DE716137C

DE716137C - Device for the automatic starting of AC motors, especially synchronous motors

Info

Publication number: DE716137C
Application number: DES136042D
Authority: DE
Inventors: Frederick Auld
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1938-03-31
Filing date: 1939-02-25
Publication date: 1942-01-15

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Wechselstrommotoren, insbesondere Synchronmotoren Die Erfindung betrifft eine elektrische Steueranordnung, welche dazu dient, Wechselstrommotoren selbsttätig anzulassen.Device for the automatic starting of AC motors, in particular Synchronous motors The invention relates to an electrical control arrangement which serves to start AC motors automatically.

Selbsttätige Anlaßanordnungen für Wechselstrommotoren sind an sich bekannt. Derartige bekannte Anlaßschaltungen oder Anlaßanordnungen werden entweder von der Zeit oder von dem Strom in den Motorwicklungen abhängig gemacht, um den Anlaßvorgang des Motors zu steuern.Automatic starting arrangements for AC motors are inherent known. Such known starting circuits or starting arrangements are either made dependent on the time or on the current in the motor windings to the To control the starting process of the engine.

Wenn der Wechselstrommotor ein Synchronmotor ist, kann die Frequenz des Stromes in der Feldwicklung benutzt werden, um den Zeitpunkt der Einschaltung der Gleichstromerregung dieser Feldwicklung zu steuern. Bei Induktionsmotoren kann auch die Frequenz in der Sekundärwicklung benutzt werden. Allgemein gesagt, können Zustandsänderungen des Stromes in der Ankerwicklung, Feld-,vicklung, Primärwicklung, Sekundärwicklung oder der Dämpferwicklung der Steuerung zugrunde gelegt werden. Von diesen Steuerungsanordnungen sind diejenigen am bekanntesten, welche die Feldfrequenz benutzen.If the AC motor is a synchronous motor, the frequency can of the current in the field winding can be used to determine the time of switch-on to control the DC excitation of this field winding. In the case of induction motors, the frequency in the secondary winding can also be used. Generally speaking, can Changes in the state of the current in the armature winding, field winding, primary winding, Secondary winding or the damper winding of the control are based. Of these control arrangements the best known are those which control the field frequency use.

Bei einer mit Zeitbegrenzung arbeitenden Steuerungsanordnung können Zeitschalteinrichtungen verschiedener Art verwendet werden, um eine bestimmte Zeitverzögerung zwischen der Einschaltung der Spannung der Primärwicklung und der Herstellung der Betriebsschaltung des Motors zu erreichen. Für einen Synchronmotor kann die Einschaltung der Ankerspannung oder die Einschaltung der Felderregung oder beides durch eine Zeitschalteinrichtung gesteuert werden. Bei einem Induktionsmotor kann die Spannung der Primärwicklung oder ein Widerstand in der Sekundärwicklung oder beides durch eine Zeitschalteinrichtung gesteuert werden.In the case of a control arrangement that operates with a time limit, Timers of various types are used to set a certain time delay between the switching on of the voltage of the primary winding and the production of the To achieve operating circuit of the engine. For a synchronous motor, the activation can be the armature voltage or the activation of the field excitation or both by one Time switch can be controlled. In the case of an induction motor, the voltage can the Primary winding or a resistor in the secondary winding, or both by one Time switch can be controlled.

Zeitabhängige Steuerungsanordnungen arbeiten für gewisse Motorbelastungen vielfach zu langsam, so daß der Motor mit seinen Anlaßstromkreisen zu lange eingeschaltet bleibt. Wenn die bei solchen Anlaßanordnungen eingestellte Zeit kürzer gewählt wird, um den Anlaßvorgang zu beschleunigen, so kann es vorkommen, daß, wenn der Motor stark belastet ist, starke Belastungsstöße auftreten und daß aus diesem Grunde der Motor und die von ihm angetriebene Arbeitsmaschine während des Anlassens Stößen ausgesetzt sind. Bei frequenzabhängigen Steuerungsanordnungen kann es bei großen Belastungen vorkommen, daß der Motor nicht auf seine volle Drehzahl gelangt.Time-dependent control arrangements work for certain engine loads often too slow, so that the motor and its starting circuits are switched on for too long remain. If the time set for such starting arrangements is selected to be shorter, in order to accelerate the starting process, it can happen that when the engine is heavily loaded, strong load surges occur and that for this reason the Engine and the machine driven by it shocks during starting are exposed. In the case of frequency-dependent control arrangements, it can be large Loads occur that the engine does not reach its full speed.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlaßanordnung für Wechselstrommotoren, bei der die Vorteile sowohl der zeitabhängigen wie auch der stromabhängigen Anordnungen beibehalten sind, bei der aber die Nachteile beider Anordnungen vermieden werden.The invention relates to a starting arrangement for AC motors, in which the advantages of both time-dependent and current-dependent arrangements are retained, but in which the disadvantages of both arrangements are avoided.

Im wesentlichen bezieht sich die Erfindung auf solche Anordnungen, bei denen eine vorbestimmte Umlaufzahl des Motors nach seiner Einschalturig für die Steuerung des Anlaßvorganges maßgebend ist.The invention essentially relates to such arrangements in which a predetermined number of revolutions of the engine after its Einalturig for the control of the starting process is decisive.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen. bei denen der Übergang der Anlaßschaltung auf die Betriebsschaltung von einer vorbestimmten Zahl von Umdrehungen des Motors abhängig gemacht ist, nachdem die Anlaßschaltung hergestellt war. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anordnung, bei der die Betriebsspannung eines Wechselstrommotors von einem Umdrehungszähler abhängig gemacht wird, welcher in dem Augenblick eingeschaltet wird, in dem der zu steuernde Motor zu laufen beginnt.The invention also relates to assemblies. where the Transition of the starting circuit to the operating circuit from a predetermined number is made dependent on revolutions of the engine after the starting circuit has been established was. The invention also relates to an arrangement in which the operating voltage an AC motor is made dependent on a revolution counter, which is switched on at the moment in which the motor to be controlled starts to run.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen bedeutet Fig. i eine Anlaßschaltung, bei der die Erfindung für einen Synchronmotor angeivendet wird, der mit der vollen Spannung eingeschaltet ,,wird. Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Achse II-II des in Fig. 3 dargestellten Umdrehungszählers, welcher einen Teil der Erfindung bildet. Fig.3 gibt eine Ansicht dieses Umdrehungszählers wieder. Fig. 4. ist eine Seitenansicht eines Quecksilberschalters, welcher durch den in den Fig. z und 3 dargestellten Umdrehungszähler betätigt wird. Fig.5 zeigt eine Schaltung für eine Anlaßanordnung nach der Erfindung, bei der ein Synchronmotor mit verminderter Spannung angelassen wird. Fig. 6 zeigt die Anwendung der Anlaßanordnung nach der Erfindung für einen Induktionsmotor. Fig.7 zeigt Anlaßkennlinien des Motors zum Zwecke de-r Erläuterung der durch die Erfindung erzielten Vorteile.Further details of the invention emerge from the following Description in conjunction with the drawings. In these Fig. I means a starting circuit, in which the invention is applied for a synchronous motor, which with the full Voltage is switched on. Fig. 2 shows a section along the axis II-II of the revolution counter shown in Fig. 3, which is part of the invention forms. 3 shows a view of this revolution counter. Fig. 4 is a Side view of a mercury switch, which by the in Figs The revolution counter shown is operated. Fig.5 shows a circuit for a Starting arrangement according to the invention, in which a synchronous motor with reduced voltage is left on. Fig. 6 shows the application of the starting arrangement according to the invention for an induction motor. Fig. 7 shows starting characteristics of the engine for the purpose of de-r Explanation of the advantages achieved by the invention.

Bevor die Erfindung im einzelnen beschrieben wird, erscheinen einige theoretische Erläuterungen über den Anlaßvorgang eines :\lotors nützlich. Es sei angenommen, daß ein Synchronmotor mit einer synchronen Drehzahl von 6oo Umdrehungen je Minute angelassen werden soll. In dem Diagramm der Fig.7 sind die Drehzahlen in Umdr./Min. in Abhängigkeit von der Zeit in Sekunden aufgetragen, und zwar für Anlaufzeiten io, 2o, 3o und q.o Sekunden. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß der Läufer des Motors durch eine Dämpferwicklung auf die synchrone Drehzahl beschleunigt wird und dal_i die Beschleunigung gleichförmig ist. Die Kennlinien OF, OG, OH und 0J sind daher geradlinig. Es wird sich bei der nachfolgenden Beschreibung zeigen, daß irgendwelche Abweichungen von dieser Annahme keinen wesentlichen Einfluß auf das erläuterte Prinzip haben.Before describing the invention in detail, some theoretical explanations about the starting process of a lotor appear useful. It is assumed that a synchronous motor is to be started at a synchronous speed of 600 revolutions per minute. In the diagram of Fig. 7, the speeds are in rev./min. plotted in seconds as a function of the time for start-up times io, 2o, 3o and qo seconds. For the sake of simplicity it is assumed that the rotor of the motor is accelerated to the synchronous speed by a damper winding and that the acceleration is uniform. The characteristics OF, OG, OH and 0J are therefore straight. It will be seen in the following description that any deviations from this assumption have no essential influence on the principle explained.

Da die mittlere Drehzahl 300 Umdr.; Min. oder 5 Umdr./Sek. ist, sind insgesamt 5'/'\' i o --- 5o Umdrehungen notwendig, bis der :Motor auf die volle Drehzahl von 6oo Umdr.;'Min. beschleunigt ist. Für die Anlaßzeiten von 2o, 3o und 40 Sekunden ergebeli sich entsprechend ioo, i5o und Zoo Umdrehungen.Since the average speed is 300 rev .; Min. Or 5 rev./sec. is, a total of 5 '/' \ 'io --- 5o revolutions are necessary until the: motor accelerates to full speed of 600 revs.;' min. is accelerated. For the starting times of 2o, 3o and 40 seconds, the result is 100, 150 and Zoo revolutions.

Die Zahl der Umdrehungen. welche in der Beschleunigungsperiode gemacht «erden, ist den FlächenABF, ACG, ADG usw. verhältnisgleich. Wenn die Zeit in Minuten gerechnet wird, so ist diese Fläche gleich der Zahl der Umdrehungen und gleich dem Produkt aus der mittleren Drehzahl je Minute und der Zeit.The number of revolutions. which made in the acceleration period «Earth is the same as the areas ABF, ACG, ADG etc. If the time is in minutes is calculated, this area is equal to the number of revolutions and equal to that Product of the mean speed per minute and the time.

Frequenzabhängige Anlaßanordnungen oder in diesem Zusammenhange alle stromabhängigen Anlaßanordnungen verwenden nur die Umdr, /Min., während zeitabhängige Anlaßanordnungen nur die Zeit verwenden. Durch Anwendung der Kombination aus Zeit und Umdrehungen je Minute erzielt die Erfindung die vorteilhaften Eigenschaften sowohl der frequenz- oder stromabhängigen als auch der zeitabhängigen Anlaßanordnungen.Frequency-dependent starting arrangements or all of them in this context Current-dependent starting arrangements only use the revs / min., while time-dependent Occasional orders only use the time. Using the combination of time and revolutions per minute, the invention achieves the advantageous properties both frequency or current dependent and time dependent starting arrangements.

Es sei angenommen, daß genau bekannt ist, daß ein Motor bei einer bestimmten Belastung i o Sekunden zum Anlauf benötigt. Mit einer zeitabhängigen Anlaßanordnung könnte dann die Zeit von io Sekunden eingestellt werden. Nach Ablauf dieser Zeit würde die Höchstdrehzahl erreicht sein, und. einen Synchronmotor vorausgesetzt, die Felderregung könnte selbsttätig eingeschaltet werden. Dieses wäre das Ideal. Tatsächlich kennt man jedoch nicht die genaue Zeit, welche für jeden Anlaßvorgang erforderlich ist. Aus diesem Grunde wird aus Sicherheitsgründen im allgemeinen eine längere Zeit eingestellt, damit der Motor genügend Zeit hat, um auf seine volle Drehzahl zu gelangen. Man wählt beispielsweise eine Zeit von 2o Sekunden. Nimmt man nun an, daß der Motor tatsächlich in io Sekunden auf die volle Drehzahl kommt, so muß der Motor, nachdem er bereits seine volle Drehzahl erreicht hat, noch während einer weiteren Zeit von io Sekunden mit Dampferwicklungen in Betrieb bleiben.Assume that it is well known that an engine is in a specific load 10 seconds needed to start. With a time-dependent The starting arrangement could then be set to the time of 10 seconds. After expiration this time the maximum speed would be reached, and. a synchronous motor is required, the field excitation could be switched on automatically. That would be the ideal. Actually knows However, one does not know the exact time which one is for each Starting process is required. For this reason, for security reasons, the generally set a longer time so that the engine has enough time to to get to its full speed. For example, you choose a time of 2o Seconds. If one now assumes that the engine actually runs to full speed in 10 seconds Speed comes, the motor must after it has already reached its full speed has been in operation for a further 10 seconds with steam windings stay.

Wenn bei einer erfindungsgemäß einen Umdrehungszähler verwendenden Anlaßanordnung ioo Umdrehungen eingestellt sind, entsprechend einer Anlaßzeit von 2o Sekunden im Diagramm der Fig. 7, so würde der Läufer 5o Umläufe gemacht haben, um auf volle Drehzahl zu gelangen. Der Motor arbeitet jetzt mit 6oo Umdr./Min., und die Zeit, welche notwendig ist, um weitere 5o Umdrehungen zu machen, beträgt 5 Sekunden. Die Steuerung oder die Umschaltung des Betriebes, wie beispielsweise die Einschaltung der Felderregung, geschieht in 15 Sekunden anstatt in 2o Sekunden. In ähnlicher Weise würde offenbar bei einer Einstellung von i 5o Umdrehungen die Felderregung in 2o Sekunden, bei Zoo Umläufen in 25 Sekunden durchgeführt sein, unter der Annahme, daß der Läufer tatsächlich in i o Sekunden auf seine volle Drehzahl gelangt. Es ist offenbar, daß irgendeine Änderung von der geradlinigen Beschleunigung, die in dem Diagramm der Fig. 7 angenommen ist, die Zahl der Umdrehungen während der Beschleunigung nur wenig nach oben oder unten verändern würde, welche in der Anlaßzeit gemacht werden.If 100 revolutions are set in a starting arrangement using a revolution counter according to the invention, corresponding to a starting time of 20 seconds in the diagram of FIG. 7, the rotor would have made 50 revolutions in order to reach full speed. The motor is now working at 600 revolutions per minute, and the time it takes to make another 50 revolutions is 5 seconds. The control or switching of the operation such as the activation of the field excitation occurs in 1 in 5 seconds instead 2o seconds. Similarly, with a setting of 150 revolutions, the field excitation would evidently be carried out in 20 seconds, with zoo revolutions in 25 seconds, assuming that the rotor actually reaches its full speed in 10 seconds. It is evident that any change from the straight line acceleration assumed in the diagram of Fig. 7 would change little up or down the number of revolutions during acceleration which are made in the starting time.

Aus der vorstehenden Erläuterung geht hervor, daß die Anlaßanordnung nach der Erfindung in gewissem Grade selbsttätig die Zeit so einstellt, daß sie sich der für die Beschleunigung erforderlichen Zeit anpaßt. Die erfindungsgemäße AnIaßanordnung entspricht mit ihren Kennlinien in dieser Beziehung zum Teil der frequenzabhängig gesteuerten Anlaßanordnung.From the above explanation, it can be seen that the starting arrangement according to the invention to a certain extent automatically adjusts the time so that it adapts to the time required for acceleration. The inventive With its characteristic curves, the connection arrangement partly corresponds in this respect to the frequency-controlled starting arrangement.

Die Erfindung ist wertvoll für das Anlassen von Synchronmotoren; sie hat aber auch Bedeutung für das Anlassen von Induktionsmotoren mit verminderter Spannung; denn sie vermeidet hier einen Autotransformator, dessen Leistung unnötig groß sein muß, um Ungenauigkeiten in der Einstellung eines Zeitrelais auszugleichen.The invention is valuable for starting synchronous motors; she but is also important for starting induction motors with reduced Tension; because it avoids an autotransformer here, whose power is unnecessary must be large in order to compensate for inaccuracies in the setting of a timing relay.

Die Anlaßanordnung nach der Erfindung hat auch die Vorteile einer mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung arbeitenden Anlaßanordnung; denn sie verwendet die höchste Drehzahl, zu der die Dampferwicklung den Läufer bringt, und in jedem Fall wird die Feldwicklung in verhältnismäßig kurzer Zeit eingeschaltet. Die Einstellung verschiedener Beschleunigungszeiten ist bei der erfindungsgemäßen Anlaßanordnung nicht notwendig. Es genügt eine Einstellung, die für die schwierigste Anlaßbedingung bestimmt ist. Für weniger schwierige Bedingungen wird die Zeit selbsttätig verkürzt.The starting arrangement according to the invention also has the advantages of a starting arrangement operating with a predetermined time delay; because she used the highest speed to which the steam winding brings the rotor, and in each In this case, the field winding is switched on in a relatively short time. The setting different acceleration times is in the starting arrangement according to the invention unnecessary. One setting is sufficient for the most difficult starting condition is determined. The time is automatically reduced for less difficult conditions.

Für die vorstehend im Prinzip erläuterte Anlaßanor dnung wird ein einfacher Umdrehungszähler benötigt. Dieser Umdrehungszähler muß die Eigenschaft haben, daß er einfach in der Wirkungsweise, kräftig in der Konstruktion ist und daß seine Kosten gering sind. Er muß beim Schließen des Anlaßstromkreises selbsttätig in Betrieb gehen, nach Erreichen der eingestellten Zahl von Umdrehungen einen Steuerschalter schließen und dann sofort selbsttätig wieder stillstehen.' Offensichtlich gibt es verschiedene Wege, um diese Bedingungen zu erfüllen. In den Fig.2 und 3 ist eine einfache und kräftige Einrichtung dargestellt, welche alle Anforderungen erfüllt. Bei dem dargestellten Umdrehungszähler -sind die verschiedenen Zahnräder unter der Annahme ausgewählt, daß eine Höchstzahl von Zoo Umdrehungen für die Beschleunigungsperiode benötigt wird, d. h. eine. größtmögliche Beschleunigungszeit von ¢o Sekunden für einen Motor von 6oo Umdr./Min. Der Zähler ist dabei naturgemäß nur als eine Ausführungsmöglichkeit anzusehen. Für einen Motor, der andere Drehzahlen besitzt, sind andere Übersetzungsverhältnisse zu wählen.For the starting arrangement explained in principle above, a simple revolution counter required. This revolution counter must have the property have that it is simple in operation, strong in construction and that its cost is low. It must be automatic when the starting circuit is closed go into operation, after reaching the set number of revolutions a control switch close and then automatically come to a standstill again. ' Obviously there is different ways to meet these conditions. In Figures 2 and 3 is a simple and powerful device shown, which meets all requirements. In the revolution counter shown, the various gears are under the Assuming selected that a maximum number of zoo revolutions for the acceleration period is needed, d. H. one. maximum possible acceleration time of ¢ o seconds for a motor of 600 rev / min. The counter is of course only available as an implementation option to watch. For a motor that has different speeds, different gear ratios are to choose.

Bei der Anordnung nach Fig.3 sitzt ein kleines Zahnrad i oo auf der Motorwelle i o i und ist im Eingriff mit einem größeren Zahnrad 102, welches ein Getriebe antreibt, das ein Gesamtübersetzungsverhältnis von Zoo : i hat, Die Zahnräder i o2, i o3 und 1o¢ sind meinem Rahmen io5 angeordnet, welcher um die Achse io6 drehbar ist, die zwischen den Lagern der Zahnräder i o2, 103 und 140 liegt und an dem feststehenden Rahmen 107 befestigt' ist. In dem Rahmen 107 ist das Zehnrad i o8 gelagert. Solange der Umdrehungszähler nicht in Betrieb ist, löst die Feder iog den Eingriff zwischen dem Zahnrad i oo und dem Zahnrad 102 sowie zwischen dem Zahnrad i i o und dem Zahnrad io8. Der Umdrehungszähler ist mit einer Magnetspule i i i ausgerüstet, welche in den nachfolgend im einzelnen noch zu beschreibenden elektrischen Stromkreis geschaltet ist und beim Einschalten der Anlaßstromkreise erregt wird. Wenn die Spule i i i eingeschaltet wird, greift das Zahnrad 102 in das Zahnrad ioo und außerdem das Zahnrad i i o in das Zahnrad i o8 ein.In the arrangement according to FIG. 3, a small gear wheel i oo sits on the motor shaft ioi and is in mesh with a larger gear wheel 102, which drives a transmission that has a total transmission ratio of Zoo: i, the gear wheels i o2, i o3 and 1o ¢ are arranged on my frame io5, which is rotatable about the axis io6, which lies between the bearings of the gears io2, 103 and 140 and is attached to the fixed frame 107. The ten wheel i o8 is mounted in the frame 107. As long as the revolution counter is not in operation, the spring iog releases the engagement between the gear wheel i oo and the gear wheel 102 and between the gear wheel iio and the gear wheel io8. The revolution counter is equipped with a magnetic coil iii, which is connected to the electrical circuit to be described in detail below and is excited when the starting circuits are switched on. When the coil iii is switched on, the gear 102 meshes with the gear ioo and also the gear iio meshes with the gear i o8.

Auf der Welle i o8 sitzen zwei Nocken i 12 und 113, die in beliebiger Winkelstellung auf der Welle befestigt werden können. Über diesen Nocken sind an dem feststehenden Rahmen 107 zwei kleine Quecksilberschalter 52 angebracht, welche durch die beiden Nokken 112 und i 13 betätigt werden können. Der eine dieser Quecksilberschalter liegt in dein nachfolgend beschriebenen Steuerstromkreis für den Schalter in der Feldwicklung. Der andere Quecksilberschalter dient zur Detätigung eines Leistungsfaktorrelais unter Zwischenschaltung eines Zwischenrelais. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Magnetspule i i i ausgeschaltet wird, sobald der letzte Quecksilberschalter betätigt ist, und daß dann die Feder iog die Zahnräder außer Eingriff bringt. Die auf der Welle des Zahnrades io8 befestigte Feder 47 bringt dann alle Zahnräder des Umdrehungszählers in ihre Ausgangsstellung, so daß der Zähler wieder zur Verfügung steht, um den nächstfolgenden Anlaßvorgang des Motors zu steuern.On the shaft i o8 sit two cams i 12 and 113, which in any Angular position can be attached to the shaft. About this Cams are attached to the fixed frame 107 two small mercury switches 52, which can be operated by the two cams 112 and 13. The one of these Mercury switch is in the control circuit described below for the switch in the field winding. The other mercury switch is used for activation a power factor relay with the interposition of an intermediate relay. The order is made so that the solenoid i i i is switched off as soon as the last one Mercury switch is operated, and that then the spring iog the gears apart Brings intervention. The spring 47 attached to the shaft of the gear wheel io8 brings then all gears of the revolution counter in their starting position, so that the counter is available again to control the next engine starting process.

Durch Verschieben des Zahnrades io4 auf seiner Achse his zum Eingriff mit. dem Zahnrad i 15 läßt sich das Übersetzungsverhältnis auf den Wert 6oo : i ändern, was einer Anlaßzeit von 40 Sekunden bei einem Motor für i8oo Umdr.%Min. entspricht.By shifting the gear wheel io4 on its axis until it is engaged with. the gear ratio i 15 can be reduced to the value 6oo: i change what a starting time of 40 seconds for a motor for i8oo rev.% min. is equivalent to.

Fig. i zeigt die Schaltung einer Anlaßanordnung und eines Motors, dessen Anlaßvorgang durch einen Umdrehungszähler gesteuert wird. Der Umdrehungszähler ist in Fig. i der Einfachheit halber nur schematisch dargestellt. Der im unteren Teil der Fig. i gezeichnete Umdrehungszähler wird in Betrieb gesetzt, sobald der Hauptschalter 13 des Motors M betätigt ist. Nachdem eine bestimmte Zahl von Umdrehungen durch den Umdrehungszähler gezählt ist, wird der Quecksilberschalter 52 durch den Nocken 42 betätigt. Dadurch wird der Schalter 3o im Erregerstromkreis eingeschaltet, welcher die Anlaßverbindung der Feldwicklung über den Widerstand 31 in die betriebsmäßige Verbindung der Wicklung mit den Gleichstromsammelschienen ändert. Sobald der Motor die synchrone Drehzahl erreicht hat, wird der zweite Quecksilberschalter betätigt, dessen Einstellung einer höheren Zahl von Umdrehungen entspricht. Durch diesen Quecksilberschalter wird ein Steuerrelais 23 betätigt, und es wird außerdem das Leistungsfaktorrelais 35 erregt. Das Relais s3 schaltet die Magnetwicklung des Umdrehungszählers aus, der dadurch stillgesetzt wird und zur Steuerung des nächsten Anlaßvorganges zur Verfügung steht.Fig. I shows the circuit of a starting arrangement and a motor, whose starting process is controlled by a revolution counter. The revolution counter is only shown schematically in Fig. i for the sake of simplicity. The one in the lower Part of Fig. I drawn revolution counter is put into operation as soon as the Main switch 13 of the motor M is operated. After a certain number of revolutions is counted by the revolution counter, the mercury switch 52 is through the Cam 42 actuated. This turns on switch 3o in the excitation circuit, which the starting connection of the field winding via the resistor 31 in the operational Connection of the winding to the DC busbars changes. Once the engine has reached the synchronous speed, the second mercury switch is operated, whose setting corresponds to a higher number of revolutions. Through this mercury switch a control relay 23 is operated and it also becomes the power factor relay 35 excited. The relay s3 switches off the magnet winding of the revolution counter, which is thereby stopped and used to control the next starting process Available.

Die Wirkungsweise der Erfindung läßt sich am besten durch die Beschreibung der einzelnen Abschnitte des Anlaßvorganges erläutern. Unter der Voraussetzung, daß die Sammelschienen 1, 8, 17 sowie 56 und 57 unter Spannung stehen, wird der Anlaßvorgang durch Betätigung des Schalters 3 eingeleitet. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen vwi der Sammelschiene i über den Leiter :!, deii Anlaßschalter 3, den Stopschalter 4., die Betätigungsspule 5 eines Nullspannungsrelais 6, den Leiter ; zurück zur Sammelschiene B. Durch das Relais 6 wird der Kontakt 9 und dadurch ein Haltestromkreis für die Erregerspule 5 über die Leitung i o geschlossen. Durch das Nullspannungsrelais 5 wird außerdem der Kontakt i i geschlossen und dadurch eine Verbindung hergestellt von der Sammelschiene i über die Leitung 2, den Kontakt i i, die Betätigungsspule 12 des Hauptschalters 13 zurück zu der Sammelschiene 7. Der Hauptschalter 13 verbindet über die Kontakte 1.1, 15 und 16 die Leitungen 18, ig und 20 des Motors Al mit den Sammelschienen 1, 8 und 17. Die Ständerwicklung A des Motors .'llwird dadurch eingeschaltet. Gleichzeitig mit der Betätigung der Erregerspule 12 des Schalters i 3 wird ein Stromkreis geschlossen von der Leitung i o über die Leitung 2 i, den Ruhekontakt 22 des Steuerrelais 23, den Leiter 2,1, die Spule 25 des Magnets i i i, die Leitung 27 und die Leitung 7 zurück zu der Sammelschiene B.The operation of the invention is best illustrated by the description explain the individual sections of the starting process. Provided, that the busbars 1, 8, 17 and 56 and 57 are under tension, the Starting process initiated by actuating switch 3. This creates a circuit closed vwi of the busbar i via the conductor:!, the starter switch 3, the Stop switch 4th, the actuating coil 5 of a zero voltage relay 6, the conductor ; back to busbar B. Through the relay 6 the contact 9 and thereby a holding circuit for the excitation coil 5 is closed via the line i o. By the zero voltage relay 5 is also the contact i i closed and thereby a connection established from the busbar i via the line 2, the contact i i, the actuating coil 12 of the main switch 13 back to the busbar 7. The main switch 13 connects the lines 18 via the contacts 1.1, 15 and 16, ig and 20 of the motor Al with the busbars 1, 8 and 17. The stator winding A of the motor .'ll be switched on. Simultaneously with the actuation of the Excitation coil 12 of switch i 3, a circuit is closed by the line i o via the line 2 i, the normally closed contact 22 of the control relay 23, the conductor 2.1, the coil 25 of the magnet i i i, the line 27 and the line 7 back to the busbar B.

Nach dem Einschalten derAnkerwicklungA des Motors Al läuft der :Motor an, da in der Dämpferwicklung D eine Wechselspannung induziert wird und außerdem die Feldwicklung F über die Leitungen 28 und 32, den Ruhekontakt 2g des Schalters 3o sowie den Wider stand 3 i geschlossen ist. Durch den jetzt fließenden Motorstrom wird über den Stromwandler33 die Wicklung 34 des Leistungsfaktorrelais 35 erregt. Der Kontakt 36 dieses Relais wird in diesem Zustand des Anlaßverfahrens noch nicht geöffnet.After switching on the armature winding A of the motor A1, the motor runs because an alternating voltage is induced in the damper winding D and also the field winding F via the lines 28 and 32, the normally closed contact 2g of the switch 3o and the resistance was 3 i is closed. Due to the motor current now flowing the winding 34 of the power factor relay 35 is excited via the current transformer 33. The contact 36 of this relay is not yet in this state of the starting process opened.

Sobald der Motor M zu laufen beginnt, wird über die Welle 37 und die beiden Zahnräder 38 und 39 die Kupplung 4o angetrieben. Die beiden Kupplungsteile 40 und 40' sind miteinander in Eingriff, da die Spule 25 der Einschaltvorrichtung 26 der Kupplung eingeschaltet ist. Die Welle 41 steht demnach in Verbindung mit dem Zahnrad 39. Die beiden Nocken 42 und 43 werden auf dem Gewinde der Welle 41 verschoben. Die Ansatzstücke 44 und 45 liegen an der Stange 46 an und hindern die Nocken dadurch am Drehen. Am Ende der Welle 41 sitzt eine Feder 47, die durch den an der Welle 41 befestigten Klotz 49 beim Umdrehen der Welle 41 aufgezogen wird. Die Feder 47 bringt die Welle 41 selbsttätig in ihre Ausgangstellung zurück, sobald die beiden Kupplungsglieder 40 und Io' durch Ausschalten der Wicklung 25 außer Eingrii7 gebracht sind.As soon as the motor M starts to run, the shaft 37 and the two gears 38 and 39, the clutch 4o driven. The two coupling parts 40 and 40 'are in engagement with each other as the coil 25 of the switch-on device 26 the clutch is switched on. The shaft 41 is therefore in connection with the gear 39. The two cams 42 and 43 are on the thread of the shaft 41 postponed. The extensions 44 and 45 rest on the rod 46 and prevent the This causes cams to rotate. At the end of the shaft 41 sits a spring 47, which by the Block 49 attached to the shaft 41 is pulled up when the shaft 41 is turned around. The spring 47 automatically returns the shaft 41 to its starting position as soon as the two coupling members 40 and Io 'by switching off the winding 25 out of engagement are brought.

Sobald der Motor eine bestimmte Zahl von Umdrehungen gemacht hat, betätigt der Nokken 42 mit einem Vorsprung 5o ein Ansatzstück 41 des Quecksilberschalters 52, wodurch folgender Stromkreis geschlossen wird: Von dem Leiter 24 über den Leiter 53, den Quecksilberschalter 52, den Leiter 54, die Erregerwicklung 5 5 des Erregerschalters 3 o, den Kontakt 36 des Leistungsfaktorrelais 35 zu dem Leiter 27. Dadurch wird der Schalter 3o im Erregerkreis umgeschaltet und die Feldwicklung F mit den Gleichstromsammelschienen 56 und 57 verbunden, und zwar über die beiden Kontakte 58 und 59. Über den Kontakt 6o des Schalters 3o wird ein Haltestromkreis für die Wicklung 55 geschlossen.As soon as the motor has made a certain number of revolutions, actuates the cam 42 an extension piece 41 with a projection 5o of the mercury switch 52, thereby completing the following circuit: Von the conductor 24 via the conductor 53, the mercury switch 52, the conductor 54, the Excitation winding 5 5 of the excitation switch 3 o, the contact 36 of the power factor relay 35 to the conductor 27. This switches the switch 3o in the excitation circuit and the field winding F is connected to the DC bus bars 56 and 57, namely via the two contacts 58 and 59. Via the contact 6o of the switch 3o, a Holding circuit for winding 55 closed.

Durch Einschalten der Feldwicklung F erreicht der Motor seine synchrone Drehzahl und arbeitet dementsprechend mit dem Leistungsfaktor i. Der Umdrehungszähler arbeitet jedoch noch weiter, bis nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen der Quecksilberschalter 63 durch den Nocken 43 (Ansatz 61 gegen Ansatz 62) betätigt wird. Über diesen Quecksilberschalter wird folgender Stromkreis geschlossen: Von dem Leiter 53 über den Quecksilberschalter 63, den Leiter 64, die Wicklung 65 des. Leistungsfaktorrelais 35 zu dem Leiter 27. Da der 'Motor im Synchronismus läuft, bleibt der Kontakt 36 des Leistungsfaktorrelais 35 geschlossen. Über den Quecksilberschalter 63 wird außerdem noch die Wicklung 66 des Steuerrelais 23 eingeschaltet. Die Kontakte 67 dieses Relais schließen einen Haltestromkreis für die Wicklung 66, und unmittelbar danach wird der Ruhekontakt 22 geöffnet und dadurch die Spule 25 des Magnets i i i des Umdrehungszählers ausgeschaltet. Durch die Betätigungsvorrichtung 26 werden jetzt die beiden Kupplungsglieder 40 und 4o' außer Eingriff gebracht, so daß die Feder 47 die beiden Nocken 42 und 43 in ihre Ausgangsstellung zurückführt.When the field winding F is switched on, the motor reaches its synchronous speed and works accordingly with the power factor i. However, the revolution counter continues to work until, after a certain number of revolutions, the mercury switch 63 is actuated by the cam 43 (projection 61 against projection 62). The following circuit is closed via this mercury switch: From the conductor 53 via the mercury switch 63, the conductor 64, the winding 65 of the power factor relay 35 to the conductor 27. Since the motor runs in synchronism, the contact 36 of the power factor relay 35 remains closed. The winding 66 of the control relay 23 is also switched on via the mercury switch 63. The contacts 67 of this relay close a holding circuit for the winding 66, and immediately thereafter the normally closed contact 22 is opened and thereby the coil 25 of the magnet ii i of the revolution counter is switched off. The two coupling members 40 and 4o 'are now disengaged by the actuating device 26, so that the spring 47 returns the two cams 42 and 43 to their starting position.

Die Anlaßanordnung nach der Erfindung ist auch zur Wiedersynchronisierung verwendbar. Wenn der Motor aus irgendeinem Grunde außer Tritt fällt, spricht das Leistungsfaktorrelais 35 an und öffnet seinen Kontakt 36.. Dadurch wird die Spule 55 des Feldschalters 3o ausgeschaltet, und es wird der Anlaßstromkreis für die Feldwicklung F hergestellt. Außerdem wird der Kontakt 6o geöffnet. Über den Kontakt 6o wird der Haltestromkreis der. Spule 66 des Steuerrelais 23 geöffnet, und dementsprechend werden die Ruhekontakte 22 dieses Relais geschlossen. Dadurch wird die Spule 25 des Umdrehungszählers geschlossen; der oben beschriebene Anlaßvorgang bringt den Motor wieder in den Synchronismus.The starting arrangement according to the invention is also for resynchronization usable. If for any reason the engine goes out of step, that speaks Power factor relay 35 on and opens its contact 36 .. This causes the coil 55 of the field switch 3o switched off, and it becomes the starting circuit for the field winding F manufactured. In addition, contact 6o is opened. Via contact 6o the Holding circuit of the. Coil 66 of the control relay 23 is open, and accordingly the normally closed contacts 22 of this relay are closed. This makes the coil 25 of the revolution counter closed; the starting process described above brings the Motor back into synchronism.

Durch die erfindungsgemäße Anlaßanordnung kann nicht nur das Einschalten der Felderregung, sondern auch die Steuerung der Primärspannung des Motors von dem Umdrehungszähler abhängig gemacht werden. Synchronmotoren, welche mit einer niedrigen Spannung angelassen und dann auf die volle Spannung umgeschaltet werden, können entweder vor oder nach Erreichen der vollen Spannung synchronisiert werden. Die Wirkungsweise der Anlaßanordnung der Erfindung ist für diese Form des Anlassens genau die gleiche, wie vorher beschrieben wurde.The starting arrangement according to the invention not only enables switching on the field excitation, but also control the primary voltage of the motor from the Revolution counter can be made dependent. Synchronous motors, which with a low Voltage can be left on and then switched to full voltage either before or after reaching full voltage. the The operation of the starting arrangement of the invention is for this form of starting exactly the same as previously described.

In Fig.5 ist diese Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Nocken 43, welcher den Quecksilberschalter 63 steuert, ist auf der Welle 41 so angeordnet, daß der Quecksilberschalter 63 betätigt wird, nachdem die Gleichstromerregung der Feldwicklung F eingeschaltet worden ist. Der Quecksilberschalter 63 steuert wiederum die Einschaltung des Relais 23 und der Wicklung 65 des Leistungsfaktorrelais 35. Durch das Relais 23 wird bei der Anordnung nach Fig. 5 zusätzlich noch der Kontakt 83 geschlossen.This embodiment of the invention is shown in FIG. Of the Cam 43, which controls the mercury switch 63, is arranged on the shaft 41 so that that the mercury switch 63 is operated after the DC excitation of the Field winding F has been switched on. The mercury switch 63 controls in turn the switching on of the relay 23 and the winding 65 of the power factor relay 35. In the arrangement according to FIG. 5, the relay 23 also provides the contact 83 closed.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß der Anlaßvorgang bis zu dem Punkt fortgeschritten ist, wo der Hauptschalter betätigt bzw. der Kontakt i i des Relais 5 geschlossen wird. Dieser Kontakt i i schließt einen Stromkreis über den Leiter 70, die Spule 71 des Schalters 72 zu dem Leiter 27. Der Schalter 7 2 schließt die Kontakte 73, 74 und 75 und verbindet dadurch die Ankerwicklung A des Motors M mit den Sammelschienen 1, 8 und 17 über die Wicklungen 79, 8o und 81 des Autotransformators. Der Schalter 72 öffnet außerdem die Ruhekontakte 76, 77 und 78 in der unmittelbaren Verbindung der Leiter 18, i9 und 2o mit der Ankerwicklung des Motors.To explain the mode of operation, it is assumed that the starting process has progressed to the point where the main switch is actuated or the contact ii of the relay 5 is closed. This contact ii closes a circuit via the conductor 70, the coil 71 of the switch 72 to the conductor 27. The switch 7 2 closes the contacts 73, 74 and 75 and thereby connects the armature winding A of the motor M to the busbars 1, 8 and 17 across windings 79, 8o and 81 of the autotransformer. The switch 72 also opens the normally closed contacts 76, 77 and 78 in the direct connection of the conductors 18, i9 and 2o to the armature winding of the motor.

Sobald der Kontakt 83, wie oben beschrieben, geschlossen wird, wird ein Stromkreis von dein Leiter 70 über den Leiter 82, den Kontakt 83, den Leiter 84 zum Leiter 27 geschlossen, und es wird dadurch die Betätigungsspule 71 des Schalters 72 ausgeschaltet bzw. kurzgeschlossen. Der Autotransformator wird dadurch ausgeschaltet, und die Kontakte 76, 77 und 78 schließen den Motor an seine volle Spannung an.As soon as the contact 83, as described above, is closed, a circuit is closed from your conductor 70 via the conductor 82, the contact 83, the conductor 84 to the conductor 27, and the actuating coil 71 of the switch 72 is thereby switched off or short-circuited . The autotransformer is thereby switched off and the contacts 76, 77 and 78 connect the motor to its full voltage.

In Fig.6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Induktionsmotor M' dargestellt. Da der Motor keine Erregerwicklung besitzt, ist in diesem Fall der zweite Quecksilberschalter 63 nicht notwendig. Die Funktion des Überganges von der kleinen Spannung auf die höhere Spannung ist genau die gleiche wie in Fig.5. Eine genauere Beschreibung ist daher nicht erforderlich. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß es sich bei den dargestellten Schaltungen nur um Ausführungsbeispiele handelt und daß die Anordnung nach Fig.6 auch mit einem zusätzlichen Quecksilberschalter arbeiten kann, der dazu dient, einen Widerstand im Sekundärkreis des Induktionsmotors zu steuern.In Figure 6 is an embodiment of the invention in connection with an induction motor M '. Since the motor does not have an excitation winding, the second mercury switch 63 is not necessary in this case. The function the transition from the low voltage to the higher voltage is exactly the same as in Fig. 5. A more detailed description is therefore not necessary. However, it is it should be noted that the circuits shown are only exemplary embodiments acts and that the arrangement according to Fig.6 also with an additional Mercury switch can work, which serves to create a resistance in the secondary circuit of the induction motor.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for automatic starting of AC motors, in particular synchronous motors, in which automatically from during the starting process a starting circuit is switched to an operating circuit, characterized in that that the time of switching from a device to counting the since the beginning of starting is made dependent on the number of revolutions covered by the engine. Facility according to claim i, characterized in that simultaneously with the activation of the Starting circuit of the engine has an electromagnetically controlled clutch between the Motor shaft and a mechanical revolution counter switched on and after completion the starting process is switched off again and that the revolution counter through a spring wound up during the running time is moved back into its starting position will.