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Elektrische Bremsung von Asynchronmotoren Für Fahrzeugantriebe werden
vielfach Motoren mit Kurzschlußläufern verwendet, da diese gegenüber Synchronmaschinen
die bekannten Vorteile des einfacheren und damit betriebssichereren Aufbaus sowie
der leichteren Umsteuerbarkeit aufweisen. Liegen schwierige Umsteuerverhältnisse
vor, wie dies z. B. bei elektrischen Schiffsantrieben der Fall ist, bei denen die
Asynchronmotoren lange Zeit mit beträchtlichem Schlupf gegen das Drehfeld laufen
müssen, bis die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und damit die Gegenkraft abgesunken
ist, dann beobachtet man, daß in der Kurzschlußwicklung des Motors eine erhebliche
Wärme entwickelt wird. Die Folge hiervon ist, daß die Motoren reichlich bemessen
werden müssen, um einem Überschreiten des zulässigen Maßes der Erwärmung vorzubeugen.
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Aus diesem Grunde wurden Einrichtungen bereits entwickelt, bei denen
die beim Abbremsen frei werdende Wärme nicht im Motor zur Auswirkung kommt, sondern
nach außen abgegeben wird. Zu diesem Zweck läßt man z. B. beim Abbremsen eines Schiffes
die Motoren als Generatoren auf Widerstände arbeiten. Bei Verwendung von Synchronmaschinen
geschieht dies bekanntermaßen dadurch, daß die erregten Maschinen ständerseitig
auf Widerstände geschaltet werden. Bei Kurzschlußläüfermotoren ist ein solches Abbremsen
nur unter bestimmten Voraussetzungen möglich, und
zwar nur, solange
die Motoren am Netz der sie speisenden Generatoren liegen. Eine zweite Möglichkeit
ist dann gegeben, wenn die Motoren durch an ihren Ständerklemmen liegende Kondensatoren
erregt werden, also die notwendige Blindstromversorgung sichergestellt ist. Arbeiten
die Synchronmaschinen parallel mit den Generatoren, so muß in Kauf genommen werden,
daß beim Abbremsen beide Maschinengruppen, also auch die Generatoren, abgebremst
werden, wodurch in den Widerständen eine unnötige große Wärmemenge entwickelt wird.
Das Abbremsen bei parallel zu den Motorständerwicklungen liegenden Kondensatoren
ist jedoch nicht bis zu ganz kleinen Drehzahlen durchführbar, da bei niederen Frequenzen
die Blindstromleistung der Kondensatoren für die erforderliche Erregung nicht mehr
ausreicht.
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Die vorbezeichneten Schwierigkeiten beim generatorischen Bremsen eines
Kurzschlußläufermotors werden nach der Erfindung dann vermieden, wenn man auf dem
Läufer des Motors außer dem Kurzschlußkäfig in an sich (in anderem Zusammenhang)
bekannter Weise zusätzlich eine ein- oder mehrphasige Hilfserregerwicklung anordnet.
Diese zusätzliche Erregerwicklung ist erfindungsgemäß im normalen Betrieb durch
eine Schaltvorrichtung kurzgeschlossen und unterstützt die eigentliche Kurzschlußwicklung.
Im Bremsbetrieb hingegen wird die zusätzliche Wicklung über die gleiche Schaltvorrichtung
durch Gleichstrom erregt, wodurch der Asynchronmotor vorübergehend zur Synchronmaschine
wird und auf Bremswiderstände arbeitet. Da die zusätzliche Erregerwicklung vom Gleichstrom
nur verhältnismäßig kurze Zeit, d. h. nur während des Bremsens beansprucht wird,
kann sie mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand an Kupfer hergestellt werden.
Es genügt für eine wirksame Bremsung, wenn mit der Hilfserregerwicklung nur ein
Teil, z. B. ein Drittel bis zwei Drittel des normalen Maschinenfeldes erzeugt wird.
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Bei einem elektrischen Schiffsantrieb, der mit asynchron anlaufenden
und im normalen Betrieb synchron laufenden Propellermotoren arbeitet, ist es schon
bekannt, zum Zweck des Umsteuerns eine erhöhte Gleithstromerregung für die Feldwicklung
des Generators einzuschalten, während die Motorwicklung in dieser Zeit zur Erhöhung
des Drehmomentes kurzgeschlossen wird. Bei Erreichen der normalen Geschwindigkeit
wird der Motor wieder durch Gleichstrom erregt und dadurch synchronisiert. Die Bremsung
erfolgt hier nicht durch Gleichstrom, sondern durch Gegenstrom.
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In Fig. I ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit
I ist der dreiphasig bewickelte Ständer des Asynchronmotors bezeichnet, der entweder
im normalen Betrieb über den Schalter 2 an die Generatoren angeschlossen wird oder
aber im Bremsbetrieb über den Schalter 3 mit den Widerständen 4 verbunden werden
kann. Der Läufer 5 des Motors besitzt außer dem Kurzschlußkäfig 6 für den normalen
Betrieb des Motors zusätzlich die einphasige Erregerwicklung 7, deren Anschlüsse
zu Schleifringen 8 geführt sind. Die zusätzliche Erregerwicklung 7 kann im normalen
Betrieb zur Unterstützung des Kurzschlußkäfigs 6 ebenfalls kurzgeschlossen werden,
und zwar durch Umlegen des Schalters 9 in die linke Schaltstellung. Im Bremsbetrieb
wird der Schalter nach rechts gelegt und an die Gleichstromquelle angeschlossen,
so daß über die Schleifringe 8 die zusätzliche Erregerwicklung 7 mit Gleichstrom
gespeist wird. Wie schon erwähnt, unterstützt die kurzgeschlossene Erregerwicklung
7 im normalen Betrieb den asynchronen Lauf. Da diese Wicklung jedoch nur eine Einphasenwicklung
ist, ergeben sich ein ungleichmäßiges Drehmoment und zusätzliche Verluste.
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Dies kann vermieden werden, wenn man den Läufer der Maschine so wie
in Fig. 2 schematisch dargestellt auszubilden. Er trägt außer dem Kurz-Gleichstrom
zu erregenden Wicklung 7 ist dort noch eine senkrecht zu ihr angeordnete gleichartige
Wicklung Io beigegeben. Die Wicklung Io ist dauernd kurzgeschlossen, während die
Erregerwicklung 7 nur im normalen Betrieb kurzgeschlossen wird, im Bremsbetrieb
jedoch gleichstromerregt ist.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Läufer der Asynchronmaschine
so wie in Fig. 3 dargestellt ausbilden. Er trägt außer dem Kurzschlußkäfig eine
regelrechte Dreiphasenwicklung II, die zur Unterstützung des asynchronen Laufes
im normalen Betrieb ebenfalls kurzgeschlossen werden kann, im Bremsbetrieb jedoch
über Schleifringe mit Gleichstrom erregt wird. Die Erregerwicklung II kann, geeignete
Ausbildung vorausgesetzt, nach ihrem Arbeiten als Erregerwicklung, wenn sie kurzgeschlossen
ist, ähnlich wie bei Doppelstabläufern, zur Unterstützung des Umsteuerns beitragen.