DE670008C

DE670008C - Wechselstrommotor mit primaer erzeugtem Drehfeld und einer Gleichstromerregermaschine

Info

Publication number: DE670008C
Application number: DEK139712D
Authority: DE
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1934-05-19
Filing date: 1934-05-19
Publication date: 1939-01-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstrommotoren mit primär erzeugtem Drehfeld und einer Gleichstromerregermascihine zur Erzeugung eines zusammen mit dem Wechsel S stromdrehfeld umlaufenden Magnetfeldes sowie mit einer Regelungsvorric'htung zur selbstätigen Verstärkung der Spannung der Erregermaschine bei wachsender Belastung. Man hat bereits vorgeschlagen, die Spannung

ίο der Erregermaschine dadurch zu verstärken, daß die Erregermaschine mit einer Kompoundwicklung versehen wird, die durch einen selbsttätig mit der Belastung wechselnden Strom gespeist wird. Auf diese Weise läßt sich jedoch die gewünschte selbsttätige Verstärkung der Spannung der Erregermaschine nur bei schwacher Sättigung des Magnetgestells der Erregermaschine in befriedigender Weise erzielen, da bei stärkerer Sättigung, wie sie bei starker Belastung eintreten muß, die Verstärkung des Erregerstromes keine wesentliche Verstärkung der Spannung mehr bewirkt. Die Erfindung bezweckt, diesen Übelstand zu beseitigen. Dieser

25. Zweck wird der Erfindung gemäß dadurch erreicht, daß die Regelungsvorrichtung durch einen Hilfsmotor einstellbar ist, dessen Drehmoment von der durch die Änderung der Belastung bewirkten Änderung des Primärstromes und einer durch die Drehung des Hilfsmotors regelbaren elektrischen Größe derart abhängig ist, daß es nach Einstellung eines bestimmten Wertes dieser Größe verschwindet.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert, bei denen angenommen ist, daß es sich um einen Einphaseninduktionsmotor mit einem eine Gleichstromwicklung tragenden Zwischenläufer handelt und die Erregermaschine zur Erregung dieser Zwischenläuferwicklung dient (Bauart Krupp-Schön), und zwar zeigt

Abb. ι ein Schaltbild der ersten Ausführungsform,

Abb. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausf ühr ungs form,

Abb. 3 ein zur Erläuterung der Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform dienendes Schaubild und

Abb. 4 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform.

Es soll zunächst die in Abb. 1 veranschaulichte erste Ausführungsform beschrieben werden. Es bezeichnet E die Erregermaschine für die Gleichstromwicklung 4 des Zwischenläufers des mit einer Ständerwicklung 5 und einer Hauptläuferwicklung 6 versehenen Einphaseninduktionsmotors, der in üblicherweise mittels eines (nicht dargestellten) Wasserwiderstandes angelassen werden kann. Die Erregermaschine E ist mit einer Erregerwicklung versehen, die unter Vorschaltung eines aus drei Einzelteilen Rj, R_s und R_z be* stehenden Widerstandes an eine Konstantspannungsquelle K angeschlossen ist. Der Widerstand R₁ ist veränderlich und kann durch einen Verstellmotor M eingestellt werden, der über einen Vorsdhaltwiderstand R_v an konstanter Spannung liegt. Der Verstellmotor hat zwei Erregerwicklungen, deren eine, 1, über einen Trockengleichridhter T. G. von einem Stromtransformator St gespeist wird, der vom Ständerstrom I₁ durchflossen wird. Die andere Erregerwicklung, 2, wird

von einer Stromquelle mit veränderlicher Spannung derart gespeist, daß der Strom dem durch die Wicklung ι entstandenen Feld entgegenwirkt und dieses aufzuheben sucht. Der Verstellmotor M arbeitet nur so lange, als ein Feld vorhanden ist. Die Drehrichtung ist von der Richtung des resultierenden Feldes abhängig. Jede Veränderung des Ständerstromes bewirkt eine Drehung des Verstellmotors M ίο im einen oder anderen Sinne und damit eine Änderung des Erregerstromes J₂ der Erregermaschine E. Die Änderung hängt von der Größe des Drehwinkels des Motors M ab, der durch geeignete Abstufung der Widerstände R_g und Rj und die gegenseitige Zuordnung der beiden Widerstände in jede gewünschte Abhängigkeit vom Ständerstrom J₁ gebracht werden kann. Der Motor M kann unter Berücksichtigung der Charakteristik der Erregermaschine E so eingestellt werden, daß jedem Wert des Ständerstromes J₁ ein beliebig bestimmbarer Wert des Zwischenläufererregerstromes zugeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich auch noch bei starken Belastungen die gewünschte Verstärkung der Spannung der Erregermaschine erzielen; mit dieser Verstärkung ist zufolge der bekannten Eigenschaften der Einphaseninduktionsmotoren mit Zwischenläufer zugleich eine sehr erwünschte Schwenkung des ' Ständerstromes gegenüber der Netzspannung im Sinne des Vo'reilens verbunden.

Wenn während der Beschleunigungsperiode der an den Hauptläufer 6 angeschlossene Wasserwiderstand betätigt wird, ist der Widerstand R_s durch entsprechende Kontakte an der Umschaltvorrichtung kurzgeschlossen, ebenso während der Umschaltung von einer Geschwindigkeitsstufe auf eine andere. Wenn der Hauptmotor in Kaskaden« oder Phasenspalterschaltung mit einem Drehstrommotor verbunden ist, kann die hierbei erforderliche, dem Blindleistungsbedarf des Drehstrommotors entsprechende zusätzliche Erregung mittels eines Stufenwählers durch Kurzschließen des Teiles R_z des Regelwiderstandes eingestellt werden.

In Abb. 2 bis 4 sind weitere Ausführungsformen erläutert. Bei diesen läßt sich die gewünschte selbsttätige Verstärkung der Spannung der Erregermaschine mit einfacheren Mitteln erzielen. Bei diesen Ausführungsformen besteht zwar der Nachteil, daß der Ständerstrom der Netzspannung nicht nur, wie es wünschenswert ist, bei starken Belastungen, sondern auch bei Leerlauf und geringen Belastungen voreilt, woraus sich eine zusätzliche Belastung des Erregerstromkreises für den Zwischenläufer ergibt. Diese zusätzliehe Belastung ist aber nur geringfügig und kann daher in Kauf genommen werden. Nach Abb. 2 ist die Erregerwicklung des Erregergenerator.s E wieder unter Vorschaltung eines Widerstandes R-, an eine Koiistantspannungsquelle K angeschlossen. Der Widerstand Rj ist veränderlich und kann durch einen als Einphasenkollektormotor ausgebildeten Verstellmotor M eingestellt werden. Der Anker A dieses Motors wird über einen Strom-. transformator St in Abhängigkeit vom Standerstrom J₁ des Hauptmotors gespeist. Das Feld F ist über einen Spannungswandler Sp an die Netzspannung angeschlossen. Der Ankerstrom J_A ist praktisch in Phase mit dem Ständerstrom J₁, der Feldstrom Jp eilt der Netzspannung U (Abb. 3) um nahezu 90° nach, Der Verstellmotor M wird so lange ein Drehmoment ausüben, als die Phasenver» Schiebung zwischen J_A .und Jp von 90⁰ verschieden ist. Das Moment hat, je nachdem die Phasenverschiebung größer oder kleiner als 90^ ist, entgegengesetzten Sinn. Solange der Motor ein Moment ausübt, sucht er den im Erregerkreis des Erregergenerators E befindlichen Widerstand Rj zu verändern. Diese Veränderung bewirkt eine Verstärkung oder Schwächung der Erregung des Erregergenerators £ und damit eine Änderung der Zwischenläufererregung, woraus sich eine Änderung der Phasenlage des S tänder stromes J₁ 9" des Einphasenmotors ergibt. Es läßt sich ohne weiteres erreichen, daß diese Änderung immer in dem Sinne erfolgt, daß sich die Phasenverschiebung zwischen T₄ und Jp auf 90⁰ einzustellen sucht. Da die Phasenlage des Stromes Jp gegenüber der Netzspannung U (Abb. 3) durch Induktivität und Ohmschen Widerstand des Feldkreises festgelegt ist, wird durch diese Anordnung die Erregung des Zwischenläufers durch Kompoundierung des Erregergenerators f derart geregelt, daß der Ständerstrom J₁ des Einphasenmotors unabhängig von der Belastung immer die gleiche Phasenlage gegenüber der Netzspannung U anstrebt. Durch Änderung des im Feldkreis des Verstellmotors M hegenden Ohmschen Widerstandes R₁ läßt sich die Phasenverschiebung des Stromes Jp gegenüber der Netzspannung U beeinflussen; dadurch wird die Voreilung des Stromes J₁ gegenüber der Netzspannung ebenfalls geändert. Diese Veränderung läßt sich durch beliebige Abstufung des Widerstandes R_f, der gleichzeitig mit dem Widerstände R₁ durch den Verstellmotor M geändert wird, beliebig gestalten.

Der grundsätzliche Erfindungsgedanke bei der Ausführungsform nach Abb. 2 und 3 wird nicht geändert, wenn an Stelle des Einphasenkollektormotors M ein Zweiphaseninduktionsmotor (Abb. 4) gewählt wird, dessen eine Phase, a, wieder durch den Stromtransformator St gespeist wird, während die andere Phase, b, unter Vorschaltung des regelbaren Widerstandes Rf an eine geeignete Spannung

angeschlossen wird. Bei der üblichen Ausführung der Ständerwicklung des Einphasenmotors als normale Drehstromwicklung mit herausgeführtem Sternpunkt kann z. B. die Spannung zwischen O und zv (Abb. 2) be^ nutzt werden, oder es kann zur Erzeugung einer geeigneten Spannung ein kleiner Hilfsmotor angeordnet werden, der eine für diesen Zweck geeignete Spannung liefert.

Claims

Patentansprüche:

1. Wechselstrommotor mit primär erzeugtem Drehfeld und einer Gleichstromerregermaschine zur Erzeugung eines zusammen mit dem Wec'hselstromdrehfeld umlaufenden Magnetfeldes sowie mit einer Regelungsvorrichtung zur selbsttätigen Verstärkung der Spannung der Erregermaschine bei wachsender Belastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung (Rj) durch einen Hilfsmotor (M) einstellbar ist, dessen Drehmoment von der durch die Änderung der Belastung bewirkten Änderung des Primärstromes (J₁) und einer durch die Drehung des Hilfsmotors (M) regelbaren elektrischen Größe (z. B. eines Widerstands R_g) derart abhängig ist, daß es nach Einstellung eines bestimmten Wertes dieser Größe (R_s) verschwindet.

2. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmotor ein Gleichstrommotor (M, 1, 2) benutzt ist, dessen Spannung durch zwei einander entgegenwirkende Teilspannur>gen bestimmt ist, von denen die eine unter Vermittlung eines Gleichrichters (T₁ G) durch den Primärstrom (J₁) erzeugt wird und sich in gleichem Sinne wie dieser ändert, während die andere Teilspannung durch die Drehung des Hilfsmotors (M) einstellbar ist.

3. Wechselstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor (M) mit zwei getrennten Erregerwicklungen (1, 2) versehen ist, die die beiden einander entgegenwirkenden Teilspannungen erzeugen.

4. Wechselstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (2), die zur Erzeugung der durch die Drehung des Hilfsmotors (M) einstellbaren Teilspamiung dient, an eine mit einem Regelwiderstand (R_s) verbundene Gleichstromquelle angeschlossen ist.

5. Einphaseninduktionsmotor mit einem eine Gleichstromerregerwicklung tragenden Zwischenläufer, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Erregerwicklung des Zwischenläufers eine Erregermaschine (E) vorgesehen ist, deren Spannung gemäß Anspruch 1 regelbar ist.

6. Einphaseninduktionsmotor nach Anspruch 5 mit Anlasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstromkreis der Erregermaschine (E) einen durch den Hilfsmotor (M) regelbaren Widerstand (Rj) und einen durch den Anlasser kurzschließbaren Widerstand (R₃) enthält.

7. Anordnung mit einem Einphaseninduktionsmotor nach Anspruch 6 und einem aus diesem gespeisten Mehrphaseninduktionsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstromkreis der Erregermaschine (E) noch einen unabhängig vom Anlaßwiderstand kurzschließbaren weiteren Widerstand (R₂) enthält.

S.Wechselstrommotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hilfsmotor (M, A, E), dessen Drehmoment bei einer bestimmten Phase des Pnmärstromes (Z₁) verschwindet und beim Auftreten einer Phasenverschiebung eine Drehung ausführt, durch die die Spannung der Erregermaschine (E) im Sinne der Wieder- 8g aufhebung der Phasenverschiebung geregelt wird.

9. Wechselstrommotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmotor ein Kollektormotor (M) benutzt ist, dessen Anker (A) an einen durch den Primärstrom (J₁) des Induktionsmotors gespeisten StroiritransfoTmator (St) und dessen Erregerstromkreis (E) an die Netzspannung angeschlossen ist.

10. Wechselstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im -Erregerstromkreis des Kollektormotors (M) ein Regelwiderstand (R_F) angeordnet ist, der zusammen mit einem im Erregerstromkreis der Erregermaschine (E) angeordneten Widerstand (Rj) durch den Kollektormotor (M) regelbar ist.-

11. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmotor ein Zweiphaseninduktionsmotor (a, b) benutzt ist, dessen eine Phasenwicklung (a) an einen durch den Primärstrom (J₁) gespeisten Stromtransformator (^i) und dessen andere Phasenwicklung (b) an eine. Spannung von geeigneter Phasenlage (z. B. zwischen O und w) angeschlossen ist.

12. Wechselstrommotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Phasenwicklung (b) an eine durch einen besonderen Hilfsmotor erzeugte Spannung angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen