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Verfahren zum Anlassen und Synchronisieren doppelt gespeister, in
bezug auf die Summe der zugeführten Frequenzen synchron laufender Induktionsmotoren
Unter doppelt gespeisten Induktionsmaschinen versteht man nach Art von Asynehronmotoren
gebaute Maschinen, deren Stator- und Rotorwicklungen mit Strom gegebener Frequenz
von verschiedenen Netzen oder vom gleichen Netz aus gespeist werden. Die Tourenzahl,
mit der eine doppelt gespeiste Induktionsmaschine läuft, ist synchron in bezug auf
die Summe oder Differenz der zugeführten Periodenzahlen. Werden beide Frequenzen
dem gleichen Netz entnommen, sind sie also untereinander gleich, dann kann somit
der Motor bei einer Tourenzahl arbeiten, welche gleich dem doppelten Wert der synchronen
Tourenzahl des einfach gespeisten Motors ist. Der Anlauf und das Synchronisieren
eines solchen Motors bereitet aber Schwierigkeiten, weil er von selbst nicht die
hohe Tourenzahl erreichen kann, bei welcher die Zuschaltung der zweiten Frequenz
erfolgen muß. Wird er als Asynchronmotor angelassen, dann erreicht er nur den synchronen
Lauf des einfach gespeisten Motors. Darüber hinaus würde er als Generator arbeiten,
so daß ein Antrieb bis zum zweifachen Wert der normalen synchronen Tourenzahl bei
dieser Schaltung praktisch nicht in Frage kommt. Man benutzt deshalb vielfach einen
regelbaren Anwurfsmotor hoher Tourenzahl, welcher den Induktionsmotor, dessen eine
Wicklung an das Netz gelegt und dessen andere Wicklung noch offen ist, auf die gewünschte
Tourenzahl bringt, bei welcher die noch offene Wicklung ebenfalls an das Netz angeschlossen
werden kann. Dieses Anwurfsverfahren bedingt aber ein Anlassen im Leerlauf und ist
deshalb in den Fällen nicht anwendbar, in denen der Anlauf unter Last gefordert
wird. Wollte man einen regelbaren Frequenzumformer verwenden, welcher dem asynchron
und unter Vollast anlaufenden Induktionsmotor eine bis zum zweifachen Wert der Normalfrequenz
steigende Frequenz aufdrückt und ihn also belastet bis auf den gewünschten Tourenwert
bringt, dann müßte dieser Frequenzumformer selbst für- die ganze Leistung bemessen
werden, und er würde groß und teuer und im Hinblick darauf, daß er nur zum Anlassen
erforderlich ist, auch unwirtschaftlich sein.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Anlassem und Synchronisieren
doppelt gespeister, in bezug auf die Summe der zugeführten Frequenzen synchron laufender
Induktionsmotoren, welches sich aus mehreren Teilverfahren zusammensetzt, und welches
gestattet, den Motor unter Vollast auf die der doppelten Frequenz entsprechende
synchrone Tourenzahl zu bringen, ihn dann unter Vermeidung besonderer SynchronisIerapparate
zu synchronisieren und dies unter Verwendung von Hilfsmaschinen, welche nur für
die halbe Leistung des Motors zu dimensionieren sind. Das neue Verfahren besteht
darin, daß der Motor zunächst als Asynchronmotor mit einer an das Netz angeschlossenen
(z.
B. Stator-) und einer auf einen Anlaßwiderstand geschalteten (z. B. Rotor-) Wicklung
in an sich bekannter Weise angelassen und-annähernd bis zum Synchronismus der einfachen
Frequenz gebracht wird, daß dann die auf den Anlaßwiderstan@d geschaltete Wicklung
mit einem auf die Frequenz 0 eingestellten regulierbaren Umformer verbunden wird,
und daß ferner nach Abschaltung des Anlaßwiderstandes die Frequenz des Umformers
auf die einfache Netzfrequenz erhöht wird, so daß der Induktionsmotor dann als doppelt
gespeister Motor auf eine der zweifachen Frequenz entsprechende Tourenzahl hinaufläuft,
worauf schließlich das Synchronisieren durch Umschalten der vorn Umformer gespeisten
Wicklung auf das Netz unter gleichzeitiger Abschaltung des Umformers erfolgen kann.
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Das Verfahren sei an Hand des Ausführungsbeispiels der Abbildung näher
erläutert. Hier bedeutet M einen nach Art eines Asynchronmotors gebauten Motor,
dessen eine Wicklung A an das Dreiphasennetz N über den Schalter SI-
angeschlossen werden kann, während die andere Wicklung B über den Schalter S4 mit
den Klemmen eines Dreiphasengenerators G verbunden werden kann. Außerdem aber ist
an die Wicklung B der Anlaßwiderstand R3 angeschlossen, welcher dazu dient, den
Motor M als Asynchronmotor anzulassen. Der Generator G besitzt eine von einem Gleichstromnetz
über den Regulierwiderstand Hl gespeiste Erregerwicklung El. Der Antrieb des Generators
erfolgt von einem Asynchron-Synchronmotor J aus, welcher mit Hilfe des Schalters
S3 ebenfalls an das Netz N gelegt werden kann. Die Schleifringe Z dieses Motors
sind mit dem Anlasser R4 verbunden, und zwar zwei Schleifringe direkt, der dritte
Schleifring aber über den Anker der Erregermaschine D; welche vom Motor J unmittelbar
angetrieben wird. In der Anlaufstellung des Hebels H ist sowohl der Motor M als
auch die Erregermaschine D unerragt. In der Endstellung des Hebels H aber schließt
er die Kontakte 0 und P kurz und schaltet damit die Erregerwicklung EZ über den
Regulierwiderstand R2 ein, so daß in der Endstellung von H die Maschine
D und damit auch der Motor J gleichstromerregt werden. Die ZVicklung B des
Motors M kann nun. aber auch an das Netz N mit Hilfe des Schalters SZ angeschlossen
werden, im erforderlichen Falle über den Transformator T.
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Um den Motor M anzulassen und zu synchronisieren, verfährt man folgendermaßen
Zunächst schließt man den Schalter Sl und bringt den Motor M mit Hilfe des Anlassers
Rs auf eine der :einfach synchronen nahe Tourenzahl. . Die Frequenz der Ströme in
der Wicklung B ist dann gleich der Schlupffrequenz des Motors, und es kann daher
der Schalter S4 unbedenklich geschlossen werden. Damit ist der noch stillstehende,
aber voll erregte Generator G auf die Wicklung B geschaltet. Nun wird der Anlasser
R3 geöffnet, der Schalter S3 eingelegt und der Hebel H des Anlassers R4 langsam
in die Endstellung gebracht. Der Motor J treibt den Generator an, und so entwickelt
dieser eine Spannung von stetig steigender Frequenz, welche der Wicklung B derart
zugeführt wird, daß in der Rotorwicklung B das Drehfeld gegen den Drehsinn des Rotors
läuft. Dies bewirkt, daß der Motor eine übersynchrone Drehzahl annimmt, welche gleich
dem doppelten Wert der einfach synchronen ist, wenn die Generatorfrequenz gleich
der Netzfrequenz ist. Hat der Generator diese Tourenzahl erreicht, dann läuft auch
der Motor J - gleiche Polzahl vorausgesetzt - synchron mit der einfachen Frequenz,
und ier kann in an sich bekannter Weise durch Erregung mit Gleichstrom synchronisiert
werden. Dies geschieht von selbst in denn Augenblick, in welchem der Hebel H den
Kontakt 0 mit Kontakt P verbindet, weil dann die Erregermaschine D sich selbst und
den Motor J mit Gleichstrom erregt. Nachdem der- Motor J rin den Synchronismus gesprungen
ist, bedarf das Synchronisieren des Motors M nichts anderes, als das Einlegen des
Schalters S2. Ein Fehlschalten ist dabei ganz unmöglich, wenn der Rotor der Maschine
G sich gegenüber dem Rotor des Motors J in richtiger Stellung befindet. Die gegenseitige
Lage dieser Rotoren ist aber wählbar, und so kann bei der Montage dieser Maschinen
auf diesen Umstand Rücksicht genommen werden. Es läßt sich so erreichen, daß in
jedem Moment die zugehörigen Spannungsphasen des Netzes und des Generators G genau
in Zeit und Richtung zusammenfallen. Ist der Schalter SZ eingelegt, dann wird der
Generator G abgeschaltet und der Motor J stillgesetzt. Ein Zwischentransformator
T ist nur erforderlich, wenn keine Größengleichheit der Spannung des Netzes und
des Generators besteht.
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Bei diesem Anlaßverfahren kann man drei Anlaßzeiten deutlich unterscheiden.
In der ersten Zeit des Anlasseis läuft der Motor M als reiner Asynchromnotor, in
der zweiten Zeit läuft er zwar synchron in bezug auf die beiden zugeführten Frequenzen,
aber seine Tourenzahl ist an sich kenne starre, weil der Antriebsmotor J des Generators
G noch als Induktionsmotor läuft. Man könnte diesen Betrieb als halbstarren bezeichnen.
Erst nach Synchronisieren des Motors J nimmt auch der i Motor M die Eigenschaft
eines reinen Synchronmotors an, weil seine Belastung auf die
zugeführte
Frequenz (bei genügend großem Netz.) keinen Einfluß mehr hat.
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Der Generator G wie auch der Motor T liefern bei diesem Anlaßverfahren
nur die Hälfte der Leistung des Motors M, und dabei wird der Motor M doch mit voller
Last auf Tourenzahl gebracht und synchronisiert. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit
des Synchronis.ierens und der Fortfall der sonst üblichen Synchronisierapparate
(Phasenlampen, Volt- und Amperemeter usw.).