DE1588685A1 - Antriebsvorrichtung hoher Drehzahlkonstanz - Google Patents
Antriebsvorrichtung hoher DrehzahlkonstanzInfo
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- DE1588685A1 DE1588685A1 DE1967S0108447 DES0108447A DE1588685A1 DE 1588685 A1 DE1588685 A1 DE 1588685A1 DE 1967S0108447 DE1967S0108447 DE 1967S0108447 DE S0108447 A DES0108447 A DE S0108447A DE 1588685 A1 DE1588685 A1 DE 1588685A1
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Description
Antriebsvorrichtung hoher Drehzahlkonstanz
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung - hoher Drehzahlkonstanz, mit einem Synchronmotor und einem
Asynchronmotor.
Beim Antrieb mechanischer Geräte ist eine hohe Drehzahlkonstanz oft die Grundvoraussetzung für die einwandfreie
Funktion. Die für diesen Zweck häufig verwendeten Synchronmotoren bringen viele Nachteile, wie z. B. ein kleines
Anlaufmoment, einen niedrigen Wirkungsgrad und ein großes
Bauvolumen mit sich. Größere Synchronmotoren benötigen Anlaufhilfen, beispielsweise Anlaufmotoren.
Bei Asynchronmotoren, welche hinsichtlich Anlaufmoment,
Wirkungsgrad und Bauvolumen wesentlich günstiger liegen, wirken sich dagegen Belastungsänderungen, Netzspannungsschwankungen
und dergleichen in einer für viele Anwendungsfälle
unzulässigen Weise auf die Drehzahl aus. Es ist zwar bekannt, zur Verbesserung der Konstanz der Drehzahl
-2-
009830/057 4 v.4.«ur
Kontaktregler vorzusehen, doch sind diese relativ störungsanfällig
und erfordern häufige Wartung. Sie werden daher gerne vermieden. Durch die deutsche Patentschrift 826
ist eine Anordnung zur Regelung der Drehzahl von Induktionsmotoren (Asynchronmotoren) bekannt. Bei dieser Anordnung
ist der Asynchronmotor mit einem aus zwei Synchr Maschinen bestehenden Satz gekuppelt. Die Läuferwicklung des Asynchronmotors
ist mit der Läuferwicklung der ersten Synchronmaschine verbunden. Das erzeugte Drehfeld nimmt einen
Zwischenläufer synchron, mit, der in der Ständerwicklung der zweiten Synchronmaschine Spannungen mit der Netzfrequenz
induziert. Diese zur Drehzahlregelung in ihrer Phasenlage veränderbaren Spannungen werden den Erregerspannungen
für das Ständerfeld des Asynchronmotors hinzugefügt.
Die bei der bekannten Anordnung das Ständerfeld des Asynchronmotors
beeinflussenden, rückgeführten Spannungen wirken zwar im Sinne einer Beibehaltung der eingestellten
Drehzahl auch bei wechselnder Belastung, hohe Anforderungen an die Drehzahlkonstanz vermag die bekannte Anordnung
jedoch nicht zu befriedigen.
Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung anzugeben, die auch bei einer in
weiten Grenzen schwankenden Belastung eine Drehzahlkonstanz
aufweist, die der im allgemeinen recht hohen Konstanz der Netzfrequenz entspricht. Diese Aufgabe
wird bei einer Antriebsvorrichtung mit einem direkt vom Versorgungsnetz gespeisten Asynchronmotor, der mit
einem je nach der Belastung der Antriebsvorrichtung als
Motor oder als Generator arbeitenden Synchronmotor gekuppelt ist, dadurch gelöst, daß zwischen beiden Motoren
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ein Getriebe vorgesehen ist, dessen unveränderliches Übersetzungsverhältnis dem Verhältnis der mit der Netzfrequenz
synchronen Drehzahl des Synchronmotors und der Drehzahl des Asynchronmotors entspricht, bei der
letzterer an die Antriebsvorrichtung höchstens eine gemäß seiner Nennleistung festgelegte Leistung N. abgibt, und
daß die mechanische Nennleistung Ng des Synchronmotors etwa 40 bis 50 % der Differenz zwischen der von der
Antriebsvorrichtung abgebbaren Nennleistung NK und der
bei" minimaler Belastung abzugebenden Leistung Nt beträgt.
Durch die kraftSchlussige Kopplung des Asynchronmotors f
mit dem Synchronmotor wird dem Asynchronmotor eine konstante Drehzahl und damit ein konstanter Schlupf aufgezwungen,
der die abgegebene Leistung N. bestimmt. Belastungsänderungen der Antriebseinrichtung können daher die
Leistungsabgabe N. des Asynchronmotors nicht mehr beeinflussen; die LastSchwankung übernimmt der Synchronmotor.
Fällt die Belastung der Motorkombination unter den Wert der vom Asynchronmotor der bei dem erzwungenen
Schlupf abgegebenen Leistung NAg, so wird
vom Synchronmotor mechanische Leistung Ng &en aufgenommen.
Der Synchronmotor läuft dann als Generator und liefert entsprechend seinem Generatorwirkungsgrad
elektrische Leistung an das Netz zurück. Messungen haben gezeigt, daß Synchronmotoren im Generatorbetrieb
etwa die eineinhalbfache Leistung aufnehmen können, als ihrer Motornennleistung Ng entspricht, ohne außer
Tritt zu fallen.
Die von der Antriebseinrichtung maximal abgebbare Leistung
Nv (Nennleistung) ist die Summe der Nennleistung des
Jv
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Synchronmotors und der bei dem festgelegten Schlupf vom
Asynchronmotor abgegebenen Leistung N^8. Die ohne Drehzahlerhöhung
minimal abzugebende leistung N-^ (Minimalleistung)
ergibt sich aus der Differenz der vom Asynchronmotor
abgegebenen Leistung N^8 und der vom Synchronmotor im
Generatorbetrieb maximal aufnehmbaren Leistung Ng „ .
Es gilt NL = HAfl - N
Bei Berücksichtigung von ^sy^«"*'1»5 Ng , wobei
Ng die Nennleistung des Synchronmotors bedeutet, ergibt
sich für die von der Antriebsvorrichtung ohne Drehzahlerhöhung abzugebende Minimalleistung
Die Minimalleistung kann also, falls erwünscht, auch zu
Null gemacht werden.
Nur in wenigen Anwendungsfällen werden Motoren verfügbar sein, deren Nennleistungen genau die geforderten Werte be
sitzen, da zumindest handelsübliche Motoren bezüglich ihrer Nennleistungen im allgemeinen mehr oder weniger
grob gestuft sind. Aus Gründen der Betriebssicherheit wird man selbstverständlich gegebenenfalls einen Synchron
motor mit der über dem Sollwert liegenden Nennleistungsstufe einsetzen, wobei sich unter Umständen der Leistungs
überschuß durch den Einsatz eines entsprechend kleineren Asynchronmotors kompensieren läßt.
In manchen Fällen kann es erforderlich sein, auch beim Asynchronmotor auf die über dem Sollwert liegende Nennleistungsstufe
überzugehen. Um die Drehzahlkonstanz der Antriebsvorrichtung bei Minimalbelastung nicht zu gefährden,
ist es zweckmäßig, die vom Asynchronmotor tatsächlich abgegebene, von der Belastung der Antriebs-
-5-
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ORfGlNAL IN&PECTED
vorrichtung unabhängige leistung durch entsprechende Wahl
. der Übersetzung des Ausgleichsgetriebes und damit der konstanten Drehzahl des Asynchronmotors, wie schon beschrieben,
so auf einen unterhalb seiner Nennleistung liegenden
Wert festzulegen, daß die Nennleistung der Antriebsvorrichtung die geforderte Größe nicht oder nicht
wesentlich übersteigt.
Trotz der Aufteilung der Antriebseinrichtung nach der Erfindung in zwei Motoreinheiten bleibt das gesamte Bauvolumen
noch ganz wesentlich unter dem Volumen eines Synchronmotors, der die gesamte Antriebsleistung zu übernehmen
hätte. Darüber hinaus ergibt sich die Aufteilung in zwei ' f
Einheiten in vielen Fällen eine Erleichterung beim Einbau der Antriebseinrichtung in ein Gerät.
1 Patentanspruch
-6-
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fttSPECTED
Claims (1)
- - 6 PatentanspruchAntriebsvorrichtung hoher Drehzahlkonstanz, vorzugsweise für stark wechselnde Belastung, mit einem direkt vom Versorgungsnetz gespeisten Asynchronmotor, der mit einem je nach der Belastung der Antriebsvorrichtung als Motor oder als Generator arbeitenden Synchronmotor gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Motoren ein Getriebe vorgesehen ist, dessen unveränderliches Übersetzungsverhältnis dem Verhältnis der ψ mit der Netzfrequenz synchronen Drehzahl des Synchronmotors und der Drehzahl des Asynchronmotors entspricht, bei der letzterer an die Antriebsvorrichtung höchstens eine gemäß seiner Nennleistung festgelegte Leistung N^8 abgibt, und daß die mechanische Nennleistung Ng des Synchronmotors etwa 40 bis 50 $ der Differenz zwischen der von der Antriebsvorrichtung abgebbaren Hennleistung N17. und der bei minimaler Belastung abzugebenden Leistung Νχ beträgt.009830/0574
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