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Einrichtung zur Phasenkompensation von Induktionsmaschinen durch sekundär angeschlossene Beihenschluss-Drehfelderregermaschinen.
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sieren, dass man in ihre Sekundärstromkreise Maschinen einschaltet, die, vom Sekundärstrom durchflossen und erregt, eine. EMK erzeugen, die dem Sekundärstrom eine Voreilung gegenüber der EMK der Schlüpfung gibt und so indirekt die primäre Phasenverschiebung verringern. Solche Maschinen bestehen zumeist nur aus einem Anker mit Gleichstromwicklung, dem der Strom über einen Kommutator zugeführt wird und einem unbewickelten Stator.
Durch Rotation in dem vom Ankerstrom erzeugten Felde entsteht eine EMK, von der Frequenz dieses Stromes ; diese EME. eilt dem Strom um 90 vor, wenn das Ankerdrehfeld. vom Stator der Maschine betrachtet, im gfgengesetzten Sinne umläuft wie vom Rotor aus, und ist im gegenteiligen Falle um 90 nacheilend.
In Fig. 1 ist das Vektordiagramm einer sojchen als Motor laufenden kompensierten Induktions- maschine gezeichnet, es bezeichnen J1 den Stator- und J'2 den auf die Statorwindungszahl reduzierten Rotorstrom. e1 die primäre Klemmenspannung, e2.s die E11, der Schlüpfung, #1 und #2 die Phasen-
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voreilen soll.
Das Diagramm ist hier für mittlere Belastung der Induktionsmaschine gezeichnet, wobei die Reak-
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dreiecks. Es gilt allgemein
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M M ist die #synchrone Leistung" der Induktionsmaschine. Gegen den Leerlauf wird cos'f2 sehr
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ändert, letzteres infolge passend gewählter Veränderung der Tourenzahl der Erregermaschine nach Grösse und Richtung. Wird bei übersynchronem Betrieb die Tourenzahländerung nicht vorgenommen, so belastet die Erregermaschine den primären Stromkreis induktiv, was bei Maschinen, die betriebsmässig zwischen Motor- und Generatoreigenschaft wechseln, den Nutzen der ganzen Anordnung als fraglich erscheinen lasst.
Man kann nun die Verhältnisse der Erregermaschine gegen den Leerlauf zu günstiger gestalten.
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die gleiche wie in Fig. 1. Die Verkleinerung des Winkels < p wird erzeugt, indem man auf dem Ständer eine Dreiphasenwicklung anbringt, deren elektrische Achsen gegen die Achsen der Phasenwicklungen des Ankers verschoben sind und die Ständerwicklung in Serie mit dem Anker schaltet. Ee ist dann nicht mehr in Quadratur mit J2. Fig. 5 zeigt das Schema einer derartigen zweipoligen dreiphasigen Maschine und Fig. 10 eine Schaltungsskizze der Gesamtanordnung. In Fig. 10 bedeuten 1, 2, 3 die drei Phasen des Netzes ; 4 ist die zu kompensierende Induktionsmaschine, an deren Schleifringe 5 der Phasenkompensator 6 angeschlossen ist.
Der Antriebsmotor 7 des Phasenkompensators liegt am Netze 1, 2,-3.
Derartige Erregermaschinen mit Ständerwicklung sind bereits bekannt, sie ermöglichen die Phasenkompensation von Induktionsmotoren bis zu viel niedrigeren Belastungen herab, als Maschinen mit blosser Ankererregung ; aber sie wirken ebenfalls bei übersynchronem Betrieb phasenverschlechternd auf den Primärkreis, wenn man ihre Drehrichtung nicht umkehrt.
Als besonderer Nachteil solcher Aggregate galt jedoch ihre Neigung zur Selbsterregung, die unter kurzschlussartigen Erscheinungen gegen Leerlauf zu leicht eintrat, wenn man die Wattkomponente der Spannung Ee gegenüber dem Ohmschen Spannungsabfall J2 W2 des Sekundärkreises zu gross machte.
In Fig. 8 a zeigt für die bisher bekannte Betriebsweise mit einer selbsterregten Drehfeldkollektormaschine mit Statorbewicklung die Kurve α des Ohmschen Spannungsabfalles J2 Mg und die Kurve ss der Wattkomponente der Kollektorspannung Ee cos #E in Abhängigkeit vom Sekundärstrom J2. Der Neigungswinkel der Kurve 17. gegen die Abszissenachse ist hier grösser als der des gradlinigen Teiles der
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Das Diagramm Fig. 4, das für eine als Motor arbeitende Induktionsmaschine gilt, zeigt, dass in diesem Falle der Ohmsche Spannungsabfall gleich ist der Summe aus den Wattkomponenten der Kollektorspannung und der Schlupfspannung ; im Leerlauf verschwindet die Wattkomponente der letzteren Spannun g und die Anordnung mit den Kurven nach Fig. 8 a müsste daher im Leerlauf stromlos sein, da für jeden Wert von J2 der Ohmsche Spannungsabfall grösser bleibt als die Wattspannung der Kollektormasehine.
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leicht die Lage ss'der Wattspannungskurve und es wächst der Strom des Sekundärkreises bis zu dem Werte J2,k der Abszisse des Schnittpunktes A der Kurven 17. und ss' ; es tritt also Selbsterregung mit der
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ist, dass Re,o cos #E > w2 wird.
Die vorliegende Erfindung sucht nun gerade diese Selbsterregung für den Betrieb nutzbar zu machen.
Der Sekundärkreis soll bei Belastung wie bei Leerlauf des zu kompensierenden Induktionsmotors derart betrieben werden, dass die Kurve des Ohmschen Spannungsabfalles und die der Wattspannung Ee cos #E einander ausser im Ursprung des Koordinatensystems noch ein zweites Mal schneiden, wie es in Fig. 8 b@ dargestellt ist.
Es sollen die Reaktanz Re der Kollektormaschine, der Phasenwinkel #E und der Ohmsche Widerstand w2 des Sekundärkreises so gewählt werden, dass Re, o cos > M ist, und dass der selbsterregte Sekundärstrom bei Leerlauf J2 von der Grössenordnung der gewöhnlich in dem Rotor des Induktionsmotors fliessenden Ströme wird.
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für den jeweiligen Belastungsfall möglichst günstige Verhältnisse zu erreichen.
Um die Reaktanz Re zu verändern, werden erfindungsgemäss folgende an sich bekannte littel verwendet :
Zu-und Abschaltung von Windungen der Statorwicklung ;
Veränderung der magnetischen Sättigung durch Hinzufügung oder Entfernung von Eisenstücken im Kraftlinienpfade des Stators ; Änderung der Tourenzahl der Kollektormaschine.
Der Phasenwinkel Tu wird durch Bürstenversehiebung beeinflusst.
In Fig. 11, in der die Ziffern 1-7 die gleiche Bedeutung haben wie in Fig. 10, ist schematisch dargestellt, wie der Widerstand des Sekundärkreises durch die regelbaren Widerstände 8, die Tourenzahl des Phasenkompensators durch den Schlüpfungswiderstand 9 von Motor 7 und die Statorwicklung M durch Zu-und Abschalten von Windungen geändert werden kann.
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Wird die Induktionsmaschine als untersynchron laufender Motor mit einem Diagramm der Sekundärspannungen nach Fig. 4 betrieben, so liegen die dem Ohmschen Abfall und der Kollektormaschinen-
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Im Leerlauf entspricht Punkt A dem Zustande des Sekundärkreises ; das zugehörige Spannungsdiagramm zeigt Fig. 7. Im Leerlauf sind die Strom- und Spannungsverhältnisse stabil und können sich bei kleinen Änderungen der Ohmschen induktiven Widerstände nicht sprunghaft ändern. Es ist eine bestimmte, im Falle der Fig. 7 positive Schlüpfung s vorhanden, die durch die Grösse der Blindspannung E. sin WE gegeben und dieser proportional ist.
Bei einer derartigen Anordnung ist auch ein sicherer tbelgal1g vom Motor-zum Generatorbetrieb möglich. Fig. 6 zeigt das sekundäre Spannungsdiagramm für generatorische Belastung der Induktions-
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neten Falle.
Es ist ersichtlich, dass man auch zwei Erregermaschinen statt eine in den Sekundärkreis der Induktionsmaschine in Serie schalten und in der einen, die dann keine Ständerwicklung braucht, bloss wattlose Spannung (o/E = 900), in der andern dagegen, die auf dem Ständer eine zweite Wicklung zur Kompensation des Ankerfeldes erhält, reine Wattspannung (o/E = 0) erzeugen könnte. Für diese Anordnung, die leichtere Regulierbarkeit zur Folge hätte, zeigt Fig. 9 das Schaltungsschema ; darin bezeichnen
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drei Phasenwicklungen des Rotors der Induktionsmaschine. Bei dieser Anordnung erweist es sich als zweckmässig, beide Erregermaschinen durch den gleichen Hilfsmotor anzutreiben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Phasenkompensation von Induktionsmaschinen durch sekundär angeschlossene Reihenschluss-Drehfelderregermaschinen mit gegen die Bürstenachsen verschobenen Ständerwicklungen,
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der Reaktanz und des Phasenwinkels der Erregermaschine und des Ohmschen Widerstandes des Sekundärkreises im Betriebe regelbar sind.