DE892159C

DE892159C - Synchronization arrangement for induction motors

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.Synchronous arrangement for induction motors It is known induction motors to keep them in sync with each other on the stator and rotor sides be electrically connected. If one of the motors is lagging behind or leading, it will flow between them. synchronizing equalizing currents. Close to synchronism the equalizing currents and the synchronous torque are the smallest. When to sync special auxiliary machines coupled with the motors to be kept synchronized are used you can let them run against their rotating field and thereby bring them closer together to avoid synchronism. On the other hand, are the main motors to be kept in synchronism directly connected with one another, this way out is not feasible. After Invention is the approach to synchronism, which is detrimental to maintaining synchronism this prevents the motors from operating with artificially increased slip to run. This can be accomplished by a variety of means.

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.In Fig. R of the drawing, an embodiment of the invention is shown in the circuit diagram, in which the slip increase: g resistors are used. The two motors a and b are connected in parallel to the supply network RSTO, with two stator phases u, v being connected to the network phases R and S in a V connection, while the third phase is via a switch c in one or the other depending on the desired direction of rotation another sense is placed between the third network phase T and the neutral line ö. The rotors' of the two motors are connected to one another via the slip rings by the synchronization line d. According to the invention, load resistors f are connected to this line via a switch e, as a result of which the rotor circuit of both motors is loaded in continuous operation. Both ohmic and inductive resistances in the rotor circuit can be used to increase the synchronous torque.

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.According to the invention, the motors can also be equipped with additional mechanical Load, i.e. through external braking, is significantly below the synchronism speed can be decelerated. The operating speed can be so z. B.. To 2/3 the synchronous speed can be maintained. The. has external braking compared to the Increasing the rotor resistance has the advantage that the .Speed less fluctuations of the useful torque is dependent.

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.Such a deceleration can be achieved in a simple manner by that the motors are coupled with air blades that are square with the speed develop increasing braking torque. An electrical one has a similar braking effect Eddy current brake or * electrodynamic brake, e.g. B. in the form of one in a DC field rotatable squirrel cage.

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.As a further aid for improving the synchronization, the formation of the motor rotating fields serve as elliptical rotating fields. This is in this can be easily achieved through a suitable dimensioning of the motor winding. In the circuit shown in FIG. Z, for example, those on the changeover switch c connected phase windings designed in such a way that the generated by them alternating magnetic flux is less, while the other phase windings for one the highest possible flow are measured. So the engine performs two things in time and space Magnetic fluxes of different sizes offset by 90 °. The resulting. elliptical The rotating field can be broken down into a parallel and an opposing circle @ rotating field think.

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.In the case of synchronous running, the rotating field in the rotor would not rotate Induce more tension, but the violin rotating field cuts the runner with double the speed of rotation, so that a never synchronizing motor Torque arises. Another effect of the opposing rotating field is that it produces additional braking and thus increases the slip. This, causes in turn; that the concurrent flow also contributes to keeping it synchronized Tension generated in the rotor.

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.If, in order to generate the elliptical rotating field, a large magnetic flux is produced in one stator axis and a small magnetic flux in the stator axis perpendicular thereto, a small current flows through one winding and is not fully utilized. This can be avoided if one generates approximately equal magnetic fluxes 0, and, in both axes that are spatially perpendicular to one another, -which, however, according to FIG. corresponds to their spatial position, but are shifted by a smaller angle. One then also obtains various sizes of the opposing and concurrent rotating fields Og and 0m, as shown in FIG. 3. Such an embodiment results from. Modification of the circuit Fig. Z, in that the winding phase% ur, z is not connected to the voltage TO or 0T, but to the voltage RD or 0R. Like the voltages RS and R0, the fluxes in both parts of the winding are shifted by 30 ° over time.

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.Another means of effective synchronization is introduction a foreign frequency or the frequency 0, in particular in the form of a constant field. This also generates a rotor voltage in the case of synchronism, which corresponds to the synchronous Run promotes. At the same time, it brings about advantageous, additional braking and increases the slip, so that the moving field also contributes to synchronous running. The constant field can either only be used during the adjustment or also during the run-out respectively. be permanently present, in the latter cases a desired additional Braking is present during the run. An elliptical rotating field can also be used here be advantageous, as it .by the circuits Fig.4 or 5 is achieved.

Nach Fig.4 sind in die Netzzuleitungen der Wicklungsphasen zt, v .durch Widerstände r überbrückte Gleichrichter g eingeschaltet.According to Figure 4 the winding phases are zt in the mains supply leads, v g switched .by resistors r bridged rectifier.

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.According to FIG. 5, such a rectifier g with a bridging resistor r is located in a supply line between. Winding phase w, z and changeover switch c. The circuits otherwise correspond to FIG. 1 with the change that the two winding parts are connected to the voltages RS and R0 which are phase-shifted by 30 ° with respect to one another. Dry rectifier cells or sets of such cells are expediently used as rectifiers.

Die Gleichrichter g können auch nach Fig. 6 über einen Wandler t fremdgespeist sein. Die Widerstände r sind zweckmäßig regelbar.The rectifiers g can also be externally fed via a converter t according to FIG be. The resistances r are expediently adjustable.

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.In the circuit according to FIG. 6, part of the rotor current is also by a rectifier connected in parallel to part of the rotor resistance f g 'rectified. This increases the braking effect and shortens the run-out distance Engines. After the run-out, their runners adjust themselves in such a way that that of the rectifier g 'consumed current is practically zero. This position is only approximated, if there is a moment of friction between the runners. The rectifier g 'can by means of . of switch h can be switched on and off. His circuit can also have a Sehalter coupled to the changeover switch c, which is only closed when the changeover switch is open est, so that the braking effect is only possible when the winding phase w, z is switched off is.

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.It can also be a direct voltage from an external high voltage source, z. B. a battery to be introduced in particular when omitted the AC voltage to enable a synchronous run-out.

Die beschriebenen Mittel können miteinander in verschiedener Weise kombiniert werden.The means described can interact with one another in various ways be combined.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Synchronous arrangement for induction motors with stator and rotor side connection, characterized in that the motors run operationally with artificially increased slip.

2. Synchronous arrangement according to Claim i, characterized in that: the rotor circuit in continuous operation by special Ohmic or inductive resistances are loaded.

3. Synchronization arrangement according to claim i or 2, characterized in that the motors by additional mechanical Load on a significantly below the synchronism (e.g. on 2/3. Of the synchronous Speed) lying speed can be braked. q ..

Smooth running arrangement according to claim 3, characterized in that the motors are connected to air blades braking them are.

5. synchronization arrangement according to claim 3, characterized in that the motors are provided with electrodynamic or eddy current brakes.

6. Synchronization arrangement according to claims 7 to 5, characterized in that elliptical rotating fields in the motors spawned.

7. synchronization arrangement according to claim 6, characterized in that that the inducing windings of each motor unequal dimensioned winding phases that produce magnetic fluxes of different sizes. B.

Synchronization arrangement according to claim 6, characterized in that the winding phases of the motors are in such a sized and connected to the network that they have essentially the same magnetic flux but are shifted in phase from one another by a different angle than corresponds to their spatial location.

9. synchronization arrangement according to claim i to 8, characterized in that an external frequency or the Frequency zero is introduced. ok

Synchronization arrangement according to Claim 9, characterized in that characterized in that the motors are additionally operated with direct current or rectified Alternating current are excited. i i.

Synchronization arrangement according to claim 9 or io, characterized characterized that in at least one winding phase of the motors a rectifier, z. B. a dry rectifier is located.

12. synchronization arrangement according to claim i i, characterized in that the rectifier has an appropriately controllable resistor is connected in parallel.

13. Synchronization arrangement according to claim i to 12, characterized characterized in that part of the rotor current of the motors is rectified. 14 .. synchronization arrangement according to claim 13, characterized in that parallel to part of the rotor resistance common to the motors, a rectifier lies.