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Anlasseinrichtung für Asynchronmaschinen mit Hilfe gesteuerter Stromrichter.
Bekanntlich bietet das Anlassen grösserer Asynchronmaschinen besondere Schwierigkeiten. Hieran sind zwei Umstände schuld ; einmal muss man eine bestimmte Leistung im Läufer der Asynchronmaschine vernichten, wenn das Moment erheblich sein soll ; ausserdem ist eine genügende Spannung aufzubringen, da das Moment mit dem Quadrate der Spannung sinkt oder steigt. Alle bekannten Anlassverfahren besitzen gewisse Nachteile. Wird die Asynchronmaschine mit Hilfe von Schleifringen im Rotor angelassen, so ist zwar das magnetische Feld der Maschine infolge der günstigen Phasenverschiebung der Rotorströme im Rotor noch verhältnismässig gross.
Auch ist die Wärmeentwicklung im Läufer in aussen angeschlossene Widerstände verlegt, aber man hat dann Schwierigkeiten mit Kontaktapparaten, Schleifringen und Bürsten, die bei grossen Maschinen nicht billig sind und viel Wartung kosten. Verwendet man, um die letzteren Schwierigkeiten zu umgehen, Kurzschlussankermotoren, so besitzt der Anker in der Regel nicht genügende Wärmeabgabefähigkeit ; ausserdem wird durch die grössere Phasenverschiebung der Ströme des Rotors das Feld im Rotor selber geschwächt.
Diese Nachteile werden dann vermieden, wenn man eine niedrige Frequenz zum Anlassen verwenden kann. Es ist nämlich alsdann die im Läufer zu entwickelnde Wärmemenge entsprechend der Frequenz niedriger, so dass in der Regel die Wärmekapazität eines Kurzschlussmotors ausreicht. Man könnte dann alle Asynchronmaschinen als Kurzschlussankermaschinen ausführen. Aus demselben Grunde ist es auch statthaft, bei Niederfrequenz das magnetische Feld beträchtlich zu erhöhen, was wiederum für das Anlassmoment bedeutende Vorteile bringt.
Die normale Elektrotechnik bietet nun aber nur umständliche Mittel, die Niederfrequenz hervorzubringen und sie von geringen Werten bis zu der Frequenz, an die der Motor schliesslich angelegt werden soll, zu steigern. Es soll daher, wie an sich bekannt, die Erzeugung dieser Niederfrequenz durch gesteuerte Stromrichter erfolgen, u. zw. in der Weise, dass zum Anlassen der Maschine mit einer gewissen niedrigen Frequenz, die dem Aufbau des Motors entsprechend zu wählen ist, begonnen wird, während entsprechend der Wärmekapazität des Motorankers die Spannung relativ erhöht werden kann, so dass der Motor mit einem gegen sein normales Feld erhöhten Felde anfährt.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass ein normaler Kurzschlussankermotor nicht wie bis jetzt nur das etwa lfache Drehmoment erzielt, sondern dass er das 3-bis 4fache Drehmoment hervorbringen kann. Durch einen Taktgeber an dem gesteuerten Stromrichter wird hierauf die Frequenz erhöht und gleichzeitig die Spannung in entsprechendem Masse, wie es für die besonderen Verhältnisse des Motors geeignet ist, herabgesetzt. Hiebei ist immer massgebend, dass die Wärmekapazität des Motors nicht überschritten wird. Der Motor wird nunmehr allmählich in den Bereich der Frequenz kommen, für die er gebaut ist, und wird schliesslich bei einer gewissen Abweichung von dieser Frequenz auf diese umgeschaltet.
Hiebei können zwecks Ersparnis eines besonderen kathodenseitigen Transformators für die zur Frequenzumformung dienenden gesteuerten Stromrichter diese, wie an sich bekannt, unmittelbar mit den Ständerwicklungen der zu regelnden Maschine verbunden werden.
Da man zur Erzeugung eines Einphasenwechselstroms gewünschter Frequenz mit Hilfe von Vakuumapparaten bereits zwei Vakuumapparate braucht, so soll erfindungsgemäss die Zahl der für den vorliegenden Zweck notwendigen Vakuumapparate dadurch niedrig gehalten werden, dass man den anzulassenden Motor beim Anfahren als Zweiphasenmaschine betreibt. Dies ist die kleinste Phasenzahl,
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durch die man ein einigermassen reines Drehfeld erhält. Doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt ; sie ermöglicht es auch, da man eben grosse Drehmomente erhält, den Motor einphasig unter Zuhilfenahme einer aus Kondensatoren und Selbstinduktion gebildeten Hilfsphase anzulassen. Im Falle des einphasigen Anlassens liegen die Steuerstromrichter an zwei Klemmen der Maschine, während die dritte und der Nullpunkt die Hilfsphase speisen.
Bei zweiphasigem Anlassen liegen die beiden Stromrichtergruppen einmal an zwei Klemmen der Maschine, das andere Mal an der dritten Klemme und dem Nullpunkt.
Zwecks Zuführung der richtigen Spannung werden die vor die Vakuumapparate zu schaltenden Transformatoren entsprechend bemessen. Als besonderer Vorteil des Anlassens grosser Asynchronmotoren mittels gittergesteuerter Stromrichter ist zu nennen, dass derartige Maschinen mit den sehr kleinen Steuerströmen, welche die gesteuerten Stromrichter benötigen, aus der Ferne angelassen werden können.
Man kann dieses Anlassverfahren selbstverständlich auch auf selbstanfahrende Synchronmaschinen ausdehnen, da derartige Maschinen während einer solchen Anlassperiode ja nicht Synchronmaschinen sind, sondern mit Hilfe ihrer Dämpferwicklung als Asynchronmaschinen laufen.
Übrigens empfiehlt es sich, den Schalter der Steuerstromrichter mit dem für die Frequenzänderung vorgesehenen Taktgeber so zu kuppeln, dass die Steuerstromrichter bei Erreichung einer bestimmten Frequenz selbsttätig abgeschaltet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Anlassen grosser Asynchronmaschinen, insbesondere solcher mit Kurzschlussläufer, oder asynchron anlaufender Synehronmasehinen, bei der die Frequenz von einem unterhalb der Betriebsfrequenz für den Motor liegenden Werte anfangend gesteigert wird, wobei die Veränderung der Frequenz in an sich bekannter Weise durch gesteuerte Stromrichter erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren in Einphasenschaltung mit Hilfsphase oder in Zweiphasenschaltung angelassen werden.