DE973369C - Schaltungs-Anordnung zur Erzielung des synchronen Gleichlaufes von Asynchronmotoren - Google Patents

Schaltungs-Anordnung zur Erzielung des synchronen Gleichlaufes von Asynchronmotoren

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DE973369C
DE973369C DES18296A DES0018296A DE973369C DE 973369 C DE973369 C DE 973369C DE S18296 A DES18296 A DE S18296A DE S0018296 A DES0018296 A DE S0018296A DE 973369 C DE973369 C DE 973369C
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Germany
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winding
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DES18296A
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English (en)
Inventor
Hermann Dr-Ing Harz
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

  • Schaltungs-Anordnung zur Erzielung des synchronen Gleichlaufes von Asynchronmotoren Die Erfindung befaßt sich mit der Erzielung des synchronen Gleichlaufes eines Asynchronmotors mit mehrphasigem Schleifringläufer mit einem zweiten Motor (Leitmotor). Derartige Anordnungen werden beispielsweise benötigt, wenn eine größere Anzahl von Drehstrom-Kommutatormaschinen von einem Befehlsstand in angenähertem Gleichlauf zu steuern sind, damit die zugehörigen Arbeitsmaschinen mit annähernd gleicher bzw. verhältnisgleicher Drehzahl angetrieben werden. Solche Fälle kommen z. B. in Kraftwerken vor, wenn die zu einem Kessel gehörenden Hilfsmotoren (Lüfter, Wanderrostantriebe) in angenähertem Gleichlauf gesteuert werden sollen. In diesen Fällen müssen die als Asynchronmaschinen ausgebildeten Bürstenbrückenverstellmotoren der in Gleichlauf zu betreibenden Drehstrom-Kommutatormaschinen mit einem Leitmotor synchron laufen.
  • Die als elektrische Welle bekannten Anordnungen zum Gleichlauf von Asynchronmotoren mit mehrphasigem Schleifringläufer neigen mitunter ohne ersichtlichen Grund zu Pendelungen. Es ist bekannt, daß diese Pendelneigung ohne Verminderung der Leistung dadurch unterdrückt werden kann, daß die Erstwicklung des Asynchronmotors (Empfänger) mit der Erstwicklung einer dem Asynchronmotor zugeordneten Asynchronmaschine (Geber) in Reihenschaltung vom Netz gespeist wird.
  • Bei derartigen in Reihenschaltung der Erstwicklungen betriebenen Anordnungen von gleichlaufenden Asynchronmotoren können sich leicht Schwierigkeiten ergeben, wenn einem Geber mehrere Empfänger zugeordnet sind, denn in diesem Falle müßte die Erstwicklung des Gebers für die Summe der Spannungen an den Erstwicklungen der Empfänger bemessen werden. Dies würde jedoch für die Herstellung der Wicklungen und auch für das Herausnehmen einer einzelnen Maschine aus dem Verband der elektrischen Welle Schwierigkeiten bereiten.
  • Die durch die Erfindung geschaffenen Verbesserungen vermeiden diese Schwierigkeiten. Gemäß der Erfindung werden für die Herstellung der Reihenschaltung der Geber- und Empfängermotoren, deren Erstwicklungen in Parallelschaltung an das Netz angeschlossen sind, Stromwandler vorgesehen, deren Erstwicklungen in Reihe mit den am Netz liegenden Erstwicklungen der Geber- und Empfängermotoren geschaltet sind, während die Zweitwicklungen der Stromwandler untereinander in Reihe geschaltet sind.
  • In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltung wiedergegeben. Die als Ferndrehempfänger ausgebildeten Bürstenbrückenverstellmotoren i, 2 und 3 von drei nicht dargestellten Drehstrom-Kommutatormotoren sind mit ihrer Ständerwicklung (Erstwicklung) einphasig an das Netz RS angeschlossen. Der ebenfalls an das Netz RS mit seiner Ständerwicklung angeschlossene Ferndrehgeber 4, der für die Summe der Leistungen der Empfänger i bis 3 bemessen ist, wird von dem mit ihm mechanisch gekuppelten Antriebsmotor 7 angetrieben, der ebenfalls aus dem Netz RS gespeist wird. Die gleichphasigen Schleifringe der Empfänger i bis 3 und des Gebers 4 sind parallel geschaltet. Zur Herstellung der Reihenschaltung der Ständerwicklungen der Empfänger i bis 3 und des Gebers 4 sind gemäß der Erfindung die Stromwandler i i bis 14 vorgesehen. Die Erstwicklungen dieser Stromwandler liegen in Reihe mit der Ständerwicklung des zugehörigen Empfängers bzw. Gebers, während ihre Zweitwicklungen untereinander in Reihe geschaltet sind. Die Spannung an der Zweitwicklung des Stromwandlers 14 entspricht dabei der Summe der Einzelspannungen an den Zweitwicklungen der Stromwandler i i bis 13, während der Strom in der Erstwicklung des Stromwandlers 14 dem Summenstrom in den Erregerwicklungen der Stromwandler ti bis 13 entspricht.
  • Wie im Ausführungsbeispiel angenommen, können die Ständerwicklungen der Empfänger i bis 3 und des Gebers 4 einphasig gespeist werden. Desgleichen kann auch der Antriebsmotor 7 einphasig betrieben werden, so daß nur einphasige Zuleitungen erforderlich sind.
  • Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Ständerwicklungen als Erstwicklungen am Netz, während die Läuferwicklungen als Zweitwicklungen miteinander verbunden sind. Man kann aber auch die Ständerwicklungen als Zweitwicklungen verwenden und miteinander verbinden, während die Läuferwicklungen als Erstwicklungen Verwendung finden. Außerdem steht es im Belieben, die Erstwicklungen gleich- oder mehrphasig zu speisen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. i sind die Ständerwicklungen mehrphasig geschaltet. Eine Phase liegt dauernd am Netz, während die zweite Phase über den Schalter 9 zu-und abgeschaltet und in der Mittelstellung des Schalters kurzgeschlossen wird, wodurch eine wirksame Bremsung erzielt wird. Bei Stillstand muß noch die Ständerphase des Motors 7 vom Netz abgeschaltet werden, was nicht besonders dargestellt ist.
  • Um einen Empfänger (Verstellmotor) aus dem Verband der elektrischen Welle herausnehmen zu können, ist es zweckmäßig, die Schaltung so durchzuführen, wie sie in Fig.2 dargestellt ist. Hier ist die Zweitwicklung des Stromwandlers in so viel Teilwicklungen 14a, 14b und 14c unterteilt, wie Verstellmotoren vorhanden sind, und jede dieser Teilwicklungen ist der Zweitwicklung eines der Stromwandler i i bis 13 zugeordnet. Die auf diese Weise entstehenden Gruppen werden in Reihe geschaltet, und jede dieser Gruppen kann aus dem Verband herausgenommen werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Teilwicklung 14a mit dem Stromwandler i i, die Teilwicklung i4 b mit dem Stromwandler i2 und die Teilwicklung i4c mit dem Stromwandler 13 in Reihe geschaltet. Es entstehen auf diese Weise drei Gruppen, bestehend aus dem Stromwandler ii und der Teilwicklung i4a, dem Stromwandler i2 und der Teilwicklung i4.b sowie dem Stromwandler 13 und der Teilwicklung 14c, die alle miteinander in Reihe geschaltet sind, von denen aber jede durch Schalter 15, 16 und 17 kurzgeschlossen und abgeschlossen werden kann, wobei die Reihenschaltung für die übrigen Gruppen stets bestehenbleibt und auch die Durchflutungen im Summenwandler 14 stets den richtigen Wert haben. Auch diese Anordnung kann man für die Ständerkreise ein- oder mehrphasig durchführen; ebenso können Ständer- und Läuferwicklungen miteinander vertauscht werden.
  • Ein Betrieb der Asynchronmotoren der elektrischen Welle entgegen dem vom Netz her bestimmten Drehfeld ist nur bei mehrphasigen Schaltungen möglich. Da hierbei im Zweitkreis erheblich größere Frequenzen und Spannungen, als sie der Netzfrequenz entsprechen, auftreten, werden mit Vorteil Erst- und Zweitwicklungen miteinander vertauscht. Bei Verwendung der Läuferwicklung als Erstwicklung erfolgt in Weiterbildung der Erfindung die Speisung der Schleifringe vom Netz über einen Umspanner, dessen Zweitwicklung in offener Schaltung mit den einen Klemmen an die Schleifringe des Gebers und mit den anderen Klemmen an die Schleifringe der Empfänger angeschlossen ist, während die Ständerwicklungen unter sich alle parallel geschaltet sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in der Fig. 3 wiedergegeben. Die Läuferwicklungen führen hierbei durchweg Netzfrequenz. Da jedoch die üblichen Schleifringspannungen normaler Motoren den unmittelbaren Netzanschluß nicht gestatten und die Reihenschaltung mit dem Netz bei den Empfängern oder beim Geber mindestens sechs Schleifringe erfordern würde, werden diese Nachteile durch den Umspanner 2o vermieden. Seine Erstwicklung liegt am Netz, die Zweitwicklung dagegen in offener Schaltung an den Schleifringen des Gebers .1 und an denen der Empfänger i bis 3, so daß die parallel geschalteten Schleifri-ngläufer der Empfänger in Reihe mit dem Schleifringläufer des Gebers von der Netzspannung gespeist werden. Ein weiterer Umspanner 2z kann noch zwischen Geber- und Empfängerschleifringe geschaltet werden, wenn deren Stillstandsspannungen nicht übereinstimmen. Man gewinnt so den weiteren Vorteil, daß normale Schleifringläufermotoren für den vorliegenden Zweck verwendet werden können.
  • Ein besonders wirksames Mittel sowohl für den sicheren Anlauf wie für das rasche Bremsen ist hierbei die dauernde Parallelschaltung des Kondensators 8 zu einer Ständerphase des Antriebsmotors 7 durch wahlweises Zuschalten der einen Netzphase an die erste oder zweite Motorklemme. Mit Hilfe des Schalters 9 läuft der Antriebsmotor 7 nach der einen oder anderen Drehrichtung an. Im Ausführungsbeispiel der Fig.3 ist diese Speisung des Antriebsmotors 7 mit Hilfe des Kondensators 8 dahingehend erweitert, daß in der Ausschaltstellung des Schalters 9 die zur kondensatorerregten Phase senkrechte Phase kurzgeschlossen ist. Das hat eine wirksame Bremsung des Antriebsmotors 7 beim Ausschalten zur Folge, weil nun der Motor, solange er ausläuft, kein Drehfeld mehr ausbilden kann. Das in der kondensatorerregten Phase bestehende Wechselfeld bewirkt dann im kurzgeschlossenen Läufer die wirksame Bremsung.
  • Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf die bereits genannten Anwendungsgebiete, nämlich Verstellmotoren bei Drehstrom-Kommutatormotoren und Drehtransformatoren usw. beschränkt, wo sie nur gelegentlich und kurzzeitig in Betrieb ist und nur die Aufgabe von Geber und Empfänger hat; man kann solche Anordnungen vielmehr auch für dauernd durchlaufende Mehrmotorenantriebe, z. B. Krempelsätze im Textilgebiet, benutzen, bei denen der Gleichlauf üblicherweise in der Weise bewirkt wird, daß die Läuferwicklungen der Motoren unter sich parallel und auf einen gemeinsamen Schlupfwiderstand geschaltet sind. Abgesehen davon, daß diese Anordnung Reihenschlußverhalten aufweist, was häufig für diese Antriebe nicht immer erwünscht ist, ergeben sich auch Schwierigkeiten, wenn eine größere Anzahl von Motoren auf diese Weise in Gleichlauf gehalten werden soll. Die elektrische Welle reißt dann leicht auf. Bei Anordnungen nach der Erfindung sind dagegen die Drehzahlkennlinien durch diejenigen des Antriebsmotors bestimmt. Man erhält also z. B. Nebenschlußverhalten, wenn der Antriebsmotor ein Induktionsmotor ist. Außerdem kann man eine beliebige Zahl von Motoren unterschiedlicher Leistung und Drehzahl im absoluten Gleichlauf betreiben. Solche Antriebe sind z. B. Schiffshebewerke, Schleusentore, Hubbrücken und alle Mehrmotorenantriebe, bei denen es auf vollkommenen Gleichlauf auch bei unterschiedlicher Belastung ankommt. Ein bekanntes Beispiel eines Mehrmotorenantriebes mit hohen Anforderungen ist auch die Papiermaschine. Die dort bestehende Forderung, den Zug auf das Arbeitsgut an einzelnen Antriebsstellen einstellen zu können, kann in der Weise erfüllt werden, daß die Ständer drehbar gelagert werden und einen zusätzlichen Antrieb erhalten.
  • Die Anordnung nach der Erfindung gewinnt dort noch besondere Bedeutung, wo für einen Antrieb ein oder mehrere hoch ausgenutzte regelbare ;Motoren mit kleinen Abmessungen verwendet werden müßten und für die üblichen Gleich- oder Wechselstrommotoren kein Raum ist. Man verwendet dann in solchen Fällen den oder die Empfängermotoren der vorstehend beschriebenen Anordnung und stellt Geber und dessen regelbaren Antriebsmotor an geeigneter Stelle auf.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungs-Anordnung zur Erzielung des synchronen Gleichlaufes eines Asynchronmotors mit mehrphasigem Schleifringläufer mit einem zweiten Motor (Leitmotor), bei der der Asynchronmotor (Empfänger) einer vom Leitmotor angetriebenen Asynchronmaschine (Geber) zugeordnet ist, deren Zweitwicklung mit der Zweitwicklung des Empfängers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung einer Reihenschaltung der Geber-und Empfängermotoren (q., i bis 3), deren Erstwicklungen in Parallelschaltung an das Netz angeschlossen sind, Stromwandler (ii bis 1q.) vorgesehen sind, deren Erstwicklungen in Reihe mit den am Netz liegenden Erstwicklungen der Geber- und Empfängermotoren geschaltet sind, während die Zweitwicklungen der Stromwandler in Reihe geschaltet sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitwicklung des dem Geber (4.) zugeordneten Stromwandlers (i4) in so viel Teilwicklungen (14a, 14b, 14c) unterteilt ist, wie Empfängermotoren vorhanden sind, und jede dieser Teilwicklungen mit der Zweitwicklung eines einem Empfänger zugeordneten Stromwandlers (1i, 12, 13) in Reihe geschaltet ist, so daß jede der auf diese Weise entstehenden Wicklungsgruppen von Geber und Empfänger aus dem Gleichlaufverband ohne Beeinflussung der übrigen herausgenommen und kurzgeschlossen werden kann.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Läuferwicklungen als Erstwicklungen die Speisung der Schleifringe über einen Umspanner (2o) vom Netz erfolgt, dessen Zweitwicklung in offener Schaltung mit den einen Klemmen an die Schleifringe des Gebers (q.) und mit den anderen Klemmen an die Schleifringe der Empfänger (i bis 3) angeschlossen ist, während die Ständerwicklungen unter sich alle parallel geschaltet sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verschiedenheit der Schleifringspannungen von Geber (4) und Empfänger (1 bis 3) ein weiterer Umspanner (21) zwischen Geber- und Empfängerschleifringe geschaltet ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitmotor als einphasig gespeister Kondensatormotor (7 in Fig. 3) geschaltet ist, der nach dein Abschalten von dem dauernd parallel geschalteten Kondensator (8) erregt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 677313; Zeitschrift des Schweizerischen Elektrotechnischen Vereins, 1942, S. 443 bis 445.
DES18296A 1950-08-05 1950-08-05 Schaltungs-Anordnung zur Erzielung des synchronen Gleichlaufes von Asynchronmotoren Expired DE973369C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE677313C (de) * 1936-02-15 1939-06-23 Haerter Patent G M B H Elastisches Fahrzeugrad, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge, mit im Querschnitt elliptischen Weichgummispeichen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE677313C (de) * 1936-02-15 1939-06-23 Haerter Patent G M B H Elastisches Fahrzeugrad, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge, mit im Querschnitt elliptischen Weichgummispeichen

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