DE671654C - Einrichtung zur UEberlagerung von Starkstromnetzen mit Stroemen netzfremder, veraenderbarer Frequenz - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Überlagerung von Starkstromnetzen mit Strömen netzfremder, veränderbarer Frequenz In Fernsteueranlagen, namentlich in nach dem Überlagerungsprinzip arbeitenden Fernsteueranlagen, verwendet man im allgemeinen zur Erzeugung der Steuerströme Synchrongeneratoren, die von einem Elektromotor angetrieben werden. Soll der Generator zur Erzeugung von Steuerströmen verschiedener Frequenz dienen und insbesondere bei jeder Sendung ein Frequenzband einstellbarer Breite durchlaufen, aus dem dann mit Hilfe von Wählern o. dgl. die jeweils zu überlagernde Frequenz ausgewählt wird, so wird meist als Antriebsmotor ein Motor mit ver-,änderlicher Drehzahl benutzt t,oder man. verbindet den Generator über ein Getriebe mit regelbarem Übersetzungsverhältnis mit einem Motor konstanter Drehzahl.
• Aus Gründen derBetriebssicherheit benutzt man nun in derartigen Fernsteueranlagen, namentlich i.n Üverlagerungsfernsteueranlagen, stets Frequenzen, die innerhalb des Bereiches einer Oktave liegen. Die Drehzahl des Generators muß infolgedessen im Verhältnis 1:2 regelbar sein. Die Einhaltung dieses Regelbereiches macht jedoch erhebliche Schwierigkeifen. Ein weiterer Mangel der bekannten Wechselstromsteuergeneratoren besteht darin, daß stets eine Gleichstromquelle für die Erregung notwendig ist. Handelt es sich also beispielsweise darum, ein Wechselstromnetz mit Steuerstrom zu versorgen, so muß entweder eine Akkumulatorenbatterie oder ein Gleichstromhetz für den Anschluß der Erregerwicklung des Generators vorhanden sein.
• Diese Schwierigkeiten werden vermieden, wenn man zur Erzeugung der Frequenzbänder einen Vorgang ausnutzt, der in seiner einfachsten Erscheinungsform an Drehstrommotoren mit einphasigem Läufer schon früher bekannt war. Ein solcher Motor gibt nämlich, da in seinem Läufer nur ein einphasiger Wechselstrom fließen kann, infolge der Rückwirkung dieses Stroms einen Strom netzfremder Frequenz in das Netz zurück.
• Nach der Erfindung wird daher als Stromerzeuger für die Überlagerungsfrequenz eine primärseitig an das zu überlagernde Netz angeschlossene, mehrphasige Maschine ohne Erregung im Sekundärteil benutzt, von der der eine Teil (Läufer. oder Ständer) eine andere Zahl von Symmetrieachsen oder bei gleicher Achsenzahl andere Symmetrieverhältnisse aufweist als der andere Teil. Andere Symmetrieverhältnisse ergeben sich z. B., wenn die Achsen des ersten Teils unter anderen Winkeln gegeneinander versetzt sind als die des zweiten Teils oder wenn entsprechenden Achsen beider Teile verschieden große Felder oder Feldkomponenten zugeteilt sind.
• Immer ergibt die Erfindung für Fernsteueranlagen den Vorteil, daß die Entnahme der Erregerleistung ohne Umformung aus dem zu überlagernden Wechsel- oder Drehstromnetz möglich ist und zur Erzeugung des Frequenzbandes nur ein kleinerer Drehzahlbereich des Antriebsmotors erforderlich ist.
• Nicht zu verwechseln ist die Erfindung mit einem bekannten Vorschlag zur Fernsteuerung von Schaltern in Starkstromnetzen öder Leitungen, die von mehreren Wechselstromerzeugern oder Wechselstromerzeugergruppen gespeist werden.
• Nach diesem Vorschlag werden die Schaltvorrichtungen durch in einem Teil der Wechselstromerzeuger unmittelbar induzierte Ströme einer von der Grundharmonischen abweichenden Frequenz beeinflußt. .Es handelt sich also dort um die Ausnutzung höherer Harmonischen der Netzfrequenz für Fernsteuerzwecke, wobei sich diese höheren Harmonischen beispielsweise ebenfalls nach einem bekannten Vorschlag in der Weise erzeugen lassen, daß man in der Ankerwicklung eines Wechselstromgenerators mit Hilfe zweier oder mehrerer geeignet angeordneter Erregerfeldsysteme bzw. durch besondere Ausbildung der Läuferkurzschlußwicklung unabhängige polyzyklische Ströme induziert.
• Nach diesem Verfahren lassen sich aber nicht wie beim Gegenstand der Erfindung beliebig breite Frequenzbänder erzeugen. Außerdem muß die Erregung des Generators wie bei jedem Synchrongenerator durch eine besondere Stromquelle erfolgen, sie kann also nicht oder wenigstens nicht ohne Umformung unmittelbar aus dem zu überlagernden Netz erfolgen.
• Gegenüber der zuletzt erwähnten bekannten Anordnung bietet demnach die Erfindung den Vorteil, daß sich Frequenzbänder beliebiger Breite ohne Anwendung besonderer und mehrerer Erregerfeldsysteme erzeugen lassen.
• Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in deren Fig. i ein Steuerstromgenerator schematisch dargestellt ist: Der Einfachheit halber ist eine zweipolige Type zugrunde gelegt.
• Mit i ist die Wicklung des Ständers des Wechselstromsteuergenerators bezeichnet; der mit einer Drehstromwicklung ausgerüstet ist. Die Phasen des Drehstroms sind mit RST bezeichnet Der Läufer hat eine einphasige Kurzschlußwicklung 2, die um die Achse 3 mit der Frequenz v im Sinne des eingezr12ieiirieten Pfeiles rotiert. Der der Ständerwicklung zugeführte Drehstrom habe die Frequenz f. Das Ständerdrehfeld von der Frequenz f erzeugt in der Kurzschlußwicklung einen Wechselstrom von der Frequenz v-f, der wiederum ein Wechselfeld gleicher Frequenz zur Folge hat. Dieses Wechselfeld läßt sich nach bekannten Gesetzen in zwei gegenläufige Drehfelder der Frequenz v-f zerlegen. Das eine dieser Drehfelder wird nun mit .der Frequenz v herumgeführt und induziert infolgedessen in der Ständerwick-Jung eine Spannung von der Frequenz v' = 2 v - f . Das andere, entgegen der Drehrichturig des Läufers umlaufende Drehfeld hat relativ zum Ständer die Frequenz f und hat deshalb nur einen Einfluß auf die Stromaufnahme der Maschine. Die Ständerwicklung des in Fig. i dargestellten Wechselströmsteuergenerators liefert demnach unmittelbar in die Leiter des Drehstromnetzes Ströme netzfremder Frequenz, deren Periodenzahl von der Drehzahl des Antriebmotors abhängt. Um die Drehzahl herabzusetzen, gibt man in bekannter W .eise :dein Läufer und dem Ständer des Generators eine größere Polzahl als 2.
• Wird der Generator statt von Drehstrom von Dreileitergleichstrom gespeist, so treten dieselben Erscheinungen wie oben geschildert auf, nur mit dem unwesentlichen Unterschied, daß die Frequenz des erregenden Feldes f = o ist.
• Auch ist es durchaus nicht notwendig, daß der Läufer mit Kürzschlußwicklungen ausgerüstet ist. Man erreicht die gleiche Wirkung, wenn man als Läufer ein Weicheisenpolrad ohne Wicklungen verwendet. Es wird dann das erregende,. mit der Frequenz f umlaufende Feld durch die Einwirkung des Polrades mit der Frequenz v moduliert, und die Rückwirkung .dieser Modulation auf den Ständer bringt dort die zusätzliche Frequenz z v - f hervor.
• Versieht man das Polrad mit Kurzschlußwicklungen nach Fi:g. i, so sind diese so anzuordnen, daß ihre magnetischen Achsen in i den Pollücken des Polrades liegen.
• In Fig.2 ist die Steuerstromfrequenz v' = 2 v - f als Funktion der Maschinendrehzahl dargestellt, wobei der Einfachheit halber wieder eine zweipolige Type zugrunde ge- x legt ist.
• Es sei nun angenommen, die Frequenz des Steuerstroms soll einen Bereich von 300 bisbooHertz durchlaufen. Wie das Diagramm zeigt, können diese Frequenzen auf zwei Arten erreicht werden, und zwar einmal mit dem Motordrehzahlbereich von 175 bis 325 Umdrehungen/sec. (Strecke AD des Diagramms) oder bei umgekehrter Drehrichtung oder bei Vertausch zweier Phasen mit dem Motordrehzahlbereich von 125 bis 275 Umdrehungen/sec. (Strecke EH der Figur.) Man kann aber auch mit dem Drehzahlbereich 175 bis 275 auskommen, indem man z. B. zunächst mit der einen Polarität (oder Drehrichtung) von der Drehzahl 175 bis 250 (Punkte A und B der Figur) fährt, wodurch man die Frequenzen von 3oo bis 450 erhält und denn nach Umkehrung der Drehrichtung oder der Polarität von Zoo bi.s 275 (Strecke FE der Figur), wodurch man die Frequenzen von q.5o bis 6ooerhält. Es ist natürlich auch möglich, mit der ersten Drehrichtung von A bis C durchzufahren und so die Frequenzen von 3oo bis 500 in einem Band zu erzeugen, und das Restband nach Vertauschung zweier Ständerphasen auf der Strecke JE (Drehzahl 225. bis 275) noch herzustellen. Natürlich sind auch andere Überlappungen der beiden geraden Stücke AC und EG möglich. Zum Vergleich ist außerdem in der Fig.2 die Drehfrequenz-Charakteristik eines Synchrongenerators strichliert angegeben, welche ein Regulierbereich von 15o bis 3oo erfordert.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Überlagerung von Starkstromnetzen mit Strömen netzfremder, veränderbarer Frequenz, insbesondere für mit Tonfrequenzbändern arbeitende Fernsteueranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromerzeuger für die Überlagerungsfrequenz eine primärseitig an das zu überlagernde Netz angeschlossene, mehrphasige Maschine ohne Erregung im Sekundärteil dient, von der der eine Teil (Läufer oder Ständer) eine andere Zahl von Symmetrieachsen oder bei gleicher Achsenzahl andere Symmetrieverhältnisse aufweist als der andere Teil.
2. 2. SteuerstromerzeugernachAnspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht an das zu überlagernde Netz angeschlossene Teil in jedem magnetischen Kreis einphasige Symmetrie aufweist.
3. 3. Steuerstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einphasige Teil ausgeprägte Pole hat. q.. SteuerstromerzeugernachAnspruch2; dadurch gekennzeichnet, daß der einphasige Teil eine Kurzschlußwicklung hat.