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Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Synchronmaschinen, - insbesondere
Synchronmotoren Die Erfindung bezieht sich. auf Anlaßvorrichtungen für Synchronmaschinen,
insbesondere für Synchronmotoren, bei denen die einzelnen während des Anlaßvorganges
auszulösenden Steuervorgänge durch Zeitrelais überwacht werden. Die wesentlichen
Merkmale der Erfindung seien im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert: Die Abbildung zeigt ein Schaltschema für eine Anlaßeinrichtung, mit der
ein Synchronmotor i, welc4er an ein Drehstromnetz RST anschließbar ist, selbsttätig
sowohl vom Stillstand aus nach. Betätigung eines an beliebiger Stelle befindlichen
Steuerschalters als auch während des Betriebes angelassen bzw. wieder angelassen
werden kann, wenn der Motor aus irgendeinem Grunde, beispielsweise durch überlastung,
außer Tritt gefallen ist.
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Der Motor r wird durch einen Hauptschalter 2 mit dem Netz RST verbunden.
Dieser wird durch einen Schalter 3 gesteuert, welcher sich an irgendeiner in der
Nähe oder von dem Motor entfernt liegenden Steuerstelle befinden kann und zweckmäßig
als Dr4ekknopfschalter ausgebildet ist. Zum Ausschalten dient ein weiterer Steuerschalter
¢. Der Hauptschalter ist mit Kontakten 21 und 22 ausgerüstet, welche im ausgeschalteten
Zustande des Schalters offen sind. Durch die Kontakte 2 i wird der Druckknopfschalter
3 überbrückt und die Erregerspule des Schalters 2 geschlossen; gehalten. Die Kontakte
22 liegen im Stromkreis einer Batterie i i, welche die Gleichstromerregung für die
Erregerwicklung io des Synchronmotors i liefert. An Stelle der Batterie i i können
selbstverständlich auch andere Energiespulen, Beispiels; weise eine vom Synchronmotor
selbst angetriebene Erregermaschine, gesetzt werden. Während des Anlassens ist die
Erregerwicklung io nicht an die Batterie ii angeschIogsen, sondern über einen Anlaßwiderstand,
12 kurzgeschlossen, der den in der Erregerwicklung io fließenden Strom während des
asynchronen Anlassens auf :einen bestimmten, für die Erregerwicklung zulässigen
Wert begrenzt. Im Stromkreis der Batterie i i liegt noch ein Regelwiderstand 13.
Zum Einschalten der Erregung und zur Unterbrechung der Parallelverbindung des Widerstandes
12 dient ein Schalter 5. Dieser Schalter ist mit Kontakten 51 und 52 ausgerüstet,
von denen die Kontakte 52 im ausgeschalteten Zustand des Schalters 5 geschlossen
und die Kontakte 5 1
geöffnet sind. Die Erregerwicklung 5o des Schalters
5 liegt an den Phasen S und T des Drehstromnetzes. Ihr Stromkreis wird durch den
Steuerschalter 3 vorbereitet.
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Zur Überwachung des Anlaßvorganges des Synchronmotors i dienen gemäß
der Erfindung drei Zeitrelais 6, 7 und B. Diese Zeitrelais können an sich beliebig
ausgebildet sein. Die Einstellung der Zeit kann entweder von den elektrischen Bestimmungsgrößen
ihrer Erregerstromkreise oder von der Bemessung von Dämpfungs- und Verzögerungseinrichtungen
abhängig gemacht werden. Das Zeitrelais 6, dessen Erregerspule 6o ebenso wie die
Erregerspule 5o des Schalters 5 an den Phasen S und T des Drehstromnetzes liegt,
ist mit .einer Dämpfungseinrichtimg 61 ausgerüstet und schließt seine Steuerkontakte
62 und 63 eine bestimmte Zeit nach dem Einschalten des Druckknopfschalters 3, Dieses
Zeitrelais 6 dient in bekannter Weise dazu, den Zeitabstand zwischen dem Einschalten
der Primärwicklung des Synchronmotors und dem Einschalten der Gleichstromerregung
bzw. dem Abschalten des Anlaß-,viderstandes so zu bemessen, wie es die bei dem Synchronmotor
jeweils vorliegenden Betriebsverhältnisse und die durch die anzutreibende Arbeitsmaschine
gegebenen besönderen Bedingungen verlangen. An Stelle dieses Zeitrelais 6 könnten
auch andere bekannte Einrichtungen treten, welche dazu dienen, den Anlaßvorgang
nicht nur von der Zeit, sondern auch von anderen für den Anlaßvorgang maßgebenden
Betriebsgrößen, beispielsweise vom Strom in der Primär- oder Sekundät,-wicklung
oder der Frequenz im Sekundärkreis oder von anderen Größen, abhängig zu machen.
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Die gemäß der Erfindung vorgesehenen weiteren Zeitrelais 7 und 8 sind,
wie aus der Zeichnung hervorgeht, mit je zwei Erregerwicklungen 71 und 72 bzw. 81
und 82 ausgerüstet. Die beiden Erregerwicklungen 71 und 81 sind über Vorschaltwiderstände
73 und 83 an die Gleichstromquelle i i angeschlossen Die beiden Erregerwicklungen
71 und 81 sind über Vorschaltwiderstände 73 und 83 an die Gleichstromquelle i i
angeschlossen. Beide Erregerwickhungen können durch Steuerkontakte, welche in diesem
Falle mit dem Schalter 5 (Steuerkontakte 53) und dem Zeitrelais 6 (Steuerkontakte
63) verbunden sind, kurzgeschlossen werden. Es handelt sich um Zeitrelais, welche
beim Einschalten. ihrer Erregerwicklungen verzögerungslos ihre Anker anziehen und
ihre Relaiskontakte schließen bzw. öffnen,- während sie beim Kurzschließen bzw.
Abschalten der Erregerwicklungen infolge der durch die Bemessung des Erregerstromkreises
gegebenen besonderen elektrischer Bedingungen mit -einer bestimmten Zeitverzögerung
abfallen. Zwischen dem Schließen der Steuer oder Hilfskontakte 53 bzw. 63 und dem
Abfallen der beiden Zeitrelais 7 und 8 liegt also eine bestimmte Zeitspanne. Die
bereits erwähnten Zusatzerregerwicklungen 72 und 82 haben vor allen Dingen den Zweck,
zu verhindern, daß die Anker der Relais klebenbleiben. Außerdem kann man aber durch
entsprechende Bemessung eines diesen Zusatzerregerwicklungen vorgeschalteten Widerstandes
die Abfallzeit der beiden Zeitrelais 7 und 8 einstellen. Dem gleichen Zweck dienen
auch die beiden Federn 74 'und 84.
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Im Primärstromkreis des Synchronmotors i liegt eine Relaisanordnung
9, welche anspricht, wenn der Motor i außer Tritt fällt oder wenn aus anderen Gründen
eine Überlastung des Motors eintritt. In dem Ausführungsbeispiel dient diesem Zweck
ein Relais 9o, welches an einen Stromwandler 9 i meiner der Primärphasen des Motors
i angeschlossen ist. Parallel zu der Erregerwicklung des Relais 9o liegen Kontakte
75, durch welche die Wirkung der Schutzeinrichtung 9 zeitweise unterbrochen werden
kann. Das Relais go ist mit Steuerkontakten 92 ausgerüstet, welche in dem Kurzschlußstromkreis
für die Erregerwicklung 81 des Zeitrelais 8 liegen.
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Wie bereits erwähnt, dient die beschriebene Anlaßeinrichtung nicht
nur dazu, den Synchronmotor i vom Stillstand aus anzulassen; sie hat vielmehr auch
den Zweck, den Motor wieder in den Synchronismus zu bringen, wenn er aus irgendwelchen
Gründen, beispielsweise durch Überlastung, außer Tritt gefallen ist. Im folgenden
sei zunächst die Wirkungsweise für den Fall beschrieben, daß der Motor aus dem Stillstand
angelassen. werden soll: Zunächst wird durch den Druckknopfschalter 3 die Erregerwickhuig
23 des Schalters 2 an die Phasen S und T des Drehstromnetzes angeschlossen. Der
Schalter verbindet die Primärwicklung des Motors mit dem Netz und schließt gleichzeitig
die Hilfskontakte 21 und 22. Die Kontakte z,i dienen als Haltekontakte für die Erregerwicklung
23. Durch die Kontakte 22 wird der Erregerstromkreis der Erregerwicklung i o des
Motors und deren Anschluß an die Gleichstromquelle i i vorbereitet. Die in dem gleichen
Stromkreis liegenden Kontakte 51 des Schalters 5 sind zunächst noch geöffnet. Die
Erregerwicklung io ist über die Kontakte 52 des Schalters 5 undüb.er den Anlaßwiderstand
12 kurzgeschlossen. Der Motor läuft somit als Asynchronmotor an.
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Beim. Schließen der Kontakte 22 durch den Hauptschalter 2 werden die
beiden Zeitrelais 7 und 8 eingeschaltet. Beide Relais ziehen verzögerungslos
ihre
Anker an. Das Relais 7 schließt dadurch die Kontakte 75 und setzt die Schutzeinrichtung
9 des Motors i außer Wirkung. Das Relais 8 :öffnet die Kontakte 85, welche im Erregerstromkreis
des Schalters 5 liegen.
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Nach Ablauf einer von der Einstellung des Zeitrelais 6 abhängigen
Zeit, zweclnnäßigetwa nachdem der Synchronmotor i auf 9o% seiner synchronen Drehzahl
angelassen ist, schließt dieses Zeitrelais seine Kontakte 62 und 63. Durch die Kontakte
62 wird der Erregerstromkreis des Schalters 5 für die Einschaltung der Gleichstromerregung
der Synchronmaschine vorbereitet. Der Schalter kannnoch nicht ansprechen, weil die
in dem gleichen Stromkreis liegenden Kontakte 85 des Zeitrelais 8 noch geöffnet
sind. Durch die Kont 'kte 63 wird die Erregerwicklung 81 des a t) Zeitrelais
8 kurzgeschlossen, und dieses Relais beginnt ;abzufallen. Nach einer weiteren Verzögerungszeit
-wird der Erregerstromkreis des Schalters 5 vollständig geschlossen, und dieser
Schalter schließt die Kontakte 51 und öffnet die Kontakte 52. Dadurch wird die Erregerwicklimg
i o des Motors i an Gleichstrom angeschlossen und der Kurzschlußstromkreis des Widerstandes
12 unterbrochen.
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Mit dem Einschalten des Schalters 5 werden auch dessen Steuerkontakte
53 geschlossen, und es wird dadurch die Erregerwicklung 71 des Zeitrelais 7 kurzgeschlossen.
Auch dieses Relais beginnt jetzt abzufallen und öffnet nach einer bestimmten Zeit
die Kontakte 75; durch welche die Erregerwicklung des überwachungsrelais 9o kurzgeschlossen
war. Nach dessen Abfallen ist der Anlaßvorgang vollständig beendet.
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Während des ganzen Anlaßvorganges sind also die überstromschutzeinrichtung
bzw. :andere Einrichtungen, welche den Motor gegen Außertrittfallen schützen, außer
Wirkung ge-, setzt, und zwar nicht nur bis zu dem Augenblick, in dem die Gleichstromerregung
der Synchronmaschine nach Ablauf der beiden Zeitrelais 6 und 8 eingeschaltet wurde,
sondern noch eine bestimmte, von dem Zeitrelais 7 abhängige Zeit darüber hinaus.
Es wird dadurch erreicht, daß Abweichungen der Motordrehzahl vom Synchronismus und
die dadurch bedingten kurzzeitigen Überlastungen des Motors nicht zu dessen Abschaltung
führen, sondern daß erst eine bestimmte, von dem Zeitrelais 7 abhängige Zeit später
die Schutzeinrichtungen gegen Außertrittfallen in den normalen Betriebszustand versetzt
werden. Gegen Kurzschluß und andere mit dem Anlaßvorgang an sich nicht zusammenhängende
Betriebsunfälle muß der Motor selbstverständlich noch besonders geschützt sein,
damit der Schalter 2 in solchen Fällen verzögerungslos ausgeschaltet und dadurch
der ganze Anlaßvorgang unterbrochen wird.
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Es ist bekannt, daß die Betriebszustände, welche zum Außertrittfallen
eines Synchronmotors Veranlassung geben, meist nur kurze Zeit auftreten, und es
wäre daher aücht zweckmäßig, einen Synchronmotor stets vollständig von dem Netz
zu trennen, wenn solche kurzzeitigen Betriebsstörungen eintreten. Durch die Erfindung
wird daher ein Mittel gegeben;, womit der Synchronmotor nach dem Außertrittfallen
zunächst wieder in den Anlaßzustand gebracht und nach einer bestimmten Zeit wieder
:auf Gleichstromerregung geschaltet wird. Stellt rnan diese Zeit so ein, daß sie
etwas größer ist als die Dauer kurzzeitiger Störungserscheinungen, so kann der Motor,
nach Wiedereirischalten der Gleichstromerregung ungestört weiterlaufen.
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Die Wirkungsweise der Anlaßeinrichtung nach der Erfindung ist für
diesen Fall folgende: Während des Betriebes sind der Schalter 5 und das Zeitrelais
6 geschlossen. Die beiden. Zeitrelais 7 und 8 sind dagegen abgefallen, weil die
Kontakte 53 des Schalters 5 und die Kontakte 63 des Zeitrelais 6 die beiden Erregerwicklungen
7, und 81 kurzschließen. Die parallel zu der Erregerwicklung 9o der Schutzeinrichtung
9 liegenden Kontakte 75 sind geöffnet. Tritt nun eine Störung ein, so zieht das
Relais 9o seinen Anker an und öffnet die Kontakte 92. Dadurch wird. der Kurzschluß
der Erregerwicklung 81 des Zeitrelais 8 aufgehoben, und dieses schließt verzögerungslos
seinen Anker und öffnet die Kontakte 85. Dies hat zur Folge; daß der Schalter 5
ausgeschaltet wird, und daß dadurch die Gleichstromquelle von der Erregerwicklung
io getrennt und diese über den Anla.ßwiderstand 12 kurzgeschlossen wird. Gleichzeitig
wird noch durch öffnen der Kontakte 53 des Schalters 5 der Kurzschlußkreis des Zeitrelais
7 aufgehoben, und auch dieses Relais zieht unverzögert seinen Anker an.
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Es treten also Balle die Wirkungen ein, welche 'beim Anlassen des
Motors aus dem Stillstand von dem Augenblick gab vor sich gehen, in dem das Zeitrelais
6 abgelaufen ist. Der Motor wird jetzt wieder auf Synchronismus -gebracht, und nach
einer bestimmten Zeit, welche von dem Zeitrelais 8 abhängig ist, wird die Gleichstromerregung
wieder eingeschaltet. Nach Ablauf eines weiteren Zeitabschnittes, welcher von dem.
Zeitrelais 7 abhängt, wird schließlich auch die Schutzeinrichtung 9o wieder zur
Wirkung gebracht. Auch in diesem Falle ist sowohl während eines b estimmten
Zeitabschnittes vor dem Einschalten als auch nach dem. Einschalten der Gleichstromerregung
die überstromschutzeinrichtung 9 des Motors unwirksam gemacht.