Kaskade, bestehend aus Induktionsvordermaschine und läuferseitig erregter, kompensierter Kommutatorhintermaschine. Anordnungen, die aus einer Induktions vordermaschine in Kaskade mit einer läufer erregten, kompensierten Kommutatorhinter maschine bestehen, lassen sich bekanntlich in ihrer Drehzahl regeln und ermöglichen auch die Erzeugung und Regelung von Blind leistung. Zum Zwecke der Regelung wird die Kommutatorhintermaschine, zum Beispiel über einen Transformator mit regelbarem Übersetzungsverhältnis oder über einen Syn chronumformer, aus dem Netz erregt. Diese Schaltungen gestatten zwar teils eine fein stufige, teils selbsttätige Regelung, haben aber doch manche Nachteile, wie aus fol gendem hervorgeht: Mit Rücksicht auf die Kommutierung darf die Erregerspannung eine gewisse Grenze nicht überschreiten.
Infolgedessen treten bei der Erregung über einen Trans formator an den Schleifringen der Kommu tatorhintermaschine verhältnismässig hohe Stromstärken auf, so dass man Regelapparate erhält, die sich für eine feinstufige Regelung wenig eignen. Bei grossen Generatoren und Blindleistungsmaschinen ist auch die selbst tätige Regelung mangels geeigneter Regel apparate schwierig durchzuführen. Hierfür fällt auch besonders der Umstand ins Ge wicht, dass der Regelvorgang rasch ablaufen muss. Eine Regelung mit einem Synchron erregerumformer veranlasst anderseits bei Netzen, in denen Antriebsmaschinen mit Eigenschwingungen, wie Kolbenmaschinen, Gasmaschinen und dergleichen vorhanden sind, Peendelungen.
Bei andern bekannten Anordnungen, bei denen die Kaskade genera- torisch arbeitet, das heisst mechanisch ange trieben wird, ist die Takthaltung nur dann möglich, wenn eine vom Netz unabhängige Erregerquelle richtiger Periodenzahl besteht. Dies erfordert also eine besondere, vom Netz unabhängige Kraftmaschine, die den Er regergenerator antreibt.
Die geschilderten Schwierigkeiten werden nun gemäss der Erfindung dadurch über wunden, dass die Kommutatorhintermaschine von einer, ständerseitig mit Netzfrequenz ge speisten, kompensierten Kommutatormaschine erregt wird. Diese Erregermaschine liefert Erregerstrom von Netzfrequenz für die Kom mutatorhintermaschine. Hierbei erhält man, unter Ausschaltung von Synchronmaschinen, einen Erregerkreis, der eine feinstufige und selbsttätige Regelung leicht ermöglicht.
Im Ausführungsbeispiel der Fig.1 be deutet 1 die Induktionsvordermaschine, 2 die kompensierte, läufererregte Kommutator hintermaschine, 3 die kompensierte, im Ständer mittelst einer Erregerwicklung 4 mit Netzfrequenz erregte Kommutatorerreger maschine, 5 einen Antriebsmotor für die Er regermaschine und 6 einen regelbaren Trans formator, der ebenso, wie die Vorderma schine 1, an das Netz 7 angeschlossen ist. Der Transformator 6 kann als Stufen- oder Drehtransformator ausgebildet sein. Die Verwendung eines asynchronen Antriebs motors 5 für den Erregerumformer ist des halb möglich, weil an den Kommutator bürsten der Erregermaschine stets eine Fre quenz auftritt, die unabhängig von der An triebsdrehzahl ist und nur durch die Frequenz der Erregerwicklung 4 gegeben ist.
Aus die ser Anordnung ergibt sich bei beliebiger Drehzahl von 3 stets Netzfrequenz an den Schleifringen der Maschine 2; hieraus er kennt man auch leicht die Möglichkeit einer Anordnung nach Fig. 2.
Zum Unterschied von Fig. 1 ist die Kom mutatorerregermaschine 3 hier mit der Vor dermaschine mechanisch gekuppelt; sie be darf also keines besonderen Antriebsmotors.
Derartige Kaskaden können auch genera- iorisch wirken, wenn sie einen im Vergleich zu ihrer Leerlaufsdrehzahl übersynchronen Antrieb erhalten. Zur Veranschaulichung ist deshalb in Fig. 2 eine Antriebskraftmaschine 8 eingezeichnet, von der die Maschinengruppe angetrieben wird. Der Antrieb kann jedoch auch motorisch erfolgen, so dass die An ordnung zum Beispiel als Umformer wirkt und zur Kupplung zweier Netze verwendet werden kann. Die Aufrechterhaltung einer stabilen Spannung und Frequenz in einem Wechselstromnetz ist durch eine solche An ordnung ohne weiteres möglich. Beim An fahren kommt der Generator durch Selbster regung auf die richtige Spannung, wenn man die Bürsten der Maschine 3 oder der Erregermaschine 2 verstellt.
Im Betrieb werden die Bürsten der Maschine in die Kompensationsstellung zurückgebracht und die richtige Spannung und Frequenz von selbst aufrecht erhalten, während die Re gelung der Blindleistung mit Hilfe von Regelapparaten 6 erfolgt.
Mit Hilfe von bekannten Regelanord nungen, wie Kompoundtransformator, Eil- regler und dergleichen kann in Abhängigkeit von den durch das Netz oder durch den An trieb gegebenen Verhältnissen eine selbst tätige Regelung irgend welcher Art vorge nommen werden. Der selbsttätige Betrieb von Regelsatzumformern, von Walzenstra ssenantrieben, von Netzkupplungen und der gleichen ist hierdurch ohne weiteres möglich.
Je nach Phasenlage und Grösse der er regenden Spannung der Maschine 3 ist eine Regelung der Anordnung, sowohl hinsicht lich der Drehzahl (bei motorischem Antrieb), als auch hinsichtlich der Erregung (moto rischem und generatorischem Betrieb) mög lich. Um d'ie richtige Phasenlage der erre genden Spannung auch betriebsmässig herzu stellen, kann man die Maschine 2 über eine verstellbare Kupplung 13 mit der Haupt maschine verbinden oder auch zwei mit dreh barem Ständer ausführen. Die Anordnungen können durch Gegenerregung auch zur Blind leistungsaufnahme veranlasst werden, was zur Aufhebung der Kapazität von Hochspan nungsleitungen mitunter erwünscht ist. Die im Erregerkreis der Maschine 3 vorhandenen Regelapparate erhalten nur geringe Abmes sungen und lassen sich leicht für selbst tätige Regelung durchbilden.
Nach Fig. 3 zum Beispiel wird die Er regung in zwei Erregerkreisen selbsttätig geregelt, und zwar dient die Wicklung 4 zur Grobregelung, die Wicklung 9 zur fein stufigen Regelung. Die Erregerwicklung 4 liegt über einem -Kompoundtransformator 11 am Netz; im zweiten Erregerkreis erfolgt eine selbsttätige Feinregulierung der Wick lung 9 in Abhängigkeit von der Netzspan nung (Transformator 12) über den Regler 10. Mannigfaltige Abänderungen der Regelan- ordhungen lassen sich denken; so braucht zum Beispiel der eine Erregerkreis keine Regelapparate zu enthalten, während nur im zweiten geregelt wird.
Im Falle der Fig. 3 können die Abmes sungen der Regelwicklungen 4 und 9 nach dem Diagramm der Fig. 4 bestimmt werden. In Fig. 4 bedeutet m die Magnetisierungs kurve des Generators. Die Erregerwicklung 4 erzeugt im Generator eine Leerlaufspan nung vom Betrage a. Reicht die Wirkung der Erregerwicklung 4 zur Konstanthaltung der Netzspannung nicht aus, so werden die Spannungsregler der Wicklung 9 auf eine Verstärkung der Erregung ansprechen. Steigt die Spannung bei Entlastung des Generators unzulässig an, so werden die Regelapparate die Erregerwicklung 9 in entgegengesetztem Sinne beeinflussen, also eine Gegenerregung veranlassen. Die Erregerwicklung 9 wird daher für einen Betrag b zu bemessen sein und durch eine Umkehreinrichtung einen Regelbereich von c = 2 b ermöglichen.
Es ist hierbei ohne weiteres klar, dass der ver hältnismässig kleine Betrag c die Anwendung von selbsttätig wirkenden Spannungsschnell reglern mit feinstufiger Regelung ohne wei teres gestattet.
Die Anordnung nach Fig. 3 lässt sich auch konstruktiv leicht verwirklichen, weil ständererregte kompensierte Erregermaschi nen bekanntlich mit ausgeprägten Polen ver sehen werden (siehe Fig. 5). Es bereitet nun keine Schwierigkeit, die beiden Erregerwick lungen 4 und 9 in der in Fig. 5 angedeuteten Weise unterzubringen, während die Kom pensationswicklung über die Bohrungsober fläche des Pols gleichmässig verteilt wird.