaltet sind.
4. 4. Frequenzwandler nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator des Frequenzwandlers aus einer Reihe von Einzelschaltern besteht, die durch eine umlaufende Schaltwalze zyklisch eingeschaltet werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen