CH229699A

CH229699A - Uberlagerungseinrichtung für netzfremde Wechselströme durch zwei synchron angetriebene doppelgespeiste Induktionsmaschinen.

Info

Publication number: CH229699A
Authority: CH
Inventors: Ag Landis Gyr
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1942-12-03
Filing date: 1942-12-03
Publication date: 1943-11-15

Description

Überlagerungseinrichtung für netzfremde Wechselströme durch zwei synchron angetriebene doppelgespeiste Induktionsmaschinen. Die überlagerung netzfremder Wechsel ströme auf StarkstromneItze erfolgt gewöhn- lieh durch Überäagerungstransformatoren, das heisst ,durch Transformatoren,

deren Pri- märwieklung in Serie mit :der Leitung .ge schaltet werden:

(Stromwandler). Der.Sekun- därwicklung wird -die netzfremde Fxequenz überlagert und wirkt über das magnetische Feld auf die Primärwicklung zurück. Dieses Verfahren ist bekannt unter,dem Namen der sogenannten Serieüberlagerung:

Es ist,dabei wesentlich, dass die grosse aufgenommene Leistung des Versorgungsnetzes nicht über den Überlagerungstransforniator auf die Stromquelle für die netzfremde Frequenz zurückwirkt. Dies wird durch Einstellung der Kopplung zwischen Primär- und Sekundär- wicklung für die Netzfrequenz im wesent- liehen errleicht,

während die netzfremde Fre quenz, die meistens beträchtlich höher ist, meistens besser übertragen wird, so dass in der Primärwicklung eine Überlagerung der beiden Frequenzen stattfindet.

Fis ist leicht ersichtlich, dass hierbei ein KOmpTOmiss zwi- sehen den beiden Forderungen gesucht wer den muss, der .nicht immer leicht zu erfüllen ist. Nachteilig ist ferner, dass -dieses Verfah ren grosse Überlagerungstransformatoren be nötigt, sofern die Überlagerung zentral er folgen soll,

und dass es nicht für jedes Fern- steuersystem ,geeignet ist.

Anailoig zu diesem Verfahren, besteht ein Parallelübe,rlage,rungsverfahren, bei welchem Seri!eresonanzkreise verwendet werden, die je Phase aus einer Induktivität und einer Kapazität in Serieschaltüng bestehen. Auch hier ;

muss darnach getrachtet werden, die Ein- wirkung der .Starkstromspannung auf die Stromquelle der netzfremden Frequenz.. . zu vermeiden. Dies geschieht durch gute Ab- stimmurig !der iSerieresonanzkreise -auf :

die netzfremde Frequenz. Trotzdem besteht auch hier der gompromiss .des relativ grossen An teils der :durchgehenden Netzfrequenzenergie und anderseits des beträchtlichen Widenstan- ,düs für die netzfremde Frequenz.

Ausserdem :erfordert :die Anordnung grosse und teure KondensatarbatteTien. - Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein- richtung, bei -der die erwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht mehr vorhan den sind.

Dies geschieht dadurch, dass zwei starr g o ekuppelte Induktionsmaschinen vorgesehen sind, die mit ihrer synchronen Drehzahl fremd angetrieben werden und deren Rotorwicklun- gen elektrisch verbunden sind,

und dass der eine Stator an das zu überlagernde Stark stromnetz und -der andere Stator an die Stromquelle netzfremder Frequenz gelegt.

ist, derart, dass die vom Starkstromnetz auf den Rotor der ersten Induktionsmaschine infolge seiner synchronen Drehzahl indu-. zierte EMK gleich Null ist, dass dagegen das dem Stator der zweiten Induktionsmaschine aufgedrückte Drehfeld netzfremder Frequenz asynchron zum Rotor dreht, infolgedessen eine EMK von Schlupffrequenz erzeugt,

deren Ströme wiederum auf den ersten Sta- tor zurückwirken und so im Starkstromnetz ebenfalls eine zusätzliche netzfremde Fre quenz induzieren.

Die Mchnung stellt zwei Ausführungs- arten der erfindungsgemässen Einrichtung dar,

und zwar Fig. 1 eine Ausführungsart nach dem Parallelüberlagerungsverfahren und Fig. 2 eine Ausführungsart nach dem Serieüberlagerungsverfahren. In Fig. 1 stehlt 1 einen Synchronmotor ,dar,

welcher über die Welle 4 die beiden Aisynchronmoschinen 2 und 3 mechanisch antreibt. Die Erregeranordnung 5 für den Synchronmotor entnimmt die für die Erre gung des Synchronmotors benötigte Gleich- stromleistung dem Gleiehspannungsnetz 6 und führt sie über Schleifringe 7 .dem :

Syn- chronmotor zu. Die Statoren des Synchron motors und der Asynehronmaschine 2 liegen am Starkstromnetz 8 mit der Frequenz f,, während die Rotoren der beiden Asynchron maschinen 2 und 3 über Schleifringe 9, 10 und der elektrischen Verbindungsleitung 11 miteinander verbunden sind.

Der Stator der Asynchronmaschine 3 liegt am Netz 12 mit der Überlage:rungsfreq.uenz f2. In Fig. 2 weist die Asynchronmaschine 22 statt einer -nor- ma.len Stern- oder Dreieckschaltung .des Sta- tors eine Drehstromwicklung auf, dessen drei Phasen getrennt herausgeführt sind.

Es wird vorausgesetzt, da.ss sämtliche Ma schinen gleiche Polpaarzahl p aufweisen.

Die Wirkungsweise -der Anordnung ist nun die folgende. Durch den Synchronmotor 1 wird das Aggregat über die gemeinsame Welle 4 angetrieben und erreicht eine Dreh zahl, welche durch
EMI0002.0093
gegeben ist.

In der Statorwieklung der Asynchronma@.schine \?, welche ebenfalls an ,das Netz 8 mit der Frequenz f, angeschlossen ist, wird ein Drehfeld erzeugt, :das mit der Drehrichtung des Rotors der Asynchron- maschine 2 gleichsinnig drehen soll.

Da in diesem. Fall zwischen Rotor und Drehfeld keine .relative Geechwindigkeit vorhanden ist, wird durch dieses Drehfeld auch keine EMK induziert, und der Rotor ist bezüglich der Frequenz f, stromfrei.

Anderseits wird auf ,den Stator ,der Asynehronmaschine 3 die Überlagerungsfrequenz f= aufgedrückt, wo durch hier -ein Drehfeld entsteht, welches sich .mit
EMI0002.0122
dreht. Da dieses Drehfeld aber eine von der Drehzahl des Aggregates verschiedene Um laufgeschwindigkeit hat, so entsteht jetzt eine Relativgeschwindigkeit,

welche im Rotor der Asynchronmaschine 3 eine EMK induziert. Die Frequenz dieser E14IK ist verschieden, je nach der Drehrichtung des Drehfeldes und des Rotors.

B ki gleichsinniger Drehrichtung erhält man
EMI0002.0142
Die so erhaltene EMK mit der Frequenz f2' erzeugt nun ihrerseits im Rotor der Asyn- chronmaschine 2 ein Drehfeld, welches rela tiv zum Rotor dieser Maschine mit der Winkelgeschwindigkeit co2' umläuft.

Da der Rotor aber selbst mit der mechanischen 'Tin- kelbrneschwudigkeit co. dreht, so erhält .man, unter weiterer Voraussetzung gleichsinniger Direhrichtun#g zwischen Rotor und Drehfeld, im S-tator deT Asynchronmaschine @ 2 eine E.Mg induziert,

welche eine Frequenz f "t bezw. 'eine -Wänkelgeschwindiglceit post hat, die gleich ist
EMI0003.0040
,das heisst die 'im StatoT der AsynGhron- maaschine 2 induzierte EMK 'hat die gleiche Frequenz, wie sie das. Netz 12 aufweist.

Selbstverständlich ist es nicht unbedingt notwendig, dass im Netz 8 genau :die Über- lageruugs.frequenz f2 eintrifft. Es kann viel mehr auch eine FTequenzumformungderart vorgenommen werden, dass im Netz 8 eine von f2 verschiedene Frequenz eintrifft. Dies geschieht dadurch,

dass die Drehfeldrichtung in der Asynchronmas@chine 3 so gewählt wird, dass das D@neMeld sich im entgegengesetzten Sinne gegenüber :dem Drehsinn :des Rotors dreht.

Es tritt dadurch bereits: eine F'requenz- erhöhung ein, die sich nun, rauch über den Rotor und den StatoT,der Asynchronmaschine 2 überträgt.

Ebenso kann auch in der Asyn- chTonmaaohine 2 auf die gleiche Weise noch einmal eine Frequenzumfo@rmung vorgenom men wenden. Eine Frequenzumformung kann auch so vorgenommen werden, dass die Pol paarzahlen der beiden Induktionsmaschinen verschieden gewählt werden.

In der Fig. 2 ist ein Beispiel, das mach dem @Serieüberlagerungsverfahren arbeitet, dargestellt. Die Anordnung des Aggregates und,dessen Antrieb bleiben im wesentlichen dieselben wie in Fig. 1.

Nur tritt an Stelle der normalen Stern- oder Dreieckschaltung des Stators. der Asynchronmäs-chine 2 jetzt eine Deehsiromwiaklung,

bei der die drei Pha sen getrennt herausgeführt werden. Diese drei Phasen werden dann entsprechend im Zuge der Leitung eingeschaltet und stellen so gewissermassen die Primärwicklungen des Überla@gerungstransformators dar.

Es ist selbstverständlich, :dass diese Wick lung für den durchfliessenden. Strom. von der Netzfrequenz ;dimensioniert sein .russ, .genau so wie in. der Fig. 1 die StatoTwioklung für die,Spannung ,des Netzes von der Frequenz f, dimensioniert sein russ.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Überlagerung von Wech- seloträmen netzfremder Frequenz auf ein Starkstromnetz, dadurch gekennzeichnet, :

dass zwei starr ,gekuppelte Induktionsmaschinen vorgesehen sind, @die@ mit ihrer synchronen Drehzahl fremd raugetrieben werden und deren Rotorwicklungen elektrisch verbunden sind, und dass .der eine :

Stator an d @as zu über lagernde Starkstromnetz und der andere Sta tur an die Stromquelle netzfremder Frequenz gelegt ist, derart, dass die vom Starkstrom- netz auf dem Rotor der,

ersten Induktions- mäaschine infolge seiner synchronen Drehzahl induzierte EXK gleich Null ist, @dass :

dagegen das dem Statur, der zweiten Induktions- maschine aufgedrückte Drehfeld netzfremder Frequenz asynchron zum Rotoir dreht, infolge- dessen:

eine EMK von Schdupffrequenz er zeugt, deren Ströme wiederum auf den ersten Statur zurückwirken und so im Starkstrom netz ebenfalls eine zusätzliche netzfremde Frequenz induzieren. UNTERANSPRÜCHE: 1.

Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Überlagerung auf das Starkstromnetz parallel zur Netz spannung :erfolgt. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, -da durch gekennzeichnet, dass die Überlagerung auf das ,Starkstromnetz in Serie zur Netz spannung erfolgt. 3.

Einrichtung nach Patentanspruch, da- .durch gekennzeichnet, dass die Po:lpaarzahl der zweiten Asynchronmaschine von der jenigen der ersten Asynchronmaschine ver schieden ist, derart, dass durch die Überlage- rungseinrichtung zusätzlich eine Fre:

quenz- umformung erzielt wird. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Polpaarzahl der beiden Asynchronmaschinen gleich ist, .dass aber die Drehfel@drichtung der im Rotor induzierten Ströme relativ zur mechanischen Drehrichtung in -der zweiten Asynchron- m,aschine derart gewählt wird,

dass trotz glei cher Polpaarzahl eine Frequenzumformung erzielt wird.