DE276609C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 276609 KLASSE 21 d. GRUPPE

Wechselstrom-Anlaßmotors.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Januar 1913 ab.

Es gibt im allgemeinen zwei Methoden zum Anlassen von Synchronmaschinen, z. B. von Synchronmotoren und von Einanker-Umformern. Einmal kann die Maschine mittels eines Anlaßmotors oder von der Gleichstromseite aus angelassen werden und wird, nachdem sie die richtige Drehzahl erreicht hat, sorgfältig auf Phasengleichheit und Spannung eingestellt und synchronisiert. Dies ist oft

ίο zeitraubend und erfordert Geschicklichkeit des Schaltbrettwärters.

Die zweite Methode besteht darin,' die Synchronmaschine als asynchronen Motor anzulassen, wobei meistens mittels Transformators während der Anlaßperiode die Spannung erniedrigt wird. Die Pole' der Synchronmaschine sind hierbei, um das Anlassen zu erleichtern, meistens mit Dämpfer versehen. Bei dieser Methode gibt es in der Regel Stromstöße. Ein weiterer Nachteil, wenn diese Methode bei Einanker - Umformern angewendet wird, ist heftiges Feuern der Gleichstrombürsten, weil während der Anlaßperiode eine nicht unbeträchtliche Wechselstromspannung am Kollektor herrscht und ein ansehnlicher Teil der Gesamtspannung durch die Bürsten kurzgeschlossen wird.

Wenn man eine Bürstenabhebevorrichtung anwendet, so wird zwar das Funken vermieden, aber die Abhebevorrichtung selbst ist eine unerwünschte Komplikation.

Ein anderer Nachteil dieser Anlaß methode ist, daß der für das Anlassen erforderte große .Strom den remanenten Magnetismus zerstört, und daß die Maschine, nachdem sie in Tritt gefallen, oft verkehrte Polarität zeigt, so daß Umschalter erforderlich sind.

Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Anlaßmotor verwendet, der mit der Synchronmaschine unmittelbar oder mittelbar in Reihe geschaltet ist. Als Anlaßmotor kann jede Art von Wechselstrommotor verwendet werden, ein Kurzschluß- oder Schleifring-Induktionsmotor, entweder mit der gleichen Polzahl oder geringerer Polzahl als die Synchronmaschine, oder ein Wechselstrom-Kollektormotor. Die Phasenzahl des Anlaßmotors kann mit der Synchronmaschine gleich oder von ihr verschieden sein. Beim Anlassen ist der Widerstand und die Impedanz der Synchronmaschine vernachlässigbar klein, und der Anlaßmotor wird in normaler Weise anlaufen. Wenn aber die Maschine ihrer Synchrongeschwindigkeit nahe kommt, so wird sie bei geeigneter Verbindung der Erregerwicklung auf Spannung kommen und sich selbst synchronisieren. Wenn dies geschehen ist, können die Wicklungen des Anlaßmotors kurz-

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geschlossen werden, entweder auf einmal oder allmählich unter Verwendung von Widerständen oder Drosselspulen, oder auch unter Verwendung von Anzapfungen in den Wicklungen des Anlaßmotors.

Fig. ι stellt eine schematische Skizze für das Anlassen einer dreiphasigen Synchronmaschine dar. Die Synchronmaschine ι hat einen beweglichen Anker mit drei Schleifringen 12, 13, 14. Die Drehstromzuleitungen 2, 3, 4 werden mit diesen Schleifringen durch die drei Phasenwicklungen 6, 7, 8 des Anlaßmotors 5 und durch die Leitungen 9, 10, 11 verbunden. Die Wicklungen des Anlaßmotors können nach dem Anlassen durch einen dreipoligen Schalter 15 kurzgeschlossen werden. Das Feldsystem der Synchronmaschine und die Verbindungen ihrer Erregerwicklung sind hier nicht eingezeichnet. Desgleichen nicht der sekundäre Teil des Anlaßmotors.

In Fig. 2 ist ein dreiphasiger Einanker-Umformer 1 mit Selbsterregung dargestellt, der von einem dreiphasigen Hochspannungsnetz 2,3,4 durch einen Haupttransformator 17 gespeist wird, dessen Sekundärstrom bei normalem Betriebe durch den geschlossenen dreipoligen Schalter 15 und die Verbindungsleitungen 18, 19, 20 zu den Schleifringen führt. Der Anlaßmotor 5 hat drei Wicklungen 6, 7, 8, die mittels Verbindungsleitungen 9, 10, 11 und 22,23,24 zu den beiderseitigen Kontakten je eines der drei Hebel des Ausschalters 15 führen. Der Kollektor 28 des Umformers speist mittels Gleichstrombürsten die Hauptleitungen 26 und 27. Die Erregerwicklung 25 und ein Regelwiderstand 29, in Reihe mit ihr, sind an die Gleichstrombürsten angeschlossen. Ein Spannungsmesser 30 zeigt die Bürstenspannung. In der Zeichnung ist angenommen, daß der Nullpunkt dieses Spannungsmessers sich in der Mitte der Teilung befindet, so daß das Instrument gleichzeitig Größe und Richtung der Gleichstromspannung angibt. Wenn die Maschine angelassen werden soll, wird der Regelwiderstand 29 in geeignete Stellung gebracht. Der dreipolige Niederspannungsschalter 15 ist geöffnet. Beim Einschalten des Flochspannungsschalters 16 wird dann der Niederspannungsstrom durch den Anlaßmotor in den Umformeranker fließen, falls der Sekundärkreis des Motors in sich geschlossen ist. Dies ist immer der Fall, wenn wir einen Kurz-. schlußanker verwenden. Wir können hier ganz leicht genügendes Drehmoment erzielen mit einem Anlaßmotor, dessen Einschaltestrom nur einen kleinen Teil des Umformer-Vollaststromes ausmacht, so daß der remanente Magnetismus des Umformers nicht zerstört wird. Der Umformer wird sich daher, wenn die Geschwindigkeit sich seiner Normalgeschwindigkeit nähert, in richtiger Weise selbst erregen, und wird so wie ein Synchronmotor, der an ein Netz durch Drosselspulen angeschaltet ist, die Tendenz haben, in Tritt zu fallen: Dies kann man am Spannungsmesser 30 erkennen, der unmittelbar vor dem Intrittfallen starke Schwankungen, nachher aber stetige Gleichstromspannung anzeigt. Wenn letzteres der Fall ist, kann man durch Betätigung des Regelwiderstandes, falls erforderlich, die Gleichstromspannung auf den Normalwert bringen und dann den Nieder spannungsschalter 15 schließen, womit das Anlassen beendet ist.

Fig. 3 zeigt als weiteres Beispiel die A^erbindungen eines sechsphasigen Umformers. Hier ist die Niederspannungsseite des Transformators 17 nicht wie in Fig. 2 in Stern geschaltet, sondern es ist je ein Endpunkt der drei Niederspannungswicklungen durch direkte Verbindungsleitungen mit drei Schleifringen 31,32,33 des Umformers verbunden. Die übrigen Wechselstromverbindungen entsprechen vollständig denen der Fig. 2. Im Gleich-Stromerregerkreise ist hier als ein Beispiel einer möglichen Verbindung ein zweipoliger Umschalter 34 eingezeichnet, dessen Hebel 35 und 36 entweder mit den Stromschlußstücken 37, 38 oder, falls hierbei die Magnetisierung nicht in der gewünschten Richtung erfolgt, mit den Stücken 39,. 40 verbunden werden können.

Es ist möglich, die Anlaßperiode zu verkürzen, wenn man die Wicklungen des Anlaßmotors so bemißt, daß sie einen verhältnismäßig großen Strom durchfließen lassen. Ein großer Strom kann aber den remanenten Magnetismus, des Umformers zerstören. Um deshalb das Erregen zu hoher Spannung in verkehrter Richtung zu verhindern, bringt man den Umschalter 34 in eine Stellung, die bei einer Gleichstrommaschine die Erregung vollständig verhindern würde, z.B. in die Ausschaltstellung. Hier wird der durchfließende Wechselstrom eine kleine Spannung an den Schleifringen und daher auch eine kleine Spannung am Kollektor zur Folge haben. Wenn der Umformer sich dem Synchronismus nähert, so wird der Zeiger des Spannungsmessers 30 jedesmal, wenn der Umformer einen Pol schlüpft, durch ο hindurchschwingen. Wenn diese Schwingungen ganz langsam stattfinden, wählt man einen richtigen Moment und schaltet den Umschalter 34 auf die richtigen Kontakte um, worauf richtige Selbsterregung zur vollen Spannung stattfindet.

Anstatt eines Umschalters kann im Erregerstromkreis auch ein einfacher Ausschalter verwendet werden, der es ebenfalls vertun-

dert, daß die Maschine während der Anlaßperiode sich selbst erregt. Auch das Einschalten von genügend hohem Widerstand im Regelwiderstand 29 hat die gleiche Wirkung.
Fig. 4 zeigt die Verbindung eines einphasigen Einanker-Umformers mit dem Transformator 17 mit Hilfe eines Anlaßmotors 5, der hier als einphasiger Reihenschlußmotor dargestellt ist, natürlich aber ebensogut ein Repulsionsmotor oder einphasiger Induktionsmotor sein könnte. Der eine Schleifring 12 des Umformers ι ist mit der einen Niederspannungsklemme des Transformators 17 unmittelbar durch eine Leitung 18 verbunden; der zweite Schleifring 13 während des Betriebes durch eine Leitung 19 und einen einpoligen Schalter 15. Dieser Schalter bildet eine Umgehungsleitung zum Stromkreis des Anlaßmotors 5, welcher aus den Zuleitungen 43, 44, dem ein-

20. poligen Schalter 45, der Ständerwicklung 41 und der Ankerwicklung mit Kollektor gebildet wird.. Der Schalter 45 in Reihe mit dem Anlaßmotor ist hier des Beispieles halber dargestellt. Ein solcher Schalter (dreipolig) könnte auch in Fig. 2 und 3 zur Anwendung kommen.

Wenn Schalter 45 und 15 offen sind, so wird beim Einlegen des Hochspannungsschalters 16 der Umformer noch nicht anlaufen.

Für das Anlaufen des Umformers ist es er·, forderlich, auch den Schalter 45 einzulegen. Im übrigen erfolgt das Anlassen hier genau so wie in den früheren Beispielen.

Es ist selbstverständlich auch möglich, einen mehrphasigen Umformer mit einem einphasigen Anlaßmotor anzulassen.

Fig. 5 zeigt als Anlaß motor einen dreiphasigen Reilienschluß - Kollektormotor, der nicht unmittelbar, sondern mit Zwischenschaltung eines dreiphasigen Transformators 46 zwischen Niederspannungsklemmen des Haupttransformators 17 und Schleifringen 12, 13, 14 des Umformers geschaltet ist. Der Transformator 46 hat Primärwicklungen 47, 48, 49, die mit ihren Zuleitungen 50, 51, 52 Umgehungsleitungen zu den drei Hebeln des Niederspannungsausschalters 15 bilden. Die Sekundärwicklungen 53, 54, 55 sind durch die Zuleitungen 56, 57, 58 und den dreipoligen Ausschalter 45 mit den Phasewicklungen 6, 7, 8 des Anlaßmotors 5 verbunden.

Die mittelbare Reihenschaltung von.Anlaßmotor und Synchronmaschine durch Verwendung eines Transformators wie in Fig. 5 könnte selbstverständlich auch bei Induktionsmotoren angewendet werden.

In Fig. 6 und 7 ist die Möglichkeit dargestellt, eine Wechselstromzusatzmaschine, wie sie häufig bei Umformern angewendet wird, auch für Zwecke des Anlassens zu verwenden. Fig. 6 zeigt ein vollständiges, Fig. 7 ein vereinfachtes Diagramm eines dreiphasigen Umformers 1 mit dreiphasiger Zusatzmaschine, deren drei Ankerwicklungen 64, 65, 66 an geeignete Punkte der Umformerwicklung angeschlossen sind und mit · ihren anderen Enden zu Hauptschleifringen 6y, 68, 69 führen. Hier sind noch Anlaßwicklungen 70, 71, 72 vorgesehen, welche aus verhältnismäßig dünnem Draht mit vielen Windungen bestehen und mit ihrem zweiten Ende zu Anlaßklemmen oder Anlaßschleifringen 73, 74, 75 führen, und von dort aus zu den Niederspannungszuleitungen 76, yy, 78, die in Fig. 6 in Reihe mit einem dreipoligen Anlaßschalter 45 dargestellt sind. Die Hauptschleifringe 67, 68, 69 sind mit den Niederspannungsklemmen des Transformators durch einen dreipoligen Ausschalter 15 verbunden. Die Magnetpole des Umformers und der Zusatzmaschine 59 werden vorteilhafterweise mit Dämpfern versehen, die in Fig. 6 durch die Stäbe 60, 60 und 61, 61 angedeutet sind. Die ,Feldwicklung der Zusatzmaschine 62 ist hier als Nebenschlußwicklung vom Umformer aus erregt angenommen. Die Stromstärke in dieser Wicklung kann durch den Regler 63 verändert und auch auf Null gebracht werden. Durch die Verwendung einer Anlaßwicklung mit vielen Windungen auf dem Anker der Zusatzmaschine ist es auch hier möglich, mit kleinem Strom ohne nennenswerte Funken an den Umformerbürsten das Anlassen zu bewirken. Wenn die Maschine in Tritt gekommen ist und der Spannungsmesser 30 stetige Gleichstromspannung zeigt, wird der Niederspannungs-Hauptschalter 15 geschlossen und der Anlaßschalter 45 geöffnet.

In allen Zeichnungen ist die Synchronmaschine als selbsterregter Umformer dargestellt. Die Erfindung findet aber selbstverständlich auch Anwendung für andere Synchronmaschinen, die in geeigneter AVeise von fremden Stromquellen erregt sind.

Anstatt der Schalter 15, die das Kurzschließen des Anlaßmotors auf einmal vornehmen, könnten auch natürlich mehrstufige induktionslose oder induktive Kurzschlußwiderstände verwendet werden, oder Schalter, welche stufenweise Teile der Wicklungen 6, 7, 8 ausschalten oder kurzschließen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum Anlassen von Synchronmaschinen, insbesondere Synchronmotoren oder Einanker - Umformern von der Wechselstro.mseite, mittels Wechselstrom-Anlaßmotors, gekennzeichnet durch unmittelbare oder mittelbare Reihenschal-

   tung der Wicklungen des Anlaßmotors und der Synchronmaschine während des Anlassens und eine Schaltvorrichtung, die nach Erreichen des Synchronismus die unmittelbare Verbindung der Synchronmaschine niit den Zuleitungen ermöglicht.
2. 2. Äusführungsform der Einrichtung nach' Anspruch ι bei Synchronmaschinen, insbesondere Einanker - Umformern, mit Wechselstromzusatzmaschinen, gekennzeichnet durch Anbringung einer Anlaßwicklung auf dem Anker der Zusatzmaschine, um die Zusatzmaschine auch als Anlaßmotor zu verwenden. .

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen,