DE702785C

DE702785C - Device for the automatic synchronization of asynchronous starting synchronous machines

Info

Publication number: DE702785C
Application number: DE1938A0085688
Authority: DE
Inventors: Arthur H Lauder
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-01-29
Filing date: 1938-01-30
Publication date: 1941-02-15

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Synchronisieren von asynchron anlaufenden Synchronmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Synchronisieren von Synchronmaschinen, die asynchron anlaufen.Device for automatic synchronization of asynchronous starting Synchronous machines The invention relates to a device for automatic synchronization of synchronous machines that start asynchronously.

Synchronmotoren werden zuweisen in dem Augenblick des Anlaufens und kurze Zeit danach am höchsten belastet. Beispielsweise setzt sich das Material in einer Kugelmühle, wenn die Mühle angehalten wird, derart ab, daß die Belastung des Motors in dem Äugenblick des Anlassens io bis 2oo;o größer als nach einer Betriebszeit von etwa 15 bis 20 Sekunden ist. Wird eine solche Mühle durch einen Synchronmotor angetrieben, der nur einen kleinen überschuß an Synchronisiermoment hat, so muß der Motor erst seine höchste Drehzahl erreichen, bevor seine Feldwicklung erregt werden kann. Hierbei soll auch die Felderregung in dem günstigsten Punkt der ,Schlupfperiode angelegt werden. Es ist üblich, die drehzahlabhängigen Elemente, die die Erregung eines Synchronmotors steuern, so anzupassen, daß die Erregung bei der höchsten Drehzahl, die bei asynchronem Anlauf erreicht werden kann, eingeschaltet wird. Die drehzahlabhängigen Elemente können sich nun nicht mit Sicherheit bei der höchsten Drehzahl in Tätigkeit setzen, weil irgendein kleiner Belastungsanstieg oder eine Herabsetzung der Spannung an der Motorwicklung das Erreichen d:eser höchsten Drehzahl verhindern kann, so daß die Erregung niemals eingeschaltet wird.Synchronous motors are assigned the highest load at the moment they start up and a short time afterwards. For example, the risk of material in a ball mill, when the mill is stopped, such effect that the load on the motor in the Äugenblick cranking io to 2oo; o is greater than after an operating time of about 1 5 to 20 seconds. If such a mill is driven by a synchronous motor which has only a small excess of synchronizing torque, the motor must first reach its maximum speed before its field winding can be excited. Here, the field excitation should also be applied in the most favorable point of the slip period. It is customary to adapt the speed-dependent elements that control the excitation of a synchronous motor so that the excitation is switched on at the highest speed that can be achieved with asynchronous start-up. The speed-dependent elements can now not start operating at the highest speed with certainty because any small increase in load or a decrease in the voltage on the motor winding can prevent the highest speed from being reached, so that the excitation is never switched on.

Um nun das zur Verfügung stehende Synchronisiermoment des Motors ganz. auszunutzen und die Belastung vor der Synchronisierung, soweit es möglich ist, zu vermindern, soll, ausgehend von einer bekannten Einrichtung zum selbsttätigen Synchronisieren von asynchron anlaufenden Synchronmotoren, deren Erregerwicklung während des Anlaufvorganges , bis zu einer bestimmten asynchronen Motordrehzahl über einen Entladewiderstand geschlossen ist und dann mittels eines in Reihe mit einem Gleichrichter und parallel zu dem Entladewiderstand geschalte:en frequenzabhängigen Relais mit der Gleichstromquelle verbunden wird. erfindungsgemäß ein in dem Stromkreis des frequenzabhängigen Relais angeordneter Widerstand über d:e Kontakte eines Zeitrelais mit verhältnismäßig großer Zeitkonstante kurzgeschlossen werden, so daß, falls der Motor unter bestimmten Lastverhältnissen die festgesetzte asynchrone Drehzahl nicht erreichen kann, dieses Zeitrelais den Kurzschluß über den Widerstand aufheben und somit das frequenzabhängige Relais bei einer kleineren, ebenfalls festgesetzten asynchronen Drehzahl des Motors zum Ansprechen bringen kann.In order to fully use the available synchronizing torque of the motor. and take advantage of the pre-synchronization load as much as possible should reduce, based on a known device for automatic synchronization of asynchronous starting synchronous motors, their field winding during the starting process , up to a certain asynchronous motor speed via a discharge resistor is closed and then by means of a in series with a rectifier and in parallel connected to the discharge resistor: en frequency-dependent relay with the direct current source is connected. according to the invention one in the circuit of the frequency-dependent relay arranged resistance across d: e contacts of a timing relay with relatively large Time constant can be short-circuited so that if the motor is under certain load conditions cannot reach the set asynchronous speed, this timing relay will Cancel the short circuit across the resistor and thus the frequency-dependent relay at a smaller, also fixed asynchronous speed of the motor to respond can bring.

Die bisher bekannten Einrichtungen lassen den Synchronmotor, falls bei starker Belastung die zur Einleitung des Synchronisiervorganges festgesetzte asynchrone Drehzahl nicht erreicht werden kann, entweder asynchron weiterlaufen oder schalten ihn durch ein Relais von dem Netz ab. In beiden Fällen wird nicht nur die Anlaufzeit sehr vergrößert, sondern es ergibt sich auch noch ein Nachteil, der darin besteht, daß die Anlaufwicklung des Motors sehr stark ausgeführt werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung treten dagegen keine Schwierigkeiten auf, da bei normalen Betriebsverhältnissen die Synchronisierung im bestmöglichsten Augenblick erfolgen kann, aber auch bei ungünstigen Verhältnissen noch ein zufriedenstellender Anlauf möglich ist.The previously known devices leave the synchronous motor, if in the case of heavy loads, the one set for initiating the synchronization process asynchronous speed cannot be reached, either continue to run asynchronously or switch it off from the network through a relay. In both cases it won't only the start-up time is increased, but there is also a disadvantage, which is that the starting winding of the motor are made very strong got to. In contrast, there are no difficulties with the device according to the invention because under normal operating conditions the synchronization is as good as possible Moment can take place, but even under unfavorable conditions still a satisfactory one Start-up is possible.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. Die Abbildung zeigt einen Synchronmotor i, dessen Ankerwicklung unmittelbar mit einem Wechselstromnetz 2 durch einen geeigneten Schalter 3, der beispielsweise von Hand betätigt werden kann, verbunden ist.` Zum Anlassen und Beschleunigen des Synchronmotors auf eine annähernd synchrone Drehzahl können jedoch auch andere Anlaßverfahren und Einrichtungen benutzt «erden. Der Motor ist außerdem mit einer Erregerwicklung. versehen, die mittels eines Schalters 6 mit einer geeigneten Stromquelle 5 verbunden wird, sobald die Motordrehzahl einen bestimmten Wert erreicht hat. Im entregten Zustande ist die Erregerwicklung 4 über den Schalter 6 mit dem Entladewiderstand 7 zusammengeschaltet.The device according to the invention is for example in the drawing shown. The figure shows a synchronous motor i, its armature winding directly with an alternating current network 2 by a suitable switch 3, for example can be operated by hand, is connected. To start and accelerate the Synchronous motor to an approximately synchronous speed, however, other starting methods can also be used and facilities used «earth. The motor is also equipped with an excitation winding. which is connected to a suitable power source 5 by means of a switch 6 as soon as the engine speed has reached a certain value. Im de-excited The exciter winding 4 is in state via the switch 6 with the discharge resistor 7 interconnected.

Der Schalter 6 schließt sich selbsttätig, wenn beim Anlassen die @lotordrelizahl einen bestimmten Wert erreicht hat, da der Stromkreis der Schaltspule 8 durch ein Relais 9 geschlossen wird. Die Wicklung dieses Relais ist in Reihe mit einem Einweggleichrichter ro geschaltet und liegt an dem Widerstand 7 oder einem Teil desselben, so daß von dem Gleichrichter io nicht der gesamte in der Erregerwicklung 4 fließende Strom gleichgerichtet wird.The switch 6 closes automatically if the @lotordrelizahl has reached a certain value, since the circuit of the switching coil 8 through a Relay 9 is closed. The winding of this relay is in series with a half-wave rectifier ro switched and is connected to the resistor 7 or a part thereof, so that from the rectifier io not all of the current flowing in the field winding 4 is rectified.

I: m die Anspre.-:hzeit des drehzahlabhängigen Zeitrelais 9 verändern zu können, werden geeignete Scheinwiderstände, beispielsweise ein Widerstand i i, in Reihe mit dem Gleichrichter io und der Wicklung des Relais 9 vorgesehen, wobei dieser Widerstand i i normalerweise durch die Kontakte i2 eines Zeitrelais 13 kurzgeschlossen ist. Die Wicklung dieses Relais 13 ist in Reihe mit den Kontakten 14 des Schalters 3 und den Kontakten 18 des Relais 9 verbunden, so daß das Relais 13 seine Kontakte 12 erst dann öffnet, wenn der Motor i eine bestimmte Zeit asynchron gelaufen ist und eine bestimmte Drehzahl erreicht hat.In order to be able to change the response time of the speed-dependent time relay 9, suitable apparent resistances, for example a resistor ii, are provided in series with the rectifier io and the winding of the relay 9, this resistor ii normally being connected to the contacts i2 of a Timing relay 13 is short-circuited. The winding of this relay 13 is connected in series with the contacts 14 of the switch 3 and the contacts 1 8 of the relay 9, so that the relay 13 only opens its contacts 12 when the motor i has been running asynchronously for a certain time and a certain Speed has reached.

Damit der Schalter 6 nicht gleichzeitig mit dem Schalter 3 geschlossen wird, liegen in dem Stromkreis der Schaltspule 8 auch die Kontaktei 5 eines Zeitrelais 16. Die Wicklung dieses Relais 16 ist parallel zu der Wicklung des Relais 13 geschaltet. Bei dieser Anordnung werden die Kontakte 15 nach einer bestimmten Zeit geschlossen, nachdem die Kontakte 17 geöffnet sind. Die Zeitkonstante des Relais 16 ist jedoch relativ kurz gegenüber der Zeitkonstanten des Relais 13.So that the switch 6 is not closed at the same time as the switch 3 is, are in the circuit of the switching coil 8 also the contacts 5 of a timing relay 16. The winding of this relay 16 is connected in parallel to the winding of the relay 13. In this arrangement, the contacts 15 are closed after a certain time, after the contacts 17 are open. However, the time constant of relay 16 is relatively short compared to the time constant of relay 13.

Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung wirkt folgendermaßen: Wird der Schalter 3 geschlossen, so fließt ein Strom mit der Netzfrequenz durch die Erregerwicklung 4. und den Entladewiderstand 7. Ein Teil dieses Stromes wird durch den Gleichrichter io gleichgerichtet und der Wicklung des Relais 9 zugeführt, so daß die Kontakte 17 sofort geöffnet «erden. Kurze Zeit danach schließt das Relais 16 die Kontakte 15. Der Stromkreis der Spule 8 bleibt also vorläufig unterbrochen. Obwohl mit steigender Drehzahl des Motors die Frequenz des in der Erregerwicklung induzierten Stromes fällt, ist das Relais 9 so eingerichtet, daß die Kontakte 17 nicht eher geschlossen werden, bis der Klotor eine bestimmte, nahezu synchrone Drehzahl erreicht hat. Durch das Schließen der Kontakte 17 wird ein Stromkreis für die Schaltspule 8 des Schalters 6 über die Stromquelle 5 gebildet. Der Schalter 6 wird dann eingelegt und verbindet damit die Erregerwicklung.l. mit der Stromquelle 5, wobei gleichzeitig der Widerstand 7 und die Wicklung des Relais 9 abgetrennt werden.The arrangement shown in the drawing works as follows: If the switch 3 is closed, a current flows through it at the mains frequency the excitation winding 4. and the discharge resistor 7. A part of this current is rectified by the rectifier io and fed to the winding of the relay 9, so that the contacts 17 open immediately. A short time afterwards the relay closes 16 the contacts 15. The circuit of the coil 8 remains interrupted for the time being. Although with increasing speed of the motor the frequency of the field winding induced current falls, the relay 9 is set up so that the contacts 17 not be closed until the Klotor has reached a certain, almost synchronous speed has reached. Closing the contacts 17 creates a circuit for the switching coil 8 of the switch 6 is formed via the power source 5. The switch 6 is then inserted and thus connects the excitation winding. l. with the power source 5, being at the same time the resistor 7 and the winding of the relay 9 are disconnected.

Wenn der Motor so stark belastet ist, daß er die vorgeschriebene Drehzahl nicht erreichen kann, bei der die Kontakte 17 des Relais 9 innerhalb der Zeiteinstellung des Relais 13 überbrückt werden, so schaltet das Relais 13 durch öffnen der Kontakte 12 den Widerstand i i in Reihe mit dem Gleichrichter 1o und der Wicklung des Relais 9. Durch die Einschaltung des Widerstandes i i in diesen Stromkreis wird der durch die Wicklung des Relais 9 fließende Strom genügend verringert, um die Kontakte 17 und damit den Stromkreis der Spule 8 des Schalters 6 zu schließen.When the engine is so heavily loaded that it reaches the prescribed speed can not reach, in which the contacts 17 of the relay 9 within the time setting of the relay 13 are bridged, the relay 13 switches by opening the contacts 12 den Resistor i i in series with the rectifier 1o and the Winding of the relay 9. By switching on the resistor i i in this circuit the current flowing through the winding of the relay 9 is reduced enough to the contacts 17 and thus the circuit of the coil 8 of the switch 6 to close.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung kann das Relais 9, wenn der Motor unter hoher Belastung anläuft, die Kontakte 17 nicht eher schließen, bis das Relais 13 seine Kontakte 1a geöffnet hat. Bei geringer Belastung, wo die Synchronisierung leichter ist, wird das Relais die Kontakte 17 jedoch schon schließen, bevor das Relais 13 anspricht.In the arrangement shown in the drawing, the relay 9, if the motor starts under high load, the contacts 17 do not close sooner, until the relay 13 has opened its contacts 1a. At low load, where the If synchronization is easier, the relay will close contacts 17, before relay 13 responds.

Claims

PATENT CLAIM: Device for automatic synchronization of asynchronously starting synchronous motors, especially mixing drum drive motors, their excitation winding during the start-up process up to a certain asynchronous Motor speed is closed via a discharge resistor and then by means of a connected in series with a rectifier and parallel to the discharge resistor, Frequency-dependent relay is connected to the direct current source, characterized in that that a resistor arranged in the circuit of the frequency-dependent relay Short-circuited via the contacts of a timing relay with a relatively large time constant is and that, if the engine is set under certain load conditions asynchronous speed can not reach, the timing relay the short circuit across the Resistance cancels and thus the frequency-dependent relay with a smaller one, too set asynchronous speed of the motor to respond.