-
Einrichtung zum Betriebe von Mehrphasenmotoren, die unter Vermittlung
eines Phasen-und Frequenzumformers, dessen Drehzahl durch eine Bremseinrichtung
geregelt wird, aus einem Einphasennetz gespeist werden Die Erfindung bezieht sich
auf Einrichtungen zum Betriebe von Mehrphasenmotoren, die unter Vermittlung eines
Phasen- und Frequenzumformers, dessen Drehzahl durch eine Bremseinrichtung geregelt
werden kann, aus einem Einphasennetz gespeist werden, und besteht darin, daß als
Umformer ein Motor nach Patent 469 9r8 verwendet wird. Hierdurch wird der Vorteil
erzielt, daß bei jeder in dem Bereich von Null bis zur synchronen Drehzahl liegenden
Drehzahl des Umformers an dessen Sekundärklemmen ein zum Betrieb von Mehrphasenmotoren
geeigneter Mehrphasenstrom zur Verfügung steht.
-
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der den Gegenstand der
Erfindung bildenden Einrichtung veranschaulicht, bei dem es sich um den Betrieb
von Drehstrommotoren handelt, die zum Antrieb von Lokomotiven dienen.
-
A bezeichnet den mit einer Kurzschlußwicklung versehenen Läufer dies
Drehstrommotors, dessen Ständer in bekannter Weise mit zwei für verschiedene Polzahlen
gewickelten und für Sterndreieckumschaltung eingerichteten Dreiphasenwicklungen
Bund B1 versehen ist, so daß eine Umschaltung des Motors auf vier verschiedene Geschwindigkeitsstufen
möglich ist. Die Klemmen C des Drehstrommotors stehen durch eine Dreiphasenleitung
D mit dem als Phasenumformer benutzten Motor nach Patent 469 9 18 in Verbindung,
dessen Ständerwicklung E am das einphasige Wechselstromnetz F angeschlossen ist.
Der Läufer G dieses Motors, dessen Hilfsläufer eine an eine Gleichstromquelle angeschlossene
Erregerwicklung H trägt, ist mit einer Dreiphasenwicklung g1 verstehen. Diese ist
an drei Schleifringe g° angeschlossen, mit denen entweder ein (nicht dargestellter)
Anlaßwiderstand oder (wie auf der Zeichnung dargestellt) die Dreiphasenleitung D
verbunden werden kann. Auf der Welle des Läufers G sitzt eine Bremsscheibe G3, die
von einem durch einen Handhebel J einstellbaren Bremsband K umschlungen wird.
-
Bevor der Drehstrommotor A, B, Bi in Betrieb gesetzt wird, wird zunächst
der Einphasenmotor E, H, G, wahrend die Dreipha.-senleitungD von den Schleifringen
g= abgeschaltet
und die Bremse J, K, G3 gelöst ist, in bekannter
Weise unter allmählicher Ausschaltung des an die Schleifringe g2 angeschlossenen
Anlaßwiderstandes angelassen. Nachdem die Läuferwicklung g1 kurzgeschlossen ist,
fließt in ihr da der Motor, unbelastet ist, ein Drehstrom, dessen Frequenz und Spannung
nahezu gleich Null ist. Man kann also nunmehr ohne Gefährdung des Drehstrommotors
A, B, BI diesen an die Schleifringe g2 des Einphasenmotors anschließen. Nachdem
dies geschehen ist, setzt man den Läufer G mittels der Bremse J, K, G3 allmählich
.still. Hierbei steigen Spannung und Frequenz des in der Läuflerwicklung g1 erzeugten
und dem Drehstrommotor durch die Leitung D zugeführten Drehstromes allmählich in
demselben Maße, wie die Geschwindigkeit -des Läufers abnimmt, und der Drehstrommotor
läuft infolge der zunächst geringen Frequenz des Betriebsstromes unter günstigsten
Bedingungen an. Der Anlaßvorgang erfolgt hierbei genau so wie bei: Synchronmotoren
bzw. bei Asynchronmotoren mit Kurzschlußanker, die gleichzeitig mit dem zugehörigen
Generator angelassen werden. Die Vernichtung von Energie in der Bremse J, K, Cis
entspricht bei dem beschriebenen Anlaßvorgang vollkommen der Vernichtung elektrischer
Energie in den Anlaßwiderständen, die sonst für den Drelhstrommotor vorgesehen werden
müssen.. Die Erfindung gewährt also auch dien Vorteil, daß für den Drehstrommotor
keine Anlaßwiderstände erforderlich sind und sein Läufer daher als Kurzschlußanker
ausgeführt werden kann. Außerdem ergeben .sich sehr günstige Verhältnisse beim Umschalten
des Motors auf eine einer anderen Geschwindigkeitsstufe entsprechende Polzahl. Bei
dieser Umschaltung wird zunächst die Bremse des Phasenumformers so weit gelockert,
daß der Läufer des Umformers von ihr gerade noch im Stillstand erhalten wird, und
dann die Umschaltung des .oder der Motoren auf die andere Polzahl vorgenommen. An
den Klemmen des Mehrphasenmotors herrscht dann die volle Spannung und Periodenzahl.
Es tritt also beim Umschalten ein Stromstoß auf, der der Differenz zwischen der
unteren und der nächsten Drehzahl .entspricht. Die Höhe dieses Stromstoßes wird
aber mit Rücksicht auf die verhältnismäßig große Streuung ,des Phasenumformers keine
schädliche Wirkung ausüben und ist auch .von sehr kurzer Dauer, weil nämlich infolge
der vorgenannten Stellung der Bremse zunächst nur der Hauptrotor des Phasenumformers
beschleunigt wird, und zwar bis zu einer Drehzahl n, welche gegeben ist durch den
Ausdruck
Hinbei bedeutet ns die synchrone Drehzahl des Umformers, v` und v" zwei aufeinanderfolgende
Geschwindigkeitsstufen, der Lokomotive.
-
Man kann selbstverständlich auch den Übergang von der einen Polzahl-
auf die andere praktisch stoßfrei dadurch vornehmen, daß durch Lösung der Bremsen
zunächst eine Beschleunigung des Phasenumformers eingeleitet wird. Im. allgemeinen
isst ges vollständig genügend, wenn die Drehstrommotoren zwei Wicklungen enthalten,
die jede polumschaltbar gemacht werden. Z. B. seien gewählt eine sechs- ,und eine
achtpolige Wicklung, die beide in bekannter Weise im Verhältnis I : a umschaltbar
gewählt sind, wie es in der Abbildung gezeigt ist. So ergeben sich dann insgesamt
die Polzahlen 6, 8, Iz und 16. Auch läßt sich jede dazwischenliegende Tourenzahl
für kurze Zeit unter Benutzung der Bremse einstellen. Der große Vorteil. dieser
Anordnung gegenüber den bekannten Anordnungen besteht nun :darin, daß die Drehstrommotoren
Käfiganker erhalten können, und zwar Käfiganker mit geringem Widerstand, während
bisher entweder gewickelte Rotoren mit einer großen Anzahl Schleifringe oder Käfiganker
mit sehr großem Widerstand angewandt werden muten, die sehr' hohe Temperaturen erreichten.
Dabei war immerhin noch im letzteren Falle das Anfahren der Motoren ein stoßweises,
während hier das Anfahren in beliebiger Feinheit nur durch Regeln des Bremsdruckes
erfolgen kann.