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
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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
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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
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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
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,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.
Superimposition device for external alternating currents through two synchronously driven double-fed induction machines. The superposition of non-network alternating currents on high-voltage networks is usually carried out by superimposing transformers, that is, by transformers,
whose primary signal is switched in series with: the line.
(Power converter). The secondary winding is superimposed on the non-network sequence and acts back on the primary winding via the magnetic field. This method is known under the name of the so-called series overlay:
It is essential here that the large power consumed by the supply network does not affect the power source for the non-network frequency via the superimposition transformer. This is essentially achieved by setting the coupling between the primary and secondary windings for the mains frequency,
while the non-network frequency, which is usually considerably higher, is usually better transmitted, so that the two frequencies are superimposed in the primary winding.
Fis it is easy to see that a problem must be sought between the two requirements, which is not always easy to meet. Another disadvantage is that this method requires large superposition transformers if the superposition is to be carried out centrally,
and that it is not suitable for every remote control system.
In analogy to this method, there is a parallel transfer, positioning, and management method in which series resonance circuits are used that consist of an inductance and a capacitance in series for each phase. Here too ;
The effect of the .high current voltage on the power source of the non-network frequency must be sought after. to avoid. This is done by good coordination! Of the series resonance circuits on:
the non-network frequency. Nonetheless, there is a great compromise here, too, of the relatively large share of: continuous grid frequency energy and, on the other hand, the considerable margin for the non-grid frequency.
In addition: requires: the arrangement of large and expensive condensate batteries. The invention relates to a device in which the mentioned disadvantages of the known devices no longer exist.
This is done by providing two rigidly coupled induction machines which are driven externally at their synchronous speed and whose rotor windings are electrically connected.
and that one stator is connected to the superimposed power grid and the other stator is connected to the power source of the frequency external to the grid.
is such that the induction from the power network to the rotor of the first induction machine due to its synchronous speed. adorned EMF is equal to zero, on the other hand, that the rotating field of the second induction machine's stator rotates asynchronously to the rotor at a frequency external to the network, as a result of which it generates an EMF of slip frequency,
whose currents, in turn, have an effect on the first stator and thus also induce an additional non-network frequency in the power network.
The calculation represents two types of embodiment of the device according to the invention,
1 shows an embodiment according to the parallel superimposition method, and FIG. 2 shows an embodiment according to the series superimposition method. In Fig. 1, 1 steals a synchronous motor,
which mechanically drives the two aisynchronous machines 2 and 3 via the shaft 4. The exciter arrangement 5 for the synchronous motor takes the DC power required for the excitation of the synchronous motor from the DC voltage network 6 and feeds it via slip rings 7.
Synchronous motor closed. The stators of the synchronous motor and the asynchronous machine 2 are connected to the power network 8 with the frequency f ,, while the rotors of the two asynchronous machines 2 and 3 via slip rings 9, 10 and the electrical connection line 11 are connected to one another.
The stator of the asynchronous machine 3 is connected to the network 12 with the superposition: rungsfreq.uenz f2. In FIG. 2, the asynchronous machine 22 has, instead of a normal star or delta connection of the stator, a three-phase winding, the three phases of which are brought out separately.
It is assumed that all machines have the same number of pole pairs p.
The mode of operation of the arrangement is now as follows. By the synchronous motor 1, the unit is driven via the common shaft 4 and reaches a speed which by
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given is.
A rotating field is generated in the stator of the asynchronous machine, which is also connected to the network 8 with the frequency f, which should rotate in the same direction as the direction of rotation of the rotor of the asynchronous machine 2.
Since in this. If there is no relative speed between the rotor and the rotating field, no EMF is induced by this rotating field, and the rotor is current-free with regard to the frequency f,.
On the other hand, on the stator, the asynchronous machine 3, the superimposition frequency f = is pressed, where a rotating field is created by here, which .with
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turns. Since this rotating field has a different speed than the speed of the unit, a relative speed now arises,
which induces an EMF in the rotor of the asynchronous machine 3. The frequency of this E14IK is different, depending on the direction of rotation of the rotating field and the rotor.
B ki direction of rotation in the same direction is obtained
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The EMF obtained in this way with the frequency f2 'now in turn generates a rotating field in the rotor of the asynchronous machine 2, which rotates relative to the rotor of this machine at the angular velocity co2'.
However, since the rotor itself with the mechanical 'Tinkelbrneschwudigkeit co. rotates, one receives, under further prerequisite that the direction between rotor and rotating field is in the same direction, an E.Mg is induced in the stator deT asynchronous machine @ 2,
which has a frequency f "t or a -Wänkelgeschwindiglceit post that is the same
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, that is to say the 'EMF induced in the StatoT of the AsynGhron machine 2' has the same frequency as that of the network 12.
Of course, it is not absolutely necessary that precisely: the overlay frequency f2 arrives in network 8. Rather, an FTsequence conversion can also be performed in such a way that a frequency different from f2 arrives in the network 8. This is done by
that the direction of the rotating field in the asynchronous machine 3 is selected so that the D @ neMeld rotates in the opposite direction: the direction of rotation: of the rotor.
As a result, there is already: an increase in frequency which is now transmitted to asynchronous machine 2 via the rotor and the StatoT.
Likewise, frequency conversion can also be carried out again in the asynchronous tone machine 2 in the same way. A frequency conversion can also be carried out so that the number of pole pairs of the two induction machines are selected differently.
In Fig. 2, an example that works with the @serial overlay method is shown. The arrangement of the unit and its drive remain essentially the same as in FIG. 1.
Only takes the place of the normal star or delta connection of the stator. the asynchronous machine 2 now has a Deehsiromwiaklung,
in which the three phases are brought out separately. These three phases are then switched on accordingly in the course of the line and so to a certain extent represent the primary windings of the superimposition transformer.
It goes without saying: that this winding is for the flowing through. Electricity. of the mains frequency; be dimensioned. soot, .exactly as in. Fig. 1 the StatoTwioklung for the, voltage, of the network from the frequency f, be dimensioned russ