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Anordnung zur Synchronisierung von Drehstrommotoren, deren Sekundärwicklung
während des Anlassens in Dreieck geschaltet ist. Bei synchronisierten Asynchronmotoren,
die als normale Asynchronmotoren mit Phasenwicklung im Sekundärkreis ausgebildet
sind und die für die Synchronisierung mit Gleichstrom erregt werden, tritt bekanntlich
die Schwierigkeit auf, daB bei der gebräuchlichen durch die AnlaBspannung bedingten
Ausführung der Läuferwicklung die- beim synchronen Lauf für die Gleichstromerregung
nötige Spannung viel zu gering ausfällt.
:Namentlich bei größeren
Motoren wird infolgedessen der Erregerstrom groß, und man erhält Erregermaschinen
mit sehr großen Kommutatoren. Es ist nun bereits eine Anordnung bekannt, bei der
zur Vermeidung dieses übelstandes die Sekundärwicklung des Induktionsmotors während
des Anlaufes in Dreieck und während des synchronen Betriebes in Stern geschaltet
ist und in der üblichen Weise mit zwei Enden an denn einen Pol, mit dem dritten
Ende an den zweiten Pol der Gleichstromquelle angeschlossen ist. Bei einer derartigen
Umschaltung wird gegenüber dem Anlassen in Sternschaltung und entsprechender Gleichstromerregung
die Gleichstromerregerspannung im Verhältnis i : j/3 heraufgesetzt bzw. der Erregergleichstrom
im selben Verhältnis vermindert. Diese Erhöhung der synchronen Erregerspannung reicht
nun in vielen Fällen noch nicht aus. Um die Spannung noch weiter zu vergrößern,
ist es bekannt, die Wicklung außerdem in den Phasen in mehrere Zweige aufzulösen
und diese Zweige beim Anlassen parallel zu schalten, für die Gleichstromerregung
hingegen hintereinander. Eine derartige Umschaltung bedingt aber teure Schaltapparate.
Befindet sich die Sekundärwicklung außerdem im Läufer, dann ist diese Umschaltung
wegen der vielen Schleifringe technisch nicht durchführbar.
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Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zur Synchronisierung von
Drehstrommotoren, bei der die Sekundärwicklung des Motors während des Anlassens
ebenfalls in Dreieck geschaltet ist, bei der aber erfindungsgemäß für den synchronen
Lauf die Gleichstromquelle in die Dreieckwicklung eingeschaltet ist und die eine
Phase der Dreieckwicklung gegenüber den beiden anderen umgekehrten Wicklungssinn
besitzt. Diese Anordnung hat gegenüber der oben geschilderten bekannten den Vorteil,
daß der Widerstand der Sekundärwicklung gegenüber der üblichen Sternschaltung doppelt
so groß ist, so daß auch eine doppelt so große Erregerspannung erforderlich ist.
Außerdem besitzt die neue synchrone Schaltung gegenüber der bekannten eine bessere
Ausnutzung der vorhandenen Amperewindungen, und es kann dementsprechend der Erregerstrom
im Verhältnis 2 : 1,5 herabgesetzt werden. Infolge des verminderten Erregerstromes
fällt dann auch der Kommutator der Erregermaschine kleiner aus. Diese Verminderung
des Erregerstromes hat noch den weiteren Vorteil, daß auch der Querschnitt der Sekundärwicklung
des Motors im gleichen Verhältnis herabgesetzt werden kann, so daß der Drehstrommotor
billiger wird. Ein weiterer Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, daß man für
die Umschaltung mit fünf Schleifringen auskommt und nur einen zweipoligen Umschalter
benötigt.
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Die Umschaltung wird zweckmäßig so durchgeführt, däß nach dem Kurzschließen
des Motoranlassers die Gleichstromerregung in die eine Phase der Dreieckwicklung
ohne Unterbrechung des sekundären Belastungsstromes durch öffnen eines Kurzschlußschalters
eingeschaltet wird und daß gleichzeitig oder später die Dreieckwicklung ohne Unterbrechung
des Erregergleichstromes auf die endgültige Schaltung, bei der eine. Phase der Dreickwicklung
umgekehrten Wicklungssinn besitzt, umgeschaltet wird. Eine derartige Durchführung
der Schaltung ist wichtig, da die belastete Maschine sonst zum Stillstand kommen
könnte.
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In den Abb. i bis q. der Zeichnung ist die neue Anordnung an einem
Beispiel veranschaulicht. Abb. i zeigt die Anordnung der Verbindungen zwischen der
Sekundärwicklung des Motors, den Schleifringen, dem Umschalter sowie die Einschaltung
der Gleichstromerregermaschine.
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Abb. 2 zeigt das Schaltbild nach dem Kurzschließen des Anlassers und
nach der vorläufigen Einschaltung der Gleichstromerregung. Abb.3 zeigt die Anordnung
der Verbindungen während der Umschaltung, und Abb.q. zeigt schließlich die vollendete
Schaltung während des synchronen Betriebes.
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In Abb. i sind i, 2 und 3 die drei Phasen der Dreieckwicklung. Ihre
Enden u bis z
führen zu den fünf Schleifringen 8 bis i2. Die Enden
v und x der Phasen i und 3 sind dabei an einem gemeinsamen Schleifring
8 angeschlossen. Von den Schleifringen führen die Verbindungen einerseits zu dem
Motoranlasser 6, andererseits zu dem zweipoligen Umschalter 13. Die für die synchrone
Erregerschaltung umzukehrende Phase 2 der Dreieckwicklung ist mit den Enden w, z
mit dem Umschalter 13 verbunden, ebenso sind die der Phase. 2 zugekehrten Enden
u, y der beiden andern Phäsen i und 3 über die Schleifringe 9, io mit dem Umschalter
verbunden. Die Enden der umzukehrenden Phase 2 liegen dabei an den beiden oberen
Kontakten w, z des Umschalters, während die Enden u und y der Phasen i und 3 an
die Drehpunkte u, y der beiden Schaltmesser des Umschalters angeschlossen sind.
Werden die Schaltmesser an die oberen Kontakte z, w angelegt, so sind die
drei Phasen in normaler Dreieckschaltung, liegen die Schaltmesser an den unteren
Kontakten, so ist die Phase 2 in die frühere Dreieckschaltung mit verkehrtem Wicklungssinn
eingeschaltet. Die Enden v, x der Phasen i und 3
sind, wie bereits
erwähnt, unmittelbar auf der Läuferwicklung miteinander verkettet. Der Verkettungspunkt
steht, über den Schleifring 8 und über die Zuleitung 15 mit dem mittleren Zweig
des Motoranlassers 6 in Verbindung. In der Zuleitung 15 liegt der Schalter s2. Der
linke Zweig des Anlassers steht mit Hilfe der Zuleitung 16 mit dem Ende w der umzukehrenden
Phase 2 dauernd in Verbindung. Ebenso ist der rechte Zweig des Anlassers über die
Zuleitung 14 dauernd mit dem Ende u der Phase i verbunden. Zwischen dieser Verbindung
und dem Schleifring 9 ist in dem Stromkreis der Phase i, durch einen Kurzschlußschalter
s, überbrückt, die Gleichstromerregung 7 eingeschaltet.
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Die Synchronisierung des Drehstrommotors vollzieht sich nun auf folgende
Weise: Die Schaltrnesser des Umschalters 13 sind zunächst an die oberen Kontakte
z, w angeschlossen. Die Sekundärwicklung ist dann in normaler Weise in Dreieck geschaltet,
und der Motor wird mittels des Anlassers 6 angelassen. Der Schalter s1 ist dabei
ebenso wie der Schalter s2 zunächst geschlossen. Die Gleichstromerregung 7 ist also
während des Anlassens ausgeschaltet. Nach dem Hochlaufen des Motors wird der Schalter
s1 geöffnet, und es fließt ein Gleichstrom in der Phase i über den Kurzschließer
des Anlassers, und der Motor geht in den Synchronismus über. Für die Umkehrung der
Phase 2 wird hierauf der Umschalter nach unten umgelegt. Da die Phase i mit dem
Ende u dauernd an die Zuleitung 14 des kurzgeschlossenen Anlassers angeschlossen
ist, wird die Gleichstromerregung auch bei geöffnetem Umschalter nicht unterbrochen.
Abb. 3 zeigt das Schaltbild bei geöffnetem Umschalter. Das Ende w der umzukehrenden
Phase 2 bleibt, wie schon erwähnt, ständig mit der Zuleitung 16 in Verbindung. Man
erreicht daher durch das Umschalten, daß die beiden Anlasserverbindungen 14 und
16 zusammenfallen. Abb. 4. zeigt das Schaltbild nach der Umkehrung der Phase 2.
Für die endgültige Erregerschaltung wird zum Sehluß der Schalter s2 geöffnet. Der
Gleichstrom fließt nunmehr durch alle drei hintereinandergeschalteten Phasen.
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Trotzdem bei der Einschaltung der Gleichstromerregung der Gleichstrom
zunächst nur in der einen Phase fließt, geht der Läufer doch in den Synchronismus
über, da infolge des geringeren Widerstandes der einen Phasegegenüber der endgültigen
Schaltung der Erregerstrom entsprechend größer ist.
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Der Kurzschlußschalter für die Gleichstrornerregung s1 kann mit dem
Umschalter 13 zu einem einzigen dreipoligen Schalter vereinigt werden. Die Erregung
mit Gleichstrom und das Synchronisieren erfolgt dann nicht in der Anlaufstellung,
sondern in der Mittelstellung dieses vereinigten Schalters.