Kaskadenschaltung von Asynchronmaschine und Kommutatorhintermaschine. Wird bei der Kaskadenschaltung von Asynchronmaschine und Kommutatorhinter maschine in dieser durch eine Komponente ihres resultierenden Erregerstromes eine der Schleifringspannung des Hauptmotors bei jeder Schlüpfung entgegengesetzt gleiche Spannung induziert, so ist die Schleifring spannung des Hauptmotors und damit dessen Schlüpfung ohne Einfluss auf den Läufer strom; dieser ist vielmehr nach Grösse und Richtung der restlichen Komponente des re sultierenden Erregerstromes der Hinter maschine wenigstens annähernd proportional.
Zur einfacheren Erläuterung nehmen wir im folgenden an, dass die beiden genannten Kom ponenten des Erregerstromes in getrennten Erregerkreisen fliessen, obwohl auch eine Vereinigung der Kreise in Frage kommen kann, und zwar soll die erstgenannte Kom ponente im "ersten Erregerkreis", die rest liche im "zweiten Erregerkreis" fliessen. Der Ständerstrom des Asynchronmotors ist gleich der geometrischen Differenz aus dem Magnetisierungsstrom und dem Läuferstrom. Es sind also auch die aufgenommene Wirk leistung und die Blindleistung des Asynchron motors, letztere nach Abzug der Magneti sierungsleistung der Asynchronmaschine, den entsprechenden Komponenten des Stromes im zweiten Erregerkreis proportional. Ist dieser Strom nach Grösse und Phasenlage konstant, so gilt das Gleiche für die Wirk und Blindleistung des Asynchronmotors.
Oft ist nun die Aufgabe gestellt, dass nicht die dem Asynchronmotor zugeführte Leistung, sondern die Summe aus dessen Leistungsaufnahme A und aus der gesamten Leistungsaufnahme B = B1 + B2 + .... weiterer dem Asynchronmotor parallel ge schalteter Verbraucher oder Erzeuger elek trischer Energie konstant sein, oder auch einem bestimmten Gesetz in Abhängigkeit irgend einer Betriebsgrösse folgen soll. Bei Energieaufnahme ist jede der Einzelleistun gen<I>A, B,,</I> B2 usw. mit positivem, bei Energieabgabe mit negativem Vorzeichen ein- zusetzen. Die Auswahl der die Summen leistung B ergebenden Erzeuger oder Ver braucher aus der Gesamtzahl der Erzeuger und Verbraucher des Netzes wird durch Rücksichten des Betriebes bestimmt, die hier nicht interessieren.
Die behandelte Aufgabe wird zum Beispiel bei Pufferungsanlagen gestellt, bei denen die gesamte, einem Netzabschnitt zugeführte Lei stung dadurch konstant gehalten wird, dass die Schwankungen im Leistungsbedarf des Abschnittes aus der Energie eines mit einer Asynchronmaschine mit Kommutatorhinter maschine gekuppelten Schwungrades gedeckt und somit vom Netz ferngehalten werden. Hit der Asynchronmaschine kann noch eine Belastungsmaschine beliebiger Art gekuppelt sein.
Wird nun, unabhängig vom augenblick lichen Leistungsbedarf der Belastungs maschine, die Leistungsaufnahme der Asyn chronmaschine durch entsprechende Steue rung auf den Wert A = C - B geregelt, wobei C ein nach Betriebsrücksichten fest zulegender Wert für die Gesamtleistungs aufnahme des betrachteten Netzabschnittes und B die Leistungsaufnahme der übrigen Verbraucher des Netzabschnittes ist, so ist die gesamte Leistungsaufnahme des Ab schnittes A + B = C, unabhängig vom Kraftbedarf der angeschlossenen Verbrau cher. Die Differenz zwischen der augenblick lich verlangten Leistung und der vorgeschrie benen Leistungsaufnahme C wird durch das Schwungrad gedeckt, das sich mit der Asyn chronmaschine entsprechend beschleunigt oder verzögert.
Bei wechselnder Grösse von B muss die Asynchronmaschine bald als Mo tor und bald als Generator arbeiten, wenn die Summenleistung C einem bestimmten Ge setz folgen soll, und zwar muss sie, unab hängig von ihrer Drehzahl, motorisch arbei ten, wenn B < C ist, und generatorisch, wenn B > C ist. Ist die Leistung B dauernd = 0, so geht die Anlage in den bekannten Ilgner- Umformer ("Seriepufferung") über. Ist an derseits die Asynchronmaschine nur mit einem Schwungrad, nicht auch mit einer weiteren Belastungsmaschine gekuppelt, so stellt die Anlage eine "Parallelpufferung" dar.
Auch bei der Kupplung von Kraftüber tragungsnetzen durch einen Umformer, be stehend aus einem an das eine Netz an geschlossenen Asynchronmotor mit Kom mutatorhintermaschine und einer weite ren, an das zweite Netz angeschlossenen Maschine, kann die Aufgabe gestellt sein, dass unabhängig von der veränderlichen Schlüpfung der mit Kommutatorhinter maschine ausgestatteten Asynchronmaschine die Summe aus deren Leistung und aus der Leistung weiterer Verbraucher des einen der beiden Netze konstant sein oder auch einem von den Betriebsbedingungen der Netze abhängigen Gesetz folgen soll.
Gegenstand der Erfindung ist die be kannte Kaskadenschaltung von Asynchron maschine und Kommutatorhintermaschine, wobei Wirk- und Blindleistung der Asyn chronmaschine durch einen Erregerkreis der Hintermaschine von der Schlüpfung wenig stens angenähert unabhängig gemacht und proportional dem Strom eines zweiten Er regerkreises sind. Erfindungsgemäss wird die ser zweite Erregerkreis mit der geometri schen Differenz aus einem beliebig einstell baren, vorzugsweise konstanten Strom und aus einem zusätzlichen Strom erregt, welcher der Stromaufnahme von weiteren, der Asyn chronmaschine parallel geschalteten Ver brauchern proportional ist.
Zweck der An ordnung ist, Proportionalität zwischen der beliebig einstellbaren Komponente des Er regerstromes der Hintermaschine und der gesamten, dem Asynchronmotor und den pa rallel liegenden Verbrauchern zugeführten Leistung zu erreichen.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Puf- ferungsanlage zeigt Abb. 1, die einphasig ge zeichnet ist, aber für beliebige Phasenzahl gilt. a ist derjenige Teil des gesamten Net zes, dessen Leistungsaufnahme geregelt und beispielsweise konstant gehalten werden soll. Er ist über die Leitung a, an das übrige Netz angeschlossen. Ausser verschiedenen.
durch b angedeuteten Erzeugern oder Ver brauchern elektrischer Energie ist an den Netzteil a die Asynchronmaschine c ange schlossen, die mit dem Schwungrad d und einer beliebigen weiteren Maschine e, zum Beispiel einem einen Walzmotor speisenden Generator, gekuppelt ist. f ist die mit der Asynchronmaschine ebenfalls gekuppelte Kommutatorhintermaschine, die mit der Kompensations- und Reihenschlusserreger wicklung g und zwei weiteren Erregerwick lungen h, i ausgestattet ist. Die Wicklung h, die erste Erregerwicklung, wird von den Schleifringen des Hauptmotors c aus über einen Widerstand k solcher Grösse gespeist, dass die von ihrem Strom in der Hinter maschine induzierte Rotationsspannung bei jeder Schlüpfung der Schleifringspannung des Asynchronmotors c wenigstens angenä hert entgegengesetzt gleich ist.
Die Wick lung i wird von den Kommutatorbürsten des Frequenzwandlers l über einen Wider stand m gespeist, durch den der Widerstand des Stromkreises auf einen praktisch konstan ten Betrag erhöht wird. An den Widerstand m kann noch die später zu erläuternde, über das Getriebe q angetriebene Maschine n an geschlossen sein. Die Schleifringe des Fre quenzumformers sind an die in Reihe ge schalteten Sekundärwicklungen der Transfor matoren o und p angeschlossen. Die Primär wicklung des Transformators o wird von der Netzspannung gespeist. Die Primärwicklung des Transformators p wird vom Strom der Verbraucher b (oder einem diesem propor tionalen Strom) durchflossen.
Der Transfor mator o ist mit kleinem magnetischem Wi derstand ausgeführt, der Transformator p dagegen mit so grossem magnetischem Wider stand, dass unabhängig von der Grösse seines sekundären Stromes die resultierende, in der Sekundärwicklung induzierte Spannung dem Primärstrom angenähert proportional ist.
Entsprechend der Zusammensetzung der den Frequenzumformer l speisenden Span nung kann der Gesamtstrom der Erreger wicklung i und damit auch der Strom des netzfrequenten Teils des zweiten Erreger- kreises (bei Vernachlässigung des Magneti sierungsstromes des Frequenzumformers) in zwei Komponenten zerlegt werden, die wir im hochfrequenten Teil des Kreises mit i1 und i2 bezeichnen. i1 ist auch bei veränder licher Schlüpfung und Belastung der Asyn chronmaschine der Sekundärspannung des Transformators o, i2 dagegen der gesamten Stromaufnahme J2 der Verbraucher b pro portional. Infolge der Einwirkung des Er regerkreises h-k ist der Primärstrom J1 des Asynchronmotors c (bei Vernachlässi gung seines Magnetisierungsstromes) dem Strom der Erregerwicklung i der Hinter maschine proportional.
Auch der Strom J1 kann also in zwei Komponenten zerlegt wer den, deren eine der Komponente i1, deren andere der Komponente i2 des gesamten Er regerstromes proportional und gegen diese Komponente um konstanten Winkel phasen verschoben ist. Der Transformator o ist so geschaltet, dass wenigstens einer Komponente des Stromes i1 eine motorische Stromauf nahme des Asynchronmotors c entspricht. Die genaue Phasenlage des Stromes i1 wird noch näher erläutert werden. Der Transfor mator p ist so beschaltet, dass bei motorischem Wirkstrom der Verbraucher b die diesem Strom entsprechende primäre Stromkompo nente der Asynchronmaschine c der induzier ten Spannung gleichgerichtet ist, wobei die Asynchronmaschine als Generator arbeitet.
Vom Netz aus betrachtet, ist also die jenige Komponente des Primärstromes des Asynchronmotors, die durch den Strom der übrigen Verbraucher bedingt ist, diesem Strom entgegengerichtet.
J1 = c1 (il + i2) = c1 (i1 + e2 ³ J2) = c1 il + c1 e2 J2 (1) Die Konstanten c1 und c2, die ebenfalls vektorielle Bedeutung haben können, hängen von der Bemessung der Anlage ab. Bei ent- preehender Bemessung wird ci . c2 =-1, wobei das Minuszeichen durch die oben er läuterte Schaltung des Transformators p be dingt ist.
Es wird also J1 - Cl <B>21</B> - J2 und der gesamte, über die Leitung a1 zu fliessende Strom ist J = J1 + J2 = c1 i1 - J2 + J2 = ei i1 (3) Er ist also der Komponente i1 des Erreger stromes der Hintermaschine proportional und gegen sie um einen konstanten Winkel pha senverschoben. Bei der Anordnung nach Abb. 1 sind also die gesamte dem Netzteil a zugeführte Wirkleistung und die Blind leistung den in bestimmter Richtung wir kenden, aufeinander senkrechten Komponen ten des Erregerstromes i1 proportional. Die über die Leitung a1 fliessende Wirkleistung und Blindleistung können durch Regelung der entsprechenden Komponenten von i1 auf jeden Wert eingestellt werden.
Hat der Strom i1 nicht, wie bisher angenommen, eine Komponente, die auf Leistungsaufnahme der Asynchronmaschine wirkt, sondern eine Komponente entgegengesetzter Richtung, so liefert der Netzteil a über die Leitung a1 eine dieser Komponente proportionale Wirk leistung in das übrige Netz. Der Erreger strom i1 kann nach Grösse und Phasenlage betriebsmässig konstant sein oder auch in gewissen Zeitabschnitten geregelt oder schliess lich dauernd und selbsttätig in Abhängigkeit von irgend einer Betriebsgrösse gesteuert werden.
Solange der augenblickliche Leistungs bedarf der angetriebenen Maschine e grösser als die Leistungsaufnahme der Asynchron maschine c ist, gibt das Schwungrad Lei stung ab und die Drehzahl des Asynchron motors sinkt, im entgegengesetzten Falle steigt sie. Zwischen dem Transformator p und der Asynchronmaschine c können be liebige weitere Verbraucher liegen. Der Transformator p muss aber stets so geschaltet sein, dass er den gesamten zu regelnden Netz strom nach Abzug des Stromes der Asyn chronmaschine c führt.
Die Maschine e kann auch ein auf ein zweites Netz arbeitender Generator sein, wo bei das Schwungrad d entbehrlich sein kann. Der Transformator p muss dabei nicht an das Netz a angeschlossen sein; er kann viel- mehr auch an das zweite Netz geschaltet werden, nur muss sein Sekundärstrom dabei auf die Schlupffrequenz des Asynchron motors umgeformt werden. Ist der Transfor mator an das zweite Netz angeschlossen, so regelt er die Summe aus der Umformer leistung und der Leistung eines Teils des zweiten Netzes.
Die Schaltung Abb. 1 ist nur als Aus führungsbeispiel zu bewerten. An Stelle der direkt gekuppelten Hintermaschine kann eine getrennt angetriebene Maschine treten. Statt der unmittelbaren Erregung der Hinter maschine ist auch Erregung über eine Einzel- oder Doppelerregermaschine möglich, welche von den in Abb. 1 die Hintermaschine er regenden Spannungsquellen erregt wird. Auch die Erregerwicklung i der Hinter maschine bezw. der Erregermaschine kann in verschiedenen Schaltungen gespeist wer den.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gibt Abb. 2, in der nur der Erregerkreis vom Netz bis zur Erregerwicklung i der Hinter maschine bezw. der Erregermaschine gezeich net ist. Es gelten dabei die gleichen Be zeichnungen wie in Abb. 1. An die Schleif ringe des Frequenzumformers sind zwei Stromkreise angeschlossen. Den Schleifringen wird von der Sekundärspannnung des Trans formators o über einen konstanten Wider stand r und ausserdem parallel dazu von der Sekundärwicklung des Transformators p je eine Stromkomponente zugeführt. Die Pri märwicklung des Transformators p wird vom Strom der Verbraucher b durchflossen. Der Transformator ist mit kleinem magne tischem Widerstand ausgeführt, so dass sein Sekundärstrom dem Strom der Verbraucher b proportional ist.
Der gesamte, dem Frequenz umformer zugeführte Strom ist in der Schal tung Abb. 2 wieder gleich der Summe i1 + i2 von zwei Teilströmen, die gleichen Gesetzen wie in Abb. 1 gehorchen. Der zwischen der Errgerwicklung i und dem Frequenzumfor- mer <I>1,</I> liegende Widerstand<I>na,</I> der Abb. 7 kann dabei wegfallen. Die Teilströme i1 und i.= können auch in verschiedenen Erreger- wicklungen fliessen, die ihrerseits mit der ersten Erregerwicklung kombiniert werden können.
Wird durch entsprechende Bemes sung das Produkt c1 ³ c2 (Gleichung 1) nicht -1, sondern gleich -a gemacht, so wird der über die Leitung a1 fliessende Strom nach Gleichung (3) J = c1 i1 + (1 - a) J2 (3a) Durch Änderung des Übersetzungsverhält nisses des Transformators p kann bei sonst unveränderter Schaltung die Grösse a auf jeden Wert eingestellt werden. Die Regelung der Stromkomponente i1 nach Grösse und Pha senlage kann in bekannter Weise zum Bei spiel durch Übersetzungsänderung des Trans formators o erfolgen. Schliesslich kann an Stelle der ständergespeisten Hintermaschine eine läufergespeiste Maschine treten.
Da durch Nebeneinflüsse der Primärstrom J1 des Asynchronmotors c dem Strom der zweiten Erregerwicklung nicht in aller Strenge proportional ist, folgt auch der über die Leitung a1 zufliessende Strom nicht ge nau den durch Gleichung 3 und 3a fest gelegten Gesetzen. Doch kann die Abwei chung des Stromes J vom Sollwert durch Wirk- und Blindleistungsregler, welche bei spielsweise den Strom der zweiten Erreger wicklung beeinflussen, ausgeglichen werden.
Muss in der Anordnung nach Abb. 1 (ohne die zum Erregerkreis parallel geschal tete Maschine n) das Schwungrad während längerer Zeit Energie aufnehmen, weil der Leistungsbedarf der Maschinen b und e zu gering ist, so steigt die Drehzahl der Asyn chronmaschine während dieser Zeit dauernd an und kann unzulässig hohen Wert er reichen. Um diese Gefahr zu vermeiden, soll der Primärstrom der Asynchromaschine nicht hei jeder Drehzahl dem durch Gleichung 2 festgelegten Gesetz folgen; seine motorische Wirkkomponente soll vielmehr beim Er reichen einer bestimmten Drehzahl unabhän gig vom Strom des Frequenzumformers zu Null werden und bei Überschreiten dieser Drehzahl ihre Richtung umkehren; damit geht zwar die dem Netzteil a zugeführte Wirkleistung zurück, die Gefahr einer un zulässigen Drehzahlsteigerung der Asyn chronmaschine c wird aber vermieden.
Die Leistung der Asynchronmaschine c wird bei einer bestimmten Drehzahl zu Null, wenn da bei der resultierende, die Wirkleistung beein flussende Strom der zweiten Erregerwicklung zu Null wird, oder wenn der Strom der ersten Erregerwicklung sich gegenüber dem Wert, bei welchem die von ihm induzierte Rota tionsspannung der Schleifringspannung des Hauptmotors entgegengesetzt gleich ist, der art ändert, dass durch die Änderung die Ein wirkung des zweiten Erregerkreises auf gehoben wird. Diese Beeinflussung des Er regerstromes kann in an sich bekannter Weise durch Einschaltung einer Sperrvorrichtung in den ersten oder den zweiten Erregerkreis erreicht werden. Als Beispiel einer solchen Sperrvorrichtung ist in Abb. 1 die Maschine n gezeichnet.
Sie besteht aus einem Kom mutatoranker, der von einem ruhenden oder rotierenden Blechpaket für den magnetischen Schluss der Kraftlinien umgeben ist und der durch äussern Antrieb, zum Beispiel vom Asynchronmotor c aus, über das Getriebe q mit solcher Drehzahl angetrieben wird, dass er bei einer bestimmten Drehzahl des Haupt motors, der "Sperrdrehzahl", synchron mit der Schlupffrequenz des Hauptmotors läuft; auf dem Kommutator schleifen drei Bürsten in gleichem Abstand, die an Anzapfpunkte des Widerstandes m angeschlossen sind. Der Kommutatoranker n nimmt einen Teil des dem Widerstand in zugeführten Stromes auf.
Bei jeder von der Sperrdrehzahl abwei chenden Drehzahl des Hauptmotors ändert sich die relative Lage der Läuferdurchflutung der Maschine n und die des Läufers dauernd; der Läufer wirkt als induktiver oder ka- pazitiver Widerstand, so dass seine Stromauf nahme gering ist und der Anschluss dieser Sperrvorrichtung die Stromverteilung im übrigen Teil nicht wesentlich beeinflusst. Läuft dagegen der Hauptmotor mit der Sperrdrehzahl, so rotiert die Durchflutung der Maschine n synchron mit dem Läufer. ist also ihm gegenüber in Ruhe; der Läufer stellt dabei nur einen geringen Ohmschen Widerstand dar.
Er schliesst also die An zapfpunkte des Widerstandes m fast wider standslos kurz und hindert den Ubergang des über den Frequenzumformer l zugeführten Stromes in die Erregerwicklung i. Das Drehmoment des Hauptmotors wird also bei der Sperrdrehzahl wenigstens angenähert zu Null. Die Sperrdrehzahl des Hauptmotors ist also identisch mit seiner Leerlaufdrehzahl. An Stelle der gezeichneten Sperrvorrichtung können andere an sich bekannte, in Reihe zum Erregerkreis geschaltete Anordnungen treten.
Soll die Leerlaufdrehzahl des Haupt motors seiner synchronen Drehzahl gleich sein, so kann als Sperrvorrichtung an Stelle einer rotierenden Maschine auch ein ruhen der, in den niederfrequenten Teil des zweiten Erregerkreises eingeschalteter Transformator treten, der bei jeder, einen gewissen Mindest betrag überschreitenden Schlupffrequenz des Hauptmotors den über den Frequenzumfor mer zugeführten Strom auf die zweite Er regerwicklung der Hintermaschine überträgt, bei Schlupffrequenz Null dagegen, also bei synchroner Drehzahl des Hauptmotors den Stromdurchgang verhindert.
Arbeitet die Asynchronmaschine mit ihrer Leerlaufdrehzahl, so ist sie durch die Sperr vorrichtung vom Einfluss des über den Fre quenzumformer zugeführten Stromes befreit. Dies ist für den Fall, dass der Strom des Frequenzumformers motorische Arbeit der Asynchronmaschine einzustellen sucht, ver langt, um eine unzulässige Drehzahlsteige rung zu vermeiden. Die Sperrvorrichtung ist aber in der bisher beschriebenen Ausführung auch wirksam, wenn der Strom des Frequenz umformers generatorische Arbeit der Asyn chronmaschine einzustellen sucht, die aus den Schwungmassen der Asynchronmaschine gedeckt und somit eine Drehzahlsenkung un ter den Leerlaufwert bewirken würde.
Hat die Drehzahl der Asynchronmaschine den Leerlaufwert erreicht, so ist also bei der be schriebenen Ausführung eine Drehzahlsen kung nur möglich, wenn die vom Asynchron motor angetriebene Maschine e einen be- stimmten Leistungsbedarf hat, die bei Lei stung Null der Asynchronmaschine aus dem Schwungrad gedeckt wird und somit eine Drehzahlsenkung bewirkt. Ist die Drehzahl unter den Leerlaufwert gesunken, so wird die Sperrvorrichtung wirkungslos, die Asyn chronmaschine arbeitet wieder nach dem durch Gleichung 1 vorgeschriebenen Gesetz. Dagegen versagt, wie erläutert, die Anord nung, wenn bei Leerlauf der Asynchron maschine c die Wirkstromaufnahme der Verbraucher b (Abb. 1) den konstanten, für die Leitung a1 verlangten Betrag überschrei tet.
Die Asynchronmaschine sollte dabei un ter dem Einfluss der Hintermaschine als Generator arbeiten, was aber, solange die Sperrvorrichtung wirksam ist, nicht möglich ist.
Die geschilderte Schwierigkeit kann da durch beseitigt werden, dass die Hinter maschine bezw. die Erregermaschine noch mit einem konstanten zusätzlichen Erregerstrom erregt wird, der, wenn er allein wirksam wäre, eine generatorische Leistung des Hauptmotors einstellen würde, die kleiner als die dem Strom i1 entsprechende Leistung ist. Ist dabei die Stromaufnahme der paral lelen Verbraucher b und damit auch die Komponente i2 des zweiten Erregerstromes gleich Null, so läuft der Hauptmotor bei der jenigen Drehzahl leer, bei welcher durch den Einfluss der Sperrvorrichtung die die Wirk leistung des Hauptmotors bestimmende Komponente des Stromes i1 der zweiten Er regerwicklung so weit abgeschwächt ist, dass sie entgegengesetzt gleich dem konstanten zusätzlichen Erregerstrom ist. Diese Dreh zahl liegt etwas unterhalb der Sperrdrehzahl.
Hat bei Leistungsabgabe der Anschlüsse U der Strom i", eine dem Strom il gleich gerichtete Komponente, so liegt die Drehzahl des Hauptmotors noch etwas höher, kann aber nie die Sperrdrehzahl erreichen, weil bei dieser der Hauptmotor infolge des zu sätzlichen Erregerstromes, der bei dieser Drehzahl ausschliesslich zur Wirkung kommt, als Generator arbeitet. Hat bei Leistungs aufnahme der parallelen Verbraucher b der Strom i2 selbst eine auf generatorische Ar beit des Hauptmotors wirkende Komponente, so liegt die Leerlaufdrehzahl des Haupt motors noch tiefer, als wenn der Strom i2 Null ist.
Stets liegt also infolge der Einwirkung des zusätzlichen Erregerstromes der Hinter maschine die Leerlaufdrehzahl des Haupt motors tiefer als diejenige Drehzahl, bei wel cher durch die Sperrvorrichtung die Wirk komponente des Summenstromes i1 + i2 ganz wirkungslos geworden ist. Die Leistung des Hauptmotors bleibt also auch bei seiner Leerlaufdrehzahl vom Strom des zweiten Er regerkreises abhängig. Die Drehzahl fällt also bei eintretendem Bedarf nach generato- rischer Arbeit, auch wenn sie vorher den Leerlaufwert erreicht hatte, wenigstens etwas ab, so dass sie bald unter den Wirksamkeits bereich der Sperrvorrichtung sinkt, wobei dann der Strom der Leitung a1 wieder dem durch Gleichung 3 oder 3a festgelegten Ge setz folgt.
Ein anderes Mittel, das Verharren des Hauptmotors in der Leerlaufdrehzahl bei eingetretenem Bedarf nach generatorischer Arbeit der Maschine zu verhindern, besteht darin, dass bei eingetretenem Bedarf nach ge- neratorischer Arbeit eine Umschaltung vor genommen wird. Bedarf nach generatorischer Arbeit liegt vor, wenn der aus den Teil strömen i1 und i2 resultierende Strom des Frequenzumformers 1 (Abb. 1) eine auf ge- neratorische Arbeit des Hauptmotors wir kende Komponente hat. Ob eine Komponente dieser Richtung vorhanden ist, kann auf ver schiedene, an sich bekannte Weise festgestellt werden, zum Beispiel durch Vergleich des Stromes i1 + i2 mit einem unabhängigen Strom konstanter Richtung.
Ein Ausführungs beispiel für eine solche Anordnung zeigt Abb. 3, in der nur der zweite Erregerkreis der Hintermaschine bezw. der Erreger maschine eingezeichnet ist. a, i und l bis q haben gleiche Bedeutung wie in Abb. 1. r ist ein Relais, das die verlangte Umschal tung einleitet. Es besteht aus zwei gleich achsig liegenden Spulen r1 und r2. Die Spule r1 ist vom Summenstrom i1 + i2 die Spule r2 von einem zusätzlichen konstanten Strom der Netzfrequenz durchflossen. Die Phasenlage dieses zusätzlichen Stromes ist durch ent sprechende Wahl der die Spule speisenden Spannung so eingestellt, dass seine Durch flutung gleichphasig mit der Durchflutung der Spule r1 ist, wenn in dieser ein Summen strom i1 + i2 fliesst, der ohne Einwirkung auf die Blindleistung eine generatorische Wirkleistung des Hauptmotors einstellt.
Im Ausführungsbeispiel der Abb. 3 ist die Spule r2 vom Netz a aus über einen Wider stand S gespeist. Solange der Summen strom i1 + i2 eine auf generatorische Arbeit des Hauptmotors wirkende Komponente hat, ziehen sich die Spulen r1 und r2 an, bei auf motorische Arbeit wirkender Komponente stossen sie sich ab. t ist ein im Erregerkreis liegender Schalter, dessen Stellung infolge mechanischer oder elektrischer Kupplung mit dem Relais r von der zwischen den Spulen r1 und r2 bestehenden Kraftrichtung abhängt. Bei Abstossung der Spulen liegt der Schalter in der Stellung t1. Die Schaltung des Er regerkreises ist dabei identisch mit der in Abb. 1. Bei Anziehung der Spulen geht der Schalter in die Stellung t2 über.
Dabei ist nur ein bestimmter Bruchteil der sekundären Windungszahl für Transformatoren o und p eingeschaltet, und deren Sekundärspannung im gleichen Verhältnis reduziert; gleichzeitig aber wird parallel zu dem durch die Sperr vorrichtung n beeinflussten Kreis m-i eine weitere Erregerwicklung i1 der Hinter maschine bezw. der Erregermaschine über einen Widerstnd in1 an die Kommutator bürsten des Frequenzumformers l angeschlos sen. Wicklung i1 und Widerstand m1 sind so bemessen, dass für gleichen Induktions fluss der Transformatoren o und p die re sultierende Durchflutung der Wicklungen i und i, und die Summe ihrer Ströme in bei den Stellungen des Schalters t die gleiche ist, solange die Sperrvorrichtung n wirkungs los ist.
Bei der Stellung t, des Schalters kommt aber die Sperrvorrichtung n voll zur Wirkung, bei der Stellung t2 beeinflusst sie nur den über den Widerstand m zugeführten Strom, nicht den Strom des Widerstandes m1. Bei der Stellung t1 des Schalters, also bei motorischem Leistungsbedarf der Asynchron- mnaschine, ist also die Sperrvorrichtung voll wirksam, bei Bedarf nach generatorischer Arbeit (Stellung t2 des Schalters) ist aber ihr Einfluss so stark abgeschwächt, dass der Hauptmotor, auch wenn er seine Leerlauf drehzahl erreicht hat, einem Verlangen nach generatorischer Arbeit sofort gehorcht.
Statt der in Abb. 3 gezeichneten Schaltung kann das Relais r auch dazu dienen, bei Bedarf nach generatorischer Arbeit die Sperrvor richtung n ganz abzuschalten. Schliesslich kann die Sperrvorrichtung n auch entbehr lich gemacht werden, wenn in der Schaltung nach Abb. 1 bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl, zum Beispiel unter Vermittlung eines Zentrifugalschalters, der Erregerkreis i-m unterbrochen wird, solange nicht Be darf nach generatorischer Arbeit des Haupt motors vorliegt. Liegt dieser aber vor, so muss, beispielsweise wieder durch das Relais r der Abb. 3, der Zentrifugalschalter wir kungslos gemacht, also etwa seine Öffnungs kontakte überbrückt werden, so dass der Er regerkreis i-in (Abb. 1) auch bei der höchst zulässigen Drehzahl wieder eingeschaltet wird.
Ist eine Sperrvorrichtung vorhanden, so ist sie nur in der Nähe der Sperrdrehzahl wirksam. Erreicht nun der Hauptmotor bei Leerlauf, zum Beispiel infolge plötzlicher Frequenzsenkung, eine Drehzahl, die wesent lich über der Leerlaufdrehzahl liegt, so wird die Sperrvorrichtung wirkungslos, der Haupt motor kann wieder motorisch arbeiten und sich weiter beschleunigen. Um diese Gefahr zu beseitigen, wird zweckmässig in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der zeitlichen Reihenfolge der drei Phasenströme in der Sperrvorrichtung eine Umschaltung, zum Beispiel eine Unterbrechung des zwei ten Erregerkreises vorgenommen, wenn die Drehzahl des Hauptmotors über den Leer laufwert steigt.
Auch die Sättigung der Kom mutatorhintermaschine oder die Einwirkung eines zusätzlichen Zentrafugalschalters kann dazu dienen, unzulässig hohe Drehzahlsteige rungen zu vermeiden. Da bei voller Wirk samkeit der Sperrvorrichtung der Strom der zweiten Erregererwicklung zu Null wird, verschwindet auch sein Einfluss auf die Blindleistung des Hauptmotors. Soll trotzdem auch im Leerlauf eine Phasenverbesserung des Hauptmotors erreicht werden, so kann man eine die Blindleistung des Hauptmotors be stimmende Stromkomponente der zweiten Erregerwicklung unter Umgehung der Sperr vorrichtung zuführen.