DE500002C - Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom veraenderlicher Frequenz mittels einer Induktionsmaschine - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom veränderlicher Frequenz mittels einer Induktionsmaschine Es ist bekannt, die Induktionsmaschine zur Drehzahl- oder zur Frequenzregelung, z. B. bei einem Umformer zur Kupplung von zwei Wechselstromnetzen schwankender Periodenzahl, zu benutzen. Zu diesem Zweck wird die Induktionsmaschine mit einer Kommutatormaschine in Kaskade geschaltet und die Regelung an dieser Maschine oder in ihrem Erregerkreis vorgenommen.
• Der Regelbereich eines solchen Regelsatzes ist durch die Kommutatormaschine begrenzt, und zwar ist, je nach der Art der Kommutatormaschine und je nach der verlangten Leistung, der Satz nur bis zu einem bestimmten Regelbereich ausführbar. Auch wenn der verlangte Regelbereich innerhalb des ausführbaren liegt, ist es mit Rücksicht auf den Preis erwünscht, mit einer verhältnismäßig kleinen Kommutatormaschine auszukommen. Aus diesem Grunde wird z. B. bei läufererregten Kommutatormaschinen, die sogenannte »Doppelzonenregelung« angewandt, bei der man den Satz für eine in der Mitte des Regelbereiches liegende Drehzahl bemißt und zur Hälfte übersynchron, zur Hälfte untersynchron regelt.
• Die Erfindung ermöglicht nun eine Erweiterung des mit bekannten Mitteln erzielbaren Regelbereiches, und zwar dadurch, daß eine Induktionsmaschine von einem Regelsatz beliebiger Art mechanisch angetrieben und die in den Schlupfstromkreisi desRegelsatzvord.ermotors eingeführte Sekundärspannung auch dem Sekundärteil der Induktionsmaschine zugeführt wird.
• Eine Ausführung, die zur Erzeugung einer regelbaren Frequenz dient, zeigt Fig. i. Hier bedeutet i einen Induktionsgenerator, der eine in weiten Grenzen regelbare Frequenz in einem Netz :2 erzeugen soll. 3 und q. ist ein Regelsatz, der mechanisch mit dem Generator i gekuppelt ist. Der Induktionsvordermotor 3 des Regelsatzes wird aus dem Netz 5 gespeist. Seine Drehzahl wird mit Hilfe der mit ihm in Kaskade geschalteten Kommutatormaschine q. dadurch geregelt, daß den Schleifringen dieser Kommutatormaschine mittels des Transformators 6 eine regelbare Spannung zugeführt wird. Mit Hilfe dieser Spannung wird zugleich auch über eine Leitung 7 der Induktionsgenerator i geregelt. Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Es sei angenommen, daß sämtliche Maschinen i, 3 und q. gleichpolig, etwa sechspolig, gebaut seien und daß die Kommutatormaschine q. für einen Regelbereich von + io °% bemessen sei. Dann ist die synchrone Tourenzahl des Induktionsgenerators i und des Induktionsmotors 3 für eine Frequenz des Netzes 5 von 50 Perioden gleich iooo. Regelt man nun auf i o °/o übersynchron, so nimmt die gemeinsame Welle die Drehzahl iioo an; zugleich fließt in der Leitung 7 ein Wechselstrom von 5 Perioden. Wenn man nun - genau wie bei Maschine 3 - das sekundär der Maschine i zugeführte Dreh-£elid in gleichem Sinne wie den Läufer dieser Maschine umlaufen läßt, so ergibt sich in der Leitung 8 ein Strom mit einer Frequenz 6o; denn die Drehzahl i ioo würde synchron zur Frequenz 55r sein; hierzu kommt noch die Frequenz 5 in der Sekundärleitung 7. Würde der Satz annähernd synchron laufen, so würde in der Leitung 8 die Frequenz 50 vorhanden sein. Durch eine Regelung von io °/o an der Kommutatormaschine hat man somit eine Frequenzregelung von 2o °/" erreicht.
• Ähnlich erhält man eine Frequenz von 40 Perioden in Leitung 8, wenn man die Kommutatormaschine i o °/o untersynchron regelt.
• Ein noch günstigeres Ergebnis erzielt man, wenn man die Maschine i für kleinere Polzahl als die Maschine 3 ausführt. Hat z. B. die Maschine i zwei Pole, entsprechend -synchron -300o, so erhält man, wenn der Motor 3 synchron mit dem Netz 5, also mit iooo Umdrehungen läuft, in der Leitung 8 eine Frequenz von i62/3 Perioden. Regelt man jetzt wieder um io °/o übersynchron, so läuft die Maschine i wieder mit iioo Umdrehungen, während ihren Schleifringen ein Wechselstrom von 5 Perioden zugeführt wird. Diesem entspricht, bei zwei Polen der Maschine i, eine synchrone Tourenzahl von 30o, so daß die in Leitung 8 erzeugte Frequenz synchron zur Tourenzahl 1400 ist. Das Netz :2 wird somit mit einer Frequenz von 23,3 Perioden gespeist. Man erzielt auf diese Weise mittels einer Regelung von io °/o an der Kommutatormaschine eine Frequenzregelung von 50 %.
• Die beschriebene Regelung hat große praktische Bedeutung, wenn es z. B. gilt, eine Anzahl von elektromotorischen Einzelantrieben gemeinsam durch die zugeführte Frequenz zu regeln.
• Eine weitere Anwendung zeigt Fig.2. Hier bedeutet g .einen Induktionsmotor, dessen Drehzahl in weiten Grenzen geregelt werden soll.
• Der Motor erhält ständerseitig eine konstante Frequenz, nämlich die Frequenz des Netzes 5, läuferseitig eine veränderliche, und zwar die Frequenz eines Hintermaschinensattes, der genau wie nach Fig. i ausgeführt ist. Durch Regelung am Transformator 6 kann ein sehr großer Regelbereich erzielt werden. Es ist ohne weiteres möglich, diesen Satz zu kompoundieren. Zu diesem Zwecke kann der Transformator 6 z. B., wie es in Fig. 2 dargestellt ist, über einen in der Zuleitung des Motors g zum Netz liegenden Stromtransformator io gespeist werden.
• Die besondere Ausführung des Regelsatzes 3. 4 ist ganz gleichgültig; wesentlich ist nur, daß dem Induktionsvordermotor mit Hilfe eines Hintermaschinensatzes eine sekundäre Fremdspannung aufgedrückt wird. Die Erzeugung dieser Sekundärspannung kann z. B. auch durch einen Einankerumformer (Gleichstromregelsatz) erfolgen.
• Die Anordnung Fig. 2 ist für über- und untersynchronen Betrieb ebenfalls verwendbar. In dem einen Falle wirkt die Maschine i als Generator und führt den Schleifringen der Maschine g Energie zu; in dem anderen Falle wirkt sie als Motor und entnimmt ihre Energie dem Sekundärteil der Maschine g.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom veränderlicher Frequenz mittels einer Induktionsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß diese von einem aus einer Induktionsvorderinaschine und Kommutatorhintermaschine bestehenden Regelsatz beliebiger Art mechanisch angetrieben und die in den Schlupfstromkreis des Regelsatzvordermotors eingeführte Sekundärspannung auch dein Sekundär_teil der Induktionsmaschine zugeführt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsmaschine für kleinere Polzahl als der Induktionsvordermotor des Regelsatzes ausgeführt ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Primärteil der Induktionsmaschine erzeugte veränderliche Frequenz in den Sekundärkreis eines Induktionshauptmotors eingeführt ist. q.. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schlupfstromkreis des Regelsatzvordermotors eingeführte Sekundärspannung , unter dem Einfluß einer in die Speiseleiteng des Hauptmotors eingeschalteten Kompoundierungseinrichtung bekannter Art steht.