Schaltanordnung zur Erzeugung von Spannungen beliebiger Grösse und Phase in Stromkreisen, die Wechselstrom veränderlicher Frequenz führen. Die Erfindung betrifft eine Schaltanord nung zur Einführung von Spannungen be liebiger Grösse und Phase in Stromkreisen, die Wechselstrom veränderlicher Frequenz führen, z. B. von Spannungen, die selbsttätig sowohl proportional dem Strom, als auch proportional der Frequenz des Stromkreises, in den sie eingeführt sind, anwachsen. Der Phasenwinkel zwischen dem Strom und der eingeführten Spannung soll dabei beliebig einstellbar sein.
Um dies zu erreichen, werden in den Strom kreis veränderlicher Frequenz Kommutator maschinen, die mit konstanter oder nahezu konstanter Drehzahl angetrieben werden, und die Primärwicklungen von annähernd rück wirkungslosen Transformatoren eingeschaltet, während die Sekundärwicklungen der ge nannten Transformatoren die Erregerstrom kreise der Kommutatormaschinen mindestens mittelbar speisen.
In Ahb. 1 ist die prinzipielle Schaltung an einem Beispiel wiedergegeben, wobei die dargestellte Kommutatormaschine eine in den Sekundärstromkreis einer Asynchronmaschine eingeschaltete Kommutatorhintermaschine, die im Ständer mit Schlupffrequenz erregt wird, darstellt. Die Kommutatormaschine 1 und die Primärwicklung des praktisch rückwir kungslosen Transformators 2 werden vom Strom J1 durchflossen, dessen Frequenz gleich der Schlupffrequenz der Asynchronmaschine ist. In der Sekundärwicklung des Trans formators 2 wird eine Spannung E12 der Wechselinduktion induziert, die dem Strom J1 um 90 nacheilt, also mit j³J1 des Vektordiagrammes der Abb.2 phasengleich ist, falls die Wicklungen des Transformators zueinander koaxial stehen.
Verdreht man aber die Sekundärwicklung gegenüber der primären, was im Falle eines Drehtrans formators möglich ist, um den Winkel a, so wird die Spannung der Wechselinduktion Es-2 mit dem Vektor j³J1 den Winkel α ein schliessen. In Abb. 2 ist angenommen, dass E12 dem j³J1 um den Winkel a nacheile. Phasengleich oder wenigstens annähernd phasengleich mit E12 ist der Erregerstrom J2 der Kommutatormaschine 1, falls der ohmsche Widerstand 3 im Stromkreis II gross gegen über dem Blindwiderstand ist. Die in der Kommutatormaschine erzeugte Spannung U1 ist schliesslich entweder phasengleich oder schliesst mit J2 180 ein.
Man kann also mittelst der angegebenen Anordnung eine Spannung U1 erzeugen, die gegenüber dem Strom J1 einen beliebigen Winkel (in Abb. 2 [90 + α]0) einschliesst.
Die gewünschte Phasenverschiebung zwi schen J1 und E12 kann man mit Hilfe eines Drehtransformators am einfachsten erreichen.
Aber auch durch einen statischen Trans formator kann man einen beliebigen Winkel zwischen J1 und E12 einstellen. Man braucht bloss die sekundäre Wicklung in zwei oder mehr Teile zu zerlegen und passend zu schal ten. In Abb. 3 ist gezeigt, wie dies geschehen kann. In der primären Wicklung werden die drei Selbstinduktionsspannungen E1, E2 und E3, die 120 miteinander einschliessen, indu ziert. In der sekundären Wicklung kommen dagegen sechs Spannungen (E1', E2', E3', E1'', E2'' und E3'') vor, wenn diese aus zwei Tei len besteht. Dabei sind die Spannungen E1, E1' und E1'' phasengleich. Die resultierenden sekundären Spannungen sind bei der Schal tung der Abb. 3 gegeben durch
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Sie schliessen mit den primären Spannungen den Winkel α ein.
Es kann also auch mit Hilfe eines statischen Transformators irgend eine beliebige Phasenverschiebung α einge stellt werden; nur ist eine Änderung von α, falls eine solche nötig sein sollte, nicht so leicht durchführbar.
Geht die Periodenzahl des der Kommu tatormaschine zugeführten Stromes durch Null hindurch ins Negative (wenn die Asyn- chronmaschine vom untersynchronen Lauf in den übersynchronen übergeht), so ändert sich die Drehrichtung des Drehfeldes im Dreh transformator, so dass E12 dem J1 nicht mehr um (90 + α)0, sondern um (90 - α)0 nach eilt. Ist eine Änderung des Winkels beim Überschreiten des Synchronismus untunlich, so ist man genötigt, im Übersynchronismus den Drehtransformator 2 in eine andere Stel lung zu bringen. Dies kann automatisch durch das vom Drehtransformator entwickelte Moment geschehen, das ja beim Übergang durch den Synchronismus seine Richtung ändert. Um die Beweglichkeit des Drehtrans formators zu erhöhen, wird man dabei diesen mit Kugellagern versehen.
Sollte das Moment des Drehtransformators nicht ausreichen, um die genannte Verstellung durchzuführen, so könnte man durch einen kleinen Drehstrom motor das Moment des Drehtransformators unterstützen. Dieser hätte in direkter Kupp lung oder über ein Zahnradvorgelege den Drehtransformator in gewünschtem Sinne zu verstellen. Der Motor müsste dabei von einer Spannung der Schlupfperiodenzahl gespeist werden, also wohl am besten von der Schleif ringspannung der Hauptmaschine. Durch passend angebrachte Anschläge am Dreh transformator oder am genannten kleinen Hilfsmotor liessen sich dann die gewünschten Stellungen für Unter- bezw. Übersynchronis mus festlegen. Bei Verwendung eines ge wöhnlichen Transformators ist aber im Über synchronismus eine Änderung der Schaltung erforderlich.
Nur in dem Sonderfall, in wel chem der Winkel α Null ist, kommt eine Änderung der Schaltung nicht in Betracht.
Es ist ferner möglich, in den Stromkreis der Erregerwicklung einer und derselben Kommutatormaschine in Hintereinanderschal tung die Sekundärwicklungen von beliebig vielen Transformatoren einzuschalten, deren Primärwicklungen in verschiedene Stromkreise mit derselben veränderlichen Frequenz ein geschaltet sind und dadurch in der genannten Kommutatormaschine verschiedene Span nungen erzeugen, die zu den Primärströmen der Transformatoren in bestimmten Verhält- nissen der Grösse und der Phase stehen. Eine derartige Anordnung ist in Abb. 4 ge zeichnet. Die Schlupfleistungsmaschine 2, sowie die Erregermaschine 3 der Schlupf leistungsmaschine werden von einem Motor 4 mit konstanter oder annähernd konstanter Drehzahl angetrieben.
Im Stromkreis II ist die Primärwicklung des Transformators 5, im Stromkreis III die Primärwicklung des Transformators 6 eingeschaltet. Die Sekun därwicklungen der Transformatoren 5 und 6 sind in den noch vom Periodenumformer 7 gespeisten Schlupffrequenz führenden Erreger stromkreis IV der Kommutatormaschine 3 eingeschaltet. Dieser Stromkreis IV muss dabei in irgend einer Weise induktionslos gemacht werden, damit Proportionalität zwi schen den eingeführten Spannungen und dem Strom J4 besteht. Dies kann durch Ein schaltung eines induktionslosen Widerstandes 8 passender Grösse geschehen. Diese Methode hat aber den Nachteil, zu grossen Leistungen der Transformatoren 5 und 6 und des Perio denumformers 7 zu führen. An Stelle der Vergrösserung des ohmschen Widerstandes kann man demnach vorteilhafter die Induk tionsspannung des Stromkreises IV aufheben.
Dies kann durch die Anordnung einer kom pensierten Maschine 9 eines Transformators 10 und eines induktionslosen Widerstandes 11 geschehen.
Die von dem Transformator 6 in den Stromkreis IV eingeführte Spannung ist in der Grösse derart bemessen und in der Phase derart eingestellt, dass sie über die Kommu tatormaschine 3 in den Erregerstromkreis III eine Spannung einführt, die die Selbstinduk tionsspannung dieses Erregerstromkreises III aufhebt. Ebenso ist die Sekundärspannung des vom Sekundärstrom der Asynchron maschine 1 primär gespeisten Transformators 5 in der Grösse und Phase derart bemessen und eingestellt, dass sie über die Kommu tatormaschinen 3 und 2 in den Sekundär stromkreis der Asynchronmaschine eine Span nung einführt, die die sekundären und pri mären Streuspannungen und ohmschen Span nungsabfälle an der Asynchronmaschine 1 in ihrem Einfluss auf den Sekundärstrom der Asynchronmaschine ausgleicht.
Es lässt sich zeigen, dass bei passender Bemessung und Einstellung der Transformatoren 5 und 6 die Gleichung gilt:
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Hierin bedeuten s den Schlupf der Asyn chronmaschine in Prozenten, E20 die Sekun därspannung der Asynchronmaschine bei Still stand und offener Läuferwicklung, U0 die Spannung des Periodenumformers 7, J2 den Sekundärstrom der Asynchronmaschine, r2, r3, r4 die ohmschen Widerstände der Sekun därstromkreise II, III und IV der Asyn chronmaschine und C32 und C43 Konstanten an den Transformatoren 5 und 6.
Es ist also durch die Anordnung zweier annähernd rückwirkungsloser Transformatoren, deren Primärwicklungen in den Stromkreisen II und III der Abb. 4 liegen und deren Sekundärwicklungen auf den Stromkreis IV arbeiten, beispielsweise möglich, für den Sekundärstrom J2 die obige einfache Be ziehung zu gewinnen.
Ändert sich nun J2 in Abhängigkeit der Schlüpfung und von U0, nach Gleichung 2, so lässt sich beweisen, dass sich die Wirk leistung der asynchronen Maschine mit der Schlüpfung proportional ändert, während die Blindleistung von der Schlüpfung praktisch unabhängig ist. Da es aber unter Umständen erwünscht sein kann, dass sich die Wirk leistung mit der Schlüpfung weniger stark oder überhaupt nicht ändert, so soll zunächst gezeigt werden, wie dies erreicht werden kann. Dabei haben wir Gelegenheit, an wei teren Beispielen die Anwendung der Erfin dung zu zeigen.
Um die Abhängigkeit der Wirkleistung von der Schlüpfung kleiner zu gestalten beziehungsweise ganz zu beseitigen, sind wir genötigt, im Stromkreis II mittelbar oder unmittelbar ausser den Spannungen s # .E2o und
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eine dritte Spannung ein zuführen, die proportional s # Ei 2o ist. Eine solche Spannung lässt sich durch Anordnung einer asynchronen Maschine ge winnen, die von der Hauptmaschine ent weder direkt oder über ein Zahnradgetriebe angetrieben wird und deren Primärwicklungen an die Netzspannung U1 gelegt ist. Von der Sekundärwicklung dieser Maschine könnte man dann eine der Schlüpfung proportionale Spannung abnehmen.
Diese Anordnung hat den Nachteil, eine verhältnismässig grosse Hilfsmaschine zu bedingen. Besser ist die Anordnung einer zweiten Wicklung im Läu fer der Hauptmaschine, von welcher dann eine Hilfsspannung Uh abgenommen werden kann.
In Abb. 5 ist nun eine erste Methode gezeigt, wie die Hilfsspannung Uh in den Stromkreis eingeführt werden kann. Uh wird zunächst über einen Periodenumformer 9 auf die Netzperiodenzahl w gebracht, um dann durch einen Transformator 10 in den Strom kreis des Frequenzumformers 7 eingeführt zu werden. Da im übrigen die Schaltung der Abb. 5 der Schaltung der Abb. 4 vollkommen entspricht, wenn man davon absieht, dass die Schlupfleistungsmaschine 2 nun direkt ge kuppelt mit der Hauptmaschine 1 ist, so ist es klar, dass die bisherigen Ergebnisse auch auf die Schaltung der Abb. 5 übertragen werden können, wenn man in Gleichung 2 an Stelle von U0 die neue Spannung U0 + ³ Uh (3) einführt. In dieser berücksichtigt das Über setzungsverhältnis des Transformators 10.
An Stelle der Gleichung 2 bekommen wir also die Gleichung
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wobei der Umstand, dass nun die Schlupf leistungsmaschine 2 keine konstante Dreh zahl mehr besitzt, vernachlässigt wird. Bei der Anordnung der Abb. 5 ist jedoch noch der Umstand vernachlässigt, dass die in der Hilfswicklung der Asynchronmaschine 1 er zeugte Hilfsspannung Uh von der sekundären und primären Streuspannung der Asynchron- maschine und von deren primären ohmsehen Spannungsabfällen ebenfalls mit beeinflusst wird, und dass diese Beeinflussung durch Gegenspannungen wieder ausgeglichen werden muss, wenn die gewünschte Proportionalität zwischen J2 und der resultierenden Spannung im Stromkreis II erhalten bleiben soll.
Indessen ist es möglich, durch Einführung einer weiteren Spannung in den Stromkreis V der Abb. 5 die Spannung, mit welcher der Frequenzumformer 9 gespeist wird, von J2 unabhängig zu gestalten. Man braucht bloss einen weiteren Transformator 11, dessen Primärwicklung vom Strom J2 durchflossen und dessen Sekundärwicklung im Stromkreis V eingeschaltet ist, anzuordnen, um das ge wünschte Ziel zu erreichen. Dies ist in Abb. 6 geschehen. Abb. 6 stellt sonst genau dieselbe Schaltung wie Abb.5 dar. Die Sekundär spannung dieses Transformators 11 ist in der Grösse und Phase derart bemessen und eingestellt, dass sie die geschilderten Ab weichungen der Hilfsspannung Uh vom Soll wert wieder ausgleicht, indem sie erstspre chende Gegenspannungen in den Stromkreis V einführt.
Es lässt sich dann die Beziehung aufstellen s ³ E20 (1 - 1) - 2 ³ U0 = r2 J2 (5) Darin bedeutet 2 eine Konstante, die mit dem Produkt der Konstanten vor dem Aus druck U0 in der Gleichung 2 übereinstimmt, während 1 bezw. der Ausdruck s ³ E20 1 den Einfluss der Hilfsspannung Uh zum Aus druck bringt. Durch Wahl von 1, also des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 10, ist es möglich, den Einfluss von s ³ E20 auf J2 beliebig gross bezw. beliebig klein zu machen. Bei 1 = 1 verschwindet das Glied mit s ³ E20 als Faktor, so dass J2 von der Schlüpfung vollständig unabhängig ist.
An dieser Stelle ist hervorzuheben, dass die Anordnung des Transformators 11 im Schaltbild der Abb. 6 an sich nicht not wendig ist, um das gewünschte Ziel zu er reichen. Man kann auch mit der Schaltung der Abb. 5 auskommen, wenn man nämlich den Transformator 5 derart bemisst und in der Phase einstellt, dass er auch noch die Aufgäbe des Transformators 11 der Abb. 6 mit übernimmt. Dies ist ohne weiteres mög lich, da die Sekundärspannungen der Trans formatoren 5 und 11 sich nach den gleichen Gesetzen ändern.
Es kann noch nachgewiesen werden, dass es durch die getroffenen Massnahmen möglich ist, den Wirk und den Blindleistungsaus tausch der asynchronen Maschinen mit dem Netz beliebig zu regeln. Diese Regelung kann sich dabei nach den Diagrammen der Abb. 7 und 8 vollziehen. Der Primärstrom J1 der Asynchronmaschine setzt sich in diesen Dia grammen aus drei Komponenten zusammen; die erste Komponente OA eilt der primären Klemmenspannung U1 um 90 voraus. Sie stellt den Magnetisierungsstrom der asyn chronen Maschine dar. Die zweite Kompo nente ist AP0. Sie ist der Spannung U0 des Frequenzwandlers 7 proportional und mit U0 phasengleich, von der Schlüpfung jedoch unabhängig. Die dritte Komponente ist durch die Strecke P0P gegeben. Im Untersyn chronismus (s > 0) ist sie der primären Klem menspannung U1 entgegengesetzt, im Über synchronismus mit U1 gleichgerichtet.
Der Endpunkt P des Primärstromes J1 liegt also auf einer durch P0 gelegten Parallele zur U1-Richtung. Der Proportionalitätsfaktor zwi schen der Schlüpfung und der Komponente P0P kann durch Wahl von 1 beliebig ge ändert werden. Bei 1 = 0 ist die Änderung von P0P mit der Schlüpfung sehr gross; bei 1 = 1 dagegen ist P0P gleich Null, so dass die Wirkkomponente von J1 von der Schlüp- fung vollkommen unabhängig ist. Die Blind komponente von J1 ist von der Schlüpfung völlig unabhängig. Im Synchronismus (Punkt P0) bekommen wir je nach der Phase von U0 entweder Motorwirkung (Abb. 7) oder Gene ratorwirkung (Abb. 8), oder auch einen reinen Blindstrom. Der Blindstrom kann durch U0 beliebig geregelt werden.
Im Untersynchronis mus wird im Falle der Abb. 7 der negative Wirkstrom absolut genommen grösser, d. h. die Leistung der als Motor laufenden Ma schine wächst. Im Übersynchronismus geht zunächst der negative Wirkstrom auf Null zurück, um dann positiv zu werden (Gene ratorwirkung). Ähnliches gilt auch für den Fall der Abb. 8.
In ähnlicher Weise könnte man auch erreichen, dass die Blindleistung sich mit der Schlüpfung proportional ändert. Es ist dazu bloss erforderlich, dass man der Spannung Uh der Hilfswicklung eine andere Phasenlage gegenüber der Spannung in der sekundären Hauptwicklung der Asynchronmaschine gibt, was durch Vertauschung der Schleifringan schlüsse oder Änderung der Anschlusspunkte der Schleifringe an der Hilfswicklung ohne weiteres erreicht werden kann. Man ist also, um es kurz zu sagen, mit Hilfe der hier in Frage kommenden Erfindung in der Lage, der asynchronen Maschine sowohl hinsicht lich der Wirk-, als auch der Blindleistung jede gewünschte Charakteristik zu erteilen.
Der Vollständigkeit halber soll endlich die Anwendung der hier in Frage kommen den Erfindung auch an Fällen gezeigt werden, bei welchen die Hilfsspannung Uh in anderer Weise in die Stromkreise eingeführt wird. In den Abb. 9 und 10 wird die Hilfsspan nung zur Erregung der kompensierten Ma schine 3 verwendet. Der von der Hilfsspan nung Uh herrührende Erregerstrom J5 wird durch einen Widerstand 9 geregelt. In beiden Fällen arbeiten die Transformatoren 5 und 6 auf den Stromkreis IV. Dagegen ist der Fre- quenzwandler 7, der kompensiert oder un- kompensiert sein kann, in Abb. 9 in den Stromkreis III, in Abb. 10 in den Strom kreis IV eingeschaltet.
Bei den Schaltungen der Abb. 11, 12 und 13 wird die Hilfsspannung durch einen Trans formator 9, dessen Übersetzungsverhältnis geändert werden kann, transformiert und dann entweder in den Stromkreis III, wie bei Abb. 11, oder in den Stromkreis IV, wie in Abb. 12 und 13, eingeschaltet. In Abb. 12 ist der Stromkreis IV durch einen Wider stand 8 induktionslos gemacht, während in Abb. 13 die Induktionsfreiheit des Strom kreises IV in derselben Weise, wie bei der Anordnung nach Abb.4 erreicht ist. Die Schaltung der Abb. 11 hat den Nachteil, dass im Synchronismus der Transformator 9 auf der sekundären Seite von Gleichstrom durchflossen wird.
Dies ist bei den Schal tungen der Abb. 12 und 13 vermieden.
Schliesslich ist zu erwähnen, dass der praktisch rückwirkungslose Transformator auch in den primären Stromkreis an Stelle des sekundären Stromkreises der asynchronen Maschinen eingeschaltet werden könnte. Er müsste dann auf eine asynchrone Maschine mit der gleicher Schlupfperiodenzahl, wie die Hauptmaschine arbeiten und die Spannung dieser asynchronen Maschine in irgend einen Erregerstromkreis eingeführt werden.
Die oben geschilderten Kommutatormaschi nen, deren Erregerwicklungen an annähernd rückwirkungslose Transformatoren angeschlos sen sind, brauchen nicht besonders angeord net zu werden, falls Kommutatormaschinen bereits vorhanden sind, die zu andern Zwecken dienen. Auch diese Kommutatormaschinen können unter Zuhilfenahme der Kopplungs transformatoren zur Erreichung des Ziels ver wendet werden.
Ein solcher Fall ist in Abb. 14 darge stellt. Als Kommutatormaschine dient die mit der Hauptmaschine gekuppelte Schlupf maschine 2. Durch den praktisch rück wirkungslosen Kupplungstransformator 7 wird im Erregerstromkreis III der Kommutator maschine 2 eine Spannung eingeführt, die zu der gewünschten Komponente des Erreger stromes führt. Diese der Schlupfperiodenzahl proportionale Stromkomponente hat die Auf gabe, in der Kommutatormaschine eine Span nung der Drehung zu erzeugen, die die ge wünschte Grösse und Phase besitzt.
In den vorstehenden Ausführungen wurde gezeigt, dass es möglich ist, den Verlauf der Wirk- und Blindkomponente des Primär stromes zu regeln und in Abhängigkeit der Schlüpfung beliebig zu gestalten, d. h. die gewünschte Charakteristik der Maschine zu erreichen, wenn die Schlupfmaschine mit kon stanter Drehzahl angetrieben wird und eine einstellbare Spannung zur Verfügung steht, die der Schlupfspannung s ³ E20 der Haupt- maschine proportional ist. Diese Spannung wird bei der Schaltung der Abb. 14 durch eine passend angetriebene, möglichst rück wirkungslose, asynchrone Maschine 6 erzeugt. Die Primärwicklung dieser Maschine wird von einem regelbaren Transformator 9 ge speist, der am gleichen Netz wie die Haupt- rnaschine liegt.
In der Sekundärwicklung der asynchronen Maschine wird eine Spannung u ³ s ³ E20 induziert, wenn mit u eine Zahl bezeichnet wird, die dem Übersetzungsver hältnis des Transformators 9 proportional ist. Dagegen ist die Bedingung konstanter Dreh zahl der Schlupfmaschine 2 in diesem Fall nicht erfüllt, so dass das gewünschte charak teristische Verhalten der Hauptmaschine 1 nur annähernd erreicht werden kann. Infolge Kupplung der Schlupfmaschine 2 mit der Asynchronmaschine 1 weicht die von der Schlupfmaschine am Kommutator entwickelte Spannung vom Sollwert um einen Betrag ab, der s2 ³ E20 proportional ist, nachdem das Feld bezw. auch die Spannung der Ma schine 2 im wesentlichen s ³ E20 proportional ist und nachdem anderseits das Abweichen der Drehzahl der Maschine 2 vom konstan ten Sollwert dem Schlupf der Maschine 1 proportional ist.
Dieses Störungsglied lässt sich beseitigen. Man braucht bloss gemäss Abb. 14 im Er regerstromkreis III der Kommutatormaschine 2 eine Spannung passender Grösse einzuführen, die s2 ³ E20 proportional ist. Eine s ³ E20 proportionale Spannung kann im Stromkreis III durch einen praktisch rückwirkungslosen Transformator 8 eingeführt werden, wenn man dafür sorgt, dass die Primärwicklung dieses Transformators von einem Strom durch flossen werde, der s ³ E20 proportional ist. Dieser Strom rührt bei der Schaltung der Abb.14 von einer zweiten Wicklung der praktisch rückwirkungslosen Maschine (i her, in welcher die Spannung e c s _P,2o induziert wird.
Um Proportionalität zwischen Spannung und Strom im Stromkreis IV zu gewinnen, muss der Blindwiderstand dieses Stromkreises kompensiert werden. Dies geschieht beim Schaltbild der Abb. 14 beispielsweise durch den Phasenkompensator 10. Der Phasenkom pensator wird durch einen Drehstrommotor 4, der mit einer Spannung (z. B. Schleifring spannung der Hauptmaschine der Schlupf frequenz gespeist wird, angetrieben. Durch diese Massnahme werden der Strom j4 im Stromkreis IV s ³ E20 und die sekundäre Spannung des Transformators 8 s2 ³ E20 pro portional.
Im Erregerstromkreis III der Kom mutatormaschine 2 sind die folgenden Span nungen eingeführt; Zunächst die konstante, jedoch regelbare Spannung Uo des Frequenz umformers 5, dann die vom Strom J2 her rührende Spannung der Wechselinduktion U24, ferner die Spannung e ³ s ³ E2o durch die asynchrone Maschine 6 und schliesslich die Spannung der Wechselinduktion U34 des Transformators 8. Schliesslich ist im Erreger stromkreis III ein Phasenkompensator 3 ein geschaltet, der die Aufgabe hat, den Blind widerstand des Stromkreises III zu kompen sieren.
Durch diese Massnahme, d. h. durch die Einführung einer Spannung, die s2 ³ E20 pro portional ist, gelingt es tatsächlich, das Hauptstörungsglied zu beseitigen, so dass die asynchrone Maschine annähernd das ge wünschte charakteristische Verhalten annimmt.
In derselben Weise wäre es möglich, auch die zweitgrösste Störspannung, die durch die induktive Streuspannung im Sekundärkreis der Maschine 1 verursacht wird und die s ³ J2 proportional ist, zu entfernen. Man müsste einen dritten rückwirkungslosen Transforma tor anordnen und die Primärwicklung des selben durch einen solchen Strom speisen, der s ³ J2 proportional ist. Eine Spannung, die s ³ J2 proportional ist, ist die Sekundär spannung des Transformators 7. Man müsste also die Primärwicklung des neuen rück wirkungslosen Transformators nach Kompen- sierung der Induktivität dieses Stromkreises an die Sekundärspannung des Transformators 7 legen und den Sekundärstromkreis des neuen Transformators in den Erregerstrom kreis III einführen.
Die Schaltung der Abb. 14 hat den Nach teil, sehr grosse Transformatoren (7, 8 und 9) und sehr grosse Hilfsmaschinen (3, 6 und 10) zu bedingen, weil die genannten Transforma toren und Maschinen auf den Erregerstrom kreis der verhältnismässig grossen Schlupf maschine 2 arbeiten. Eine ganz bedeutende Verkleinerung der nötigen Kopplungstrans formatoren und Hilfsmaschinen lässt sich er reichen, wenn die genannten Transformatoren und Maschinen auf den Erregerstromkreis einer mit konstanter oder annähernd kon stanter Drehzahl angetriebenen Kommutator maschine wirken lässt und diese Kommutator maschine in den Erregerstromkreis der Schlupf maschine einschaltet. Dieser Fall ist in Abb.15 gezeichnet. Im Stromkreis III ist an Stelle des Phasenkompensators 3 der Abb. 14 die viel kleinere, schnellaufende Kommutator maschine 3 eingeschaltet.
Auf den Erregerstromkreis IV der Kom mutatormaschine 3 arbeiten : Die Kopplungs transformatoren 7 und 8 und die Sekundär wicklung der praktisch rückwirkungslosen asynchronen Maschine 6. Der Blindwiderstand dieses Stromkreises wird durch eine passend angetriebene asynchrone Maschine 12, deren Sekundärwicklung durch Kondensatoren 13 belastet ist, kompensiert. An Stelle der Kon densatormaschine 12 könnte auch irgend ein anderes Mittel, z. B. ein Phasenkompensator, wie in Abb. 14, oder ein passender Wider stand treten.
An Stelle der praktisch rückwirkungs losen asynchronen Maschine 6 kann auch, wie oben gezeigt, die korrigierte Spannung einer Hilfswicklung im Läufer der Haupt maschine treten. Dieser Fall ist in Abb. 16 gezeichnet. Der Transformator 6 hat die Auf gabe, die Hilfsspannung zu korrigieren, wäh rend durch den Transformator 9 die korri gierte Hilfsspannung auf den gewünschten Wert gebracht wird. Im übrigen ist die Schaltung der Abb. 16 mit jener der Abb. 15 identisch.
Eine weitere wesentliche Verkleinerung der Transformatoren 7, 8 und 9 und der asynchronen Maschinen 6 und 12 liesse sich durch Anordnung einer weiteren Kommutator- maschine 10 in Abb. 17 erreichen, die die Aufgabe hätte, die Kommutatormaschine 3 zu erregen. Im Erregerstromkreis IV der Kommutatormaschine 10 sind dann vier, der Schlüpfung proportionale Spannungen vor handen. Die ersten drei von praktisch rück wirkungslosen Kopplungstransformatoren 7, 8 und 11 herrührenden Spannungen sind pro portional dem Sekundärstrom der Haupt maschine 1 bezw. dem Erregerstrom der Schlupfmaschine 2 bezw. dem Erregerstrom der im Erregerstromkreis III der Schlupf maschine befindlichen Kommutatormaschine 3.
Die vierte rührt von einer praktisch rück wirkungslosen, passend angetriebenen, asyn chronen Maschine 6 her, deren Primärspan nung durch einen Stufentransformator 9 ge regelt werden kann. Der Blindwiderstand des Erregerstromkreises IV wird auch hier so kompensiert, wie bei den Abb. 15 und 16. Es ist selbstverständlich, dass an Stelle der Kondensatormaschine 12 auch irgend ein anderes Mittel (z. B. ohmscher Widerstand, Phasenkompensator usw.) treten könnte, um dem Stromkreis die Induktivität zu nehmen. Ebenso selbstverständlich ist es, dass ein Teil der genannten Spannungen auch im Erreger stromkreis V eingeführt werden könnte.
Bei den Schaltungen sämtlicher Abbil dungen ist angenommen worden, dass die Spannung des Frequenzumformers 5 in den Erregerstromkreis der Schlupfmaschine ein geführt wird. Indessen ist es möglich, die Spannung auch in andere Stromkreise, z. B. in den Stromkreis V der Abb. 17 oder in den Sekundärstromkreis der Hauptmaschine, einzuführen. Im ersteren Falle würde der Frequenzumformer eine wesentliche Verklei nerung, im letzteren eine wesentliche Ver grösserung erfahren.
Bei allen den Schaltungen ist es auch möglich, die Kommutatormaschine 3 im Er regerstromkreis der Schlupfmaschine 2 auch parallel zu den in Reihe geschalteten Erreger wicklungen der Schlupfmaschine und des rückwirkungslosen Transformators zu schalten.
Bei sämtlichen Schaltungen ist es auch möglich, die Hilfskommutatormaschinen durch die Welle der Hauptmaschine anzutreiben, also auf die konstante Drehzahl zu verzich ten. Will man in diesem Falle das ange strebte Ziel hinsichtlich des charakteristischen Verhaltens der Hauptmaschine erreichen, so sind ausser den bei konstanter Drehzahl der Kommutatormaschine erforderlichen Kopp lungstransformatoren auch solche erforderlich, die s2 E2o bezw. s2 J2 proportionale Span nungen erzeugen. Die dabei zu treffenden Schaltungen sind bereits weiter oben be schrieben.
Switching arrangement for generating voltages of any size and phase in circuits that carry alternating current of variable frequency. The invention relates to a Schaltanord voltage for the introduction of voltages be any size and phase in circuits that lead alternating current of variable frequency, z. B. of voltages that automatically increase both proportionally to the current and proportionally to the frequency of the circuit in which they are introduced. The phase angle between the current and the introduced voltage should be adjustable as required.
To achieve this, commutator machines, which are driven at constant or almost constant speed, and the primary windings of almost non-reactive transformers are switched on in the circuit of variable frequency, while the secondary windings of the transformers mentioned feed the excitation circuits of the commutator machines at least indirectly .
In Ahb. 1 shows the basic circuit using an example, the illustrated commutator machine representing a commutator rear machine which is connected to the secondary circuit of an asynchronous machine and which is excited in the stator with slip frequency. The commutator machine 1 and the primary winding of the practically reactionless transformer 2 are traversed by the current J1, the frequency of which is equal to the slip frequency of the asynchronous machine. In the secondary winding of the transformer 2, a voltage E12 of the alternating induction is induced, which lags the current J1 by 90, so is in phase with j³J1 of the vector diagram of Fig.2, if the windings of the transformer are coaxial with each other.
If, however, the secondary winding is rotated with respect to the primary, which is possible in the case of a rotary transformer, by the angle α, the voltage of the alternating induction Es-2 with the vector j³J1 becomes the angle α. lock in. In Fig. 2 it is assumed that E12 lags j³J1 by angle α. The excitation current J2 of the commutator machine 1 is in phase or at least approximately in phase with E12 if the ohmic resistance 3 in the circuit II is large compared to the reactance. The voltage U1 generated in the commutator machine is ultimately either in phase or includes 180 with J2.
By means of the arrangement indicated, a voltage U1 can thus be generated which includes any angle (in Fig. 2 [90 + α] 0) with respect to the current J1.
The easiest way to achieve the desired phase shift between J1 and E12 is with the help of a rotary transformer.
But you can also use a static transformer to set any angle between J1 and E12. All you have to do is split the secondary winding into two or more parts and switch them appropriately. Fig. 3 shows how this can be done. In the primary winding, the three self-induced voltages E1, E2 and E3, which include 120 with each other, are induced. In the secondary winding, on the other hand, there are six voltages (E1 ', E2', E3 ', E1 ", E2" and E3 ") if it consists of two parts. The voltages E1, E1 'and E1' 'are in phase. The resulting secondary stresses are given by the circuit in Fig. 3
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They close the angle? With the primary stresses. one.
Any arbitrary phase shift α can also be obtained with the aid of a static transformer. be hired; only a change in α, if necessary, is not so easy to do.
If the number of periods of the current supplied to the commutator machine goes through zero into the negative (when the asynchronous machine changes from undersynchronous to oversynchronous), the direction of rotation of the rotating field in the rotary transformer changes so that E12 no longer changes to J1 (90 +?) 0, but lags behind by (90 -?) 0. If a change in the angle is impractical when the synchronism is exceeded, it is necessary to bring the rotary transformer 2 into a different position in oversynchronism. This can happen automatically through the torque developed by the rotary transformer, which changes its direction when transitioning through synchronism. In order to increase the mobility of the rotary transformer, it is provided with ball bearings.
If the torque of the rotary transformer is not sufficient to carry out the mentioned adjustment, a small three-phase motor could support the torque of the rotary transformer. This would have to adjust the rotary transformer in the desired sense in direct coupling or via a gear train. The motor would have to be fed by a voltage corresponding to the number of slip periods, so probably best from the slip ring voltage of the main machine. Appropriate stops on the rotary transformer or on the mentioned small auxiliary motor could then be used to set the desired positions for under- or. Define oversynchronism. When using an ordinary transformer, however, a change in the circuit is necessary in over-synchronism.
Only in the special case in which the angle? Is zero, changing the circuit is out of the question.
It is also possible to switch the secondary windings of any number of transformers into the circuit of the excitation winding of one and the same commutator machine in series, the primary windings of which are switched into different circuits with the same variable frequency and thus generate different voltages in the said commutator machine that lead to the primary currents of the transformers are in certain proportions of size and phase. Such an arrangement is shown in Fig. 4 ge. The slip power machine 2 and the excitation machine 3 of the slip power machine are driven by a motor 4 at a constant or approximately constant speed.
In circuit II, the primary winding of transformer 5 is switched on, and in circuit III, the primary winding of transformer 6 is switched on. The secondary windings of the transformers 5 and 6 are in the still fed from the period converter 7 slip frequency leading exciter circuit IV of the commutator 3 switched on. This circuit IV must be made induction-free in some way so that there is proportionality between the voltages introduced and the current J4. This can be done by switching on an inductionless resistor 8 of the appropriate size. However, this method has the disadvantage that the transformers 5 and 6 and the converter 7 perio lead to high outputs. Instead of increasing the ohmic resistance, it is therefore more advantageous to cancel the induction voltage of the circuit IV.
This can be done by arranging a compensated machine 9, a transformer 10 and an inductive resistor 11.
The voltage introduced by the transformer 6 into the circuit IV is dimensioned in size and adjusted in phase such that it introduces a voltage into the excitation circuit III via the commu tator machine 3 that cancels the self-induction voltage of this excitation circuit III. Likewise, the secondary voltage of the transformer 5, which is primarily fed by the secondary current of the asynchronous machine 1, is dimensioned and set in terms of size and phase in such a way that it introduces a voltage into the secondary circuit of the asynchronous machine via the commutator machines 3 and 2, the secondary and pri Marian stray voltages and ohmic voltage drops on the asynchronous machine 1 compensates for their influence on the secondary current of the asynchronous machine.
It can be shown that with suitable dimensioning and setting of transformers 5 and 6 the equation applies:
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Here s means the slip of the asynchronous machine in percentages, E20 the secondary voltage of the asynchronous machine at standstill and with the rotor winding open, U0 the voltage of the period converter 7, J2 the secondary current of the asynchronous machine, r2, r3, r4 the ohmic resistances of the secondary circuits II, III and IV of the asynchronous machine and C32 and C43 constants on transformers 5 and 6.
It is thus possible, for example, to obtain the above simple relationship for the secondary current J2 through the arrangement of two almost reactionless transformers, whose primary windings are in circuits II and III in Fig. 4 and whose secondary windings work on circuit IV.
If J2 changes as a function of the slip and of U0, according to equation 2, it can be proven that the active power of the asynchronous machine changes proportionally with the slip, while the reactive power is practically independent of the slip. However, since it may be desirable under certain circumstances that the active power change less strongly or not at all with the hatching, it should first be shown how this can be achieved. We have the opportunity to show the application of the invention using further examples.
In order to make the dependency of the active power on the slippage smaller or to eliminate it entirely, we are forced to directly or indirectly in circuit II apart from the voltages s # .E2o and
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apply a third voltage that is proportional to s # Ei 2o. Such a voltage can be obtained by arranging an asynchronous machine, which is driven either directly or via a gear drive by the main machine and whose primary windings are connected to the mains voltage U1. A voltage proportional to the slip could then be taken from the secondary winding of this machine.
This arrangement has the disadvantage of requiring a relatively large auxiliary machine. It is better to arrange a second winding in the Läu fer of the main machine, from which an auxiliary voltage Uh can then be taken.
In Fig. 5 a first method is shown how the auxiliary voltage Uh can be introduced into the circuit. Uh is first brought to the network period number w via a period converter 9, in order then to be introduced into the circuit of the frequency converter 7 by a transformer 10. Since the circuit in Fig. 5 corresponds completely to the circuit in Fig. 4, if one disregards the fact that the slip power machine 2 is now directly coupled to the main machine 1, it is clear that the results so far also apply to the circuit 5 can be transferred if the new voltage U0 + ³ Uh (3) is introduced in equation 2 in place of U0. This takes into account the transmission ratio of the transformer 10.
So instead of equation 2 we get the equation
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the fact that the slip power machine 2 no longer has a constant speed is neglected. In the arrangement of Fig. 5, however, the fact that the auxiliary voltage Uh generated in the auxiliary winding of the asynchronous machine 1 is also influenced by the secondary and primary stray voltage of the asynchronous machine and its primary ohmic voltage drops is also neglected, and that this The influence of counter voltages must be compensated for if the desired proportionality between J2 and the resulting voltage in circuit II is to be maintained.
However, by introducing a further voltage into the circuit V of FIG. 5, the voltage with which the frequency converter 9 is fed can be made independent of J2. You only need another transformer 11, the primary winding of which is traversed by the current J2 and the secondary winding is switched on in the circuit V, to be arranged in order to achieve the desired goal. This is done in Fig. 6. Fig. 6 otherwise shows exactly the same circuit as Fig.5. The size and phase of the secondary voltage of this transformer 11 is dimensioned and adjusted in such a way that it compensates for the described deviations of the auxiliary voltage Uh from the target value by first speaking Introduces counter voltages into the circuit V.
The relationship can then be set up s ³ E20 (1 - 1) - 2 ³ U0 = r2 J2 (5) where 2 means a constant which corresponds to the product of the constants in front of the expression U0 in equation 2, while 1 respectively the expression s ³ E20 1 expresses the influence of the auxiliary voltage Uh. By choosing 1, i.e. the transformation ratio of the transformer 10, it is possible to limit the influence of s ³ E20 on J2 as large or as desired. to make as small as you want. If 1 = 1, the term with s ³ E20 as a factor disappears, so that J2 is completely independent of the hatching.
At this point it should be emphasized that the arrangement of the transformer 11 in the circuit diagram of Fig. 6 is not neces sary to reach the desired goal. The circuit in FIG. 5 can also be used if the transformer 5 is dimensioned and adjusted in phase in such a way that it also takes over the tasks of the transformer 11 in FIG. 6. This is easily possible, please include since the secondary voltages of the transformers 5 and 11 change according to the same laws.
It can still be proven that the measures taken make it possible to regulate the active and reactive power exchange between the asynchronous machines and the grid as required. This regulation can be carried out according to the diagrams in Figs. 7 and 8. The primary current J1 of the asynchronous machine is made up of three components in these diagrams; the first component OA leads the primary terminal voltage U1 by 90. It represents the magnetizing current of the asynchronous machine. The second component is AP0. It is proportional to the voltage U0 of the frequency converter 7 and in phase with U0, but independent of the slip. The third component is given by the distance P0P. In subsynchronism (s> 0) it is opposite to the primary terminal voltage U1, in over-synchronicity it is rectified with U1.
The end point P of the primary current J1 therefore lies on a parallel to the U1 direction, which is drawn through P0. The proportionality factor between the slip and the component P0P can be changed as required by selecting 1. If 1 = 0, the change in POP with hatching is very large; with 1 = 1, however, P0P is equal to zero, so that the active component of J1 is completely independent of the hatching. The blind component of J1 is completely independent of hatching. In synchronism (point P0), depending on the phase of U0, we get either a motor effect (Fig. 7) or a generator effect (Fig. 8), or a pure reactive current. The reactive current can be regulated as required by U0.
In subsynchronism, in the case of Fig. 7, the negative active current is taken to be greater in absolute terms, i.e. H. the performance of the machine running as a motor increases. In oversynchronism, the negative active current initially goes back to zero and then becomes positive (generator effect). The same applies to the case of Fig. 8.
In a similar way one could also achieve that the reactive power changes proportionally with the hatching. It is only necessary to give the voltage Uh of the auxiliary winding a different phase position compared to the voltage in the secondary main winding of the asynchronous machine, which can be easily achieved by swapping the slip ring connections or changing the connection points of the slip rings on the auxiliary winding. So, to put it briefly, with the help of the invention in question here, one is able to give the asynchronous machine any desired characteristic both with regard to the active and reactive power.
For the sake of completeness, the application of the invention that comes into question here will also be shown in cases in which the auxiliary voltage Uh is introduced into the circuits in a different manner. In Figs. 9 and 10, the auxiliary voltage is used to excite the compensated machine 3. The excitation current J5 originating from the auxiliary voltage Uh is regulated by a resistor 9. In both cases, transformers 5 and 6 work on circuit IV. In contrast, frequency converter 7, which can be compensated or uncompensated, is connected to circuit III in Fig. 9 and circuit IV in Fig. 10 .
In the circuits of Figs. 11, 12 and 13, the auxiliary voltage is transformed by a transformer 9, the transformation ratio of which can be changed, and then either into circuit III, as in Fig. 11, or into circuit IV, as in Fig 12 and 13, switched on. In Fig. 12, the circuit IV is made inductionless by a resistance 8, while in Fig. 13 the induction-free circuit IV is achieved in the same way as in the arrangement according to Fig.4. The circuit of Fig. 11 has the disadvantage that in synchronism the transformer 9 on the secondary side has direct current flowing through it.
This is avoided in the circuits of Figs. 12 and 13.
Finally, it should be mentioned that the practically reactionless transformer could also be switched into the primary circuit instead of the secondary circuit of the asynchronous machines. It would then have to work on an asynchronous machine with the same number of slip periods as the main machine and the voltage of this asynchronous machine would have to be introduced into some excitation circuit.
The commutator machines described above, the excitation windings of which are connected to almost reactionless transformers, do not need to be specially arranged if there are already commutator machines that are used for other purposes. These commutator machines can also be used with the aid of the coupling transformers to achieve the goal.
Such a case is shown in Fig. 14. The slip machine 2 coupled to the main machine serves as the commutator machine. Due to the practically inactive clutch transformer 7, a voltage is introduced into the excitation circuit III of the commutator machine 2 which leads to the desired component of the excitation current. This current component, which is proportional to the number of slip periods, has the task of generating a voltage of rotation in the commutator machine that has the desired size and phase.
In the above explanations it was shown that it is possible to regulate the course of the active and reactive components of the primary current and to design it as desired depending on the hatching, i.e. H. to achieve the desired characteristics of the machine if the slip machine is driven at a constant speed and an adjustable voltage is available which is proportional to the slip voltage s ³ E20 of the main machine. In the circuit of Fig. 14, this voltage is generated by a suitably driven, asynchronous machine 6 that is as reactive as possible. The primary winding of this machine is fed by a controllable transformer 9, which is connected to the same network as the main machine.
In the secondary winding of the asynchronous machine a voltage u ³ s ³ E20 is induced when u denotes a number that is proportional to the translation ratio of the transformer 9. In contrast, the condition of constant speed of the slip machine 2 is not fulfilled in this case, so that the desired charac teristic behavior of the main machine 1 can only be approximately achieved. As a result of the coupling of the slip machine 2 with the asynchronous machine 1, the voltage developed by the slip machine on the commutator deviates from the setpoint by an amount that is proportional to s2 ³ E20 after the field or the voltage of the machine 2 is essentially proportional to s ³ E20 and, on the other hand, the deviation of the speed of the machine 2 from the constant target value is proportional to the slip of the machine 1.
This fault link can be eliminated. All that is required is to introduce a voltage of a suitable magnitude in the excitation circuit III of the commutator machine 2, which is proportional to s2 ³ E20, as shown in Fig. 14. A voltage proportional to s ³ E20 can be introduced into circuit III by a practically non-reactive transformer 8 if it is ensured that a current will flow through the primary winding of this transformer which is proportional to s ³ E20. In the circuit in Fig. 14, this current comes from a second winding of the practically reactionless machine (i, in which the voltage e c s _P, 2o is induced.
In order to gain proportionality between voltage and current in circuit IV, the reactance of this circuit must be compensated. In the circuit diagram in Fig. 14, this is done, for example, by the phase compensator 10. The phase compensator is driven by a three-phase motor 4 which is supplied with a voltage (e.g. slip ring voltage of the main machine at the slip frequency. This measure generates the current j4 in circuit IV s ³ E20 and the secondary voltage of the transformer 8 s2 ³ E20 proportionally.
In the excitation circuit III of the commutator machine 2, the following voltages are introduced; First the constant but controllable voltage Uo of the frequency converter 5, then the voltage of the alternating induction U24 originating from the current J2, then the voltage e³s³E2o from the asynchronous machine 6 and finally the voltage of the alternating induction U34 of the transformer 8. Finally a phase compensator 3 is switched on in the excitation circuit III, which has the task of compensating for the reactive resistance of the circuit III.
By this measure, d. H. By introducing a voltage that is proportional to s2 ³ E20, it is actually possible to eliminate the main fault element, so that the asynchronous machine almost assumes the desired characteristic behavior.
In the same way, it would also be possible to remove the second largest interference voltage which is caused by the inductive stray voltage in the secondary circuit of the machine 1 and which is proportional to s 3 J2. One would have to arrange a third non-reactive transformer and feed the primary winding of the same with such a current that is proportional to s ³ J2. A voltage that is proportional to s ³ J2 is the secondary voltage of the transformer 7. So you would have to connect the primary winding of the new non-reactive transformer to the secondary voltage of the transformer 7 after compensating the inductance of this circuit and the secondary circuit of the new transformer in Introduce the excitation circuit III.
The circuit of Fig. 14 has the disadvantage of causing very large transformers (7, 8 and 9) and very large auxiliary machines (3, 6 and 10) because the aforementioned transformers and machines on the excitation circuit of the relatively large slip machine 2 work. A very significant reduction in the size of the necessary coupling transformers and auxiliary machines can be achieved if the aforementioned transformers and machines can act on the excitation circuit of a commutator machine driven at constant or almost constant speed and this commutator machine is switched into the excitation circuit of the slip machine. This case is shown in Figure 15. In circuit III, instead of the phase compensator 3 of Fig. 14, the much smaller, high-speed commutator machine 3 is switched on.
Work on the excitation circuit IV of the commutator machine 3: The coupling transformers 7 and 8 and the secondary winding of the practically reactive asynchronous machine 6. The reactance of this circuit is compensated for by a suitably driven asynchronous machine 12, the secondary winding of which is loaded by capacitors 13. Instead of the Kon capacitor machine 12, some other means, e.g. B. a phase compensator, as shown in Fig. 14, or a suitable counter stand kick.
In place of the practically reactionless asynchronous machine 6, as shown above, the corrected voltage of an auxiliary winding in the rotor of the main machine can occur. This case is shown in Fig. 16. The transformer 6 has the task of correcting the auxiliary voltage, while the corrected auxiliary voltage is brought to the desired value by the transformer 9. The circuit in Fig. 16 is otherwise identical to that in Fig. 15.
A further substantial reduction in the size of the transformers 7, 8 and 9 and the asynchronous machines 6 and 12 could be achieved by arranging a further commutator machine 10 in FIG. 17, which would have the task of exciting the commutator machine 3. In the excitation circuit IV of the commutator machine 10 four voltages proportional to the slip are then present. The first three of practically no feedback coupling transformers 7, 8 and 11 resulting voltages are proportional to the secondary current of the main machine 1 respectively. the excitation current of the slip machine 2 respectively. the excitation current of the commutator machine 3 located in excitation circuit III of the slip machine.
The fourth comes from a practically inactive, suitably driven, asynchronous machine 6, the primary voltage of which can be regulated by a step transformer 9. The reactance of the excitation circuit IV is also compensated here as in Figs. 15 and 16. It goes without saying that some other means (e.g. ohmic resistance, phase compensator, etc.) could be used instead of the capacitor machine 12, to take the inductance of the circuit. It goes without saying that some of the voltages mentioned could also be introduced into the excitation circuit V.
In the circuits of all the illustrations it has been assumed that the voltage of the frequency converter 5 is fed into the excitation circuit of the slip machine. However, it is possible to transfer the voltage to other circuits, e.g. B. in the circuit V of Fig. 17 or in the secondary circuit of the main engine. In the former case, the frequency converter would experience a substantial reduction, in the latter a substantial increase.
In all the circuits, it is also possible to switch the commutator machine 3 in the He excitation circuit of the slip machine 2 in parallel to the series-connected exciter windings of the slip machine and the reactionless transformer.
With all circuits it is also possible to drive the auxiliary commutator machines through the shaft of the main machine, i.e. to dispense with the constant speed. If you want to achieve the desired goal with regard to the characteristic behavior of the main machine in this case, then apart from those at constant speed the commutator machine required Kopp development transformers also required those that s2 E2o respectively. s2 J2 generate proportional voltages. The circuits to be taken are already described above be.