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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung bzw. ein Verfahren zur Synchronisierung zweier oder mehrerer Antriebe, die über eine elektrische Welle synchronisiert sind, wobei die zusätzliche Forderung gestellt ist, dass stets ein bestimmter räumlicher Phasenwinkel zwischen den Antrieben besteht. Solange nur zweipolige Synchronmaschinen für den Antrieb vorgesehen sind, ist die Erfüllung dieser zusätzlichen Forderung ohneweiters von selbst gegeben, weil hier mechanischer und elektrischer Phasenwinkel (Polradwinkel) zwischen den Antrieben einander eindeutig entsprechen. Anders liegen die Verhältnisse bei mehrpoligen Motoren. Betrachtet man z. B.
Antriebe mit je einem vierpoligen Motor, so entsprechen jeder stationären elektrischen Synchronbindung bereits zwei räumliche Winkelstellungen, die um 180 C auseinander- liegen, d. h. ein bestimmter räumlicher Phasen- winkel wird in diesem Fall durch die elektrische
Synchronisierung nicht ohneweiters erreicht.
Wesentlich ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn zwischen den Antriebsmotoren und den zugehörigen Antrieben mechanische Über- setzungen mit einem von 1 : 1 abweichenden Übersetzungsverhältnis eingeschaltet sind, da auch dadurch der eindeutige und einfache Zu- sammenhang zwischen elektrischem und räum- lichem Phasenwinkel verlorengeht. Gemäss der
Erfindung wird die Kupplung solcher Synchron- antriebe eindeutig bei dem vorgeschriebenen räumlichen Phasenwinkel dadurch erreicht, dass einer oder mehrere der synchronen Antriebs- motoren zugleich für asynchronen Lauf ein- gerichtet sind (z.
B. mit Kurzschlusswicklung im
Läufer) und aus dem synchronen Lauf heraus unmittelbar in der gewünschten Phasenlage durch automatisches Einschalten der Gleichstrom- erregung in den Synchronismus gebracht werden.
Im allgemeinen wird dies mit Vorteil unter
Zuhilfenahme von Umlaufkontakten bewerk- stelligt, die bei Erreichung der gewünschten gegenseitigen räumlichen Phasenlage der Einzel- antriebe einen Stromschluss herstellen, der un- mittelbar oder mittelbar die Einschaltung der
Gleichstromerregung und damit den Übergang in den Synchronismus des oder der noch asyn- chron laufenden Synchronmotoren herbeiführt.
Einrichtungen zum Synchronisieren mehrerer
Synchronmotoren in bestimmter gegenseitiger
Phasenlage sind bereits bekannt. Bei diesen Ein- richtungen werden jedoch ausschliesslich reine Synchronmotoren ohne Einrichtung für stabilen Asynchronlauf verwendet. Diese Einrichtungen arbeiten so, dass durch das wiederholte Abschalten oder Umschalten der Gleichstromerregung der Motoren oder bei Reaktionsmaschinen, die keine Gleichstromerregung haben, durch Abschalten oder Schwächen einer Betriebsstromphase des Motors ein künstliches Aussertrittfallen der Maschine herbeigeführt wird.
Während der dadurch verursachten Relativverstellung der Motorläufer werden die Motoren bei Eintritt der gewünschten Phasenlage im Synchronismus festgehalten. Da in beiden Fällen praktisch kein asynchrones Drehmoment vorhanden ist, das die Motoren in der Nähe des Synchronismus hält, ist bei beiden Anordnungen die Gefahr gegeben, dass bei Aussertrittfallen des Motors dessen Drehzahlabfall unter Umständen so rasch erfolgt, dass ein Wiederfangen des Motors durch Wiedereinschalten der Erregung bzw. der dritten Ständerphase nicht mehr gelingt. Bei der erstgenannten Anordnung ergeben sich ausserdem wegen des wiederholten Ein-und Ausschaltens der Erregung erhöhte Kontaktbeanspruchungen und besonders bei grösseren Leistungen un- erwünschte wiederholte stossartige Rückwirkungen auf das Netz.
Die zweitgenannte Anordnung ist nur auf Reaktionsmaschinen mit verhältnis- mässig kleiner Leistung anwendbar. Bei grösseren
Leistungen erhält man eine schlecht ausgenützte
Maschine und ebenso eine wenig wirtschaftliche
Schalteinrichtung, da diese den Maschinen- hauptstrom schalten muss.
Die Erfindung soll an Hand von zwei Aus- führungsbeispielen in der Zeichnung näher er- läutert werden.
In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 zwei Synchron- motoren, die über zwei verschieden grosse ganz- zahlige Zahnradübersetzungen 3 und 4 auf die
Antriebswellen 5 und 6 arbeiten. Die Gleich- stromerregungen beider Motoren sind mit 7 bzw. 8 bezeichnet, sie werden aus der Strom- quelle 9 gespeist.
Zur erfindungsgemässen Kupplung der Motoren dient eine Kontakteinrichtung, die im wesent- lichen aus zwei umlaufenden Kontakthälften
10 und 11 besteht. Der Kontakt 10 sitzt auf einer isolierenden Scheibe 12, die unmittelbar von der
Antriebswelle 5 angetrieben ist. Der Kontakt 11
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bunden, der lose auf der Welle 5 sitzt und über das Zahnradvorgelege 14, 15 von der Welle 6 angetrieben wird, dessen Übersetzungsverhältnis dem resultierenden stationären Drehzahlverhältnis zwischen den Wellen 5 und 6 entspricht. Zur Stromableitung aus den Kontakten 10 und 11 dienen die Schleifbürsten 16 und 17.
Zum Einschalten der Anlage werden beide Motoren 1 und 2 zunächst asynchron angelassen, nach Hochlaufen der Motoren wird der Motor 2 durch Einschalten seiner Erregung 8 durch Schalter 19 in den synchronen Lauf gebracht, während Motor 1 noch asynchron weiterläuft. Dadurch ergibt sich eine Relativbewegung (Schlupf) zwischen den beiden gleichsinnig umlaufenden Kontakten 10 und 11, die nur dann zur Deckung der Kontakte führt, wenn die gewünschte räumliche Phasenlage zwischen den Antrieben erreicht wird. Vorausgesetzt dass Schalter 18 geschlossen wird, wird daher beim nächsten Durchgang der Kontakte 10 und 11 durch ihre Deckungsstellung die Erregung 7 des Motors eingeschaltet, womit der Synchronlauf dieses Motors in der gewünschten Phasenstellung erzwungen wird.
Hiebei genügt es, wenn durch die Kontaktanordnung die Phasenlage grob eingestellt wird, denn die eigentlich genaue Synchronisierung in der Phasenlage erfolgt dann auf elektrischem Weg durch die Einschaltung der Erregung.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung bei der die mechanische Übersetzung 14, 15 zwischen Welle 6 und Umlaufkontakt 11 nach Fig. 1 entfällt. In
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Zwischen den Schleifkontakten 16 und 17 der Umlaufkontakte ist bei geschlossenem Schalter 18 in Reihe mit der Stromquelle 9 das Relais 23 angeordnet, das mit einer Selbstsperre 24 versehen ist. An dieselbe Stromquelle ist die Erregung 7 des einen Motors über die Kontakte des Relais 23 angeschlossen.
Solange, als wie zu Fig. 1 näher erläutert, die Antriebswelle 5 noch asynchron läuft, decken sich die zugehörigen Kontaktpaare 10, 20 bzw. 11 (li', 11"), 21 wegen des Relativgeschwindigkeitsunterschiedes zwischen den Wellen 5 und 6 im allgemeinen nicht gleichzeitig. Erst in dem Augenblick, in dem die gewünschte Phasenlage zwischen den Antrieben herrscht, tritt gleichzeitige Kontaktgabe an den genannten Kontakten ein, wodurch bei eingelegtem Schalter 18 das Relais 23 erregt und damit die Erregung 7 eingeschaltet wird.
Hiedurch wird der Antrieb 5 bei richtiger Phasenlage synchronisiert.
Im Beispiel der Fig. 2 sind auf der einen Kontaktvorrichtung drei Kontaktstellen 11, 11', 11" gewählt unter der Annahme, dass das resultierende stationäre Drehzahlverhältnis der Wellen 5 und 6 3 : 1 beträgt. Durch diese Kontakt- anordnung wird erreicht, dass das synchrone
Zuschalten der einen Welle nicht auf eine einzige
Winkellage beschränkt ist, sondern in drei ver- schiedenen, aber untereinander gleichwertigen Lagen erfolgen kann.
Zur Anzeige der Synchronisierung in der richtigen Phasenlage kann vorteilhaft eine Kontrollampe 25 oder sonstige, z. B. auch akustische, Kontrolleinrichtung vorgesehen sein, die durch regelmässige periodische Signalgebung (Aufleuchten) den richtigen Synchronlauf kennzeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Synchronisierung zweier oder mehrerer Synchronantriebe unter bestimmte räumlichen Phasenwinkel mit Verwendung von zugleich für asynchronen Lauf ein-. gerichteten Synchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe aus dem asynchronen Lauf heraus in der gewünschten Phasenlage durch automatisches Einschalten der Gleichstromerregung der Synchronmaschinen in den Synchronismus gebracht werden.