-
Ein- und mehrphasige Frequenz- und Phasenwandl-ergruppe " Die Erfindung
betrifft die den Gegenstand ödes Patents 830 977 bildenden Frequen@zwandler,
und zwar insbesondere die Wicklungen idieser Maschinen; welche gemäß Abb. i der
Zeichnungen einen Ständer P, einen Hauptläufer S und einen leerlaufenden Zwi:schenläu@er
r aufiwei,sen.
-
Wie auf dieser dem erwähnten Hauptpatent entsprechenden Abbildung
gezeigt, weist der S@än@der P ,die Wicklungen P1 und P2 auf, von denen die erstere
mit einer Einphasenleitung U verbunden ist. Der Hauptläufer S weist eine Mehrphasenwicklung
Al auf, welche mit den Abnahmeschlenfringen B1 verbunden ist, währendder synchrone
Zwischenläufer r mit einer oder mehreren; Wicklungen versehen ist, welche mit Hilfe
von Erregerschleifringen B2 an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind.
-
Der so ausgebildete Umformer wird (durch einen Motor m mit einer während
seines Arbeitens veränderlichen Geschwindigkeit angetrieben. Die synchrone Drehung
des Zwischenläufers r erzeugt in bekannter Weise ein vollständiges Drehfeld und
dämpft Idas gegenläufige Drehfelid ab. Je nach der Geschwindigkeit des Antriebsmotors
m und dem Drehsinn von S gegenüber y erhält man an @dein Aibnahmeschleifringen Bi
eine Mehirphasenspannung regelbarer Frequenz, welche einem Verbrauchskreis M zugeführt
wird, der z. B, Bahnmotore mit Kurzschlußläufer enthält,
Die vorliegende
Erfindung hät-.die Verbesserung der in dem Ständer P des,dargestellten Umformers
erfolgenden Umformung des Einphasenstroms (der Leitung U in symmetrischen Meihrphasenstrom
mit Hilfe von geeigneten Ständerwicklun@gen zum Gegenstand.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist .die Angabe von Mitteln.
für den leichten, billigen und wirksamen Aufbau ider Zwischenläufer r sowie zur
Aus!bil,dung derselben in einer eine Zusatzregelung der Umformer ermöglichenden
Weise.
-
Erfindungsgemäß wird,die phasengleiche Energieübertragungdes Umformers
in bei(den Richtungen durch eine Kombination von Mitteln geregelt, bei welcher zwei
.gekoppelten Stäm!derwickau:ngen Vorrichtungen zugeordnet sind, um bei Belastung
die Symmetrie der Mehrphasenspannungen zu gewährleisten; während der Zwischenläufer
zwei Erregerwicklungen aufweist, die in zwei. an den Umfängen liegenden, durch magnetische
Stege getrennten Nutenreihen untergebracht sind, wobei jede dieser Wicklungen einem
unabhängigen Regelwiderstand zugeordnet ist, wodurch ider Magnetfluß in den Stegen
verändert wird und der Umformer entweder als Motor oder zum Teil als Motor und zum
Teil als Stromerzeuger arbeitet.
-
Abb. i ist (wie bereits ausgeführt) ein Schema des Umformers nach
(dem Hauptpatent; Abb.2 zeigt eine Anordnung seiner Ständerwicldungen; Abb. 3 ist
eine Abwandlung der Abb. 2 Abb. q. zeigt einen Teil des Zwischenläufers ohne seine
Wicklungen; Abb. 5, 7 und ri sind Schaltbilder dieser Wicklungen; Abb. 6, io und
i2 SindAbwandlungen der Abb. 4; Abb.8 und; g zeigen Ausführungsbeispiele der Wicklungen.
-
Wie auf Abb. 2 und 3 gezeigt, können die Wicklungen des Ständers.
P einen Transformator oder einen Spartransformator 'bi(lden. In dem auf Abb.
?-
dargestellten ersteren Fall sind zwei getrennte Wicklungen vorhanden, von,
denen idie mit Pi bezeichnete einphasig und mit Bier I@eitung 17 verbunden ist,
während die andere, -P., mehrphasig i,st. Die beiden Wicklungen sind in den. gleichen
Nuten angeordnet oder besser in übereinanderliegenden und durch einen magnetischen
Steg getrennten Nuten wie bei den Doppelkäfigankermotoren. -Wenn P2 -drei in Dreieck
geschaltete Phasen aufweist, wie auf Abb. 2 dargestellt, kann man diese Phasen an
einen Zwischentransformator T anschließen. Die Verbindungen t dieses Transformators
können zur Schaffung eines Drehfeldes indem Antriebsmotor m benutzt werden.
-
Auf Abb. 3 sieht man .die Schaltung des Senders P als Spartransformator.
Er kann zwei in der bekannten Scott-Schaltung geschaltete vVclilungen: P', und P'2
auf weisen, von denen, idie erstere-an die Einphasenleitung U angeschlossen ist.
-
Zum Ausgleich ,der unsymmetrischen Wirkunge;n der Belastung kann man
den gemeinsamen Punkt etwas .gegenüber der ,genauen Mitte .der Wichlang P'i verschieben
oder etwas idie theoretisch nötwerndi'gen Windungszahlen verändern. Eine -derartige
Einstellung ist aber nur für eine Vlaertragungsrichtung der Energie richtig.
-
Ein anderes Ausgleichsmittel besteht darin, zwei regelbare Reaktanzen
X1 und X2 in,die Enden der an das Einphasennetz angeschlossenen Phase P', - einzuschalten.
Dies ergibt ,bei Belastung eine regejbare Vprschiebung der (drei Spannungen durch
eine geeignete Drehung (des Spannungsdreiecks.
-
>Das gemäß Abb. 2 und 3 erhaltene symmetrische gleichmäßige D.rehfelld
rührt von der bekannten Einwirkung des synchronen Zwischenläufers r her, dessen
Aufbau nachstehend besc'hrie'ben ist.
-
Nach Abb. q. kann dieser Läufer r @durch einen Kranz X von Magnetblechen
gebilidet werden, welche zwei durch magnetische Stege I geeigneter Breite voneinander
getrennte Nutenreihen A und B
aufweisen. Das -Ausstanzen ,"der Nuten
A und B kann je nach der Anordnung der Wicklungen auf verschiedene Weise erfolgen.
Auf Abb. 4 sinid z. B. die Nuten gleichnnlUßig auf den ganzen Umfang verteilt, und
jede- der beiden Nutenreihen A und B kann eine normale Dreiphasenwicklung aufnehmen.
Die das Blechpaket und seine nicht dargestellten Preßplatten zusammenhaltenden Niete
R sind, wie dargestellt, zwischen iclen Stegen angeo-iidnet.
-
Wie in Abb. 5 dargestellt, ;sind zwei Wicklungen vorhanden, von denen
die Wicklung e in den Nuten A und tdie Wicklung e' in den Nuten
B liegt. Sie drehen sich um eine Achse n-n, können parallel geschaltet und
mit .drei Schleifringen B2 (an Stelle der beiden Schleifringe der Abb. i) verbunden
und -durch eine Gleichstromquelle C über Regelwiderstände ri und r2 erregt
wenden.. Diese Regelwiderstände gestatten -die getrennte Regelung ider Ströme in
jeder der Wicklungen e und e'. Die Phasen II-III der äußeren Wicklung
-e sowie die Phasen II'-III' der inneren Wicklung e' sind, parallel geschaltet,
nun -die Rolle von Dämpferwicklungen zu spielen.
-
Durch Regelung oder Widerstände ri und r2 werden .die Erregerströme
in jeder der Wicklungen des Hilfstäufers r und .der durch die Stege I gehende Fluß
verändert. Dies gestattet die stufenlose Veränd4erung der Aribeitsweise ider Maschine.
-
Wenn der idurch die Stege gehende resultierende Fluß Null ist, arbeitet
die Maschine der Abb. i als Motor, und die Wirkung des Zwischenläufers besteht darin,
das gegenläufige;-Fel@d zu dämpfen und ,den resultierenden Fluß für die innere Erregung
zu erzeugen. Wenn dagegen der Steg einerseits ;den resultierenden Fluß des S@än@diers
P und,der Außenwicklung e und andererseits den resultierenden Fluß des, Läufers
S und der Innenwicklung e' idurchlä:ßt, arbeitet idie Maschine'glleichzeiti:g als
Motor und;als unabhängiger Stromerzeuger.
-
In diesem letzteren Fall biliden der Stänider P und die äußere Erre;gerwicklung_e
einen Synchronmotor, wlährend,der innere Läufer rSund(die innere Erregerwicklung
e' einen Stromerzeuger bilden, .dessen Effektivgeschwindigkeit gleich- der Differenz
oder oder S umme .der Geschwindigkeiten der beiden Läufer i-st; je nach der Drehrichtung
von S gegenüber r.
In Abb. 6 weist das Blechpaket X eine- vollständige
Reihe von äußeren Nuten A auf, während die inneren Nuten der Reihe B nur auf einem
Teil des Umfangs, z. B. auf zwei Dritteln desselben, vorhanden sind. Die Vereinigungsniete
oder -bolzen, R können in diesem Fall in den nicht ausgestanzten Teilen liegen.
-
Diese Anordnung ist. besonders zwe,cl<Imäßig,wenn die Reihe A eine
normale Dreiphasenwicklung e mit ihren Phasen I, II und III enthält, wie auf der
linken Seite der Abb.7 dargestellt, während die inneren NutenB eine verteilte Einpbasenwcklung
I' enthalten. Eine oder zwei Phasen, z. B. die Phase II, können parallelgeschaltet
werden, um eine erste Dämpferwiaklung zu'bil,den, deren Achse gegenüber der Ei.nphasenwicklung
eine geeignete Lage aufweist. Eine Dämpferwieklung kann auch durch fdie Kurzschließung
der Phase II wie in A'bb. 5 hergestellt werden.
-
Abb. 8 zeigt ein Ausführungsheispiel einer vollständigen Dreiphasenwicklu:ng
der Abb.7. Auf diesem Schema ist ,die Phase I voll ausgezogen, die Phase II gestrichelt
und die Phase III strichpunktiert dargestellt.
-
Es ist angenommen, .d.aß jede Nut der Reihe A derAbb.,6 zwei Leiter
enthält, die durch zwei kleine benachbarte Kreise dargestellt sind. Die Pfeile T1
und T'1 bezeichnen die Eingangs- und Ausgangsklemmen der Phase I, die Pfeile T2
und T'2 die entsprechenden Klemmen der Phase II und (die Pfeile T, und T'"die,der
Phase III. Diese Klemmen können zur Bildung des Nullpunktes: sowie zur Verbindung
mit drei Schleifringen B2 nach Abib. 7 geschaltet werden.
-
Die Ausführung der Einpbasenwicklung I' der Abb. 7 ist beispielshalber
in Abb. 9 @dargestellt. Sie ist in den Nuten B untergebracht, welche nicht Iden
ganzen Umfang des Zwischenläufers einnehmen. Die Eingangs- und !die Awsgangsklemmen
dieser Wicklung sind mit V und V' bezeichnet.
-
In Abb. io liegen sowohl .die Nutender Reihe A wie -die der Reihe
B nur auf einem Teil des- Umfangs des Kranzes X. Sie enthalten -die Einphasenwicklungen
I bzw. I', welchegemäß Abb. m@ mit den Schleifringen B2 verbunden sind.
-
Nach Abb. i2 weist der z. B. nach Abb. i i geschaltete Hilfsläwfer
ein zusätzliches. Dämpfizngssystem auf, welches durch einen Käfig mit einer Wicklung
aus Stäben H (oder Kabeln) gebildet wird, deren Enden durch Kurzschlußringe H' miteinander
verbunden sind.
-
In gewissen Fällen, wenn es möglich oder sogar zweckmäßig ist, bei
oder betreffenden Anwendung einen gewissen nicht regelbaren Fluß zwischen den beiden
Erregerwicklungen vorzusehen, kann man eine besonders einfache Anordnung benutzen,
welche nur den Außenkäfig H-H' und eine einzige Wicklung aufweist, welche in den
inneren Nuten B angeordnet isst und durch zwei Bürsten gespeist wird.
-
Die Regelung der Erregerströme der verschiedenen Zwischenläufer kann
durch beliebige geeignete Regelvorrichtungen erfolgen. Falls die Belastung 11T der
Abb. i z. B. durch elektrische Bahnmoto-re gebildet wird, kann diese Regelung selbsttätig
in Abhängigkeit von dem Drehmoment, dem Leistungsfaktor, dem Wiederanfabren usw.
erfolgen.