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Einrichtung zum stoßfreien Anlassen von Mehrphasenstrommotoren, -insbesondere
von Aufzugsmotoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum stoßfreien Anlassen
von Mehrphasenmotoren, insbesondere von Aufzugsmotoren, die über Induktionsregler
zur Regelung der Phase der Spannung aus dem Netz gespeist werden.
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Es ist bekannt, daß anzulassende Wechselstrommotoren nur dann stoßfrei
auf ein Netz geschaltet werden können, `nenn ihre Spannung in Größe und Phase mit
derjenigen des Netzes übereinstimmt. Man hat daher schon vorgeschlagen, zur Regelung
der Spannung in der Größe und in der Phase außer dem Phasentransformator auch einen
Größentransformator anzuordnen. Bei diesen bekannten Einrichtungen sind bei Parallelbetrieb
stets zwei miteinander verbundene Drehtransformatoren notwendig. Sowohl Größentransformatoren
als auch Phasentransformatoren sind jedesmal Drehtransformatoren. Man hat auch schon
vorgeschlagen, bei Wechselstrommaschinen, die auf ein Netz geschaltet werden sollen,
zur Überbrückung der bestehenden Phasendifferenz zwischen Maschine und Netz einen
Induktionsregler oder einen Transforrnator zu schalten, um ein stoßfreies Zuschalten
zu ermöglichen.
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Demgegenüber wird nach der Erfindung außer dem Induktionsregler, welcher
die Phase der dem Wechselstrommotor zugeführten Spannung bestimmt, auch ein Mehrphasentransformator
vorzugsweise in Sparschaltung zur Regelung der Größe der Spannung vorgesehen. Seine
Primärwicklung ist parallel zu der Primärwicklung des Induktionsreglers an die Wechselstromquelle
gelegt, und seine Sekundärwicklung speist über diejenige des Induktionsreglers den
Motor, der bei Größen-und Phasengleichheit seiner Spannung mit der Netzspannung
mittels selbsttätiger Schalter nach dem Anlassen unmittelbar an das Netz angeschlossen
wird. Durch Verstellung der Primär- und Sekundärwicklungen des Induktionsreglers
gegeneinander kann erreicht werden, daß die in einer Phase der Induktionsreglersekundärwicklung
induzierte Spannung der Transformatorsekundärspannung entweder entgegenwirkt oder
aber diese unterstützt, wodurch es gelingt, den Aufzugsmotor nicht nur möglichst
stoßlos und gleichmäßig
auf die gewünschte Geschwindigkeit zu bringen,
sondern auch die Spannung des vom Motor aufgenommenen Stromes hinsichtlich Größe
als auch Phase mit der Speisespannung in Übereinstimmung zu bringen; ist dies geschehen,
dann wird .der Motor erfindungsgemäß durch. einen selbsttätigen Schalter unmittelbar
mit der Wechselstromspeisequelle verbunden. Somit kann durch die Erfindung trotz
stetigen und stoßlosen Anlassens und ebenso späteren Stillsetzens mittels eines
Induktionsreglers der Hauptbetrieb des Aufzugsmotors mit voller Fahrt ohne Benutzung
des Induktionsreglers durchgeführt werden, was deshalb von besonderem Vorteil ist,
weil sich der Induktionsregler nur wenig erwärmt und dementsprechend knapp bemessen
werden kann, außerdem aber auch elektrische Verluste in solchen zwischengeschalteten
Teilen vermieden werden.
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Im besonderen kann die Erfindung derart durchgeführt werden, daß man
die Sekundärspannung des Transformators so einstellt, daß bei entgegenwirkender
Sekundärspannung des Induktionsreglers die Mindestanlaßspannung des Wechselstromaufzugsmotors
erhalten wird.
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Des weiteren kann der Induktionsregler über einen Hilfstransformator
mit feststehender Wicklung an die Sekundärwicklung des Haupttransformators gelegt
werden, derart, daß die Primärwicklung des Hilfstransformators und die Sekundärwicklung
des Induktionsreglers parallel geschaltet und andererseits die Sekundärwicklung
des Hilfstransformators und der Motor in Reihenschaltung an die Sekundärwicklung
des Haupttransformators gelegt sind.
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Wird die Erfindung auf polumschaltbare Induktionsmotoren mit zwei
Geschwindigkeitsstufen angewendet, dann werden die Sekundärwicklungen des Transformators
mit zwei verschiedenen Anzapfungen entsprechend den verschiedenen Motorschaltungen
für die beiden Geschwindigkeiten versehen und selbsttätig während des Anlassens
und Stillsetzens des Motors geschaltet, im besonderen derart, daß -der Induktionsregler
beim Anlassen bzw. Stillsetzen für beide Geschwindigkeitsschaltungen jedesmal die
stetige Spannungserhöhung bzw. -herabsetzung bewirkt und nach Erreichen der vollen
höheren zweiten Geschwindigkeit sowie von Phasen-und Größengleichheit zwischen Motor-
und Speisespannung selbsttätig abgeschaltet wird, währender beim Stillsetzen selbsttätig
wieder eingeschaltet wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung mögen nun in folgendem an Hand
des schematischen Ausführungsbeispieles der Zeichnung erläutert werden, welche die
Anwendung der Erfindung auf einen polumschaltbaren Induktionsmotor mit zwei Geschwindigkeitsstufen
zeigt. Die Durchführung der Erfindung bei anderen und einfacher geschalteten Motoren
ist dann ohne weiteres klar.
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Der Aufzugsmotor 3o besitzt in diesem Beispiel zwei getrennte Primär
oder Ständerwicklungen, von denen eine (35, 36, 37) eine geringere Ständerpolzahl
aufweist und daher den Umlauf des Motors mit voller Geschwindigkeit herbeiführt,
während die andere (3', 33, 34) eine höhere Ständerpolzahl besitzt und daher eine
kleine Umlaufgeschwindigkeit des Motors bewirkt. Das Verhältnis der Phasen in beiden
Wicklungen wird durch Scheibenumschalter 146, 15- gesteuert. Die Sekundär- oder
Läuferwicklung des Aufzugsmotors ist als Käfigwicklung dargestellt und mit 38 bezeichnet.
Im Induktionsregler ist die Ständerwicklung 41, 42, 43 die sekundäre und die Drehkörperwicklung
44, 45, 46 -die primäre Wicklung. Ein nichtgezeichneter Drehmotor ist zum Verdrehen
des Induktionsreglers und zur Steuerung verschiedener Schalter vorgesehen und kann
in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Dreht sich der Drehmotor
in einer Richtung aus einer Nullstellung, dann wird die schnelle Geschwindigkeit
des Aufzugsmotors eingesteuert, und diese Drehrichtung soll darum als Vollgeschwindigkeitsrichtun
g bezeichnet werden, während bei Drehung des Drehkörpers in entgegengesetzter Richtung
aus der Nullstellung die langsame Geschwindigkeit des Motors eingestellt wird und
dementsprechend diese Drehrichtung als Kleingeschwindigkeitsrichtung bezeichnet
wenden muß. Die Drehung des Drehmotors in der einen oder anderen Richtung aus der
Nullstellung bewirkt eine allmähliche Änderung der gegenseitigen Phaseneinstellung
der Speisequelle einerseits, welche die Primärwicklung des Induktionsreglers speist,
und der aus der Sekundärwicklung des Induktionsreglers abnehmbaren Spannung. Für
die dargestellte Schaltung ist ferner angenommen, daß die Speisung des Motors nicht
über einen Transformator, sondern vielmehr über einen Haupt-und Hilfstransformator
erfolgt. Die Phasenwicklungen des Haupttransformators sind mit 52,53,54 bezeichnet,
während die Phasenwicklungen des Hilfstransformators mit 55, 56, 57 bezeichnet sind.
Die Wechselstromzuführungshauptleitungen sind mit I, II, III bezeichnet. Die verschiedenen
Teile der Apparate ,sind in Stellungen dargestellt, welche sie annehmen, wenn der
Fahrschalter im Fahrkorb sich in der Ausschaltstellung und ferner der Drehkörper
des Drehmotors sich in seiner Nullstellung befindet.
Haupt- und
Hilfstransformator sind vorgesehen, um die gewünschten Spannungswerte beim Anlassen
und Stillsetzen zu erhalten. Vorzugsweise sind beide Transformatoren als Spartransformatoren
ausgebildet. Der Einfachheit halber seien hier im folgenden mir- die Verhältnisse
der Phase I betrachtet und näher beschrieben, da diese für die anderen = Phasen
die gleichen sind. Die ganze Haupttransformatorphasenwicklung 52 +:246 -[- 203 stellt
die Primärwicklung dar, während der Teil 52 -f- 2q.6 die Sekundärwicklung für Vollgeschwindigkeit
und der Teil 5:2 die Sekundärwicklung für Kleingeschwindigkeit darstellt.
Im Hilfstransformator dient der Teil 2o8 der Phasenwicklung 55 + 2o7 +:2o8 als Primärwicklung,
während die Teile 2o8 und 207 als Sekundärwicklung für Vollgeschwindigkeit und die
ganze Phasenwicklung als Sekundärwicklung für Kleingeschwindigkeit dient. Angenommen,
daß die Phasenspannung der Stromquelle 22o Volt beträgt, so mag der Wert der Spannung,
welche der Haupttransformatorphasenwicklung 52 + 2q.6 +:203 aufgedrückt wird, ungefähr
z27 Volt betragen, wenn der Transformator in Stern geschaltet ist. Angenommen ferner,
daß der Wert der Spannung an demTeil.203 der Hau pttransformatorphasenwicklung
30 Volt und der an den Teilen 203 und 2q.6 5o Volt beträgt, so beträgt
die Spannung an der Haupttransformatorkleingeschwindigkeitssekundärwicklung (Teil
52) 77 Volt. Angenommen sei ferner, daß die Spannung, welche dem Drehkörper
des Induktionsreglers bzw. seiner primären Phasenwicklung 44 aufgedrückt wird, gleichfalls
r27 Volt beträgt. Der Spannungswert, welcher im Ständer des Induktionsreglers bzw.
seiner Phasenwicklung 41 induziert wird, kann mit 2o Volt angenommen werden. Diese
Spannung wird auf .die Primärwicklung des Hilfstransformators, Phasenwicklung 2o8,
aufgedrückt. Es soll ferner angenommen werden, daß der Spannungswert, welcher in
der Voligeschwindigkeitssekundärwicklung des Hilfstransformators (Teil 2o8 -j- 2o7)
induziert wird, 30 Volt beträgt und in der Kleingeschwindigkeitssekundärwicklung,
das ist die ganze Wicklung 55 +:207 + 2,08, So Volt beträgt. Angenommen,
daß der Aufzugsmotor nach oben mit der Vollgeschwindigkeitswicklung anfährt, so
beträgt die Spannung, welche an die Aufzugsmotorvollgeschwindigkeitsständerphasenwicklung
35 gelegt wird, die vektorielle Summe der Spannung an der Haupttransf ormatorvoll
geschwindig keitssekun därwicklung (Teil 52 + 2q.6), 127 Volt weniger
30 Volt, somit 97 Volt, und die Spannung in der Vollgeschwindigkeitssekundärwicklung
des Hilfstransformators (Teil 2o8 + 207) beträgt 30 Volt. Der Drehkörper
ist so gestellt, daß die Spannung des Induktionsreglers, welche in der Hilfstransformatorphasenwicklung
induziert wird, bei feststehendem Fahrkorb und sich in Nullstellung befindendem
Drehmotordrehkörper in Phasenopposition - zur Netzspannung steht, welche der Haupttransformatorphasenwicklung
aufgedrückt wird. Die Spannung, welche der Aufzugsmotorvollgeschwindigkeitsständerphasenwicklung
35 beim Anfahren aufgedrückt wird, beträgt daher ungefähr 97 weniger 30 Volt,
also 67 Volt. Sobald die Phasenbeziehung der Induktionsreglersekundärspannung in
bezug auf die Phase der Induktionsreglerprimärspannttng durch Drehen der Primärwicklung
in Vollgeschwindigkeitsrichtung geändert wird, wird eine entsprechende Änderung
der Phasenbeziehung der Hilfstransformatorvollgeschwindigkeitssekundärwicklungsspannung
in bezug auf jene Spannung, herbeigeführt,, welche auf die Phasenwicklung 52+246+203
des Haupttransformators aufgedrückt wird. Hierdurch wird die Spannung allmählich
erhöht, welche an die Aufzugsm!otorvollgeschwindigkeitsständerwicklung 35 angelegt
wird. Wie früher auseinandergesetzt, erreicht die der Wicklung 35 aufgedrückte Spannung
einen Wert ungefähr gleich demjenigen der Netzspannung (r27 Volt), und dann wird
die Wicklung unmittelbar mit dem Netz verbunden durch Schließen der Vollfahrtschalterkontakte
270, 271, 272.
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Sobald der Drehmotor derart die Vollgeschwindigkeits-ständerwicklungen
des Aufzugsmotors unmittelbar an die Speisespannung gelegt hat, wird der Drehmotor
durch eine Puffervorrichtung o. dgl. zum Stillstand gebracht.
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Es sei nun angenommen, daß der Aufzugsmotor nach oben anfährt mit
der Kleingeschwindigkeitswicklung, so beträgt die Spannung an der Kleingeschwindigkeitswicklung
32 des Aufzugsmotors die Vektorsumme der Spannungen an dem Teil 52 der Haupttransformatorpbasenwiclzlung,
also i27 - So - 77 Volt und die ' Spannung an der Hilfstransformatorphasenwicklung
55 + 207 -f- 208 (Kleingeschwindigkeitssekundärwicklung) So Volt.
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Sobald die Stromkreise für die Aufzugsmotorkleingeschwindigkeitswicklung
hergestellt sind, befindet sich die in der Hilfstransformatorphasenwicklung 55 +
207 + 2o8 induzierte Spannung im wesentlichen in Phasenopposition zu jener Spannung,
welche der Haupttransformatorwicklung aufgedrückt ist. Die der Aufzugsmotorkleingeschwindigkeitsständerphasenwicklung
aufgedrückte Spannung beträgt daher ungefähr 77-50
= 27 Volt.
Sobald die Phasenbeziehung der Reglersekundärwicklungsspannung zu derjenigen der
Reglerprimärwicklung durch Drehung dieser Primärwicklung in Kleingeschwindigkeitsrichtung
geändert ist, wird eine entsprechende Änderung der Spannung der Hilfstransformatorkleingeschwindigkeitssekundärwicklung
in bezug auf die Spannung eintreten, welche dem Haupttransformator aufgedrückt ist.
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Derart wird die Spannung an der Aufzugsmotorkleingeschwindigkeitswicklung
32 allmählich erhöht bis zu einem Wert, bei welchem er ungefähr gleich demjenigen
des Netzes ist, worauf der Drehmotor zum Halten gebracht wird.
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Der Fahrschalter im Fahrkorb kann in seine Vollfahrtstellung dann
geschwenkt werden, wenn man wünscht, von kleiner auf volle Geschwindigkeit überzugehen,
oder man kann den Fahrkorb seine Bewegung mit kleiner Geschwindigkeit fortsetzen
lassen, bis man ihn anhalten will, worauf der Fahrschalter in die Nullstellung zurückgeführt
wird.
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Angenommen nun, daß der Fahrkorb an einer bestimmten Haltestelle,
z. B. am dritten Stockwerk angehalten werden soll, so wird der Bedienungsmann den
Fahrschalter in ausreichender Nähe der Haltestelle in die Nullstellung zurückführen.
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Der Drehmotorumkehrschalter fällt bei Aberregung seiner Betätigungsspule
heraus, wodurch der Drehmotordrehkörper umgesteuert wird und in seine Nullstellung
zurückzulaufen beginnt.
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Sobald der Drehmotor seine Rückbewegung beginnt, trennt er die Vollfahrtschalterkontakte
270, 27r und 2722 und hierdurch dieAufzugsmotorvollgeschwindigkeitsständerwicklung
vom Netz. Infolgedessen tritt der Induktionsregler wiederum in Wirkung und verringert
die an die Aufzugsmotorvollgeschwindigkeitsständerwicklung gelegte Spannung in gleicher
Weise, als die Lage des Drehkörpers zu dem Ständer des Induktionsreglers durch die
Rückdrehung des Drehmotordrehkörpers geändert wird. Der Drehmotor setzt seine Drehbewegung
über seine Nullstellung in die Kleingeschwindigkeitsrichtung fort, wodurch die Kontakte
2i7 und 245 des Vollgeschwindigkeitsschalters geöffnet werden und den Stromkreis
der Vollgeschwindigkeitsständerwicklung des Aufzugsmotors öffnen. Unmittelbar hierauf
bewirkt der Drehmotor das Öffnen der Kleingeschwindigtkeitsschalterkontakte2o6,
222 und 234, hierauf das Schließen der Vollgeschwindigkeitsschalterkontakte 287,
288 und 289 und hierauf das Schließen der Kleingeschwindigkeitsschalterkontakte
29i und 292. Wenn der Aufzugsmotor erheblich über Synchrongeschwindigkeit der Kleingeschwindigkeitsständerwicklung
läuft, wenn die Umschaltung von der Vollgeschwindigkeitsauf die Kleingeschwindigkeitsständerwicklung
stattfindet, dann werden kräftige Bremsströme erzeugt, welche den Aufzugsmotor verlangsamen.
Die Spannung, welche an die Kleingeschwindigkeitsstäuderwicklung !in Augenblick
des Umschaltens angelegt wird, ist die kleinste für Kleingeschwindigkeitsfahrt und
geringer als die kleinste Vollgeschwindigkeitsspannung, was durch entsprechende
Transformatoreinstellung ohne weiteres zu erreichen ist. Wenn nun der Drehmotor
seine Drehung fortsetzt, dann wird die an die Kleingeschwin.digkeitsständerwicklung
angelegte Spannung vergrößert, da auch die Winkelstellung zwischen dem Drehkörper
des Induktionsreglers zu dessen Ständer entsprechend geändert wird. Diese Vergrößerung
der an die Kleingeschwindigkeitsständerwicklung angelegten Spannung bewirkt wiederum
eine Vergrößerung der Erregung des Aufzugsmotors und infolgedessen einen erhöhten
Bremseffekt.
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Sobald die Geschwindigkeit des Aufzugsmotors auf einen bestimmten
Wert verringert ist, vorzugsweise ein wenig oberhalb der Synchrongeschwindigkeit
der Kleingeschwindigkeitsständerwicklung, dann unterbricht ein im Geschwindigkeitsregler
angebrachter Schalter die Speisestromkreise des Fahrtrichtungsschalters, des Spannungsschalters
und des Bremsmotors.
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Infolgedessen wird die Bremse nunmehr angelegt, während die Stromkreise
der Kleingeschwindigkeitsstän.derwicklung des Aufzugsmotors unterbrochen sind, und
der Aufzug zum Stehen gebracht.
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Unmittelbar nach der Trennung der Kontakte des Fahrtrichtungs- und
Spannungsschalters kehrt der Drehmotor aus seiner Stellung für Kleingeschwindigkeit
in seine Nullstellung zurück.
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Das Anfahren des Aufzuges in der Abwärtsrichtung wird in ähnlicher
Weise herbeigeführt wie das beschriebene Anfahren nach Aufwärts und bedarf darum
keiner besonderen Erläuterung.
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Es ist selbstverständlich, daß die hier angegebenen Spannungswerte
nur für ein Ausführungsbeispiel gelten sollen und die Erfindung in keiner Weise
beschränken.
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Der Induktionsregler, der für die Durchführung. der Erfindung angewendet
wird, kann beliebige Bauart besitzen, vorzugsweise wird er aber mit zwei Polen ausgeführt,
so daß eine Drehung um i 8o Winkelgrade auch einer Phasenverstellung um i8o elektrische
Grade entspricht. Ebenso wie aber ein Induktionsregler
in beliebig
anderer Polzahl verwendet werden kann, kann auch die beschriebene Steuerung des
Induktionsreglers angewendet werden, um die Spannung von Induktionsmotoren zu ändern,
welche mehr als zwei Primärwicklungen verschiedener Polzahlen besitzen oder die
nur eine Wicklung mit einer Polzahl oder eine solche Wicklung besitzen, die in sich
polumschaltbar ist.