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Anordnung zur Beseitigung der selbsterregten Pendelungen bei Gleichlaufantrieben
Um zwei Motoren bzw. Arbeitswellen bei verschiedenen Lasten in Gleichlauf zu halten,
bedient man sich der sog. Gleichlaufantriebe der elektrischen Welle. Diese wird
durch die ständer- und läuferseitige Parallelschaltung zweier gleicher Asynchronmotoren
hergestellt, die symmetrisch, d. h. bei mehrphasigen Motoren auch im gleichen Drehsinn,.
gespeist werden und als Synchronisiermaschinen arbeiten. Bei dieser Schaltung können
wegen des gemeinsamen Läuferstromes -die Drehmomentdifferenzen zweier Antriebe durch
ein synchronisierendes Moment aufgenommen werden, das direkt von dem jeweiligen
Schlupf. der Synchronisiermaschinen abhängig ist.
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Die beschriebene Anordnung zeigt nun bei großem Schlupf eine starke
Neigung zu selbsterregten Pen.delungen, so daß sie nur für kleine Schlüpfe, d. h.
für mitlaufendes Feld verwendet werden kann, wo wiederum das synchronisierende Moment
sehr klein ist. Beim Hochlauf des Aggregates treten stets die störenden Schwingungserscheinungen
auf. Da nun das synchronisierende Moment mit abnehmendem Schlupf erheblich geringer
wird, so besteht auch hinsichtlich der Ausnutzung der Synchronisiermotoren ein bedeutsamer
Nachteil.
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Die Erscheinung der selbsterregten Pendelungen ist auf das Vorhandensein
negativer Dämpfungen zurückzuführen, die dann gegeben sind, wenn einem Schwingungssystem
bei zunehmender Geschwindigkeit ein anwachsender Antrieb in der Bewegungsrichtung
erteilt wird. Maßgebend für die Pendelerscheinungen sind u. a. die Größe der äußeren
Reibungswiderstände und derTrägheitsmomente. Dies trifft auch für den schwingungsfähigen
Rotor eines gewöhnlichen Asynchronmotors zu, wenn der Schlupf größer als der Kippschlupf
ist (Fig. z), weil in diesem Gebiet bei zunehmender Drehzahl auch das Moment zunimmt.
Vgl. hierzu die Ausführungen im Jahrbuch der AEG-Forschung Folge II, 194o
über
Selbsterregte Pendelungen einer elektrischen Welle.
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Bei Gleichlaufantrieben treten nun bei Lastwinkeln außer dem synchronisierenden
-loinent auch noch asynchrone Momente in den einzelnen Synchronisierinotoren auf,
wodurch bei großem Schlupf ebenfalls negative Dämpfungen hervorgerufen werden.
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Erfindungsgemäß «erden nun die selbsterregten Pendelungen bei Gleichlaufantrieben,
bei denen die in Gleichlauf zu haltenden Wellen mit primär- und sekundärseitig elektrisch
parallel geschalteten asynchronen Synchronisierinaschinen gekuppelt sind, dadurch
beseitigt, daß die Läufer der Synchronisiermaschinen zwei Wicklungen verschiedener
Streureaktanz besitzen. und daß entweder in jedem Läufer die zwei Wicklungen parallel
geschaltet oder die Wicklungen gleicher Realtanz der einzelnen Läufer gegeneinander
geschaltet sind. Diese Maßnahme hat zur Folge, dal') bei entsprechender Auslegung
der Realtanzen im Betriebspunkt der Synchronisierniaschinen die Drelimonientdrelizahlkennlinie
finit wachsender Drehzahl abfällt (Fig. 2)- Die dargestellte Charakteristik weist
die bekannte Form der Drehmomentkennlinie eines Doppelnutmotors auf, deren Kennzeichen
eine Drehmoinenterhöhung im Anlauf und unter gewissen Voraussetzungen in der Auslegung
der Stabwicklung eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Sattelbildung sind. Solche
Einsattelungen sind beim Doppelnuttnotor unerwünscht, da sie eine Verschlechterung
der Anlaufverhältnisse bedeuten. Im Gegensatz hierzu -wird bei der Erfindung durch
geeignete Auslegung eine möglichst große Einsattelung erstrebt, da nunmehr im Bereiche
großen Schlupfes mit zunehmender Drehzahl ein starkes Absinken des Drehmomentes
eintritt, so daß die er-vünschte stark positive Dämpfung erreicht wird. Diese Charakteristik
kann man dadurch erhalten, (laß die Läuferwicklungen in Doppelnuten eingelegt werden.
Die Verschiedenartigkeit der Wicklungsreaktanzen wird gemäß Fig. 3 durch die Anordnung
des Streuschlitzes zwischen den beiden Wicklungen Tfji und UI'. erreicht. Die beiden
Wicklungen jedes Läufers können entweder nach Fig. j, parallel geschaltet und finit
drei abgehenden Leitungen mit den entsprechenden Leitungen des bzw. der anderen
Läufer der Svnclironisierniaschinen verbunden sein. Auf die Parallelschaltung kann
bei gleichbleibender Wirkung dann verzichtet ---erden, -wenn die Wicklungen gleicher
Recktanz der einzelnen Läufer nach Fig. 5 gegeneinander geschaltet sind. Wie aus
Fig.2 hervorgeht, besteht nunmehr -im Bereiche großen Schlupfes ein Absinken des
Antriebes in der Bewegungsrichtung bei zunehmender Geschwindigkeit. Man wird zweckmäßig
die Welle für Schlüpfe gröi',er als eins verwenden (Lauf gegen das Feld) und erhält
bei starker Einsattelung der Drehmomentenkennlinie eine erwünschte stark positive
Dämpfung der Welle bei größtem synchronisierenden Moment. Außerdem ergibt` sich
der Vorteil, daß das synchronisierende Moment für das Schlupfintervall s - i bis
s = 2 nahezu konstant bleibt, während es bei s = i bis s = o auch auf den Wert 1;u11
absinkt.
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Als Gegenmaßnahme gegen das Pendeln von Gleichlaufantrieben hat man
versucht. die Pendelerscheinungen durch Einschalten von Ohmschen Widerständen in.
die Läuferkreise zu beseitigen, indem man die Energie in den Widerständen vernichtete.
Durch diese Maßnahme erzielte man zwar eine gewisse Dämpfung der'Pendelungen, völlig
beseitigen ließen sich diese Erscheinungen nicht. Die Einschaltung des Widerstandes
hat lediglich zur Folge, daß der Arbeitspunkt im Kreisdiagramm in ein Gebiet weniger
stark negativer Dämpfungen gelegt wird, ohne jedoch die kreisförmige Ortskurve des
Primärstromes zu verändern. Da außerdem durch das Einschalten der Ohtnschen Widerstände
das synchronisierende Moment eine erhebliche 1'erringerung erfährt, war man gezwungen,
zur Übertragung einer bestimmten Leistung die Synclironisiermotoren sehr viel größer
auszulegen. Auch die ebenfalls bekannte Einschaltung von Drosselspulen in den Läuferkreis
hat kein anderes Ergebnis als die Verschlechterung des Kreisdiagrammes. Der Arbeitskreis
wird kleiner und damit sinkt das svnclirotiisieretide -Moment.