Toepassingsmogelijkheden voor halfgeleiderschakelelementen. omzetters, bezien tegen de achtergrond van de frequentievoorwaarde Niesten, J.G.

Transcriptie

1 Toepaingmogelijkheden voor halfgeleiderchakelelementen bij roterende elektromechaniche omzetter, bezien tegen de achtergrond van de frequentievoorwaarde Nieten, J.G. Gepubliceerd: 01/01/1964 Document Verion Uitgever PDF, ook bekend al Verion of Record Pleae check the document verion of thi publication: A ubmitted manucript i the author' verion of the article upon ubmiion and before peer-review. There can be important difference between the ubmitted verion and the official publihed verion of record. People intereted in the reearch are advied to contact the author for the final verion of the publication, or viit the DOI to the publiher' webite. The final author verion and the galley proof are verion of the publication after peer review. The final publihed verion feature the final layout of the paper including the volume, iue and page number. Link to publication Citation for publihed verion (APA): Nieten, J. G. (1964). Toepaingmogelijkheden voor halfgeleider-chakelelementen bij roterende elektromechaniche omzetter, bezien tegen de achtergrond van de frequentievoorwaarde. (Techniche Hogechool Eindhoven. Afdeling Elektrotechniek. Groep Elektromechanica : rapport; Vol. 64-4). Eindhoven: Techniche Hogechool Eindhoven. General right Copyright and moral right for the publication made acceible in the public portal are retained by the author and/or other copyright owner and it i a condition of acceing publication that uer recognie and abide by the legal requirement aociated with thee right. Uer may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpoe of private tudy or reearch. You may not further ditribute the material or ue it for any profit-making activity or commercial gain You may freely ditribute the URL identifying the publication in the public portal? Take down policy If you believe that thi document breache copyright pleae contact u providing detail, and we will remove acce to the work immediately and invetigate your claim. Download date: 06. Oct. 2017

2 I~ ' ' TOEPASSINr.St-!OGELIJKHEDEN VOOR HALF GSLEIDER-SCHAKELELEMENT~~ BIJ ROTERENDE ELEKTROHECHANISCHE OMZETTERS, BEZIEN TIDEN DE ACHTERGROND VAN DE FREQUENTIE VOORWAARDE. J.G. Nieten,.

3 t chnlche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechniek groep eloktro echonlca lllz 1 vm 17 blz. ropport nr. EM64- t Toepaingmogelijkheden voor halfgeleider-chakelelementen b!j rotere'nde elektromechaniche omzetter, bezien tegen de achtergron4 van de frequentie-voorwaarde. ) door Prof.dr.ir. J.G. Nieten. Summary:,. For a continuou converion of energy inide a rotating electromechanical.converter of the magnatie type the magnatie fielda ot tator and rotor have to be ynchronied; thi requirement reaulta.. in.the o-called f'requency-condition., Of' coure an induction machine fullfila thia condition -tor each value o't the machanical peed automat1call7 However, a machine with both atator- and rotor windinga conneetees to ouree of' f'ixed f'requenciea cannot operate at a variable machanical peed without the uae ot a controlled trequency- c onvert er.. Such a!requency-converter can be ot the mechanical, the electromechanical or the electronic type;.the recent deve lopmenta on the tield of controlled aolid-tate rectif4.era give riae to graat' èxpectation tor. the electrónic.variant., Voordracht, gehouden tijden de Vakantieleergang Elektrotechniek.1964 te Delft op 21 en 22 mei 1964 voor de afdeling voor Elektro techniek.van het K.I.v.I.

4 techniche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechnlelc groep elektromechanica blz 2 vm 17 blz. rapport ar. EM64..l! 1. Inleiding; de frequentievoorwaarde. ' i I I Aan een roterende elektromechaniche omzetter onderacheiden we al regel een tator en een rotor, welke laatte betemd ia voor de uitvoering van een -. veelal door de praktijk nader te ~pecificeren{- mechaniche bewegi~g. In de verondertelli~jg, dat tator en rotor beide m-taig )'JIImetri~cb, 2p-polig be1tikkeld zijn en bekrachtigd worden met... m-ta~ig ymmetriche troomtelaele van de frequentie "a, repec:ievelijk ~r' zal.. de hoeknelheid van het tatordraaiveld ten opzichte van het tatorlichaam (~) _ gelijk zijn aan.. 8 2'1t "8.! p de hoeknelheid van het rotordraaiveld ten opzichte van het rotorlichaam (~ ) gelijk zijn aan r 2'1tv.!--- r p Indien het rotorlichaam zich met een hoeknelbeid ter grootte wm ten opzichte van het tatorlichaam beweegt, zal de hoeknelheid van het rotordraaiveld ten opzichte van het tatorlichaam gelijk zijn aan en --- 2'Ît V r - p + ~ m Denken wij de beide magnetiche draaivelden ter bepaling van de gedachten even opgewekt door middel van twee in de ruimte draaibaar opgételde permanente (of elektro-) magneten, dan i het zonder meer duidelijk dat het door de ene magneet op de andere uitgeoefende ~~EE!! bij gegeven veldconfiguratie!!!~~~!-!!- ~~~~!!!~~-~~!-~!~~-!~~-~!.2~~!~!!~~!-E2!!!!!.!~~-~!-~!!~! ~~~~!!!!!.!~.!!!.:!!.!!~.E!~!2~!!~!-!~!!~~!!.!~~-~!!!.2!!~!!:!!~~!

5 techniche hogechool eindhoven lllz} van 1? blz. ofdelint der elektrotechniek groep elektroaechanico ropport nr.em64-lj I nu de poitieverandering tengevolge van een contant verchil in rotatienelheid van de beide magneten een lineaire functie van de tijd, dan ~al het eerdergenoemde koppel periodiek met de tijd variëren en wel - bij een verchuivinga-ymmetriche conceptie - rond een gemiddelde waarde nul I!~-2~~-~!Y!!-~!~-!~-~~~-!~~-!!~-~!~!~h~!.!~!~E!!:2!!~~~!~h~.!!~ ~!-!~!-~~-~!!~-~!-~~~!~!-~!!~.2E~~~!-!!4El_:~!!!_!!-~!~!~!!~ ~!!~h~~-~2~!!!j~.t.-!e2!!e-2!.2!!!!1!ei!e.!!~-2!.2!!2!-~~!!!!!!2!!!!2!!:2~!e-~ze~h~22e (ontleend aan het grieke <1vvxpovo er gelijk tijdig; in de techniek met de betekeni: met gelijke nelheid Worden de draaivelden than opgewekt op de wijze zoal in de aanhef van deze inleiding vooropgeteld, dan kan de~e ynchroniatie voorwaarde al volgt worden genoteerd: ot du + - (1,) = 1.1) + 1.1) r m ot ( 1) Deze voorwaarde voor continue overdracht van elektromagnetiche in mechaniche energie en vice vera zal in het volgende kortheidhalve worden aangeduid al!~!s~!e~!!!22~!!~~2!

6 techniche hogechool elndhoven blz 4 van 17 blz., afdeling der lektrotechnlek groep elektromechanica ' rapport nr.em64-4 ~ ~ ~ ~ 2. De werking van enkele machi9e-tzpen, bezien tegen dt!çhtergropd van de freguentievoorwaard! 2.1. De induktiemachine. Be.chouwen wij than de werking van enkele machine-tyi?ed tegen de ~chtergrénd van. de frequentievoorwaarde, dan zou ik U mede om redenen van didactiche aard willen.voortellen, _. te.beginnen met de dit jaar jubi1erende.induktiemachine. Deze heeft zich, ~ ' - tellig onbewut.;. vanaf het gelukkige moment van zijn geboorte "automatich" aan de frequentievoorwaarde aangepat, zulk op grond van het feit dat de equivalente hoeknelheidvoorwaarde o! (I) (I) + (I) r m w w -w r m overeenkomt met de relatie, welke de voor het induktieverchijnel - maatgevende relatieve beweging van het rotorlièhaam ten opzichte van het taterdraaiveld bechrijft. Al pikante bijzonderheid.blijve in dit verband niet onvermeld, dat de induktiemachine zijn energiebalan van meet ar aan gt-.. ' ' conformeerd heeft aa~ de eeràt in 1956 door Manley en Rowe van de Bell Telephone Laboratorie -voor parametriche ~ a~geleide "Frequency Power Formula"l 1 ) 2.~. De "dubbelgevoede" machine. verterker Gaan.wi j vervolgen over naar de categorie "~'S~~!!~!!2!2!" machine, dan wordt het aan de hand van de frequentievoorwaatde onmiddellijk duidelijk, dat bij rechttreeke voeding van tator en rotorwikkelingen uit bronnen va~!~!!!.!~!i~!2!!! ' lecht bij één - eveneen vate - mechaniche frequentie of hoeknelheid een continue energieoverdracht mogelijk kan zijn; we preken in dat geval van een ynchrone machine. 1) f.:s.nley J.M. and H.E. Rowe - Some general propertie of nonlinear elemente I. General energy relation. - Proc. I.R.E. ~ (1956), nr. 1, pag

7 techniche hogechool eind hoven afdeling der elektrotechniek groep elektromechanica blz 5 YM 17 blz. rapport nr. EM64-lf Dat deze naam niet kan worden teruggevoerd op de 7nchrone loop vantator-en rotor 4raaiveld.behoeft met verwijzing naar het voorafgaande geen nader betoog. Hij kan echter worden I. vertaan in het peciale, praktich echter veelvuldig voorkom ende geval, waarbij de rotorfrequentie "r 0 i; dan immer zal de abeweging van de machine 7nchroon met die van de beide, draaivelden moeten verlopen om tot een continue omzetting van elektriche in mechaniche energie en vice vera te geraken. Voeden wij de tator- en rotorwikkelingen rechttreek uit bronnenvan ~!!~i1~!.!!!'i~!!!!!! (c.q. uit 66n den dezelfde bron), dan leert on de frequentievoorwaarde, dat lecht ~!~-!~!!!!~~~ van de a een van nul verchillend elektromagnetich koppel op ~---~---- ' de rotor kan worden uitgeoefend.!!~-!~~!!~~!!~-~~!!-!!!!!!!!_e!!!!!!!!!:~!!-!!2!:~!!!-~~~!:!: Hiertóe zou de a moeten draaien, maar dan i weer niet aan de frequentievoorwaarde voldaan, tenzij we gebruik maken van een afzonderlijke!!:!~~!!!!!!2~!!!!!~ {- mutator mutare = veranderen) welke in zijn werking aan de frequentie voorwaarde voldoet en tuen de gemeenchappelijke voedingbron. en tator- of rotorwikkelingen i aangebracht. 3. De freguentieomzetter. Indien de a van de dubbelgevoede machine, welke in tator en rotor uit bro~nen van gelijke frequentie wordt bekrachtigd,. een continu variabele mechaniche hoeknelh~id moet kunnen leveren, dan zal deze omzetter conform de.rrequentievoorwaarde een continu variabele "overzetverhouding" moeten bezitten. ' De turing van de mutator kan een extern, dan wel een intern, karakter bezitten. Bij!~!!~!!!-!!~~~!!~ zal de mechaniche.hoeknelheid zich teede dienen aan te paen aan de veranderingen in het verchil van ~ 8 en wr' bij!!!!!~~!-!!~!:!~e d~arentegen wordt door een terugkoppelin~ van de_ abeweging naar de frequentiemutator het verchil van w en ' 1.1) automatich aangepat aan de mechan.iche.. r hoeknelheid...

8 techniche hogechool eindhoven. ofd llng der elektrotechniek groep lektromechanlco blz 6 VM t? blz. ropport nr::m64-4 }.1. De frequentieomzetter met interne turing De mechaniche verie; de commutator"-machine. i 1:!~. Het i U ongetwijfeld bekend, dat.de mechaniche verie Tan de van de frequentieomzetter met interne turing reed meer dan een eeuw in gebruik i: de magneto-elektriche commutator ~. machine van de Frane natuurkundige Pixii dateert uit het jaar, volgende op dat van de ontdekking van de induktiewet door Farada1 (1831). 2 ) Bij deze en oortgelijke uitvoeringen wordt de frequentie met behulp van een commutator (commutare verwielen) en 'een tel bortel van een vate waarde (aanvankelijk 0 Hz, later ook 1&i, 50 en 60 Hz) in een continu variabele waarde en vice vera omgezet. De terugkoppeling van de mechaniche abeweging naar de frequentieomzetter wordt in het onderhavige geval op bijzonder eenvou~ige wijze gerealieerd door plaating van de bewegende contacten van de mechaniche mutator (i.c. de commutatorlamellen) op de a zelve en bevetiging van de vate contacten aan het machinehui. De bezwaren van fabricatoriche en onderhoudatechniche aard, welke tegen deze betrekkelijk primitieve mechaniche chakelaar, met beperkt afchakelvermogen kunnen worden aangevoerd, zullen zonder enige twijfel hebben geleid tot bezinning op de mogelijkheden - en de beperkingen - van een elektroniche verie van de frequent.ieomzetter met interne turing ' Wat de beperki ng betreft verlie'ze men vooral niet uit het oog, dat het elektroniche chakelelement (ventiel!) lecht voor ~-!!~.!~!~(!!~!~~!!~~ ~echikt i, terwijl de!!~~~~!!~~!!~~~~!!~~~ zonder enig bezwaar in ~!!~!-~!:~!!~~!~ troom kan. voeren. 2) Heintzenberg,.Fr. - Vorgechichte und Kinderjahre der Dynamomachine; ein RÜckblick zu ihrem 75. Geburttag. Siemen Zeitchrift ~ (1942l, :nr: 1, pag. 3.' 11. ~~

9 techniche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechl\lek groep elektromechanica blz 1 van 17 blz. rapport nr. EM64-L De elektroniche verie; de "mutator"-machine. ~' Na de uccevolle ontwikkeling van de rootergetuurde kwikdampmutator tot elektroniche cho.kelaar van groot vermogen kreeg de elektroniche verie van de frequentieomzetter zijn kan en zo ~on het dan ook gebeuren, dat reed in de dertiger jaren van deze eeuw de eerte machine met kwikdamp-frequen~~emutatoren werden gecontrueerd; zij kregen de naam "mutator"-aachine. (D.: Stromrichtermachine). -- Dat ~ij de toepaingmogelijkheden primair gedacht werd aan de (50 'Hz-) tractiemotor, moge uit de eerte publicatie& over dit onderwerp blijken.3) Gramich laat zich in zijn duite bewerking van het boek Mercur7 Are Rectifier van O.K. Marti en H~ optimitiche bew~ordingen over de 11 Kollektorloe Stromrichtermotor" uit: "Bei dieem Motortyp Winograd anno 1933 in it da gittergeteuerte Dampfentladunggefä g.ewiermaen ein.be tandteil 'de Motor, indem e an die Stelle de mechanichen Kommutator tritt. Mit dem Weg~all de letzteren verchwinden. auch die Kommutierungchwierigkeiten, die bei den Einphaenbabnen.zur Herabetzung der Periodenzahl auf 1q bzw. 2~ Hz geführt haben, und e tritt der unmittelbare Anchlu der Einphaen-Bahnnetze an die 50periodigen Drehtromnetze d~r Kraftverorgung in den Bereich der ~Öglichkeit... allgemeinen Licht- und Da die vorerwähnte Verwendung de ko.llektorloen Stromrichtermotor.. gegenwärtig da gröte Interee beanprucht, o1l die Wirkungweie kollektorloer Motoren an dem Beipiel eine Einphaenlokomotivmotor bechrieben werden, der vo n Kern (BBC) vorgechlagen wurde. " 3) Kern, E. - Der kommutatorloe Einphaenlokomotivmotor für 40 bi 60 Herz.- Elektriche Bahne~ 1,.{1931l, nr. 11, pag :. Stör, M. - Stremrichtermotoren für Einphaaenwecheltrom beliebiger Frequenz.-. E.u.M. 2.1 (1933Y;nr. 45, ' pag oo.

10 ~ - techniche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechniek groep lektromechanica blz 8 v., 1? blz. rapport nr. EM64-l ofchoon hij zi ch aan het eind van zijn bechouwing wel afvraagt, "ob ich die geteuerten ~ampfentladunggefäe im Lokomotivbetrieb bewähren werden". Than, ruim '30 jaar later, kunnen wij tellen dat zijn voorbehoud niet geheel miplaatt ia gebl eken, maar wel hebben wij inmid4ela kunnen contateren, dat de ontwikkeling van de mutator-motor na de ontdekking van de. haltgeleider-chakelelementen al tranitoren en thyritoren tot ongekende bloei lijkt te komen; de verklaring hiervoor ben ik U na de voordrachten van ir. Memelink nauwe~ijk De optelling, welke ik U than zo~ meer verchuldigd. willen tonen ia al college demontratie ontworpen en dateert reed Uit het jaar Zij betreft een in eigen atelier vervaardigde tweefaige univerele elektriche machine voor onderwijdoeleinden, welke in de rotorwikkelingen rechttreek met gelijktroom wordt gevoed; de tatorwikkelingen zijn via een uit thyritoren opgebouwde halfgeleider-trequentieom:etter op dezelfde gelijktroombron aangeloten. Voor de turing van de thyritoren maken we gebruik van een eveneen in... '.,.,... ' eigen hui vervaardigde foto-elektriche poitie-indicator~ Deze omyat h een vaat 'gedeelte, betaande uit een chijt met i+ gaten, benevena een -}~~;~~ ' L : viertal lampj e met bijbehorende foto-.tranitoren. Een op de. a van dë''.: machine gemonteerde, geprofileerde chijf laat het licht van de lampje op weg naar de b_ijbehorende foto-tranitoren gedurende bijna een halve aemwenteling door en creëert zodoende bij draaiing van de a een erie ' lichtpulen van de frequentie' v, welke door de foto-tranitoren in. m..... elektriche tuurpul:n van dezelfde frequentie. worden omgezet. Het vate gedeelte.van. de poitie-indicator kan ter ve;krijging van eén intelbaar "ontteekmoment" van de thyritoren gelijk een bortelbrug' -- van een conventionele commutatormac-hine worden verdraaid. Voor het doven van de thyritoren wordt van de klaieke commutatie-condenatoren gebruik gemaakt. Inchakeling van de lampje doet de machine aanlopen, terwijl het turen en eventueel ook het revereren op eenvoudige wijze door middel van '. "elektroniche bortelverchuiving" kan plaatvinden. De figuren 1.1. en 1.2. geven de optelling chematich weer, terwijl fig. 2 de complete apparatuur in beeld brengt. De chakeling -i doelbewut lecht voor é6n energierichting ontworpen, teneinde het oorpronke~ lijkt doel (een eer te. 1ierat ge l aagde kennimaking van tudenten met een el ektronieche oommutator) niet voorbij te achieten; zij kan uiter alird nà Yltl"cÜi&lteliäf "áll bet aaiit~ 'f'tctillltn door aat~;it,arai:itliáb&kiiiiáj.'! ~:

11 techniche hogechool eind hoven blz 9 v 1? lu. afdeling der elektrotechniek groep elektromechanica rapport ~r:;m64-4 (motor en generatorbedrijf) worden ge voor beide ener~ierichtingen chikt gemaakt. Nu. zou ik mij kunnen voortellen dat enkelen Uwer zich bij het aanzien van deze demontratie enigermate gereerveerd voelen, ~1 dat gevoel lecht te danken aan het dilettantiche karakter van enkele onderdelen van deze mutatormotor. Speciaal voor hen zou ik nog Uw aandacht willen vragen voor. een tweede optelling, welke - zulk in tegentelling tot de eerte - vrijwel geheel uit in de handel verkrijgbare componenten i opgebouwd. (Fig. 3). De machine i een voor tap~bedrijf wa ontworpen ynchrone motor met permanent-magnetiche rotor. De. poitie-indicator i ook bier van het foto-elektriche type, maar in de frequentieomzetter i ditmaal met het oog op de beperktbeid van het te chakelen vermogen eenvoudigheidhalve van chakeltranitqrengebruikt gemaakt; in dat geval kan immer worden afgezien van het gebruik van commutatie- condenatoren voor het "openen" van de halfgeleider-chakelaar. Wellicht ten overvloede moge ik er nog op Wijzen, dat de beide z~ëven getoonde mutatormachine in hun karakteritieke eigenchappen overeenkomen met onafhankelijk bekrachtigde gelijktroom-. machine De frequentieomzetter met externe turing. Bij externe turing van de frequentieomzetter wordt de beweging van.de rotormagneet door de externe frequentie voorgechreven, zoal ik U aan de zoëven reed getoonde optelling van de ynchrone tappenmotor - ditmaal evenwel zonder terugkoppeling van de poitie-indicator naar de frequentieomzetter - zou willen demontreren.. Zolang de rotorbeweging ynchroon met die van bet tatordraaiveld verloopt, muteert de frequentieomzetter. de frequentie van de voedende (gelijk-)panning conform de frequentievoorwaarde en kan van een continue energietroom door de.machine prake zijn. ~ Q!_!~-~~-~~~-~E-!!!~!-~~J!!-~!~~~22~~!-!!~-~!-~!~~!~!!E~~~!~5 2!~-~~~=-!~=~~!!!!!!~~~!!!!~~-!:!!!!!.~~!~.:~t~!!!.2!!~!!2!~.&-!!!.~!!~!t -- ~!!~_!!~-~!~.!!!:!~2~-!~~-~=~-!!!:~!~~=-~!!~=~~!~!-~2~E.!!_!!~!~!~

12 techniche hogechool elndhoven afdeling der elektrotechniek " groep elektromechanica blz 10 vm 17 bil r~pport l\r.em Het verband tuen grootte en frequentie van de machine-klempannin& Tot beluit van deze voordracht zou ik een tweetal traditionele gevallen van panningvoeding met U willen beoordelen aan de hand van het polaire nettroomdiagram van de ynchrone machine, bij velen Uwer... welliàt beter bekend onder de naam Blondel-diagram. Wij baeren onze bechouwingen eenvoudigheidhalve op een tweefaig-. ymmetrich bewikkelde ynehrone machine met contante lucbteple~t, welke in de t~torfaen uit een gebalanceerd panningaaiteem en in één der rotorfaen uit een bron van contante gelijktroom wordt bekrachtigd. Voor elk der beide tatorfaen van de machine.zal de om van de "inwendige" panning van elektromagnetiche oorprong (de el'~ktromotoriche kracht e ) en de "opgedrukte" panning (de klempanning u ) 8 te allen tijde in evenwicht moetem zijn met het panningverlie over de weertand van de tatorwikkeling. (R ) ten gevolge van de troom a door die wikkeling (i ). a Worden de poitieve richtingen van u en i gekozen zoal aangegeven in fig. 4, dan kari dit evenwicht worden bechreven met behulp van de panningwet van Kirchhoff in de vorm u 8 + e 8 - R' i = 0. a, + R. u e 8.Fig. 4 I l + Nu wordt het verband tuen de elektromotoriche kracht van inductie in elk der tatorfaen (e ) en de totaal met de betreffende etator.. fae gekoppel.de ~agnetiche flux (I 8 ) door de inductiewet v.an!~!:!~~l gegeven:

13 techniche hogechoof eindhoven afdeling dor oloktrotoc:hntok groep oloktromochanica blz 11 va~ 17 blz. rapport nrem64-4 In het than bechouwde geval zal de flux ~ betaan uit een tweea tal componenten; &6n ervan ( ~ ) wordt door de troom in de eigen fae Yerwekt, de andere ( t ) i een geyolg van de rotorbe;..:- ra krachtiging. Onder inachtne~ng hiervan kan de inductiewet ala volgt wordèn genoteerd:., ' e 11: - d ~ e dt "d ~. ra dt of.bij lineair veronderteld verband tuen ~ 88 en ia ( ~. 8 L ):. - di =-L --ä dt di re dt Stellen wij voort, dat de. veldconfiguratie van de 2p-polig bewikkelde machine aanleiding geeft tot een enkelvoudig harmonich verband, tu~en de!lux tra en ~e rotorpoitie.6: ~ = - ~co p6, r r dan kan de panningwet vant!~~~22!! in het onderhavige geval al volgt worden gechreven: u + p ~ in e r.. Z_ij tenlotte nog gegeven, dat de rotorpoitie lineair en de etatorklempanning enkelvoudig harmonich met de tijd variërt: e 2 nv t + e m o en met v p v m u û in 2 nv t 8 :- dan luidt het p~nningaevenwicht volgt voo: de bechouwde tatorfae ala "' of na overgang op de complexe rekenwijze: ' U + E (R + j.2 v L ) I ~ ~ e a~ (2)

14 techniche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechniek groep elektromechanica.... : liz12 YM1? *'~ rapport nr ~ EM6~~. Het gedrag van de eachine naar de netzijde blijkt in het volgende het.bete te kunnen worden beoordeeld met behulp van een. dimenie~ R -- R Y i ; aan de U a -a - hand van.. relatie (2) kunnen we voor deze grootheid de volgende i,. uitdrukking noteren:.. ErV2.2 v ra met la R 6 8 arctg 2 v L a! ~!!~~!!.!2!~!-2~!2~!~~!J~l-~~!-~!-~!!!~~~~!!!.E~~~!!.!~~-~!.2!!!! - ~~~!~~-!:~~~!-~!~!~!!!~2!!1-~2!~!!~!-!!!!2t!~~!~~!~~!!~~!~!!! ~!~ ~ ~even waarden van û v nv i R en L een cirkel moet ~-~--~--~ ~ m~--ra1~------a ~--- ~!J!! met middelpunt 1 ' 1 + j cotg 6 8 '. en ~ - u Er traal. 11 j cotg 68 1 = 0 in 6 + ' 8 (4) '. Dit cirkeldiagram geeft on bij elke waarde van de faeverchuiving pe 0 tuen de grootheden ~ en ~ niet 8 leèht een indruk omtrent ~~22!!!.!~.!:!!.!:~-~!.!!~!2~!~~~~!!~!!1!~~!!!1~-~!!E!~!!!!!!!J!.~!!!:!2~!!~22~, maar het kan on teven informeren omtrent de!~22!!!.!:~_h!!.~!!~~!~!-~2~~!~~2~~!!!~~!-~!;h:~!!~h!.!!~~2i!!!.!!!.~!:.!~!tbij behorende rendement; we behoeven dan lecht de lijnen van contant mechanich vermogen P = - 2 E. I m -ra en E. I contant (motor-) rendement -ra -a " -~~=--~ 2 U I in het complexe vlak aan te geven.

15 techniche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechniek ;toep elelctromechonico blz 13 van 17 blz. rapport nr. EM64-L Met behulp van relatie (2) noteren e: ' P -2E. I 2U.I -2RI 2 m ""'ra a a. Deze uitdrukking voert tot de belangrijke concluie, dat de meet ~~~~! ~_f!~~~!-!~2-~!-2!!!~e~~!!~.!~~-2!-~~!2!!!!2!!l.~2!e!!~! ~~~~2~!~~~~~!S!!Sl!S~!!.-2!J_!!2_!~!!!~!~~~~!.!~~-~!!.t!l!!!!!! 2R ~!~~~2!!~~!-!!~~2~!2 U; Pm!!2-~!~~!!_!!-~!! middelpunt t, 0 en traal (6) Met behulp van relatie (~). chrijven we voort:, 1') = of ~ ~ {R 8 Y 81 co ~- t (1-1'))} 2 + (R. Yi in ~) 2 (i (1 - ">} 2 (7) ~~~!!-~!-~!!!~~~~!~!-E!~~~!-!~2~~!-~!~-!!2-!~!!-~!2~!~!2!-~2~~!!E2~ ~!~!!!~!-2!!!~E~2!!2_!~!!-2!.~!!!2!!!!2!!.r... ~2!E!!!!_!~~~2~!~~~!!~!- admittantie een cirkel i ~et ~

16 -- ~ ~ , techniche hogechool eindhoven afdeling der elelctrotechnlek. groep elektromechanica blz 14 v.-17 bil rapport nr.m~64-4 middelpunt i' ( 1 - fl) t 0 en (8) traal i ( 1 - T)) Fig. 5 toont U een Blondel-diagram van een ynchrone machine met -~----- cotg 6 5 voor het geval, dat de rotorbekrachtiging overeenkomt a - met de waarde, welke noodzakelijk i voor ideaal (troomloo) ynchronieren: Correpond~rende... u 8 ~ra = Z '"' a deel van de ; het met tabiel motorbedrijf cirkel i dik getekend Bezien wij than de lotgevallen van deze Blondel-cirkel, indien de grootte van de klempanning U bij een tot nul dalende tator. frequentie v a dan wel 1. contant wordt gehouden, 2. rechtevenredig met de.tatorfrequentie wordt omlaaggebracht. In beide gevallen zal het middelpunt van de Blondel-cirkel, bepaald -----~.. door ( 1 + j c otg 6 ) - 1, zie h bij afnemende. waarde van. v bewegen a.. lang een gedeelte van de omtrek van de cirkel met middelpunt i, 0 en traal i - de cirkel voor P 0 -met dien vertande, dat voor m V a 0 het pu~t bereikt wordt. a 4.1. Machine-klempanning contant van rootte tr :11 u ' (= E..ra ": )en dà:lende. tatorfrequentie conform de functie De traal van de Blondel-cirkel zal bij contante machine-klempanning nom - nom E..J:..S in 6 u. a E r =- E 8 nom,... in 6 = tg6... du rechtevenredig met co 6 afnémen 'tot de1raarde 0 bij v o. nom

17 techniche hogechool eind hoven afdeling der elelctrotechniek groep elelctromechanlca blz 15 v-, 7 blz. rapport nr. EM64-1. Fig. 6 kan on onder meer tonen, dat het motorkipkoppel bij afnemende tatorfrequentie geleidelijk in grootte toeneemt; het bezit -bij de tatorfr equentie 0 een eindige waarde. Deze uitpraak kan ook rechttreek worden ontleend aan de uitdrukking voor het (motor-) kipkoppel Te r elke - uitgaande van het feit dat voor elk kipkoppel de om van de tralen van P - en Blondel-cirkel gelijk m aan ~ moet zijn - na enig rekenwerk kan worden gegoten in d~ vorm... u.. 8. co ó (.-...\in ö ) T v e. _...,.(-,-."'*'x-.-i~n-6---.r-) "1et 8 e nom nom 8 nom Te = ;- = _c_o 6_ u US. u 8 v nomen t...!. Fig.? breng het onder (9) aangegeven verband tuen T en v 8 in e' beeld voor het geval, dat cotg ö 5 8 1, À 1 en U = 1. 8 nom. Terugkerende tot fig. 6 zij hier nog wel gewezen op het feit, dat de machine onder invloed van de dalende tatorfrequentie bij contante grootte van de tatorklempànning geleidelijk in het gebied van de onguntige rendementen verzeild raakt Machine-klempanning in grootte rechtevenredig met de tator-, frequentie. Voor het geval, dat het quotient van grootte en frequentie van de tatorklempanning een vate waarde -bezit: u u 8 nom u du =. -r- = 1 I " " nom " zal de traal van de Blondel-cirkel voor À = 1 bij dalende tator frequentie overeenkomti-g de functie 2 1t \1 Er nom ' U in ó = û nom "'. tra in ó = in ó 8 toenemen, totdat bij de frequentie 0 de waarde 1 i bereikt.

18 techniche hogechool eindhoven afdeling der elektrotechniek groep elektromechanica blz 16 v.. 1? blz. rapport nr. EM ' Ofchoon een globale redenering- gebaeerd op de terk verbreide gedachte, dat bij contante waarde van het quotient van atatorklem panning en frequentie het veld binnen de machine bij benadering contant van grootte zal ~l ijven. - zou doen vermoeden, dat de I grootte van het motorkipkoppel in het onderhavige geval vrijwel on. afhankelijk van de f'reque.ntie zal zijn leert fig. 8 on t dat het betreffende kipkoppel bij dalende tatorfrequentie geleidelijk afneemt tot de waarde 0 bij " = o. Kennelijk tuur.t de tatorweertand --~~ ~~ hier roet in het et' en en komt er op deze manier van een bedrijt met... c.ontante magnetiche flux vooral bij de lagere frequentie lecht weinig terecht. Het bewute verloop van het kipkoppel met de taterfrequentie wordt ook ditmaal volledig bevetigd door de op relatie (9) gebaeerde grafiche vo ortelling van de functie u T = T c": > voor het geval, dat cotg 6 ~ -:.5,_ :::). ~ ~ 1. e e 8. - en 1 nom (fig. 9)'. "a Ofchoon een dergelijke eigenchap het than bechouwde turing alternatief voor b~paalde vormen van aandrijving ongechikt maakt blijve hier niet onvermeld, dat de aldu bedreven machine relatie! weinig troom vraagt en althan gedeeltelijk in gebieden van hogere rendèmenten en arbeidefactoren opereert. Het ligt dan ook voor de hand, dat de praktijk bijvoorbeeld in die gevallen waarbij!=~-~2~~!~~!!-~~~~!-!~~_!~!!-~2!~~~!e~22f!!-~!~!~!l i, zal opteren vo~r een gemodificeerde verie van het alternatief' 4.2. on wederom baerèndé o~ : ~elatie (9) zàl het voor dit geval~ 1,...,. Te = 1 - noodzakelijke verband tuen de relatieve tatorklempanning en de relatieve tatorfrequentie worden gegeven door de _uitdrukking co 6 u (--! - in ~ co (1 in 6 ) nom Fig. 10 brengt dit verband in beeld voor het geval dat cotg 6 nom 5; ter vergelijking i in deze figuur 'tevende :rechte 1 ingetekend...

19 techniche hogechool eind hoven afdeling der elektrotechniek groep el ktromechanica blz 1? vm 17 blz. ropport nr~ EM64~~ Waar ik binnen de mi j toegemeten tijd geen gelegenheid heb kunnen vinden om de!~!~2!~!!!!~~!~~-!~~-!~~~~~!!~~~~~!~ aan de orde te tellen zou ik U, aan het einde' van deze voordraèht gekomen, willen opwekken om dit terrein eenp zelf te gaan verkennen. U kunt zich'. J degewent terzake oriënteren aan de hand van een geheel aan de - jubilerende kortluitmotor g~wijd nummer.van de AEG-Mitteilungen, 1. - L 4). waarin oocke aandacht chenkt aan het probleem van de apanninga... a:aapaing bij het bedrijven van inductiemotoren met vári~bele ~ - t. 5) frequentie en Heumann en Jordan de conequentie van troomvoeding... _ van inductiemotoren aan een onderzoek onderwerpen.. \~ l\ ' 4) Loocke, G. - Probleme der Spannunganpaung beim Betrieb von Aynchronmotoren mit variabl.êr ~~ Frequenz. AEG-Mit~. "2!t (1964), nr. 1/2, pag ) Heumann,K. und K.-G. Jordan -. Da Verhalten de 'Kätigläur'ermotora bei veränderlicher Speiefrequenz und Stromregèlung.;. AEG-:.Mitt. ~ (1964), nr. '1/2 pag ' "" l..

20 Voor 1 ~2 '~~ / 3 tig. 1.1 fig. 1.2

21 Fi 2.

22 Fig. 3.

23 -i Q) l,... ~±J Q) l fig. 5 fig. 6 ID l' I. ' r i i I, D D t--r i 1- I 1\.! ".l ~... I ' fig. 7

24 fig. 8 J '.1 ~ 1 t.i L./ 0 I J I 11 J I // V V.l.4. / V V ----,.,.,;....,.,.,.,,.._,, ',.,.,;....,.,.",."'.",,. ' OOL-~~. ~--~~..,~-J_ --~~~ --~ -~ fig. 9 fig. 10

25 techniche hogechool eindho\len blz a vm blz. afdeling der elektrotechniek groep elektromechanica rapport nr.em64-lf Onderchriften figuren. Fig z Blokchema van een elektriche machine (M) met interne (int.), repectievelijk externe (ext.) turing van de frequentieomzetter (FO) tuen gelijktroomnet en tator; de niet aangegeven rotor (poitie-indicators) i met gelijktroom bekrachtigd, dan wel met een' permanente _magneet uitgevoerd gedacht. Fig : Schematiche voortelling van een tweefaige elektriche machine met interne turing van de uit thyritoren opgebouwde halfgeleider-frequentie-omzetter. Fig. 2. Fig. 3. : De frequentie-getuurde "u!liverele" elektriche machine met gelijktroombekrachtiging in de rotor. : Een frequentie-getuurde tappenmotor met permanent-magnetiche. rotor.! I Fig. 4. : Schematiche voortelling van 6&n der beide tatorfaen van de i "univerele" elektriche machine. Fig. 5. :Het polaire diagram van.de - - op de geleidbaarheid.van een tatorfae 'betrokken- tatoringangadmittantié van een ynchrone machine met cylindriche rotor voor het geval, dat en 6 = arctg I nom = u E r nom 8 nom ;, het met tabiel motorbed:rijf correponderende deel van het diagram i dik aangegeven. 0,2. Fig. 6. : Lotgevallen van het polairè diagram overeenkomtig fig. 5 onder invloed van frequentieturing in de ta.tor, waarbij de - grootte vari de tatorklempanning contant gehouden word~; het met tabiel motorbedrijf correponderende deel van de diagrammen i dik aangegeven.

26 - techniche hogechool eindhoven blz 'b va blz. afdeling der elektrotechniek groep elelctromechanica rapport nr.em64-4 Fig.?. : Het verloop van het relatieve motorkipkoppel in afhankelijk heid van de relatieve ~tatorfrequentie voor het geval, dat de grootte van de atatorklempannïng contant gehouden wordt; 6 nom arctg 0,2 en Eranoa U nom Fig. 8. :_ Lotgevallen van het polaire diagram overeenkomtig fig. 5 onder invloed van frequentieturing in de tator, waarbij de grootte van de tatorklempanning rechtevenredig met de tatorfrequentie veranderd wordt; het met tabiel motorbedrijt correponderende deel van de diagrammen i dik aangegeven. Fig. 9. : : Het verloop van het relatieve m~torkipkoppel in afhankelijkheid van de relatieve t~torfrequentie voor het geval, dat de grootte van de tatorklempanning rechtevenredig met doe tatorfrequentie veranderd wordt; 68nom. arotg 0,2 en E U ra nom nom Fig. 10. Het vereite verloop van de relatieve tatorklempanning-in afhankelijkheid van de relatieve tatorfrequentie voor het geval, dat het relatieve motorkipkoppel tijden de frequentieturing van de machine contant moet 'blijven; 6 arctg' 0~ en E ra u nom 8 nom n