DE599509C

DE599509C - Frequenzumformer zur Umformung von Mehrphasenstrom in Mehr- oder Einphasenstrom anderer Frequenz mit im Staender angeordneter Primaer- und Sekundaerwicklung, insbesondere fuer Lichtbogenschweissung

Info

Publication number: DE599509C
Application number: DE1930599509D
Authority: DE
Original assignee: RUDOLF RICHTER DR ING
Current assignee: RUDOLF RICHTER DR ING
Priority date: 1930-01-22
Filing date: 1930-01-22
Publication date: 1934-07-04

Description

₍ Es ist bekannt, daß die gewöhnlichen Dreiphasentransformatoren für Lichtbogenschweißung gegenüber den Gleichstromschweißmaschinen den Nachteil haben, daß sich die Kontinuität des Lichtbogens wegen der verhältnismäßig geringen Frequenz der Drehstromnetze schwer aufrechterhalten läßt. Deshalb ist es für Lichtbogenschweißung erwünscht, den Mehrphasenstrom in einen Einphasenstrom höherer Frequenz umzuformen.

Gegenstand der Erfindung ist ein rotierender Frequenzumformer zur Umformung von Mehrphasenstrom in Mehrphasen- oder Einphasenstrom anderer Frequenz, der eine gleichmäßige Belastung des primären Netzes bewirkt.

Der Ständer des Umformers ist in ähnlicher Weise ausgeführt wie der Ständer eines gewöhnlichen Mehrphaseninduktionsmotors. Er trägt als Primärwicklung eine gewöhnliche Mehrphasenwicklung und als Sekundärwicklung eine Mehrphasen- oder Einphasenwicklung für die der Frequenz des sekundären Stromes entsprechende Polzahl. Der Läufer trägt wie der gewöhnliche Induktionsmotor eine Käfigwicklung oder eine Mehrphasenwicklung, die mit der Primärwicklung polzahlgleich und über Schleifringe und Widerstände geschlossen ist, so daß der Umformer wie ein gewöhnlicher Induktionsmotor angelassen werden kann. Der Umformer läuft in dieser Ausführung asynchron, wobei die Käfig- oder Mehrphasenläuferwicklung als Arbeitswicklung dient. Im Gegensatz zum Induktionsmotor ist aber der Eisenkörper des Läufers nicht vollständig zylindrisch, sondern erhält gleichmäßig am Umfang verteilte Zähne und Zahnlücken (Aussparungen) von solcher Zahl, daß die Anzahl der um die Einheit vermehrten oder verminderten Läuferzähne je Polpaar der Primärwicklung gleich dem mit einer Oberwellenfrequenz des Primärstromes übereinstimmenden reziproken Werte des Verhältnisses der Polzahl der Primärwicklung zu derjenigen der Sekundärwicklung ist. Im Falle synchroner Betriebsweise (s. weiter unten) stimmt dieses Verhältnis mit demjenigen der Primär- zur Sekundärfrequenz überein.

Für die Polteilung dieser Oberwellen ist die Wicklung der höheren Frequenz im Ständer zu entwerfen. Durch Reihenschaltung aller im Bereich einer Polpaarteilung der Primärwicklung kleinerer Frequenz liegenden Spulen der Wicklung höherer Frequenz läßt sich in dieser die von der Grundwelle des Feldes induzierte EMK unterdrücken.

Nimmt man beispielsweise an, daß die Primärwicklung eine zweipolige Mehrphasenwicklung ist, die Frequenz des Primärnetzes

to

20

35

40

45

5O Hz beträgt und der Läufer sechs Aussparungen am Umfang besitzt, so wird das von der Primärwicklung erzeugte, mit 3OOoUml./min umlaufende Drehfeld Oberwellen aufweisen, in denen die fünfte Welle v.orherrscht. Wird alsdann die sekundäre Einphasenwicklung im Ständer zehnpolig gewickelt, so erhält man bei Vernachlässigung des Schlupfes, d. h. unter der Annahme synchroner Betriebsweise, sekundär einen Wechselstrom von 250 Hz, wie er für Schweißzwecke geeignet ist.

Die Regelung der Sekundärbetriebsgrößen kann durch verschiedenartige Schaltung der Primärwicklung erfolgen, so z. B. durch Sternschaltung, Dreieckschaltung, deren Kombinationen wie auch durch Parallel- und Serienschaltung einzelner Wicklungsteile derselben, aber auch durch Verschiebung des rotierenden Teiles in axialer Richtung sowie durch alle Maßregeln, die bekanntermaßen eine Drosselung des Stromes im Sekundärteile zur Folge haben. Auch wählbare Anzapfungen an der Sekundärwicklung oder Umschaltung ihrer Wicklungsteile führen zu diesem Ziel.

Da im Ständereisen infolge der höheren Frequenz größere Wirbelstromverluste entstehen, ist es angezeigt, für den Ständer verlustarmes Dynamoblech zu verwenden. Werden die durch die Aussparungen (Zahnlücken) im Läufer entstehenden Pole (Zähne) wie bei einer Synchronmaschine bewickelt und mit Gleichstrom gespeist, der von einer fremden Quelle oder einer mit dem Umformer zusammengebauten Gleichstrommaschine geliefert oder auch durch bekannte Einrichtungen aus dem Mehrphasen- oder Einphasennetz gleichgerichtet wird, so läßt sich die Reglung der Sekundärbetriebsgrößen des in diesem Falle synchron laufenden Umformers auch durch die Gleichstromerregung des Läufers bewirken.

Eine besondere Mehrphasenwicklung als Anlaßwicklung im Läufer kann entbehrt werden, wenn die Gleichstromerregerwicklung im Läuier so geschaltet wird, daß sie als Mehrphasenwicklung wirksam ist. So können z. B., wenn der sechspolige Läufer des oben beschriebenen Lichtbogenschweißumformers eine Gleichstromwicklung ähnlich dem Läufer einer sechspoligen Synchronmaschine trägt, alle Spulen der drei Nordpole und alle Spulen |- der drei Südpole für sich parallel geschaltet werden. Man erhält dann für das von der Primärwicklung erregte Drehfeld in Stern kurzgeschlossene Wicklungssysteme im Läufer.

Claims

Patentansprüche: _6q

i. Frequenzumformer zur Umformung von Mehrphasenstrom in Mehr- oder Einphasenstrom anderer Frequenz mit im Ständer angeordneter Primär- und Sekundärwicklung und mit gleichmäßig am Umfang verteilte Zähne und Zahnlücken aufweisendem Läufer, insbesondere für Lichtbogenschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der um die Einheit vermehrten oder verminderten Läuferzähne je Polpaar der Primärwicklung gleich dem mit einer Oberwellenfrequenz des Primärstromes übereinstimmenden reziproken Werte des Verhältnisses der Polzahl der Primärwicklung zu derjenigen der Sekundärwicklung ist und daß jeweils im Bereich einer Polpaarteilung der Primärwicklung liegende Sekundärspulen in Reihe geschaltet sind.
2. Frequenzumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die fjj>: Zähne gebildeten Pole des Läufers eine "' Gleichstromwicklung wechselnder Polarität tragen.
3. Frequenzumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen aller Nordpole und die aller Südpole im Läufer parallel geschaltet sind, so daß sie zwei in Stern kurzgeschlossene Mehrphasensysteme bilden und eine besondere go Anlaufwicklung entbehrlich machen.
4. Frequenzumformer nach Anspruch 2 oder 3 für Regelung der Sekundärbetriebsgrößen, gekennzeichnet durch Regelbarkeit der Gleichstromerregung.
5. Frequenzumformer nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine auf dem Läufer angeordnete Käfig- oder mit der

^ Primärwicklung polzahlgleiche Mehrphasenwicklung.