AT119321B - Anordnung zur Wechselstrom-Gleichstrom-Umformung. - Google Patents

Description

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  Anordnung zur Wechselstrom-Gleichstrom-Umformung. 
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   Die   Läuferwicklungen   der Umformer E1 und E2 sind in der durch die Ziffern l-6 bezeichneten Weise an die Läuferwicklung a des synchronen Phasenumformers P angeschlossen. Dieser formt vorteilhaft in einer einzigen Läuferwicklung den Dreiphasenstrom der Netzes N in Sechsphasenstrom, bei der praktischen Ausführung besser im   Zwölfphasenstrom,   um, der in den Einankerumformern mit sehr geringen Verlusten in Gleichstrom umgesetzt wird. Zugleich kann der Phasenumformer P auch die mechanische Antriebsleistung für die Einankerumformer und für die Hilfserregermaschine Habgeben. 



  Er gibt übrigens an die Einankerumformer nicht nur die in Gleichstrom umzusetzende Wechselstromenergie ab, sondern auch die Erregung für das Hauptfeld. Ausserdem kann die Maschine P durch entsprechende Einstellung ihres eigenen Erregerfeldes als   Phasenverbesserer wirken.   



   Die Feldwicklung f der Synchronmaschine P wird durch die von der Welle des Maschinensatzes angetriebene   Hilfserregermaschine   H mit Gleichstrom gespeist. In dem Ausführungsbeispiel ist diese Hilfserregermaschine   ähnlich     den Einankerumformern E   und   jE   als läufergespeister Einankerumformer ausgebildet, der ebenfalls sowohl die in Gleichstrom umzusetzende Wechselstromenergie als auch die Läufererregung von der Maschine P empfängt, indem seine   Läuferwicklung   in der den Zahlen 1, 3 und 5 entsprechenden Weise an die Läuferwicklung der Maschine P angeschlossen ist.

   Der Ständer s ist auch bei dieser Maschine unbewickelt und dient bloss als magnetisches   Sahlussstück.   Er besitzt gegenüber den kommutierenden Zonen des Läufers 1 Ausnehmungen, sofern bei dieser kleinen Maschine ohne Wendepole das Auslangen gefunden werden kann. Zur Regelung des Stroms der Feldwicklung f dient ein Regelwiderstand r. 



   Der Motor M ist hier als fremderregte Maschine ausgebildet, deren Erregerwicklung p gleichfalls von der Maschine H über einen Regelwiderstand n gespeist wird. Diese Anordnung erlaubt Stromrückgewinnung während der Bremsperioden des Motors M. In diesem Falle findet also auch eine Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom statt. 



   Bei Fehlen einer äusseren Störung läuft der   Umfol'mersatz'synchml1.   Bei   Stössen   und Überlastungen schlüpft er ; die Erregermaschine H gibt an den Phasenumformer P und an den Gleichstrommotor M eine langsam pulsierende Wechselstromerregung ab. Wegen des Fehlens der   Ständererregung   an den Einankerumformern E1 und   jEs   können diese ohne   elektrische- Störungen schlüpfen.   Wenn sich ihre Spannung umplot, wird gleichzeitig, infolge des elektrischen Zusammenhanges über die Maschine H, auch der Gleichstrommotor M umgepolt.

   Die ganze Anlage bleibt also auch bei vorübergehendem asyn-   chronen   Lauf betriebsfähig und strebt nach Aufhören der Überlastung wegen vorhandener synchronisierender Momente selbsttätig wieder dem Synchronismus des Umformersatzes zu. 



   Die beschriebene Anordnung erlaubt mannigfache Abänderungen, ohne dass auf ihre wesentlichen Vorteile verzichtet werden muss. Z. B. kann die Hilfserregermaschine H mit der Synchronmaschine P vereinigt werden. Es kann aber auch der Erregergleichstrom für die Feldwicklungen f und p den Einankerumformern EI oder   jE   entnommen werden ; hiebei ist allerdings dafür Sorge zu tragen, dass dieser Erregerstrom nicht durch den Regelvorgang an den Einankerumformern verändert wird. Diesem Umstand lässt sich aber durch Anordnung von Hilfsbürsten an den Kollektoren der Einankerumformer Rechnung tragen. 



   Die Synchronmaschine P muss nicht sämtliche der oben erwähnten Wirkungen zugleich aus- üben. Bei kleinen Anlagen kann z. B. auf die Phasenumformung durch die Maschine P verzichtet werden. 



    Die Einankerumformer   und   Ez   könnten entweder über einen ruhenden Transformator Sechsphasenstrom erhalten oder unter Zulassung geringeren Wirkungsgrades bloss   dreiphasig-ausgeführt   sein. Dann würde die   Synchronmaschine   P zur Wechselstromseite der Umformer einfach parallel liegen und nur deren mechanischen Antrieb und die Erregerleistung decken, gegebenenfalls auch wattlose Ströme zur Phasenverbesserung aufnehmen oder abgeben. Auch der mechanische Antrieb der Einankerumformer muss nicht durch die Maschine P erfolgen, er könnte auch durch die   Hilfserregermaschine   H bestritten werden, wenn diese ein zur Drehmomentbildung geeignetes Ständerfeld erhält. Ferner ist ein gesonderter Antrieb der Einankerumformer durch einen eigenen Gleichstrom-oder Synchronmotor denkbar.

   Es ist weiter möglich, an Stelle der Einankerumformer mit Läufererregung solche mit Ständererregung zu benutzen und der   Synchronmaschine   bloss den mechanischen Antrieb und die Phasenverbesserung zu überlassen. Auch hier ist-das wesentliche Merkmal einer elektrischen Leistungsabgabe von'der Synchronmaschine P an den oder die Einankerumformer erfüllt und mit Vorteilen verbunden, da die 
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 und weniger   überlastbar   sind. 



   Der Motor M muss kein fremderregter Motor sein, er kann auch Serienerregung besitzen. Eine solehe Schaltung ist z. B. für den Antrieb elektrischer Fahrzeuge verwendbar, die aus einer Ein-oder Mehrphasenfahrleitung gespeist werden. 



   Die Einankerumformer Ei und Es sind im Ausführungsbeispiel gleichstromseitig parallel geschaltet 
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 wicklung des Phasenumformers P. Werden sie gleichstromseitig in Reihe geschaltet, so erhält der Phasenumformer zwei getrennte   Läuferwicklungen,   an die je einer der Einankerumformer angeschlossen ist. 



  Es ist natürlich auch möglich, statt zweier Umformer zwei Gruppen von Umformern   aufzustellen,   die 

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 einer gemeinsamen   Synchronmaschine   P zugeordnet sind. Verzichtet man auf die Kompensation der bei der Regelung der Gleichspannung entstehenden wattlosen Ströme innerhalb der Einankerumformer, so kann auch ein einziger Einankerumformer verwendet werden, dessen wattlose Ströme durch die Synchronmaschine voll zu decken sind. 



   Die Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel weist die nachstehenden Vorteile auf : 1. Der Leistungsfaktor auf der Wechselstromseite kann bei allen Betriebszuständen fast konstant gehalten und beliebig auf verschiedene induktive und kapazitive Werte eingestellt werden. 2. Die Gleichspannung an dem Einankerumformer ist stetig vom Höchstwert durch Null bis zum entgegengesetzten gleichen Höchstwert regelbar. 3. Der Maschinensatz fällt auch unter Stossbelastung in mehrfachem Betrage der Normalbelastung nicht ausser Tritt, da er vorübergehend auch asynchron laufen kann. 4. Auch bei vorübergehendem Ausbleiben der Netzspannung oder Unterbrechen des Erregerstromes der Synchronmaschine P ergibt sieh nur ein vorübergehender Drehzahlabfall und asynchroner Lauf, während bei Wiederkehr der Netzspannung bzw. des Erregerstromes der Synchronismus wieder erreicht wird.

   Diese Ergebnisse lassen die Umformeranordnung nicht nur für ein-oder mehrphasig gespeiste Triebfahrzeuge vorteilhaft erscheinen, sondern selbst für ortsfeste Mehrphasenanlagen, trotzdem für diese erprobte einfache Anordnungen schon vorhanden sind. Die wesentlichen Vorteile der neuen Anordnung hinsichtlich der Gewichtsersparnis, Betriebssicherheit und bequemen Handhabung ergeben auch bei ihrer Verwendung in ortsfesten Anlagen an Stelle der bisher bekannten Umformer einen technischen und wirtschaftlichen Fortschritt. 



    PATENT-ANSPRÜCHE :   
1. Anordnung zur Umformung von ein-oder mehrphasigem Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt, gekennzeichnet durch die elektrische oder elektrische und mechanische Verbindung eines Einankerumformers mit regelbarem   inneren Übersetzungsverhältnis zwischen Wechsel-und Gleich-   spannung und einer gleichstromerregten Synchronmaschine.

Claims (1)

1. 2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronmaschine als Phasenumformer ausgebildet ist.

   3. Ausführungsform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronmaschine an den Einankerumformer mit grösserer Phasenzahl angeschlossen ist als an das Netz.

   4. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einankerumformer durch Änderung der Winkellage zwischen Feldachse und Kollektorbürstenachse regelbar ist.

   5. Ausführungsform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verdrehbare Ständer des Einankerumformers nur Wendepolwicklungen, Kompensationswicklungen oder ähnliche Hilfswicklungen, aber keine Erregerwieklung trägt.

   6. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Gleichspannung die Kollektorbürsten des Umformers und mit ihnen der die Wendepole tragende Ständer verdrehbar sind, während die Feldachse des Einankerumformers durch Läufererregung in einer räumlich feststehenden Lage bestimmt ist.

   7. Ausführungsform nach den Ansprüchen 4,5 oder 6, bei der an Stelle eines Einankerumformers zwei durch Änderung des Winkels zwischen Hauptfeldachse und Kollektorbürstenachse gegenläufig geregelte Umformer oder Gruppen von solchen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung einzig durch gegenläufige Verstellung der Kollektorbürsten erfolgt.

   8. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufererregung des Einankerumformers (E. EJ durch die mit ihm mechanisch gekuppflte gleiehstromerregte Synchron- maschine (P) geliefert wird.

   9. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselstromnetz (N) und der Einankerumformer , EJ an dieselbe Wicklung (a) der Synchronmaschine (P) angeschlossen sind.

   10. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine als Einankerumformer ausgebildete Erregermaschine (H), zur Speisung der Feldwicklung (f) der Synchronmaschine.

   11. Ausführungsform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker der Erregermaschine (H) mit dem Anker der Synchronmaschine (P) elektrisch verbunden ist.

   12. Ausführungsform nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregermaschine (H) durch die Synchronmaschine (P) eine Ankererregung erhält.

   13. Ausführungsform nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer der Erregermaschine (H) höchstens Wendepol- oder Kompensationswicklungen, aber keine Erregerwicklung trägt.

   14. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 13 zur Speisung von Gleichstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, dass als Erregermaschine (H) des Umformers eine die Fremderregung der Gleichstrommotoren (M) bewirkende Maschine dient.

   15. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 14 mit zwei gegenläufig regelbaren gleichstromseitig parallel geschalteten Einankerumformern oder Umformergruppen, dadurch gekennzeichnet, dass <Desc/Clms Page number 4> beide Umformer-bzw. Umformergruppen wechselstromseitig an die gleiche Wicklung der Synchron- maschine (P) angeschlossen sind.

   16. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 14 mit zwei gegenläufig regelbaren, läuferseitig in Reihe geschalteten Einankerumformern oder Umformergruppen, dadurch gekennzeichnet, dass beide Umformer bzw. Umformergruppen wechselstromseitig an elektrisch getrennte Wicklungen der Synchron- maschine (P) angeschlossen sind. EMI4.1