DE310154C

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Publication number: DE310154C
Application number: DENDAT310154D
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Description

Beim elektrischen Steuern großer Mehrphasenmotaren, die in Einzelschaltung von Generatoren betrieben werden, steigert man zweckmäßig die Erregung der Generatoren während des Steuervorganges ■— Anlaufen oder Umsteuern ■— erheblich, damit die Motoren ein möglichst hohes Drehmoment entwickeln. Damit nun für den Steuervorgang keine größere Gleichstromspannung als für

ίο den normalen Betrieb erforderlich ist, schaltet man einzelne Teile der Erregerwicklung, die für den normalen Betrieb in Reihe liegen, nebeneinander.

Bei den bisher üblichen Anordnungen zur »Reihennebenschaltung«, d. h. beim Übergang von Reihenschaltung auf Nebeneinanderschaltung, trennte man zunächst die zu schaltenden Wicklungen von der Stromquelle, änderte dann ihre Zuordnung zueinander — Reihenschaltung oder Nebeneinanderschaltung — und verband schließlich die zu schaltenden Wicklungen wieder mit der Stromquelle. Mit dieser Schaltweise ist der Nachteil verbunden, daß während des Schaltens der Strom verschwindet und daher auch das Feld der Wicklungen. Der Schaltvorgang ist daher für den beschriebenen Zweck nur schlecht geeignet, da die Motoren während des Umschaltens, also z. B. nach erfolgtem Umsteuern, zeitweise ihr Feld und dadurch auch ihr Drehmoment verlieren würden.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Änderung der Feldstärke elektrischer Maschinen insbesondere von Generatoren, die in Einzelschaltung große Mehrphaserimotoren speisen. Gemäß diesem Verfahren soll der Übergang von Reihenschaltung in Nebeneinanderschaltung oder umgekehrt stets so vorgenommen werden, daß der Gesamtstrom nicht unterbrochen wird, sondern stets Strom und daher auch Feld in der Erregerwicklung bestehen bleibt. Es wird dies dadurch erreicht, daß in einer Zwischenstufe mindestens eines der umzulegenden Wicklungsteile überbrückt wird, so daß Anfang und Ende elektrisch aneinander liegen. Beim Übergang von Reihenschaltung in Nebeneinanderschaltung wird der so gebildete Kurzschluß geöffnet, indem nunmehr der Anfang der kurzgeschlossenen Wicklung an den Anfang der anderen Wicklung gelegt wird. Beim Übergang von Nebeneinanderschaltung auf Reihenschaltung wird der Vorgang entsprechend abgeändert.

Infolge der Einschaltung dieser Zwischenstufe ist es möglich, das Auslöschen des Feldes· während des Schaltvorganges zu verhindern, weil eine Kurzschlußwicklung das umschlungene Feld einige Zeit aufrechthält, und im besonderen bei den für den vorliegenden Zweck in Frage kommenden großen Zeitkonstanten der Magnetfelder dieseZeit völlig ausreicht, um den Schaltvorgang zu bewirken.

Zur Erläuterung des Verfahrens ist in Fig. 1 schematisch mit f ein rotierender Feldmagnet einer Wechselstrommaschine dargestellt, dessen Wicklung w in zwei Zweige aufgeteilt ist, die über 4 Schleifringe r von außen gespeist werden können. Zur Reihen-Nebeneinanderschaltung dienen die Schalter S₁ bis s₃. In Fig. 2^: ist dargestellt, wie man beispielsweise

von hoher Erregung und Nebeneinander-* schaltung,, mit der die Wicklung zuerst arbeiten möge, auf niedere Erregung und Reihenschaltung gemäß der Erfindung übergehen kann. Fig. 2a zeigt die Schalter S₁ und S₃ geschlossen und S₂ offen, wodurch die beiden Stromkreise parallel geschaltet sind: Nach Fig. 2 b wird nunmehr auch Schalter s₂ geschlossen und dadurch erzielt, daß beide Wicklungszweige auf sich selbst kurzgeschlossen sind, so daß sie ihr Magnetfeld zu erhalten streben. Alsdann wird nach Fig. 2 c Schalter S₁ und S₃ geöffnet, während s₂ geschlossen bleibt, so daß nunmehr unter Aufhebung des Kurz-Schlusses beide Wicklungszweige in Reihe verbunden sind und dementsprechend bei gleichgehaltener äußerer Spannung nur den halben Strom führen.

Da man bei der Schaltanordnung nach Fig. 2 nicht nur die Feldwicklung, sondern auch die äußere Stromquelle kurzschließt, so ist dieselbe nur verwendbar, wenn man einen erheblichen Drosselwiderstand oder, wegen des sehr kurzzeitigen Schaltvorganges, auch eine Drosselinduktivität einschaltet. Will man dieses vermeiden, so wendet man zweckmäßig einen Schaltvorgang an, der in Fig. 3 dargestellt ist. Auch hier ist in Fig. 3a angenommen, daß man von der Neben ein ander schaltung ausgeht, in der die Schalter S₁ und s₈ geschlossen, s₂ geöffnet sind. Anstatt sofort durch Schließen von S₂ einen Kurzschluß hervorzurufen, wird hier zunächst einer der parallelen Stromzweige, z. B. der durch die Schleifringe Y₁ gespeiste, durch öffnen von S₁ stromlos gemacht, wie Fig. 3 b zeigt. Alsdann erst wird dieser Stromkreis, wie Fig. 3 c zeigt, durch Schließen von s₂ kurzgeschlossen und durch nunmehriges Öffnen von S₃ erhält er nach Fig. 3d seinen Strom in Reihe mit der anderen Feldwicklung. Überlastungen oder Kurzschlüsse der Stromquelle treten bei Anordnung nach Fig. 3 nicht mehr auf.

Ebenso gut wie man mit den Anordnungen der Fig. 3 von Nebeneinanderschaltung der Stromzweige auf Reihenschaltung übergehen kann, so kann; man auch mit der umgekehrten Schaltfolge von Reihenschaltung auf Nebeneinanderschaltung gelangen, ohne daß der Feldmagnet stromlos wird und sein Feld verliert. Es ist sogar möglich, gleichzeitig mit der Reihen-Nebeneinanderschaltung auch einen Wechsel der Stromrichtung in einem Stromkreise vorzunehmen, indem man z. B. zwischen den Schaltvorgängen von Fig. 3 b und 3 c noch einen Polwechsel der in Fig. 3b offenen Schleifringe T₁ bewirkt, oder indem man die Enden der in Fig. 3 c kurzgeschlossenen Wicklung r_x bei geschlossenen Schaltern s₂ und s₈ überbrückt und vertauscht, wie dies beispielsweise durch Patent 274770, Kl. 21c, bekannt geworden ist. Derartige Umschaltungen der Erregerwicklungen von Generatoren können gebraucht werden, um die Polzahl und die Stromrichtungen in den induzierten Wicklungen zu ändern. Es ist nicht erforderlich, daß die Teile der Feldwicklung w sich auf einem gemeinsamen Eisenkörper befinden, es kann sich auch um magnetisch getrennte Wicklungen handeln, nur fallen dann bei den Schaltanordnungen nach Fig. 3 die Vorteile des f eider haltenden Kurzschlusses beim einen Teil der Wicklungen fort.

Die Anwendung der Schaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist auch nicht auf die Reihen-Nebeneinanderschaltung von zwei Wicklungen beschränkt, sondern es kann die Schaltung für beliebig viele Wicklungsteile in Frage kommen. In Fig. 4 ist ein Beispiel veranschaulicht, wonach. 4 Wicklungsteile in Reihe oder nebeneinander geschaltet werden sollen. Zwischen je zwei Wicklungsteile sind, wie in dem oben beschriebenen Beispiel, 3 Schalter angeordnet, wovon

j wiederum zwei die Wicklungsanfänge bzw. die Wicklungsenden je zweier in der Reihenschaltung benachbarter Wicklungsteile verbinden, während der dritte- Schalter zwischen Ende und Anfang der in der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Wicklungsteile liegt. Die Schalterreihen x, y, ζ können nun einzeln oder auch zu mehreren gleichzeitig in der oben beschriebenen Weise betätigt werden, je nachdem die Reihen-Nebeneinanderschaltung vorgenommen werden soll.

Sollen beispielsweise die Wicklungsteile W₁ und w₂ bzw. w_s und w_t als Wicklungsgruppen zunächst einzeln reihennebeneinander und schließlich als Gesamtgruppen reihennebeneinander geschaltet werden, so wird man beispielsweise beim Übergang von Reihenschaltung auf Nebeneinanderschaltung zunächst den Schalter s₂ der Schalterreihe y einschalten und die Schalterreihe χ, ζ in der an Fig. 3 oder 2 erläuterten Weise betätigen. Nachdem die Nebeneinanderschaltung der Wicklungsgruppe Z^₁, w₂ bzw. w_s, W₄ vorgenommen ist, wird dann die Schalterreihe y betätigt.

S In allen beschriebenen Fällen wird die Schalt- no Vorschrift außerordentlich einfach, sie ergibt sich aus nachstehendem Schema für den Übergang von Nebeneinanderschaltung; auf Reihenschaltung bei den Anordnungen nach Fig. 3 und 4: ■ · '

S₃

so daß sich einfache Schaltwalzen ausführen lassen. ■'.■'...'..■■'. :.^:-

Claims

Ραϊεν τ-An sprüch e:

ι. Verfahren zur Änderung der Feldstärke durch Übergang von Reihenschaltung auf Nebeneinanderschaltung und umgekehrt von Teilen der Erregerwicklung bei elektrischen Maschinen, insbesondere von Generatoren, die in Einzelschaltung Mehrphasenmotoren treiben, dadurch gekennzeichnet, daß zum Übergang von einer Schaltung zur anderen unter Aufrechterhaltung von Strom und Feld in der Erregerwicklung die Enden mindestens des einen der umzulegenden Wicklungsteile überbrückt und so Anfang und Ende der überbrückten Wicklung an das Ende eines anderen Wicklungsteiles gelegt werden, daß dann die Über brückung geöffnet und für Übergang von Reihenschaltung auf Nebeneinanderschaltung die Anfänge der umzulegenden WicklungsteÜe miteinander verbunden werden bzw. für den Übergang von Nebeneinanderschaltung auf Reihenschaltung die zusammenliegenden Wicklungsanfänge bzw. Enden getrennt werden.
2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch drei Schalter für je zwei umzulegende Wicklungsteile, wovon zwei Schalter (S₁ und S₃) zwischen den Wicklungsanfängen bzw. Wicklungsenden liegen und der dritte (S₂) zwischen Ende und Anfang der in der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Wicklungsteile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.