DE88716C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 -©^Elektrische Apparate.CLASS 21 - © ^ Electrical Apparatus.

: ; j in NÜRNBERG. . ;:; j in NUREMBERG. . ;

Verfahren zum Anlassen von Synchronmotoren.Procedure for starting synchronous motors.

: Patentirt im Deutsehen Reiche vom 11. Oktober 1895 ab.: Patented in Germany from October 11, 1895.

Synchron-Wechselstrommaschirien laufen nicht von selbst an. Zum Anlaufen .sind verschiedene Einrichtungen;vorgeschlagen;. Mordey treibt die Erregermaschine als Motor durch eine Accumulatorenbatterie. ;Die Westinghouse-Gesellschaft (Tesla) braucht aufser der Erregermaschine eine besondere Asynchronmaschine. Aehnliche Anordnungen sind in den Patentschriften Nr. 48878, 64921 und 79542 vorgeschlagen worden..Synchronous AC machines do not start by themselves. To start .are different Facilities; proposed ;. Mordey drives the exciter as a motor through an accumulator battery. ; The Westinghouse-Gesellschaft (Tesla) needs besides the exciter a special asynchronous machine. Similar arrangements are in the patents Nos. 48878, 64921 and 79542 have been proposed.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung, die Erregermaschine als Asynchronmotor anlaufen zu lassen.The subject of the present invention is the arrangement, the excitation machine as an asynchronous motor to start up.

Die verschiedenen Ausführungsformen, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, werden die Vorgänge verständlich machen.The various embodiments illustrated in the drawings will be make the processes understandable.

Beim Anlassen gilt beispielsweise die Schaltung Fig. i, beim Normalbetrieb Fig. 2. Von der Wechselstromleitung L₁ L₂ geht der Strom durch den Anker 5¹ des Synchronmotors und die Feldmagnete m des Erregers. Der Anker der Erregermaschine E wird deshalb als Asynchronmotor anlaufen, sofern nur-die Erregermaschine durch Wickelung und Gestalt des Eisengestelles oder durch Erzeugung, eines Hülfsstromes oder durch ein anderes der bekannten Mittel als Asynchronmotor für Einphasenstrom ausgebildet ist. _{When starting, for example, the circuit Fig. 1} applies, in normal operation Fig. 2. From the AC line L 1 L ₂ , the current goes through the armature 5 ^{1 of} the synchronous motor and the field magnets m of the exciter. The armature of the exciter E will therefore start as an asynchronous motor, provided that the exciter is designed as an asynchronous motor for single-phase current by winding and shape of the iron frame or by generating an auxiliary current or by some other known means.

Da die Erregermaschine (jetzt Asynchronmotor) mit dem Synchronanker gekuppelt ist, so läuft auch dieser nunmehr an. Ist der Synchronismus erreicht, so wird auf die Schaltung Fig. 2 umgeschaltet, d. h. die Erregermaschine sendet_: jetzt Gleichstrom zur Erregung der Feldmagnete M des Haupfmotors. : In den folgenden Figuren sind Abänderungen der Schaltung gezeichnet.. In Fig. 3 ist der Wechselstrom, ehe er in die Feldmagnete der Erregermaschine geht, umgewandelt. An Stelle des gezeichneten Serienstromwandlers kann natürlich auch ein solcher in Parallelschaltung treten, oder es kann (nach Fig. 4), falls für den Synchronmotor schon ein Stromwandler vorhanden ist, ' von einem Bruchtheile von dessen Secundärwickelung abgezweigt werden. Ebenso könnte eine zweite nur für den Anlauf bestimmte Secundärwickelung vorgesehen sein.Since the excitation machine (now asynchronous motor) is coupled to the synchronous armature, this also starts up. Once synchronism has been achieved, the circuit in FIG. 2 is switched over, ie the exciter sends _: now direct current to excite the field magnets M of the main motor. : Modifications to the circuit are drawn in the following figures. In FIG. 3, the alternating current is converted before it goes into the field magnets of the exciter. Instead of the series current transformer shown, one can of course also be connected in parallel, or (according to FIG. 4), if a current transformer is already available for the synchronous motor, a fraction of its secondary winding can be branched off. Likewise, a second secondary winding intended only for start-up could be provided.

Fig. 5 und 6 zeigen die Anwendung .auf Mehrphasenmaschinen. Zu gleicher Zeit ist die auch für Einphasenrriotoren verwendbare Schaltung gezeigt, dafs von einem Zwischenpunkte der Wickelung die Synchronwickelung abgezweigt wird, im Asynchronmotor also eine geringere Spannung auftritt. In Fig. 6 ist noch der besondere Fall gezeichnet, dafs nur von zwei Zweigen der Dreiphasenmaschine Strom entnommen wird. Dabei kann der dritte Strom entweder, wie gezeichnet, entbehrt werden oder aber durch bekannte Zusammensetzungen erhalten werden.Figures 5 and 6 show the application to multiphase machines. At the same time is the circuit that can also be used for single-phase rotors is shown, that the synchronous winding is from an intermediate point of the winding is branched off, so a lower voltage occurs in the asynchronous motor. In Fig. 6 is still the special case is drawn, that there is only current from two branches of the three-phase machine is removed. The third stream can either be dispensed with, as shown or can be obtained by known compositions.

Die Fig. 7 bis 19 veranschaulichen Ausführungsformen des Feldmagneten und Schaltungen des Ankers, sowie die Doppelfunction der Maschine als Wechselstrom-Inductionsmotor und als Gleichstromerzeuger. Alle Figuren beziehen sich auf vierpolige Anordnungen, daFigures 7-19 illustrate embodiments the field magnet and armature circuits, as well as the double function of the machine as an alternating current induction motor and as a DC generator. All figures relate to four-pole arrangements, since

vier wohl die geringste Polzahl ist, welche bei dieser Maschine in Betracht kommt.four is probably the lowest number of poles that can be used on this machine.

Fig. 7 zeigt dieselbe Polform wie Fig. 3 der Patentschrift Nr. 87402. Diese Maschine soll· als Einphasen-Inductionsmotor von selbst anlaufen, . wobei in die.Hauptspulen α Einphasenstrom geschickt wird, während die Secundä'rspulen b verspäteten Magnetismus in den zweiten Polhälften erzeugen, wie in der genannten Patentschrift erläutert ist. Dieselbe Ausführung kann auch für Zweiphasenstrom benutzt werden, indem die Spulen α in die erste und b in die zweite Phase geschaltet werden. Als Gleichstromfeld werden dann sämmtliche Spulen hinter einander geschaltet. Die Fig. 8, 9 und 10 sind constructive Ableitungen hiervon, welche für Zweiphasenstrom geeignet sind, und zwar geht durch die Spulen α eine und Spulen b die zweite Phase. Für Gleichstrommagnete sind mehr Amperewindungen nöthig wie für Magnete in Inductionsmotoren, weshalb in Fig. 9 noch Zusatzspulen d angedeutet sind, welche im Wechselstromfeld nicht eingeschaltet, im Gleichstromfeld dagegen in Serie zu den Spulen α und b geschaltet sind. Die Fig. 11, 12 und 13 sind Beispiele von Dreiphasen-Feldpolen, wobei in analoger Weise die Spulen a die erste, b die zweite und c die dritte Phase aufnehmen; als Gleichstrommagnete werden dann die Spulen d mit eingeschaltet. Im letzteren Falle liegt aber etwas todter Widerstand in der Magnetwickelung, da die magnetomotorischen Kräfte derjenigen Drahtlängen zweier Spulen, welche in einer Nuth liegen, sich aufheben, und es ist aus diesem Grunde besser, die Mittelspulen b in Fig. 11 und 12 für den Gleichstrom auszuschalten. Inductionsmotoren, welche vom Stromwandlerprincip (möglichst eisengeschlossene Kraftlinienströmung) abweichen, haben ein geringeres Güteverhältnifs. Dies ist der Fall in den Anordnungen Fig. 7 bis 13, jedoch kommt dies für die kurze Zeit des Antriebes von Synchronmotoren weniger in Betracht. Als Gleichstromerregermaschine ist aber ein hohes Güteverhältnifs nöthig und somit die ausgesprochenen Feldpole der Fig. 7 bis 13.Fig. 7 shows the same pole shape as Fig. 3 of patent specification no. 87402. This machine is supposed to start by itself as a single-phase induction motor. single-phase current is sent into the main coils α , while the secondary coils b generate delayed magnetism in the second pole halves, as is explained in the patent mentioned. The same design can also be used for two-phase current by switching the coils α into the first phase and b into the second phase. All coils are then switched one behind the other as a direct current field. 8, 9 and 10 are constructive derivatives thereof, which are suitable for two-phase current, namely one phase goes through the coils α and the second phase goes through the coils b. For DC solenoids more ampere-turns are necessary as for refrigerator Inductionsmotoren why in Figure 9 is still auxiliary coils. Are indicated d, which are not turned on in the AC field, whereas α in the direct current field in series with the coil and are connected in b. 11, 12 and 13 are examples of three-phase field poles, the coils a taking up the first, b the second and c the third phase in an analogous manner; The coils d are then switched on as DC magnets. In the latter case, however, there is some dead resistance in the magnet winding, since the magnetomotive forces of those wire lengths of two coils which lie in a groove cancel each other out, and for this reason it is better to use the center coils b in FIGS. 11 and 12 for the direct current turn off. Induction motors, which deviate from the current transformer principle (if possible iron-enclosed force line flow), have a lower quality ratio. This is the case in the arrangements of FIGS. 7 to 13, but this is less of a consideration for the short period of driving synchronous motors. As a DC exciter, however, a high quality ratio is necessary and thus the pronounced field poles of FIGS. 7 to 13.

Der Vollständigkeit halber sind auch einige Polringschaltungen gegeben. Fig. 14 ist eine gewöhnliche vierpolige Dreiphasenstromschaltung; für unseren Fall müfsten Doppelspulen nach Fig. 1 5 oder nicht gekreuzte Spulen nach Fig. 16 und 17 angewendet werden. Für Gleichstromerregung wären im Feld Fig. 15 die Spulen a, im Feld Fig. 16 die Spulen a und a^l und im Feld Fig. 17 die Spulen ab und a¹ b^l einzuschalten. Fig. 18 zeigt ein Inductionsfeld für Zweiphasenstrom mit Spulen a der ersten und Spulen b der zweiten Phase; oder, auf Einphasenstrom angewendet, mit Spulen α als Hauptspulen und Spulen b als Secundärspulen für phasenverspäteten Strom. Als Gleichstromfeld werden hier nur die Spulen« eingeschaltet. Die geschlossenen Polringe der Fig. 14 bis 19 sind zwar für den Inductionsmotor günstig, als Gleichstromfelder aber unvortheilhaft, weil erstens die Nuthen nicht gut grofs genug gemacht werden können für Gleichstromerregung und zweitens der Eisenschlufs zwischen zwei Polen den Ankerstrom schwächt.For the sake of completeness, some pole ring circuits are also given. Fig. 14 is an ordinary four-pole three-phase power circuit; in our case, double coils according to FIG. 15 or non-crossed coils according to FIGS. 16 and 17 would have to be used. For DC excitation 15 16 17, the coils were in the box, Fig., The coils a, in the field Fig., The coils A and A ^l and in the field Fig. ¹ b, and a switch ^l. 18 shows an induction field for two-phase current with coils a of the first phase and coils b of the second phase; or, applied to single-phase current, with coils α as main coils and coils b as secondary coils for phase-delayed current. As a direct current field, only the coils are switched on here. The closed pole rings of Figs. 14 to 19 are favorable for the induction motor, but disadvantageous as direct current fields because firstly the slots cannot be made sufficiently large for direct current excitation and secondly the iron loop between two poles weakens the armature current.

Die Ankerschaltung würde im Princip dieselbe sein, wie in den Wechselstrom - Gleichstromwandlern, und zwar z. B. nach Fig. 19 für Zweiphasenschaltung. Auf einer Seite des Ankers sind die Gleitringe, zwischen denen Widerstand geschaltet wird, wenn der Inductionsmotor mit Zugkraft anzulaufen hat; diese Widerstände werden geöffnet, wenn die Maschine als Gleichstromerzeuger geschaltet wird. Diese Schaltung wird ähnlich für Dreiphasenstrom ausgeführt, indem in bekannter Weise die Wickelung zwischen zwei gleichen Polen in drei gleichen Theilen abgezweigt wird zu drei Gleitringen.The armature circuit would in principle be the same as in the AC - DC converters, namely z. B. according to Fig. 19 for two-phase circuit. On one side of the Anchor are the slip rings, between which resistance is switched when the induction motor has to start with traction; these resistors are opened when the Machine is switched as a DC generator. This circuit will be similar for three phase power carried out by branching off the winding between two equal poles in three equal parts in a known manner becomes three slip rings.

Das Verfahren, zum Andrehen eines Synchronmotors diejenige Maschine bezw. denjenigen Anker zu benutzen, welche oder welcher, nach Erreichung des synchronen Ganges durch den Anker des Synchronmotors angetrieben, zur Erzeugung des Erregerstromes dient, ist bekannt, z. B. aus den Patentschriften Nr. 48878 und 79542.The method for turning a synchronous motor BEZW that machine. those Anchor to use which or which, after reaching the synchronous gear through the armature of the synchronous motor is driven, is used to generate the excitation current known, e.g. B. from Patent Nos. 48878 and 79542.

Von diesem Verfahren unterscheidet sich das vorliegende dadurch, dafs die Erregermaschine nicht als Gleichstrom - Reihenmaschine in bekannter Weise mit Wechselstrom gespeist, geschaltet wird, sondern als asynchroner Inductionsmotor. The present method differs from this method in that the exciter machine not supplied as a direct current series machine in a known manner with alternating current, switched but as an asynchronous induction motor.

Bei den genannten Einrichtungen setzt die als Drosselspule wirkende Gleichstrommaschine viel zu grofsen Widerstand entgegen, um. ohne besondere Umschaltung, wie etwa Parallelschaltung der einzelnen Spulen, genügend Strom aufnehmen zu können. Aufserdem tritt eine solche Funkenbildung am Stromabgeber auf, dafs jedes Functioniren unmöglich wird.The DC machine acting as a choke coil sets in with the devices mentioned far too great resistance to. without special switching, such as parallel switching of the individual coils to be able to absorb enough current. In addition, such sparking occurs on the current source that every function becomes impossible.

Der im Eingang der Patentschrift Nr. 64921 erwähnte Vorschlag, den Motor selbst in zweierlei Schaltung als Inductionsmotor zum Anlauf und als Synchronmotor im regulären Gang zu verwenden, hat ebenfalls grofse Schwierigkeit. Es ist unmittelbar klar, dafs in den meistert Fällen eine Umschaltung von gewöhnlichen Synchronmotoren, die also gewöhnlichen Stromerzeugern entsprechen, sich gar nicht wird vor-¹ nehmen lassen.The suggestion mentioned at the beginning of the patent specification No. 64921, to use the motor itself in two different circuits, as an induction motor for starting and as a synchronous motor in regular gear, also has great difficulty. It is immediately evident that correspond to the masters cases a switch from ordinary synchronous motors so ordinary power generators, will not be taking forward. ¹

Dem gegenüber gewährt die beschriebene Schaltung den Vorzug, in allen Fällen leicht möglich zu sein, und zeichnet sich durch Einfachheit der Handhabung aus. Ebensowenig kann auch schädliches Feuer am StromabgeberOn the other hand, the circuit described has the advantage of being light in all cases to be possible, and is characterized by ease of use. Neither can also cause harmful fire to the power supply

eintreten, da Stromüberführung nur durch Gleitringe vorgenommen wird.occur, since current transfer is only carried out by sliding rings.

Claims (1)

Patent-Anspruch:Patent claim: Verfahren zum Anlassen ein- oder mehrphasiger Wechselstrom-Synchronmotoren, darin bestehend, dafs die Erregermaschine zum Antrieb als Inductionsmotor geschaltet und der Strom hierzu aus der Haupt-Energiezuleitung direct oder transformirt, oder von Verbindungspunkten niederen Potentiales aus der Wickelung des Synchronmotors entnommen wird.Method for starting single or multi-phase AC synchronous motors, therein consisting that the excitation machine is connected to the drive as an induction motor and the Current for this purpose from the main energy supply line, direct or transformed, or from connection points of low potential from the winding of the synchronous motor is removed. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.For this purpose ι sheet of drawings.