DE892159C

DE892159C - Gleichlaufanordnung fuer Induktionsmotoren

Info

Publication number: DE892159C
Application number: DES3283D
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl-Ing Schmutz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-01-21
Filing date: 1940-01-21
Publication date: 1953-10-05

Description

Gleichlauf anordnung für Induktionsmotoren Es ist bekannt, Induktionsmotoren dadurch im Gleichlauf zu halten, daß sie s.tänder- und läuferseitig miteinander elektrisch verbunden werden. Bei Zurückbleiben oder Voreilen eines der Motoren fließen zwischen ihnen. synchronisierende Ausgleichsströme. In der Nähe des Synchronismus sind die Ausgleichsströme und das synchrone Moment am kleinsten. Wenn zur Synchronisierung besondere mit den im Gleichlauf zu haltenden Motoren gekuppelte Hilfsmaschinen verwendet werden, kann man diese gegen ihr Drehfeld laufen lassen und dadurch ihre Annäherung an den Synchronismus vermeiden. Sind dagegen die im Gleichlauf zu 'haltenden Hauptmotoren unmittelbar miteinander verbunden, so ist dieser Ausweg nicht gangbar. Nach der Erfindung wird die der Gleichlaufhaltung nachteilige Annäherung an den Synchronismus dadurch verhindert, daß die Motoren betriebsmäßig mit künstlich erhöhtem Schlupf laufen. Dies kann mit verschiedenen Mitteln bewirkt werden.
In Fig. r der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schaltbild wiedergegeben, bei dem zur Schlupferhöhun:g Widerstände dienen. Die beiden Motoren a und b sind parallel an das speisende Netz RSTO angeschlossen, wobei zwei Ständerphasen u, v in V-Schaltung an die Netzphasen R und S geschaltet sind, während die dritte Phase über einen Umschalter c je nach der gewünschten Drehrichtung im einen oder anderen Sinn zwischen die dritte Netzphase T und die Nullleitung ö gelegt ist. Die Läufer',der beiden Motoren sind über die Schleifringe durch die Synchronisierleitung d miteinander verbunden. An diese Leitung sind nach der Erfindung über- -einen Schalter e Belastungswiderstände f angeschlossen, wodurch der Läuferkreis beider Motoren im Dauerbetrieb belastet ist. Zur Erhöhung des synchronen Drehmomentes können sowohl Ohmsche wie induktive Widerstände im Läuferkreis dienen.
Nach der Erfindung können ferner die Motoren durch zusätzliche mechanische Belastung, also durch äußere Bremsung, auf eine wesentlich unter dem Synchronismus liegende Drehzahl abgebremst werden. Die Betriebsdrehzahl kann so z. B. .auf 2/3 der synchronen Drehzahl gehalten werden. Die. äußere Bremsung hat gegenüber der Erhöhung des Läuferwiderstandes den Vorteil, daß die .Drehzahl weniger von Schwankungen des Nutzdrehmomentes abhängig wird.
Eine solche Abbremsung kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Motoren mit Luftflügeln gekuppelt werden, die ein mit der Drehzahl quadratisch zunehmendes Bremsmoment entwickeln. Eine ähnliche Bremswi.rkung-hat eine elektrische Wirbelstrombremse oder *elektrodynamische Bremse, z. B. in Form eines in einem Gleichstromfeld drehbaren Kurzschlußläufers.
Als weiteres Hilfsmittel für die Verbesserung des Gleichlaufs kann die Ausbildung der Motordrehfelder als elliptische Drehfelder dienen. Dies ist in einfacher Weise schon durch eine geeignete Bemessung der Motorwicklung zu erreichen. Bei der in Fig. z dargestellten Schaltung werden beispielsweise die an den Umschalter c angeschlossenen Phasenwicklungen derart entworfen, .daß der von ihnen erzeugte magnetische Wechselfluß geringer ist, während die anderen Phasenwicklungen für einen möglichst hohen Fluß bemessen sind. Der Motor führt also zwei zeitlich und räumlich um 9o° versetzte und verschieden große Magnetflüsse. Das resultierende. elliptische Drehfeld kann man in ein, mitläufiges, und ein gegenläufiges Kreis@drehfeld zerlegt denken.
Bei synchronem Lauf würde das mitläufige Drehfeld im Läufer zwar keine Spannung mehr induzieren, jedoch schneidet das geigenläufige Drehfeld den Läufer mit doppelter Drehgeschwindigkeit, so daß hierdurch ein nie Motoren, synchronisierende Drehmoment entsteht. Eine andere Wirkung des gegenläufigen Drehfeldes ist die, daß es eine zusätzliche Bremsung hervorbringt und so .den Schlupf vergrößert. Dies, bewirkt wiederum; daß der mitläufige Fluß ebenfalls eine zur Synchronhaltung beitragende Spannung im Läufer erzeugt.
Bringt man zur Erzeugung des elliptischen Drehfeldes in der einen Ständerachse einen großen und in der dazu senkrechten Ständerachse einen kleinen Magnetfluß hervor, so wird die eine Wicklung von kleinem Strom durchflossen und nicht voll ausgenutzt. Dies kann man vermeiden, wenn man in beiden zueinander räumlich senkrechten Achsen angenähert gleich große Magnetflüsse 0, und erzeugt,-die jedoch nach Fig. 2 zeitlich in der Phase nicht um,9o°, wie .es. ihrer räumlichen Lage entspricht, sondern um einen kleineren Winkel verschoben sind. Man erhält dann ebenfalls verschier dene Größen des gegen- und des mitläufigen Drehfeldes Og und 0m, wie Fig. 3 zeigt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ergibt sich durch. Abänderung der Schaltung Fig. z, indem die Wicklungsphase %ur, z nicht an die Spannung TO oder 0T, sondern an die Spannung RD bzw. 0R angeschlossen wird. Die Flüsse in beiden Wicklungsteilen sind also wie die Spannungen RS und R0 zeitlich um 3o° verschoben.
Ein weiteres Mittel zur wirksamen Synchronisierung bildet die Einführung einer fremden Frequenz oder der Frequenz 0, insbesondere in Form eines Gleichfeldes. Ein solches erzeugt auch bei Synchronismus eine Läuferspannung, die den synchronen Lauf fördert. Es bewirkt gleichzeitig eine vorteilhafte, zusätzliche Bremsung und vergrößert den Schlupf, so daß auch das mitläufige Feld zum synchronen Lauf beiträgt. Das Gleichfeld kann entweder nur während der Verstellung oder auch beim Auslauf bz.w. dauernd vorhanden sein, wobei in den letzteren Fällen eine erwünschte zusätzliche Bremsung während des Laufs vorhanden .ist. Auch hier kann ein elliptisches Drehfeld vorteilhaft sein, wie es .durch die Schaltungen Fig.4 oder 5 erreicht wird.
Nach Fig.4 sind in die Netzzuleitungen der Wicklungsphasen zt, v .durch Widerstände r überbrückte Gleichrichter g eingeschaltet.
Nach Fig. 5 liegt ein solcher Gleichrichter g mit Überbrückungswiderstand r in einer Zuleitung zwischen. Wicklungsphase w, z und Umschalter c. Die Schaltungen entsprechen im übrigen .der Fig. r mit der Änderung, daß die beiden Wicklungsteile an die gegeneinander um 3o° phasenverschobenen Spannungen RS und R0 angeschlossen sind. Als Gleichrichter dienen zweckmäßig Trockengleichrichterzellen oder Sätze von solchen.
Die Gleichrichter g können auch nach Fig. 6 über einen Wandler t fremdgespeist sein. Die Widerstände r sind zweckmäßig regelbar.
In der Schaltung nach Fig. 6 wird außerdem ein Teil des Läuferstromes durch einen parallel zu einem Teil des Läuferwiderstandes f geschalteten Gleichrichter g' gleichgerichtet. Dies erhöht die Bremswirkung und verkürzt den Auslaufweg der Motoren. Nach dem Auslaufen stellen sich deren Läufer so ein, .daß der vom Gleichrichter g' aufgenommene Strom praktisch null wird. Diese Stellung wird nur annähernd erreicht, wenn zwischen den Läufern Reibungsmomente bestehen. Der Gleichrichter g' kann mittels .des Schalters h ein-und ausgeschaltet werden. Sein Stromkreis kann auch über einen mit dem Umschalter c gekuppelten Sehalter .geführt sein, der nur bei offenem Umschaltergeschlossen äst, so däß die Bremswirkung nur bei abgeschalteter Wicklungsphase w, z möglich ist.
Es kann auch eine Gleichspannung aus einer fremden H,ilfsspannungsquelle, z. B. einer Batterie, eingeführt werden, um insbesondere beim Wegfallen der Wechselspannung einen synchronen Auslauf zu ermöglichen.
Die beschriebenen Mittel können miteinander in verschiedener Weise kombiniert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichlauf anordnung für Induktionsmotoren mit ständer- und läuferseitiger Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren betriebsmäßig mit künstlich erhöhtem Schlupf laufen.
2. Gleichlaufanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß :der Läuferkreis im Dauerbetrieb durch besondere Ohmsche oder induktive Widerstände belaatet ist.
3. Gleichlaufanordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren durch zusätzliche mechanische Belastung auf eine wesentlich unter dem Synchronismus (z. B. auf 2/3 .der synchronen Drehzahl) liegende Drehzahl abgebremst werden. q..
Gl@eichlaufanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren mit sie bremsenden Luftflügeln verbunden sind.
5. Gleichlaufanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren mit elektrodynamischen oder Wirbelstrombremsen versehen sind.
6. Gleichlaufanordnung nach Anspruch 7 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Motoren elliptische Drehfelder hervorgebracht ,werden.
7. Gleichlaufanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierenden Wicklungen jedes Motors ungleich bemessene Wicklungsphasen haben, die verschieden große Magnetflüsse hervorbringen. B.
Gleichlauf anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daßdie Wicklungsphasen der Motoren derart bemessen und an das Netz angeschlossen sind, daß sie im wesentlichen gleiche Magnetflüsse hervorbringen, aber gegeneinander zeitlich um einen anderen Winkel phasenverschoben sind, als ihrer räumlichen Lage entspricht.
9. Gleichlaufanordnung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Motoren eine fremde Frequenz oder die Frequenz Null eingeführt wird. io.
Gleichlaufanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren zusätzlich mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem Wechselstrom erregt werden. i i.
Gleichlaufanordnung nach Anspruch 9 oder io, dadurch gekennzeichnet, daß in mindesten.s einer Wicklungsphase der Motoren ein Gleichrichter, z. B. ein Trockengleichrichter, liegt.
12. Gleichlaufanordnung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichrichter ein zweckmäßig regelbarer Widerstand parallel geschaltet ist.
13. Gleichlaufanordnuug nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Läuferstromes der Motoren gleichgerichtet wird. 14.. Gleichlaufanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Teil .des den Motoren -gemeinsamen Läuferwiderstandes ein Gleichrichter liegt.