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Einrichtung zur Erzielung des Gleichlaufes von Drehstrominduhtionsmotoren.
Für gewisse Zwecke, wie Antriebe von Mehrschrauben-Dampfern. Portalkranen. Verladebühnen.
Batterien von Selfaktoren. Sätze von Metallhobelmaschinen, Signalapparaten. Muldenchargicrmaschinen.
Schiffs- und Küstengeschützen sowie Drehtürmen, deren Bewegungen durch mehrere räumlich getrennte Elektromotoren bewirkt werden. ist es von besonderem Werte die Motoren so einzurichten, dass dieselben. ohne mechanisch verbunden zu sein, bei allen Betriebszuständen und auch bei Leerlauf vollkommen übereinstimmend laufen.
Zu diesem Zwecke wurde vorgeschlagen, den Gleichlauf räumlich getrennter Drehstrommotoren dadurch zu erzwingen, dass die Schleifringe der Rotoren untereinander durch Ausgleichsleitungen verbunden werden. Diese Ausgleichsleitungen werden unwirksam, wenn die Anlasswiderstände kurz geschlossen sind. Es muss daher immer ein Teil der Anlasswiderstände eingeschaltet bleiben. Aber selbst dieses Mittel war nicht geeignet, den Gleichlauf unter allen Betriebsverhältuissen zu sichern.
Wenn die Motoren unbelastet sind, nähert sich die Fmlaufzahl trotz des eingeschalteten Anlasswiderstandes dem Synchronismus, die Periodenzahl und die elektromotoiische Kraft der in den Rotoren induzierter Stroma wird sehr niedrig und daher hört die Sicherheit der elektrischen Kupplung auf. Der Gleichlauf ist nur gesichert, wenn die Belastung der Motoren nicht unter eine gewisse Grenze sinkt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung ; welche bezweckt, den Gleichlauf von mehreren unabhängig laufenden Drehstrominduktionsmotoren bei allen Betriebsverhältnissen zu sichern, u. zw. innerhalb des Bereiches von einer Polteilung. Dies wird dadurch erreicht, dass die Motoren durch Aus- gleichsleitungen verbunden werden, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, welche bewirkt, dass die Periodenzahl der Ausgleichsströme, in den Ausgleichsleitungen nicht unter eine gewisse Grenze sinken kann. Dies wird entweder dadurch erreicht, dass anstatt normaler Drehstrommotoren aus zwei Einzelmotoren bestehende gekuppelte Kaskadenmotoren verwendet werden, welche sowohl zwischen den einzelnen Motoren der Kaskade, als auch auf der sekundären Seite der zweiten Motoren jeder Kaskade durch Ausgleichsleitungen verbunden sind.
Eineandere Lösung der Aufgabe besteht darin. dass einer der elektrisch
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als die Synchrontourenzahl hat und somit verhindert, dass der mit ihr gekuppelte Motor eine nahezu synchrone Drehzahl erreichen kann. Diese Kraftmaschine kann so eingerichtet sein, dass sie eine sehr
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selben ermöglicht. In der nachfolgenden Beschreibung ist sie deshalb als "Taktgeber" bezeichnet. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung können die Drehstrommotoren entweder einfache oder Kaskadenmotoren sein.
In beiden Fällen kann einer der durch Ausgleichsleitungen verbundenen Motoren bloss den Zweck haben, in Übereinstimmung mit den Arbeitsmotoren eine Anz@igevorrichtung zu verstellen und ist in diesem Falle ein Zeigermotor. G ? mäss der Erfindung kann auch eine Einrichtung getroffen sein, die erlaubt, dass einer der durch die Ausgleichsleitungen elektrisch gekuppelten Motoren für einige Zeit zum Stillstand gebracht und verstellt werden kann. während die übrigen Motoren mit übereinstimmender Drehzahl weiterlaufen. Dies wird dadurch erreicht, dass an Stelle des zum Stillstand gebrachten Motors als Ersatz ein anderer gleichartiger Hilfsmotor in Gang kommt und an Stelle des eisten so lange läuft.
bis dieser wieder angelassen und im richtigen Moment zu den anderen Motoren zugeschaltet wird. Diese Einrichtung kann zum gleichzeitigen Antrieb mehrerer schwerer Geschütze benützt werden und ermöglicht, die Geschütze einzeln in die sogenannte fixe Ladestellung zu bringen, zu laden und dann wieder in überein-
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stimmende Richtung und gleichlaufende Bewegung mit den anderen Geschützen zu bringen. Ebenso kann diese Einrichtung bei Sätzen von Selfaktoren benützt werden. um eine Maschine zum Stillstand zu bringen, wenn ein Faden gerissen ist.
In Fig. 1 sind zwei elektrisch gekuppelte Kaskaden-Motoren mit Einrichtung für den Gleichlauf gezeichnet. Die Fig. 2 stellt eine Änderung der Einrichtung gemäss Fig. 1 dar, wobei die Kaskaden-Motoren in der sogenannten Tandem-Schaltung gebaut sind. Die Fig. 3 zeigt zwei einfache mit Ausgleichsleitungen elektrisch gekuppelte Drehstrommotoren, bei welchen der Gleichlauf durch Anordnung eines Taktgebers gesichert ist. Die Fig. 4 stellt eine Schaltung für drei elektrisch gekuppelte einfache Drehstrommotoren dar. von denen jeder mittels eines Hilfsmotors still gesetzt und später wieder zu den anderen Motoren zugeschaltet werden kann.
In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 die beiden auf einer gemeinsamen Welle aufgekeilten Motoren der ersten Kaskade,. 1 und 4 die Motoren der zweiten Kaskade. Die Rotoren der ersten Motoren der Kaskaden sind mittels der Schalter 5 und 7 an die Ausgleichsleitungen n, die Rotoren der zweiten Motoren der Kaskaden mittels der Schalter 6 und 8 an die Ausgleichsleitungen 12 anschaltbar. Die Leitungen. M sind mit einem gemeinsamen Anlasswiderstand 9 verbunden und können wegbleiben, wenn jede Kaskade einen eigenen Anlasswiderstand besitzt. Die primären Stromzuleitungen sind mit 10 bezeichnet. Um die Motoren anzulassen, werden zunächst die Schalter 5 und 7 geschlossen.
Sollten sich die Motoren noch nicht in übereinstimmender Stellung befinden, so treten zwischen ihnen unter Vermittlung der Leitungen H Ausgleich- ströme auf, welche die Motoren in eine übereinstimmende Stellung bringen ; dann sind die Leitungen 11 stromlos. Man schliesst hierauf die Schalter 6 und 8 und bewirkt mittels des Anlasswiderstandes 9, dass die Motoren in Gang kommen. Zum Sehlusse wird der Widerstand 9 auf Null gebracht. So lange dies nicht der Fall ist, treten bei der geringsten Verschiedenheit in der Stellung der Motoren sowohl in den Leitungen 11 als auch in den Leitungen 72 Ausgleichströme auf, welche die Motoren in Gleichlauf bringen. Der Winkel der gegenseitigen Verstellung muss immer viel kleiner sein als eine Polteilung.
Wenn der Widerstand 9 kurz geschlossen ist, bilden die Leitungen 72 nur einen Knotenpunkt ; in den Leitungen 11 entstehen jedoch im Falle einer Verschiedenheit in der Stellung der Motoren sofort wieder usgleiehsströme, deren Periodenzahl gleich ist der halben Periodenzahl des Netzstroms, wenn die einzelnen Motoren der Kaskaden die gleiche Polzahl haben. Die Ausgleichströme in den L ? itungen 11 haben eine hinreichend grosse Periodenzahl. so dass auch bei vollständiger Entlastung der Motoren ihr Gleichlauf gesichert ist.
In der Fig. 2 ist eine Kaskade 5 gezeichnet, die aber nach der sogenannten Tandem-Schaltung ausgeführt ist, bei welcher die Rotoren. 3 der beiden Teilmotoren untereinander verbunden sind. Der Stator 2 des ersten Motors ist an das Netz 1 geschaltet, der Stator 2 des zweiten Motors ist mit einem Anlasswiderstande zu verbinden. In diesem Falle sind auf der Welle jeder Kaskade nur drei Schleifringe erforderlich, an welche die Ausgleichsleitungen 4 anzuschliessen sind. Die Schaltung gemäss Fig. 1 ist unmittelbar auf die Kaskaden-Motoren in Fig. 2 übertragbar.
Die in Fig. 2 von den Schleifringen ausgehenden Leitungen 4 sind an gemeinsame Ausgleichsleitungen wie 11 in Fig. 1 anzuschliessen, die von den Statoren der zweiten Motoren ausgehenden Leitungen sind an Ausgleichsleitungen 12 wie in Fig. 1 anzuschliessen.
Anstatt des Anlasswiderstandes 9 in der Fig. 1 kann man auch, wenn es sich um sehr grosse Motoren. z. B. Schiffspropellermotoren, handelt eine Umwandlung der Rotorströme in Gleichstrom vorsehen, wie dies für einfache Motoren, welche nicht elektrisch gekuppelt sind, bereits bekannt ist.
Das Anlassen der mit einander elektrisch durch Ausgleichsleitungen gekuppelten KaskadenMotoren kann auch anstatt mittels eines Widerstandes 9 dadurch bewirkt werden, dass einer der Motoren mit einer Kraftmaschine mechanisch gekuppelt wird. Die Ausgleichsleitungen H und 12 bleiben, wie in der Fig. 1 dargestellt ist. Sobald der mit der Kraftmaschine gekuppelte Motor in Gang gebracht wird, entstehen in den Leitungen 11 und 12 Ausgleichsströme, wodurch auch alle anderen Motoren in übereinstimmenden Gang kommen. Der mit der Kraftmaschine mechanisch gekuppelte Motor wirkt als., Takt- geber"für alle elektrisch gekuppelten Motoren. Diese Einrichtung ermöglicht auch die elektrisch gekuppelten Motoren zu reservieren, ohne dass zwei Wechselstromzuleitungen vertauscht werden brauchen.
Wenn eine besonders feine Regulierung der Geschwindigkeit der Motoren gefordert wird. kann einer derselben mit einer Gleichstrommaschine mechanisch gekuppelt werden, welche nach dem Ward-Leonardsehen System reguliert wird. In allen Fällen, wenn einer der Motoren mit einer Triebmaschine als Taktgeber gekuppelt ist, kann der Anlasswiderstand 9 gemäss Fig. 1 als Reserve belassen werden.
In Fig. 3 sind zwei elektrisch gekuppelte einfache Drehstrommotoren 1 und. 3 dargestellt, welche entweder einzeln mit ihren zugehörigen Anlasswiderständen 2 und 4 in Gang gebracht oder mittels des
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Motoren wäre, auch wenn ein Teil des Anlasswiderstandes eingeschaltet bleibt, bei Leerlauf der Motoren nicht gesichert, weil die Periodenzahl und elektromotorische Kraft der Ströme in den Rotoren zu niedrig wird. Um den Gleichlauf zu sichern, ist einer der durch Ausgleichsleitungen elektrisch zu kuppelnden Motoren. 3 mit einer Kraftmaschine z. B. mit einer als Taktgeber wirkenden Gleichstrommaschine 8 gekuppelt, welche hindert, dass die Motoren mit zu kleiner Schlüpfung laufen. Die Anlasswiderstände sind in diesem Falle abzuschalten.
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Sowohl im Falle der Anwendurg durch Ausgleichsleitungen elektrisch gekuppelter einfacher
Drehstrommotoren als auch der von Kaskaden-Motoren kann einer der Motoren dazu verwendet werden, eine Anzeigevorrichtung zu verstellen und dadurch eine Kontrolle über die anderen Motoren zu ermöglichen.
Dieser Motor ist als Zeigermotor anzusehen.
In beiden Fällen, ob einfache oder Kaskaden-Motoren elektrisch gekuppelt werden, ist es möglich, eine Einrichtung zu treffen, die erlaubt, dass einer der Motoren auf kurze Zeit stillgesetzt wird, während die übrigen Motoren im Gleichlauf weiter arbeiten. Um den stillgesetzten Motor später wieder mit den anderen elektrisch kuppeln zu können, muss er schon vorher wieder in eine übereinstimmende Lage gebracht werden. Zu diesem Zwecke ist es notwendig, einen Hilfsmotor anzuordnen. Die Schaltung eines I solchen Hilfsmotors ist in dem Falle der Anwendung einfacher Drehstrommotoren in Fig. 4 dargestellt.
Das Netz ist mit 4, die an dasselbe angeschlossenen mit Ausgleichsleitungen elektrisch gekuppelten
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der Schalter 7, 8, 9 entweder an die Ausgleiohsleitungen 5 oder an die Ausgleichsleitungen 6 angeschlossen werden. Der Stator des Hilfsmotors 10 ist an die Leitungen 5, der Rotor an die Leitungen 6 angeschlossen.
! Die Schalter 7, 8, 9 sind so ausgeführt, dass beim Umschalten der zweite Kontakt schon geschlossen wird, bevor der erste geöffnet wird, wie dies beim Schalter 9 gezeichnet ist. Während die Motoren 1, 2, 3 laufen, sind die Schalter 7, 8, 9 nach links gestellt und die Läufer der Motoren 1, 2,3 durch die Ausgleichsleitungen 6 elektrisch gekuppelt. Der Hilfsmotor 10 steht still. Wenn man einen der Motoren, z. B. 1 stillsetzen will, so hat man den zugehörigen Schalter 7 (Fig. 4) nach rechts zu stellen, wodurch der Rotor mit den Leitungen 5 und dem Stator des Hilfsmotors 10 elektrisch gekuppelt wird. Die Summe der Umdrehungszahlen der
Motoren 1 und 10 bleibt stets gleich der jener Motoren, bei welchen die Schalter nach links gelegt sind.
Der Motor 1 wird nun, da er belastet ist, stehen bleiben, während der Motor 10, da er unbelastet ist, sich beschleunigt und in übereinstimmenden Lauf mit den Motoren 2 und 3 kommt. Sollte bei einem Motor (wie in Fig. 4 beim Motor') gezeichnet), der Schalter in der Mittelstellung stehen, so könnte der Hilfsmotor 10 nicht anlaufen, da Stator und Rotor kurzgeschlossen sind. Der Hilfsmotor 10 läuft so lange, als der Motor 1 abgestellt ist und macht auch eine eventuelle Reversierbewegung der gekuppelten Motoren 2 und'8 mit.
Der Motor 10 verstellt hiebei einen Zeiger, der sich von einer Nullmarke entfernt.
Um den Motor 1 wieder in Gleichlauf mit den elektrisch gekuppelten Motoren 2 und 3 zu bringen und mit diesen elektrisch kuppeln zu können, muss man durch eine äussere Kraft den Hilfsmotor 10 zum Stillstand bringen, wodurch der
Motor 1 in Gang kommt. Der Hilfsmotor muss jedoch in eine solche Stellung gebracht werden, dass der
Zeiger wieder mit der Nullmarke übereinstimmt. Erst wenn der Hilfsmotor genau in diese Lage gebracht ist, kann man den Schalter 7 wieder nach links umlegen. Der Hilfsmotor bleibt stehen und der Motor 1 ist im Gleichlauf mit den anderen Motoren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erzielung des Gleichlaufes von Drehstrom-Induktionsmotoren, welche auf der sekundären Seite durch Ausgleichsleitungen verbunden sind, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Ein- richtung welche bewirkt, dass die Periodenzahl der Ströme in den Ausgleichsleitungen nicht unter eine gewisse Grenze sinken kann, zu dem Zwecke, dass die Wirkung der elektrischen Kupplung bei allen
Geschwindigkeiten des Motors gesichert ist.