DE621132C

DE621132C - Arrangement for period conversion, which consists of two asynchronous frequency converters with different numbers of poles and a common drive motor

Info

Publication number: DE621132C
Application number: DE1930621132D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-02-02
Filing date: 1930-02-02
Publication date: 1935-11-11

Description

Es ist bekannt, zur Frequenzwandlung miteinander gekuppelte asynchrone Maschinen zu j verwenden, von denen eine, als Motor dienend, eine zweite antreibt, die ständerseitig in normaler Weise am Netz liegt und läuferseitig ein Netz veränderter Periodenzahl speist. Je nachdem die letztgenannte Maschine in oder _£ entgegen der Richtung ihres Drehfeldes angetrieben wird, weist das sekundäre Netz eine : ίο Frequenz auf, die tiefer oder höher liegt als ,; die Periodenzahl des Speisenetzes. Entsprechend der Polzahl der Maschinen lassen ; sich auf diesem Wege Frequenzen erreichen entsprechend der sich auf synchrone DrehzahlIt is known to use coupled asynchronous machines for frequency conversion, one of which, serving as a motor, drives a second, which is connected to the network on the stator side in the normal way and on the rotor side feeds a network with a changed number of periods. Depending on the latter machine is driven in or _£ opposite to the direction of its rotary field, the secondary network, a: on ίο frequency that is lower or higher than; the number of periods of the feed network. Leave according to the number of poles of the machines; In this way, frequencies can be reached corresponding to the synchronous speed

des Aggregates beziehenden Formel f _% I1 + — J, in der f_t die Frequenz des Hauptnetzes, p-y die Polpaarzahl der antreibenden Maschine, p₂ diejenige des angetriebenen Frequenzwandlers bedeuten.of the unit referring formula f _% I1 + - J, in which f _{t is} the frequency of the main network, py is the number of pole pairs of the driving machine, p _{2 is} that of the driven frequency converter.

Das Schema einer solchen bekannten Anordnung zeigt Abb. 1. RST bezeichnet das Hauptnetz normaler Periodenzahl, R' S' T' das Netz veränderter Periodenzahl, 1 und 2 ^: The scheme of such a known arrangement is shown in Fig. 1.RST denotes the main network with normal number of periods, R 'S' T ' the network with changed number of periods, 1 and 2 ^:

ag sind die als Antriebsmotor bzw. als Periodenumformer arbeitenden Asynchronmaschinen. Es lassen sich mittels dieser Anordnung entsprechend der obengenannten Formel je nach dem Drehsinn des Wandlers wirtschaftlich nur zwei Frequenzen erzielen, die durch die Polpaarzahlen der beiden Maschinen bestimmt sind.ag are used as a drive motor or as a period converter working asynchronous machines. This arrangement can be used accordingly the above formula is economical depending on the direction of rotation of the converter achieve only two frequencies, which is determined by the number of pole pairs of the two machines are.

In vielen Fällen ist es erwünscht, einen größeren Frequenzbereich zur Verfügung zu haben, ohne von der beschriebenen einfachen und wirtschaftlichen Art der Periodenumformung Abstand nehmen und kostspieligere Umformer verwenden zu müssen.In many cases it is desirable to have a larger frequency range available without the simple and economical type of period conversion described Refrain from having to use more expensive converters.

Man hat daher auch bereits als Frequenzwandler zwei Schleifringmaschinen mit einem gemeinsamen Antriebsmotor oder eine einzige Schleifringmaschine mit einem polumschaltbaren Motor verwendet. Diese bekannten Anordnungen ergeben aber immer noch nicht die oftmals gewünschte feinstufige Frequenzregelung. You therefore already have two slip ring machines with one as a frequency converter common drive motor or a single slip ring machine with a pole-changing Engine used. However, these known arrangements still do not result in the often desired fine-level frequency control.

Demgegenüber wird durch die Erfindung eine außerordentlich feinstufige Frequenzregelung dadurch erzielt, daß bei einer Anordnung zur Periodenumformung, die aus zwei asynchronen Frequensumformern verschiedener Polzahl und einem gemeinsamen Antriebsmotor besteht, entweder jeder der beiden ständerseitig am Netz gegebener Frequenz liegenden asynchronen Frequenzumformer wahlweise unter Abtrennung des polumschaltbar eingerichteten Antriebsmotors vom Netz auf einen Anlasser oder auf die Ständerwicklung des Motors oder jeder der beiden asynchronen Frequenzumformer, von denen nur jeweils einer am Netz gegebener Frequenz liegt, wahlweise auf den Ständer des anderen Frequenzumformers mit oder ohne Netzanschluß des Motors oder bei Netz-In contrast, the invention provides an extremely fine frequency control achieved in that, in an arrangement for period conversion, the two asynchronous frequency converters with different numbers of poles and a common drive motor, either each of the two asynchronous frequency converters on the stator side at the given frequency optionally with disconnection of the pole-changing drive motor from the mains to a starter or to the Stator winding of the motor or each of the two asynchronous frequency converters, from each of which only has a given frequency on the network, optionally on the stand of the other frequency converter with or without mains connection of the motor or with mains

anschluß des Motors wahlweise einer der beiden asyiichröneri'^Fie^üenzumfornier von den beiden Netzen und der andere asynchrone Frequenzumformer' ständerseitig an das eine Netz und läuferseitig an das andere Netz schaltbar" ist.connection of the motor either one of the two asyiichröneri '^ Fie ^ üenzumfornier von the two networks and the other asynchronous frequency converter 'on the stator side to one Network and rotor side can be switched to the other network ".

Die Erfindung ist in den Abb. 2 bis ii beispielsweise- veranschaulicht. Die Frequenzwandleranordnung besteht aus drei miteinander mechanisch gekuppelten Asynchronmaschinen, und zwar aus den zwei Frequenzwandlern J⁷PF₁ und FW₂ verschiedener Polpaarzahlen p_Wl und p_w„ und einem polumschaltbaren Motor mit der Polpaarzahl p_mi bzw. prrb, deren Ständer beliebig an das Netz der normalen Frequenz f_x gelegt und die wechselseitig in Kaskade geschaltet werden können. Es ergibt sich bei dieser Anordnung eine Reihe von Möglichkeiten, verschiedene innerhalb eines weiten Bereichs liegende Frequenzen zu erzielen. So kann zunächst der pol-^: umschaltbare Motor zum Antrieb jedes der •beiden Frequenzwandler einzeln oder beider in Kaskade geschalteten Wandler dienen. Im . ersten Falle läuft einer der Umformer leer mit. Die Abb. 2, 3 und 6 zeigen schematise!! die Schaltungen für die drei angeführten Fälle. Gemäß Abb. 2 liefert der Wandler FW₁ die gewünschte Frequenz, während FW₂ vom Netz abgeschaltet ist und leer mitläuft. Abb. 3 zeigt den umgekehrten Fall. Unter Berücksichtigung der beiden, Polpaarzahlen des polumschaltbaren Motors können je nach dem Antrieb des Wandlers in oder entgegen dem Felddrehsinn mittels der Anordnung gemäß Abb. 2 und 3 folgende Frequenzen erzielt werden:The invention is illustrated by way of example in FIGS. 2 to ii. The frequency converter arrangement consists of three mechanically coupled asynchronous machines, namely of the two frequency converters J ⁷ PF ₁ and FW _{2 with} different numbers of pole pairs p _Wl and p _w " and a pole-changing motor with the number of pole pairs p _mi or prrb, whose stator can be connected to the network as desired the normal frequency f _x and which can be switched alternately in cascade. With this arrangement there are a number of possibilities for achieving different frequencies lying within a wide range. First of all, the pole ^: switchable motor can be used to drive each of the • two frequency converters individually or both converters connected in cascade. In the . In the first case, one of the converters runs along empty-handed. Fig. 2, 3 and 6 show schematise !! the circuits for the three cases mentioned. According to Fig. 2, the converter FW ₁ delivers the desired frequency, while FW _{2 is} disconnected from the mains and runs idle. Fig. 3 shows the opposite case. Taking into account the two pole pair numbers of the pole-changing motor, the following frequencies can be achieved depending on the drive of the converter in or against the direction of field rotation by means of the arrangement according to Fig. 2 and 3:

pm,pm,

undand

Bei der Anordnung gemäß Abb. 6 liegt der Wandler FW₁ ständerseitig am Hauptnetz und gibt seine Rotorleistung über Schleifringe an den Ständer des Wandlers FW₂, der vom Netz abgeschaltet ist, ab. Die umgeformte Frequenz wird an den Schleifringen des zweiten Wandlers abgenommen. Je nach dem Drehsinn des Wandlers verglichen mit der Drehrichtung seines Feldes und der wirksamen Polpaarzahl des antreibenden Motors M können mit dieser Anordnung Frequenzen gemäß folgender Formel erzielt werden:In the arrangement according to Fig. 6, the converter FW _{1 is} on the stator side of the main network and transfers its rotor power via slip rings to the stator of the converter FW ₂ , which is disconnected from the network. The converted frequency is picked up on the slip rings of the second transducer. Depending on the direction of rotation of the converter compared to the direction of rotation of its field and the effective number of pole pairs of the driving motor M , frequencies according to the following formula can be achieved with this arrangement:

_f L+ _f L +

_undand _f (_τ± _f ( _{τ ±}

m,m,

Zur Erzielung der vorgenannten Frequenzen könnte auch der Wandler FW₂ ständerseitig, am Hauptnetz liegen und seine Rotorleistung an den Ständer des Wandlers FW₁, der dann vom Netz abgeschaltet ist, abgeben. Die umgeformte Frequenz f wird in diesem Falle an den Schleifringen des Wandlers FW₁-abgenommen. To achieve the aforementioned frequencies, the converter FW ₂ could also be located on the stator side on the main network and deliver its rotor power to the stator of the converter FW ₁ , which is then disconnected from the network. In this case, the converted frequency f is taken from the slip rings of the converter FW ₁ - .

Es ist ferner möglich, einen der Wandler als Antriebsmotor des anderen Wandlers zu verwenden, 'wobei der polumschaltbare Motor vom Netz abgeschaltet ist und leer mitläuft. Abb. 4 und 5 .zeigen die entsprechenden Schaltanordnungen. In Abb. 4 treibt der Wandler FW₁ den Wandler FW₂ bei leer mitlaufendem Motor M an. Abb. 5 zeigt den umgekehrten Fall. Die erzielbaren Frequenzen ergeben sich je nach dem Drehsinn aus den FormelnIt is also possible to use one of the converters as the drive motor of the other converter, the pole-changing motor being disconnected from the mains and running idle. Fig. 4 and 5 show the corresponding switching arrangements. In Fig. 4 the converter FW ₁ drives the converter FW ₂ when the motor M is idling. Fig. 5 shows the opposite case. The frequencies that can be achieved result from the formulas, depending on the direction of rotation

Pw,Pw,

~ Pwi ~ Pwi

Eine weitere Möglichkeit ist die, zum Antrieb eines der Wandler die Kaskade, bestehend aus dem anderen Periodenumformer und dem polumschaltbaren Motor, zu verwenden. Abb. 7 und 8 zeigen diese Anordnungen. Gemäß der Abb. 7 besteht die Antriebskaekade aus dem Frequenzwandler FW₁ und dem polumschaltbaren Kurz,schlußläufermotor M, wobei ersterer seine Rotorleistung an den Ständer des Motors M₁ der vom Netz abgeschaltet ist, abgibt. Die umgeformte Frequenz erscheint an den Schleifringen des ständerseitig am Hauptnetz liegenden Frequenzwandlers FWz- I^Q Abb. 8 ist der analoge Fall dargestellt, wobei die Antriebskaskade aus dem Wandler FW₂ und dem Motor M besteht. Die erzielbaren Frequenzen ergeben sich wiederum je nach dem Drehsinn des Wandlers im Vergleich mit der Umlauf richtung eines Drehfeldes und je nach der eingeschalteten Wicklung des polumschaltbaren Motors aus den FormelnAnother possibility is to use the cascade, consisting of the other period converter and the pole-changing motor, to drive one of the converters. Figs. 7 and 8 show these arrangements. According to Fig. 7, the drive cacade consists of the frequency converter FW ₁ and the pole-changing short-circuit rotor motor M, the former delivering its rotor power to the stator of the motor M _1, which is disconnected from the mains. The reshaped frequency appears on the slip rings of the stator side lying on the main network frequency converter FWz- I ^Q Fig. 8, the analog case is shown, wherein the drive cascade from the converter FW ₂ and the motor M is made. The frequencies that can be achieved depend on the direction of rotation of the converter in comparison with the direction of rotation of a rotating field and depending on the switched-on winding of the pole-changing motor from the formulas

Weitere, allerdings belastungsabhängige Anordnungen ergeben sich aus der Kaskadenschaltung beider Frequenzwandler bei leer mitlaufendem Motor M, Die umgeformte Frequenz wird an den Schleifringen eines der beiden Wandler abgenommen. Abb. 9 und 10 zeigen die entsprechenden Schaltanordnungen. Die Wandler .FfF₁ und FW₂ sind derart in Kaskade geschaltet, daß die Läuferleistung des einen Wandlers dem Ständer des anderen zugeführt wird. Je nachdem, ob die Drehfelder der beiden Wandler in gleichem Drehsinn oder durch Vertauschen zweier Phasen-Further, however, load-dependent arrangements result from the cascade connection of the two frequency converters when the motor M is idling. The converted frequency is picked up at the slip rings of one of the two converters. Fig. 9 and 10 show the corresponding switching arrangements. The converters .FfF ₁ and FW ₂ are connected in cascade in such a way that the rotor power of one converter is fed to the stator of the other. Depending on whether the rotating fields of the two converters are in the same direction of rotation or by swapping two phase

leitungen zwischen dem Läufer des einen und dem Ständer des anderen Wandlers gegeneinander umlaufen und ob die veränderte Frequenz dem Läufer des Wandlers FW₁ (Abb. 9) oder dem des Wandlers FW₂ (Abb. 10) abgenommen wird, ergeben sich Frequenzen entsprechend folgenden Formeln:Lines run against each other between the rotor of one transducer and the stator of the other transducer and whether the changed frequency is taken from the rotor of transducer FW ₁ (Fig. 9) or that of transducer FW ₂ (Fig. 10) results in frequencies according to the following formulas :

■ Pm + Pw, ■ Pm + Pw,

frvi — Pw frvi - Pw

Es lassen sich mithin mit der Anordnung gemäß der Erfindung bei einer Frequenz des Hauptfeldes f_x = 50 und den Polpaarzahlen 3 und 4 .der beiden Frequenzwandler und 2 bzw. 4 des polumschaltbaren Motors folgende Periodenzahlen erzielen: 10, 12,5, 16,7, 21,4, 25, 28,6, 31,25, 37,5, 50, 68,75, 75, 78,6, 87,5, 90, 100, 116,7, 125, 13.7,5, 150, 200, 225, 250.With the arrangement according to the invention, the following number of periods can be achieved with a frequency of the main field f _x = 50 and the number of pole pairs 3 and 4 of the two frequency converters and 2 or 4 of the pole-changing motor: 10, 12.5, 16.7 , 21.4, 25, 28.6, 31.25, 37.5, 50, 68.75, 75, 78.6, 87.5, 90, 100, 116.7, 125, 13.7.5, 150 , 200, 225, 250.

Abb. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltanordnung für das erfindungsgemäß aus den Wandlern FW₁ und FW₂ und dem polumschaltbaren Motor JIi bestehende Aggregat. Je nach der Stellung des Polumschalters P, der Schalter ^₁-₄ und der Umschalter CZ₁-,, lassen sich mittels der dargestellten Schaltanordnung alle vorbeschriebenen Schaltungen durchführen. RST ist das Hauptnetz mit der Grundfrequenz Z₁, R' S' T das Netz mit der umgeformten Frequenz f. Fig. 11 shows an embodiment of the switching arrangement for the unit according to the invention consisting of the converters FW ₁ and FW ₂ and the pole-changing motor JIi. Depending on the position of the pole-changing switch P, the switches ^ ₁ - ₄ and the changeover switch CZ ₁ - ,, all of the above-described circuits can be carried out by means of the switching arrangement shown. RST is the main network with the basic frequency Z ₁ , R 'S' T the network with the converted frequency f.

Claims

Claim:

Arrangement for period conversion consisting of two asynchronous frequency converters different number of poles and a common drive motor, characterized in that either each of the two asynchronous frequency converters located on the stator side of the given frequency, optionally with separation de-s pole-changing set up drive motor from the mains to one Starter or on the stator winding of the motor or each of the two asynchronous Frequency converters, of which only one is connected to the given frequency, optionally on the stand of the other frequency converter with or without mains connection of the motor or optionally one if the motor is connected to the mains of the two asynchronous frequency converters from the two networks and the other asynchronous frequency converter on the stator side to one network and on the rotor side - the other network is switchable.

For this purpose 2 sheets of drawings