Anordnung zur Kompensierung des Blindwiderstandes von Wechselstrom veränderlicher Frequenz führenden Wicklungen, insbesondere bei Kommutatorhintermaschinen von Asynchronmaschinen. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation des Blindwiderstandes von Wicklungen, die von Strömen veränderlicher Frequenz durchflossen werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf in den Sekun därstromkreis von Asynchronmaschinen ein geschaltete Kommutatorhintermaschinen, die im Ständer eine Schlupffrequenz führende Erregerwicklung besitzen, an der der induk tive Widerstand kompensiert werden soll.
Um die Leistung der Asynchronmaschine in ihren beiden Komponenten von Wirk- und Blindleistung zu regeln, müssen der Erreger wicklung im Ständer der Kommutatorhinter maschine Ströme entsprechender Grösse, Phase und Frequenz zugeführt werden, die von ge wissen Stromquellen herrühren, von welchen im folgenden nicht weiter die Rede ist. Die genannten Erregerströme haben im allgemeinen nur dann die gewünschte Grösse und Phase, wenn der induktive Widerstand der Erreger wicklung der Kommutatorhintermaschine be ziehungsweise der induktive Widerstand des gesamten Erregerstromkreises bei jeder in Frage kommenden Schlupfperiodenzahl klein gegenüber dem ohm'schen Widerstand ist. Dies liesse sich durch die Einschaltung eines induktionslosen Widerstandes passender Grösse in den Stromkreis der Erregerwicklung er reichen.
Diese Methode hat aber den Nachteil grosser Verluste.
Bei der Schaltanordnung nach der Erfin dung wird der Blindwiderstand einer Wech selstrom veränderlicher Frequenz führenden Wicklung dadurch kompensiert, dass in dem Stromkreis der Wicklung einerseits eine mit konstanter oder annähernd konstanter Dreh zahl laufende Kommutatörhilfsmaschine ein geschaltet ist, anderseits die Primärwicklung eines annähernd rückwirkungslosen Transfor- mators, insbesondere eines Drehtransformators. Die Sekundärspannung dieses Transformators wird zur Erregung der genannten Kommuta torhilfsmaschine derart herangezogen, dass in letzterer eine den Spannungsabfall im Blind widerstand kompensieren de Spannung induziert wird.
Die Erfindung ist in folgendem anhand der Fig. 1 bis 5 der Zeichnung erläutert. Fig. 1 stellt eine erste Ausführungsform der Erfindung dar; Fig. 2 zeigt die Schaltung der Wicklungen des Transformators D der Fig. 1; die Fig. 3, 4 und 5 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. 1 ist A eine in der Drehzahl oder in der Phasenkompensierung zu regelnde Asynchronmaschine, in deren Sekundärstrom kreis eine Kommutatorhintermaschine B ein geschaltet ist. Die Kommutatorhintermaschine ist mit der Asynchronmaschine mechanisch gekuppelt; sie besitzt im Ständer ausser der Kompensationswicklung eine Erregerwicklung Be. Die Erregerwicklung Be wird bei E von einer nicht näher geschilderten Stromquelle mit Schlupffrequenz gespeist. In den Strom kreis der Erregerwicklung werden der Anker und die Kompensationswicklung einer Kom mutatorhilfsmaschine C und die Primärwick lung eines Drehtransformators oder eines statischen Transformators oder kurz eines Transformators D eingeschaltet. Die Erreger wicklung Ce dieser zweiten Kommutator maschine wird von der Sekundärwicklung des Transformators D gespeist.
Um den Blindwiderstand dieses zweiten Erregerstrom kreises bei allen in Betracht kommenden Periodenzahlen klein gegenüber dem Ohm schen zu halten, ist in Fig. 1 ein Widerstand R passender Grösse vorgesehen. Dies kann ohne wesentlichen Nachteil geschehen, weil die in diesem Widerstand verloren gehende Leistung sehr viel kleiner als bei der be kannten Schaltung ist. Die Abmessungen des Transformators D sind so zu wählen, dass die Rückwirkung der Sekundärströme auf die Primärwicklung vernachlässigbar ist, was durch künstliche Vergrösserung des magneti schen Widerstandes (zum Beispiel durch Ein- schaltung einer Luftstrecke) erreicht werden kann. Dadurch wird die sekundäre Spannung des Transformators proportional dem Primär strom und dessen Periodenzahl.
Wird ein Drehtransformator verwendet, so kann man die gewünschte Phase des Er regerstromes in Ce und demnach auch der Spannung der Hintermaschine C durch Ver drehen des Ständers gegen den Läufer er reichen. Es ist also möglich, in der Hinter maschine C eine Spannung zu erzeugen, die dem Erregerstrom in der Erregerwicklung Be um 90 vorauseilt, also der Selbstinduktions spannung in Be entgegengesetzt gerichtet ist.
Wird dagegen ein statischer Transforma tor verwendet, so ist eine genaue Einstellung der gewünschten Phase des Erregerstromes in Ce nicht ohne weiteres möglich. Weil aber die Phase des gewonnenen Erregerstromes auch ohne künstliche Massnahmen annähernd richtig ist, so ist es leicht, durch künstliche Mittel, zum Beispiel durch eine gemischte Sterndreieckschaltung der Sekundärwicklung des Transformators D gemäss Fig. 2 die ge wünschte Phase genau einzustellen.
Der Drehtransformator fällt bei der An ordnung der Fig. 1 verhältnismässig gross aus. Eine bedeutende Verkleinerung des Dreh transformators lässt sich nach Fig. 3 durch Anordnung einer dritten kompensierten Ma schine F erreichen. Diese hat die Aufgabe, über einen Widerstand R1, der gegenüber dem induktiven Widerstand in seinem Strom kreise gross ist, die Erregerwicklung Ce zu speisen. Die Sekundärspannung des Dreh reglers speist dann die Erregerwicklung Fe über einen Widerstand R2. Da die Erreger wicklung Fe eine 10-20 mal kleinere Blind leistung als die Erregerwicklung Ce zu ihrer Erregung benötigt, so fällt auch der Dreh regler 10-20 mal kleiner als bei der Schal tung nach Fig. 2 aus.
Es ist selbstverständlich, dass durch die Anordnung einer vierten Kommutatormaschine, die die Erregerwicklung Z zu speisen hätte und deren Erregerwicklung mit der sekun dären Wicklung des Drehreglers zu verbinden wäre, die Grösse des Drehreglers noch weiter herabgesetzt werden könnte.
Die Grösse des Drehreglers lässt sich auch dadurch verkleinern, dass man im Erreger stromkreis Ce der Fig. 1 den Blindwiderstand kompensiert. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Man kann zum Beispiel die Kompensierung des Blindwiderstandes der Erregerwicklung Ce in derselben Weise vor nehmen wie bei der Erregerwicklung Be, also durch Anordnung einer zweiten Kommutator maschine F und eines zweiten Transformators G, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Man kann aber auch irgend eine andere Kompensations schaltung wählen, zum Beispiel einen Phasen kompensator, der mit einer Drehzahl, die der Schlupfperiodenzahl proportional ist, läuft.
In den Fig. 1, 3 und 4 ist angenommen worden, dass die Hintermaschinen auf dersel ben Welle wie die Hauptmaschine sitzen. Dies ist indessen für die Wirkung der An ordnung ohne Belang. Die genannten Hinter maschinen können auch ganz oder teilweise getrennt angetrieben werden.
Bei Anwendung eines Drehtransformators kann, wie gesagt, die gewünschte Phase des Phasenkompensators C (vergleiche Fig. 1 und 3) durch Verstellung des Läufers des Dreh transformators gewonnen werden. Die einge stellte Stellung bleibt dann im Untersynchro nismus unverändert. Im übersynchronen Gang muss aber der Läufer des Drehtransformators in eine andere Stellung gebracht werden. Dies kann automatisch durch das vom Dreh transformator entwickelte Moment geschehen, das ja beim Übergang durch den Synchronis mus seine Richtung ändert. Um die Beweg lichkeit des Drehtransformators zu erhöhen, wird man dabei diesen mit Kugellagern ver sehen. Sollte das Moment des Drehtransfor mators nicht ausreichen, um die genannte Verstellung durchzuführen, so könnte man durch einen kleinen Drehstrommotor das Moment des Drehtransformators unterstützen.
Dieser hätte in direkter Kupplung oder über ein Zahnradvorgelege den Drehtransformator in gewünschtem Sinne zu verstellen. Der Motor müsste dabei von einer Spannung der Schlupfperiodenzahl gespeist werden, also wohl am besten von der Schleifringspannung der Hauptmaschine. Durch passend ange brachte Anschläge am Drehtransformator oder am genannten kleinen Hilfsmotor liessen sich dann die gewünschten Stellungen für Unter- bezw. Übersynchronismus festlegen.
Verwendet man an Stelle eines Dreh transformators einen statischen Transforma tor, so muss man beim Übergang durch den Synchronismus eine Umschaltung vornehmen, was als ein gewisser Nachteil des statischen Transformators gegenüber dem Drehtransfor mator anzusehen ist.
In den bisher gebrachten Beispielen war die Erregerspannung stets der Erregerwick lung Be der Schlupfleistungsmaschine zuge führt gedacht. Dies braucht indessen nicht der Fall zu sein; man kann nämlich die Erregerspannung auch in den Stromkreisen der Erregerwicklung irgend einer der Hinter maschinen einführen, zum Beispiel im Falle der Fig. 1 in den Erregerstromkreis der Wicklung Ce und in den Fällen der Fig. 3 und 4 in den Erregerstromkreis der Wick lung Ce oder Fe. In Fig. 5 ist beispielsweise die Erregerspannung in den Stromkreis der Wicklung Ce eingeführt. Die Maschine C dient dann nicht nur zur Kompensation des Blindwiderstandes von Be, sondern auch als Erregermaschine. Durch diese Massnahme wird die erforderliche Erregerleistung sehr stark verkleinert und mit dieser auch die Leistung der Maschinen, die die Erregerspannung zu erzeugen haben.
Schliesslich ist zu erwähnen, dass manch mal die verschiedenen Komponenten der Er regerspannung (sofern diese verschiedene Komponenten besitzt) in die Stromkreise ver schiedener Kommutatormaschinen mit Vorteil eingeführt werden können.