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Schaltanordnung an in den Sekundärstromkreis von Asynchronmaschinen mindestens mittelbar eingeschalteten Kommlltatormaschinen.
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Generator oder als Motor der Schlupffrequenz, welcher von Wechselstrom der Netzfrequenz über die Schleifringe erregt wird. Aus diesem Grunde soll in der Folge diese Maschine als Kommutatormaschine
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Maschinenspannung vom Synchronismusgrad bringt aber gewisse Nachteile mit sich, die man lieber vermeidet.
Um den störenden Einfluss des Synchronismusgrades auf die Spannung der Kommutatormaschine mit Netzfrequenzerregung zu beseitigen, wird nach der Erfindung ein praktisch rückwirkungsloser Kopplungstransformator verwendet, dessen Primärstromkreis von der Spannung der mit Netzfrequenz erregten Kommutatormaschine oder ihrer korrigierten Spannung gespeist wird und dessen Sekundärwicklung in den Ankerstromkreis der genannten Kommutatormaschine geschaltet ist. Dabei ist es nötig, den Primärstromkreis des Kopplungstransformators in irgendeiner Weise praktisch induktionsfrei zu machen. Der gleiche Erfindungsgedanke ist auch für mit Schlupffrequenz erregte Kommutatormaschinen anwendbar, wie weiter unten besprochen wird.
In den Fig. 1-4 ist der Erfindungsgedanke an praktischen Beispielen näher erläutert.
Bei der Schaltung der Fig. 1 ist 1 die Kommutatormaschine mit Netzfrequenzerregung, 2 der Kopplungstransformator und, M eine mit Kondensatoren belastete asynchrone Maschine, die die Aufgabe besitzt, den Primärstromkreis 111 des Kopplungstransformators 2 induktionsfrei zu gestalten. Wird mit I To die Erregung (Schleifringspannung) bezeichnet, so ist
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die Spannung der Schlupffrequenz, wenn s die Schlüpfung ist. Zu dieser Spannung addiert sich die Spannung U32 des Kopplungstransformators 2, dessen Primärwicklung von der Spannung U2.-s) gespeist wird.
Durch passende Dimensionierung des Kopplungstransformators 2 und entsprechende Wahl des Winkels zwischen seinen zwei Wicklungen ist es möglich, die Spannung
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zu erreichen an Stelle der gewünschten Spannung U2. Das Ziel (Unabhängigkeit der Maschinenspannung vom Synchronismusgrad) kann also als erreicht angesehen werden, da ja in den allermeisten Falten 82 gegen 1 vernachlässigbar klein ist.
Ganz genau wird das Ziel mit Hilfe der Schaltung der Fig. 2 erreicht. Bei dieser wird der Kopp- lungstransformator 2 nicht von der Spannung der Schlupffrequenz der Kommutatormasehine 1. sondern von der durch den Kopplungstransformator 2 korrigierten Spannung gespeist.
Wesentlich wirtschaftlicher wird die Anordnung, wenn man die Spannung der Kommutator- masehine mit Netzfrequenzerregung nicht unmittelbar, sondern erst mittelbar korrigiert. Dies geschieht durch Korrektion der Erregerspannung, also einer Spannung der Netzfrequenz. Es ist demnach nötig, zunächst die vom Kopplungstransformator herrührende Spannung der Sehlupffrequenz in eine Spannung der Netzfrequenz umzuformen.
Bei der Schaltung der Fig. 3 dient die Spannung der Wechselinduktion des Kopplungstrans- formators 2 zur Erregung einer praktisch rnckwirkungslosen asynchronen Maschine'j. Dabei muss der Erregerstromkreis dieser Maschine praktisch induktionsfrei sein. In der Fig. 3 wird dies erreicht durch die schon mehrfach erwähnte Kondensatormasehine 4. Der Primärstromkreis 111 des Kopplungstrans-
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frei gemacht. Der Sekundärwicklung der asynchronen machine 3 zist in den Erregerstromkreis der Kommu- tatormaschine mit Netzfrequenzerregung zu schalten.
Diese Reihenschaltung der Läuferwicklungen der Maschine 1 und 3 ist in Fig. 3 durch die Verbindung zwischen den Schleifringen angedeutet. Indessen ist es klar, dass die genannte Reihenschaltung auch ohne Zuhilfenahme von Schleifringen geschehen kann, wenn die zwei Maschinen auf der gleichen Welle sitzen. Bei der wirklichen Ausführung kommen dem-
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die Erregerspannung der Kommutatormaschine 1 bezeichnet, so lässt sich nachweisen, dass die Spannung der Maschine 1 den Wert U2 (1so) annimmt, falls der Kopplungstransformator entsprechend dimensioniert wird.
Genau zu den gleichen Ergebnissen kommt man mit Hilfe der Schaltung der Fig. 4. Bei dieser wird die Spannung der Weohselinduktion des Kopplungstransformators 2 durch einen Frequenzumformer. 3 auf die Netzperiodenzahl gebracht und durch den Transformator 4 in den Erregerstromkreis der Kommttatormaschine 1 eingeführt. Auch hier muss Sorge getragen werden, dass der Wirkwiderstand des Stromkreises III gross gegenüber dem Blindwiderstand sei. Nach Fig. 4 ist dies durch Einschaltung eines Widerstandes 5 erreicht.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, die in den Sekundärstromkreis einer Asynchronmaschine eingeschaltete, im Ständer mit Schlupffrequenz erregte Kommutatorhintermasehine mit der asynchronen Hauptmasehine zu kuppeln. In diesem Falle ist aber die Spannung der Kommutatormasehine nicht nur
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zahl der asynchronen Hauptmasehine abhängig. Diese Abhängigkeit der Maschinenspannung vom Synchronismusgrad ist aber für die Erreichung des Zieles ebenso hinderlich, wie dies bei der kompensierten Kommutatormasehine mit Netzfrequenzerregung der Fall war. Es ist also wichtig, auch die Spannung der kompensierten Kommutatormaschine mit Sehlupffrequenzerregung unabhängig von ihrer Drehzahl, also vom Synchronismusgrad der Hauptmasehine, zu gestalten.
Auch hier kann das Ziel wie oben bei der kompensierten Maschine mit Netzfrequenzerregung entweder unmittelbar oder mittelbar erreicht werden.
Eine unmittelbare Lösung der Aufgabe zeigen die Schaltungen der Fig. Ï und 6. In beiden Fällen wird die Spannung der Maschine 7 durch den Kopplungstransformator 2 korrigiert. In Fig. Ï wird die Primärwicklung des Kopplungstransformators 2 von der Spannung der Kommutatormaschine, in Fig. 6 dagegen von der korrigierten Spannung gespeist. Die erforderliche annähernde Induktionsfreiheit des primären Stromkreises des Kopplungstransformators wird in Fig. 5 durch einen induktionslosen Widerstand 3 und in Fig. 6 durch die Kondensatormaschine 3 elTeicht.
Bezeichnet man mit U2 die : Maschinen- spannung und mit U42 die Spannung der Weehselinduktion des Kopplungstransformators, so ist bei der Schaltung der Fig. 5 die korrigierte Spannung durch die Gleichung
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und bei jener der Fig. 6 durch die Gleichung
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Bei der mittelbaren Lösung der Aufgabe wird die Sekundärwicklung des Kopplungstransformators nicht in den Ankerstromkreis, sondern in den Erregerstromkreis der betreffenden kompensierten Kommutatormaschine mit Schlupffrequenzerregung eingeschaltet, um Proportionalität zwischen der Maschinenspannung und der Erregerspannung zu erreichen. Dadurch erreicht man auch eine wesentliche Verkleinerung des Kopplungstransformators und damit eine Verbilligung der Regelanlage.
Eine solche Schaltung ist in Fig. 7 dargestellt. Der Kopplungstransformator 2, dessen Primärstromkreis von der Spannung der Kommutatormasehine 1 gespeist wird und durch eine Kondensatormaschine 3 induktionsfrei gestaltet ist, arbeitet auf den Erregerstromkreis der Kommutatormaschine.
Dabei ist für die Wirksamkeit der Schaltung erforderlich, dass auch der Blindwiderstand des Erregerstromkreises 111 in irgendeiner Weise kompensiert sei.
Bei den Schaltungen der Fig. 3,4 und 7, bei welchen der Kopplungstransformator 2 auf den Erregerstromkreis der betreffenden Kommutatormaschine 1 einwirkt, kann die Schaffung eines besonderen induktionsfreien Stromkreises für die Primärwicklung des Kopplungstransformators entfallen, wenn der von der Kommutatormaschine gespeiste Stromkreis 11 induktionsfrei ist und in diesem auch sonst keine weiteren Spannungen, die die Proportionalität zwischen dem Strome und der Spannung der Kommutatormaschine stören könnten, vorkommen. In einem solchen Falle kann man die Primärwicklung des Kopplungstransformators 2 in den Stromkreis II legen, wie es in den Fig. 8 und 9 geschehen ist.
Bei den gebrachten Schaltungen war angenommen, dass der Blindwiderstand des primären Stromkreises der verwendeten Kopplungstransformatoren entweder durch Einschalten eines Ohmschen Widerstandes oder einer Kondensatormaschine klein gemacht sei gegenüber dem Ohmschen Widerstand. Es ist selbstverständlich, dass an Stelle der erwähnten Mittel auch irgendein anderes treten könnte, welches befähigt ist, den Blindwiderstand des genannten Stromkreises klein gegenüber dem Ohmschen zu machen.
Bei den bisherigen Ausführungen ist ferner stillschweigend angenommen worden, dass die sämtlichen Kopplungstransformatoren als Drehtransformatoren ausgeführt seien. Indessen ist dies für die Wirksamkeit der Anordnung nicht nötig. Man kann auch gewöhnliche statische Transformatoren wählen, wenn man dieselben möglichst rückwirkungslos ausführt und mit passenden Wicklungen versieht. Auch die Kombination beider Arten von Transformatoren oder auch zweier Transformatoren der gleichen Art an Stelle eines einzigen Kopplungstransformators ist möglich.
Namentlich die zuerst genannte Kombination beider Arten von Kopplungstransfonnatoren kann mit Vorteil verwendet werden, u. zw. dann, wenn der Winkel zwischen den zwei Wicklungen bei Verwendung eines einzigen Kopplungstransformators verhältnismässig wenig von 0'oder 180'abweicht. In diesem Falle wird man einen statischen Kopplungstransformator zur Erzeugung jener Komponente, die senkrecht zum Primärstrom des betreffenden Kopplungstransformators steht und einen Drehtransformator zur Erzeugung jener Komponente der
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baren Kopplungstransformators auch ein statischer Kopplungstransformator treten, dessen Sekundärwicklung beim Durchgang durch den Synchronismus umgeschaltet wird.
An Stelle der erwähnten Umschaltung der sekundären Wicklungen kann durch Anordnung zweier Sekundärwicklungen die Einschaltung der einen an Stelle der andern beim Durchgang durch den Synchronismus treten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltanordnung an in den Sekundärstromkreis von Asynchronmaschinen mindestens mittelbar eingeschalteten Kommutatormaschinen, die mit einer der Drehzahl der Asynchronmaschine proportionalen oder gleichen Drehzahl umlaufen und die im Ständer mit einer Kompensationswieklung aus-
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in irgendeiner Weise praktisch induktionsfrei gemachter Primärstromkreis an die Spannung der genannten Kommutatormaschine oder an ihre korrigierte Spannung gelegt ist und dessen Sekundärwicklung in den Ankerstromkreis der genannten Kommutatormaschine geschaltet ist.