DE542168C - Einrichtung zum selbsttaetigen Anlassen leer anlaufender Asynchronmaschinen, die mit einer Kommutatorhintermaschine ausgeruestet sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM
21. JANUAR 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d ² GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Juni 1929 ab

Um bei Asynchronmaschinen, die mit einer erst im Betrieb eingeschalteten Kommutatorhintermaschine ausgerüstet sind, auch bei hohen Läuferstillstandsspannungen einen Selbstanlauf zu bewirken, ist bekannt, einen festen Widerstand zu verwenden, der sowohl beim Anlassen als auch während des Betriebes an den Schleifringen der Asynchronmaschine liegt, um in letzterem Falle als Schutzwiderstand zum Dämpfen der Oberwellen des Erregerstromes zu dienen. Dieser feste Widerstand ist nur für die erste Anlaßstufe vorgesehen, für die weiteren Anlaßstufen ist ein regelbarer Anlaß widerstand erforderlich. Durch die Verwendung eines festen und eines regelbaren Anlaßwiderstandes wird die Anlaßeinrichtung aber äußerst umständlich und kostspielig, außerdem erfordert ein regelbarer Anlaßwiderstand eine besondere Bedienung, so daß ein selbsttätiges Anlassen mit einer derartigen Einrichtung nicht möglich ist. Durch die Erfindung wird nun ein selbsttätiges Anlassen in einfacher Weise dadurch ermöglicht, daß der an den Schleifringen derAsynchronmaschine liegende feste Widerstand mit Anzapfungen versehen ist, die in Abhängigkeit von der Drehzahl oder einer anderen Betriebsgröße der Asynchronmaschine vor Beendigung des Anlaßvorganges und der kurz darauf erfolgenden Zuschaltung der Kommutatorhintermaschine vorübergehend eingeschaltet werden.

Vor oder nach Beendigung des Anlaßvorganges können nun diese Widerstände bzw. diese Anzapfungen etwa bei Störungen des Netzes in Abhängigkeit von der betreffenden Netzgröße eingeschaltet werden, um sowohl das Aggregat als auch das Netz vor unnötigen Strombelastungen zu schützen und das Aggregat unabhängig von Netzstörungen stets betriebsbereit zu halten. Dieser feste Widerstand wird mit einem möglichst hohen Ohmwert ausgeführt, um in bekannter Weise während des Betriebes wirksam zur Dämpfung der Oberwellen dienen zu können. Mit diesem Widerstand kann die Maschine nur bis zu einem Teil, z. B. 80 bis go %, der asynchronen Leerlaufsdrehzahl hochfahren. Werden nun die Anzapfungen des Widerstandes miteinander verbunden, so wird in diesem Augenblick der von der Maschine aufgenommene Strom sowie das von ihr entwickelte Drehmoment vergrößert, durch das die Maschine weiter beschleunigt wird und in ihrer Drehzahl weiter ansteigen kann. Durch diese Steigerung der Drehzahl wird der beim Einschalten der unerregten oder vorerregten Kommutatorhintermaschine auftretende Stromstoß gering gehalten.

Die Anzapfungen des Widerstandes können durch einen Schalter geschlossen werden, der in geeigneter Weise z. B. mittels eines Fliehkraftreglers oder durch besondere Relais in Ab-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :

DipL-Ing. Hellmuth Ehemann in Berlin-Siemensstadt.

hängigkeit von der Drehzahl der Asynchronmaschine gesteuert werden kann. Bei Verwendung von Relais können diese entweder mit einer auf der Welle der Hauptmaschine ange-5 ordneten Tachometerdynamo verbunden werden, wobei sie bei einer bestimmten Spannung ansprechen, oder unmittelbar an den festen Widerstand angeschlossen sein, in welchem Falle sie bei Spannungserniedrigung ansprechen, ίο Der die Anzapfungen miteinander verbindende Schalter wird so ausgebildet, daß er unmittelbar nach erfolgtem Hochfahren der Asynchronmaschine geöffnet wird, damit beim Betrieb der Widerstand in seiner vollen Größe an den Schleifringen liegt.

Um das Einschalten der Kommutatorhintermaschine in den Läuferkreis auch selbsttätig zu bewirken, kann der die Kommutatorhintermaschine in den Läuferkreis legende Schalter mit dem Schalter der Anzapfung derart gekuppelt sein, daß vor seinem Einlegen der mit den Anzapfungen verbundene Schalter geschlossen, aber nach seinem Einlegen wieder geöffnet wird. Der feste Widerstand kann in seiner vollen Größe an die Schleifringe der Hauptmaschine angeschlossen bleiben, da bei normaler Schlupf spannung nur ein sehr geringer Strom über die Widerstände fließt.

Das Schaltbild der Abb. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Asynchronmaschine 11, die ständerseitig über den Schalter 12 an das Netz 13 gelegt ist. Sie ist mit einer läufererregten Kommutatormaschine 14 an sich bekannter Art mechanisch gekuppelt. Mit den Schleifringen 15 des Läufers der Asynchronmaschine 11 ist ein festerWiderstand 16 verbunden, der in Stern geschaltet ist. Die Schleifringe 15 der Hauptmaschine sind außerdem über einen Schalter 17 mit der Ständerwicklung der Hintermaschine 14 verbunden. Der Widerstand 16 hat Anzapfungen, die an die Kontakte eines Schalters 18 geführt sind. Die Schalter 17 und 18 sind mechanisch miteinander gekuppelt und können durch einen Schaltmotor, durch Schütze o. dgl. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Hauptmaschine selbsttätig gesteuert werden.

Wird beim Anlassen der Asynchronmaschine der Ständerhauptschalter 12 geschlossen, so läuft die Maschine mit dem vollen im Läuferkreis liegenden Widerstand 16 an. Die Schalter 17 und 18 sind geöffnet. Bei einer bestimmten Drehzahl wird zunächst der Schalter 18 geschlossen, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß seine beweglichen Kontakte einen erheblich geringeren Abstand von den festen Kontaktstücken haben als die des mit ihm mechanisch gekuppelten Schalters 17. Durch Schließen des Schalters 18 werden die Anzapfleitungen des Widerstandes 16 miteinander verbunden, so daß der Widerstand 16 zu einem Teil über den hierdurch gebildeten Hilfsnullpunkt kurzgeschlossen ist. Infolge des verminderten Widerstandes kann die Maschine weiter hochfahren. Erreicht sie ihre normale Drehzahl, so wird der Schalter 17 geschlossen und die Hintermaschine dadurch an den Läuferkreis der Hauptmaschine geschaltet, während der Schalter 18 geöffnet wird, so daß nunmehr der volle Widerstand 16 parallel zur Hintermaschine 14 liegt.

Das Öffnen des Schalters 18 beim Schließen des Schalters 17 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß, wie schematisch dargestellt, die beweglichen Kontaktstücke des Schalters 18 geringere Abmessungen haben und sich um einen kürzeren Hebelarm drehen als die des Schalters 17, so daß sie durch das Schließen des Schalters 17 außer Berührung mit den festen Kontaktstücken des Schalters 18 gelangen.

Die in der Abb. 1 dargestellte Schaltung eignet sich für Asynchronmaschinen mit Läuferspannungen beispielsweise bis etwa 4 000 Volt. Soll die Asynchronmaschine eine höhere Läuferstillstandsspannung erhalten, so kann sie mit sechs Schleifringen versehen werden. Hierdurch ergibt sich eine Anlaß einrichtung, wie in Abb. 2 dargestellt. Hier ist die ständerseitig über den Schalter 22 an das Hochspannungsnetz 23 angeschlossene Asynchronmaschine 21 auf ihren beiden Seiten mit Schleifringen 25 und 26 versehen, zwischen denen der feste Widerstand 27 liegt. Die mechanisch mit der Hauptmaschine gekuppelte Hintermaschine 24 ist in gleicher Weise wie bei Abb. 1 läufererregt und ständerseitig über einen dreipoligen Schalter 28 mit den Schleifringen 26 der Hauptmaschine verbunden. Der Schutzwiderstand 27 ist angezapft, und die Anzapfungen sind zu einem künstlichen Nullpunkt geführt, der durch den Schalter 29 geschlossen wird. Die Schleifringe 25 der Hauptmaschine sind einerseits unmittelbar mit dem Widerstand 27 verbunden und anderseits zu den Kontakten eines Schalters 30 geführt. Die Schalter 28, 29, 30 sind mechanisch miteinander gekuppelt und werden in an sich bekannter Weise durch einen Schaltmotor 0. dgl. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Asynchronmaschine gesteuert. Der Schalter 29 ist hierbei in solcher Weise ausgebildet, daß er bei geschlossenem Schalter 28 geöffnet ist, aber vor dem Schließen no des Schalters 28 kurzzeitig geschlossen wird.

Nach dem Einlegen des Schalters 22 liegt, zunächst der volle, zwischen den Schleifringen 25 und 26 liegende Widerstand 27 im Läuferstromkreis. Die Hauptmaschine erreicht daher nur einen Teil ihrer normalen Drehzahl, etwa 80 bis %· Durch ein bei dieser Drehzahl ansprechendes Relais o. dgl. wird der Schalter 30 geschlossen, wodurch die linken Enden des Widerstandes 27 und damit die Schleifringe 25 kurz- iao geschlossen werden. Nach kurzer Zeit oder annähernd gleichzeitig wird der Schalter 29 ge-

schlossen, wodurch der Sternpunkt in den Widerstand 27 hineingelegt wird und dieser daher zum Teil wirkungslos gemacht wird. Hat die Maschine ihre normale Drehzahl erreicht, S so wird der Schalter 28 selbsttätig geschlossen und die Hintermaschine 24 hierdurch unmittelbar in den Läuferkreis eingeschaltet. Beim Schließen des Schalters 28 wird jedoch der untere Schalter 29 geöffnet, sodaßderHüfsnullpunkt aufgehoben wird.

Da der den Hilfsnullpunkt schließende Schalter 18 der Abb. 1. bzw. 29 der Abb. 2 bei geringer Belastung oder leer laufender Maschine geschlossen wird, so führt er nur einen schwachen Strom, etwa V₁₀ Normalstrom, er kann daher wesentlich schwächer ausgebildet werden als der Schalter 17 bzw. die beiden Schalter 28 und 30, die den vollen Läuferstrom führen.

Die Schaltzeiten der einzelnen miteinander gekuppelten Schalter können zweckmäßig durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Schalterantriebes abgestuft und damit in Übereinstimmung mit den entsprechenden Drehzahlen der Asynchronmaschine gebracht werden. Diese Abstufung der Schaltzeiten kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß der motorische Antrieb des Schalters durch nach Spannung gestaffelte Hüfsrelais gesteuert wird, die ihrerseits von einer Tachometerdynamo erregt werden oder an die Läuferwiderstände angeschlossen sind. Statt dessen kann diese Staffelung auch durch von der Fliehkraft abhängige Schaltelemente bewirkt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen leer anlaufender Asynchronmaschinen, die mit einer erst im Betrieb eingeschalteten Kommutatorhintermaschine ausgerüstet sind, unter Verwendung eines festen, beim Betrieb parallel zu den Schleifringen der Asynchronmaschine liegenden Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß der in Stern geschaltete Widerstand mit ebenfalls in Stern zu schaltenden Anzapfungen versehen ist, die beim Anlassen in Abhängigkeit von der Drehzahl oder einer anderen Betriebsgröße der Asynchronmaschine vor dem Zuschalten der Kommutatorhintermaschine vorübergehend miteinander verbunden werden, während der feste Widerstand beim Betrieb in Abhängigkeit von Zustandsänderungen des Netzes ganz oder gegebenenfalls mit kurzgeschlossenen Anzapfungen eingeschaltet werden kann.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 für eine Asynchronmaschine, bei der die Anfänge und Enden sowie gegebenenfalls Anzapfungen der Wicklungsphasen an Schleifringe angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Schleifringen liegende Widerstand mit seinen beiden Enden und mit der Anzapfung der Anlaßstufe an die Kontakte von drei miteinander gekuppelten Schaltern angeschlossen ist, die nacheinander z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl geschlossen werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßstufe des Widerstandes an einen Schalter (18) und die mit den Schleifringen verbundenen Enden des Widerstandes an einen zweiten Schalter (17) angeschlossen sind, der mit dem ersten Schalter derart gekuppelt ist, daß vor seinem Einlegen der Schalter der Anlaßstufe geschlossen, aber nach seinem Einlegen wieder geöffnet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schalter in solcher Weise miteinander gekuppelt sind, daß bei geschlossenem Zustand des die Verbindung des Läuferkreises mit der Kommutatorhintermaschine herstellenden Schalters (28) sowie der die Enden der festen Widerstände bzw. die Schleifringe in Stern schaltende Schalter (30) ebenfalls geschlossen und der die Anlaßstufe schließende Schalter (29) geöffnet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen untereinander gekuppelten Schalter durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Schalterantriebes abgestuft sind und daß die Zeitpunkte des Einschaltens der einzelnen Schaltstufen von den jeweiligen Betriebsgrößen der Asynchronmaschine abhängig sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten der einzelnen Schalter durch einen Antriebsmotor erfolgt, der durch eine von gestaffelten Hüfsrelais gesteuerte Spannung gespeist ist und daß die Hüfsrelais von einer Tachometerdynamo erregt oder an die Läuferwiderstände angeschlossen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen