DE704501C - Verfahren zur Erzielung eines winkelgleichen, synchronen Betriebes von mehreren Asynchronmotoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzielung eines winkelgleichen, synchronen Betriebes von mehreren Asynchronmotoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung eines winkelgleichen, synchronen Betriebes von mehreren Asynchronmotoren, insbesondere von Antriebsmotoren für Voith-Schneider-Schiffspropeller, bei der der Sekundärteil jedes Asynchronmotors durch einen Kommutatorfrequenzwandler gespeist wird. Erfindungsgemäß sind die Kommutatorfrequenzwandler der einzelnen Asynchronmotoren für die Erzielung eines synchronen Laufes miteinander gekuppelt, und den Schleifringen der einzelnen Frequenzwandler werden unabhängig von den im Sekundärteil jedes Asynchronmotors auftretenden Widerstandswerten Ströme vorgeschriebener Größe und Phasenlage zugeführt, und durch Bürstenverstellung am Frequenzwandler bzw. durch eine gleichwertige Maßnahme wird der winkelgleiche, synchrone- Lauf der Asynchronmotoren eingestellt. An sich ist es bereits bekannt, zur Herstellung des Gleichlaufes die Sekundärwicklungen mehrerer Asynchronmotoren an einen gemeinsamen Frequenzwandler anzuschließen oder auch an eine gemeinsame, als selbsterregter Phasenschieber ausgebildete Kommutatorhintermaschine. Bei einer weiteren bekannten Anordnung sind zur Herstellung des Gleichlaufes mehrerer Asynchronmotoren ebenso viele miteinander gekuppelte und durch einen Hilfsasynchronmotor angetriebene, im Ständer keine Wicklung aufweisende Kommutatorhintermaschinen vorgesehen, deren Kommutatoren je an die Sekundärwicklung des zugehörigenAsynchronmotors angeschlossen sind, während die Schleifringe parallel geschaltet sind. Diese bekannten Einrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß es vollständig vom Zufall ,abhängt, welche gegenseitige räumliche Winkellage die Läufer der an sich gleichlaufenden As_ynchronmotoren betriebsmäßig einnehmen, während bei der Erfindung dieser Winkel durch Aufdrükken von Strömen bestimmter Größe und Phasenlage und durch die Bürstenverstellung des Frequenzwandlers auf den gewünschten Wert gebracht werden kann, wodurch auch der synchrone Lauf der einzelnen Asynchronmotoren besser gesichert ist. Bei jeder Abweichung des Läuferstromes des Asynchronmotors von seinem Sollwert findet eine zusätzliche Erregung des Frequenzwandlers durch seinen Schleifringstrom im Sinne einer Wiederherstellung des Sollwertes statt. Die erforderliche Spannungsänderung des Frequenzwandlers vollzieht sich infolge der getroffenen Schaltung (Stromtransformatorschaltung) vollkommen selbsttätig. Man kann auf diese Weise den Ständerstrom der Hauptmaschine verhältnisgleich in den Läufer einführen oder den Strom eines anderen Scheinwiderstandes, z. B. einer Drosselspule, die genügend groß ist, so daß Änderungen der Frequenzwandlerspannung bei Änderung des Widerstandswertes. der Sekundärkreise jedes Asynchronmotors diesen einmal eingestellten Strom nach Größe und Phasenlage nicht beeinflussen. Während bei der Speisung der Schleifringe des Frequenzwandlers durch den Strom einer Drosselspule der Sekundärstrom des zugehörigen Asynchronmotors bei Belastungsänderungen konstant bleibt, was, ähnlich wie bei einer Synchronmaschine, entsprechende Änderungen derPhasenlage des Läufers der Hauptmaschine gegenüber dem Ständer zur Folge hat, ergibt sich bei Speisung der Schleifringe des Frequenzwandlers durch den Ständerstrom der Hauptmaschine bei Belastungsänderungen der Hauptmaschine eine entsprechende Änderung des Frequenzwandlerstromes und damit auch des Sekundärstromes des Asynchronmotors. Der Läufer der Hauptmaschine wird daher gegenüber dem Ständer seine Phasenlage nicht wesentlich ändern. Der winkelgleiche, synchrone Lauf der Asynchronmotoren ist hingegen bei beiden Anordnungen gesichert. Durch die Drehzahl des Frequenzivandlers ist auch die Drehzahl des Asynchronmotors bestimmt. Sie entspricht der Summe bzw. der Differenz von Netzfrequenz und Schlupffrequenz. Da der Läufer des Asynchronmotors sich mit seiner Achse relativ zum Feld frei einstellen kann, wird er sich so einstellen, daß die geometrische Summe von Läufer- und Ständerstrombelag den Erregerstrombelag ergibt. Es liegen demnach ähnliche Verhältnisse vor wie bei einer Synchronmaschine, die sich auch mit ihrem Polrad entsprechend der jeweiligen Belastung und Erregung einstellt. Der Asynchronmotor besitzt aber gegenüber der Synchronmaschine den Vorteil, daß mehrere gegeneinander versetzte Wicklungsachsen vorhanden sind, so daß die Anpassung an die neue Belastung lediglich durch Änderung der Erregerachse bei gleichbleibenden Wicklungsachsen möglich ist, wodurch Pendelungen vermieden werden.
• Bezüglich des Antriebs von Schiffspropellern bietet die Erfindung folgende Vorteile: Bei den durch Schaltmanöver und die Eigenart des Antriebs (wechselnder Seegang) auftretenden plötzlichen Be- und Entlastungen ist der Synchronmotor wegen seiner großen Trägheit des Erregerkreises äußerst empfindlich und erfordert besondere Maßnahmen zur Schnellerregung bei sich und den ihn speisenden Generatoren. Der normale Asynchronmotor ohne Erregermaschine wäre an sich ein idealer Antriebsmotor; doch ist sein großer Blindleistungsbedarf für die Generatoren untragbar, da sie in unzulässiger Weise in ihren Abmessungen vergrößert werden müßten und außerdem noch weitgehendere Maßnahmen zur StoßerregungbeiBelastungsstößen erforderlich wären als im ersten Fall. Diese Nachteile werden in idealer Weise durch die neuen Anordnungen beseitigt. Die Schaltung bringt durch die in ihr selbst liegende Automatik auf schnellstem Wege die erforderliche Anpassung des Läuferstrombeleges an die jeweilige Belastung; der Leistungsfaktor kann in weiten Grenzen der Belastung auf 1 oder sogar auf Voreilung gehalten werden, so daß die Generatoren einmal recht günstige Abmessungen erhalten und andererseits ihre Erregung unter den denkbar günstigsten Verhältnissen erfolgen kann. Namentlich durch die Möglichkeit, die Motoren mit Voreilung zu betreiben, kann man sich dem Idealfall konstanter Erregung der Generatoren nähern, zumal wenn man bedenkt, daß Schwankungen der Klemmenspannung in diesem Fall nicht die Rolle spielen wie sonst. Da mit den Propellermotoren sonstige Hilfsmaschinen nicht gekuppelt zu werden brauchen, besteht für den Propellermotor völlige Freiheit hinsichtlich seiner Kupplung mit dem Propeller selbst.
• Besondere Vorteile bietet die Schaltung nach der Erfindung, um die Antriebsmotoren für Voith-Schneider-Schiffspropeller winkelgleich betreiben zu können. Mit Rücksicht auf erschütterungsfreien Lauf ist diese Winkelgleichheit erforderlich. Gewöhnlich arbeiten zwei Propellermotoren im Gleichlauf. Man erreicht die Winkelgleichheit dadurch, daß man die Bürstenbrücke des dem einen Motor zugeordneten Frequenzwandlers so lange verstellt, bis die Winkelgleichheit besteht. Die Verstellung kann man durch Anzeigevorrichtungen bekannter Art bewirken lassen.
• Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. 11 und 12 sind zwei Asynchronmotoren, die je mit einem Voith-Schneider-Schiffspropeller gekuppelt sind. Jeder Asynchronmotor wird durch eine ständererregte Drehstromernegermaschine 13 bzw. 14 erregt, die ihrerseits durch einen kleinen Frequenzwandler 15 und 16 ' erregt werden. Die Zwischenschaltung der Drehstromerregermaschinen 13 und 14 dient zur Verkleinerung der für große Leistungen mit Rücksicht auf die Kommutierung nur schwer ausführbaren Frequenzwandler 15 und 16. Die Drehstromerreger 13 und- 14 stellen also nur Verstärkermaschinen dar. Die Frequenzwandler 15 und 16 werden schleifringseitig über je einen Stromtransformator 17 und 18 mit einem dem Ständerstrom des zugehörigen Hauptmotors verhältnisgleichen Strom gespeist, was die Einführung einer diesem Strom proportionalen Spannung in den Läuferkreis eines jeden Motors zur Folge hat. Sämtliche Maschinen 13, 14, 15 und 16 sind miteinander gekuppelt und werdendurcheinen gemeinsamen Motor i9 angetrieben. Die Bürstenbrücke des einen Frequenzwandlers wird nun durch eine Anzeigevorrichtunü ,sö" lange betätigt, bis beide Propeller nicht nüx synchron, sondern auch winkelgleich laufen. Statt der Bürstenverdrehung kann auch eine andere gleichwertige Maßnahme getroffen werden, z. B. Verstellen der Kupplung zwischen Frequenzwandler und Antriebsmotor oder vorübergehende Drehzahländerung eines Frequenzwandlers gegenüber dem anderen. Letzteres setzt jedoch einen Sonderantrieb eines jeden Frequenzwandlers voraus.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzielung eines winkelgleichen, synchronen Betriebes von mehreren Asynchronmotoren, insbesondere von Antriebsmotoren für Voith - Schneider-Schiffspropeller, bei der der Sekundärteil jedes Asynchronmotors durch einen Kommutatorfrequenzwandler gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Schleifringen der miteinander gekuppelten Kommutatorfrequenzwandler (15, 16) unabhängig von den im Sekundärteil jedes Asynchronmotors (i i, 12) auftretenden Widerstandswerten Ströme vorgeschriebener Größe und Phasenlage zugeführt werden und daß durch Bürstenverstellung am Frequenzwandler bzw. durch eine gleichwertige Maßnahme der winkelgleiche synchrone Lauf der Asynchronmotoren eingestellt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den Schleifringen des Frequenzwandlers (15, 16) ein dem Primärstrom des Asynchronmotors proportionaler Strom zugeleitet wird, der zweckmäßig von einem in den Ständerstromkreis des Asynchronmotors eingeschalteten Stromtransformator (17, 18) geliefert wird.
3. 3. Anordnung .zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorfrequenzwandler (15, 16) der einzelnen Asynchronmotoren (i i, 12) miteinander mechanisch gekuppelt sind und insbesondere von demselben Hilfsmotor (19) angetrieben werden.