AT206999B - Anordnung zum Betrieb, insbesondere zum Anfahren eines Einphasenkollektormotors - Google Patents

Description

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  Anordnung zum Betrieb, insbesondere zum Anfahren eines
Einphasenkollektormotors 
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 alsgenerator SG. Da die Wirkung des durch die Spannung Uh verursachten Stromes Ih auf den Fluss von SG durch die Dämpferspule von SG praktisch beseitigt wird, stellt SG vom Standpunkte der Spannung Uh aus bloss eine verhältnismässig kleine Drosselspule dar, woraus folgt, dass Uh beinahe zur Gänze den Fahrmotor speist. 



   Ähnlicherweise stellt der Transformator T vom Standpunkte des durch Us bewirkten Stromes Js eine verhältnismässig kleine Drosselspule dar, da für die durch Is in der Primärspule 1 induzierte elektromotorische Kraft die Primärspule durch das Netz hindurch kurzgeschlossen ist und infolgedessen die durch Is auf den Fluss ausgeübte Wirkung durch einen in der Primärwicklung entstehenden Kompensationsstrom praktisch vernichtet wird. Hieraus folgt, dass auch die Spannung Us beinahe zur Gänze den Fahrmotor speist. 



   Es sei angenommen, dass im ersten Augenblick des Anlassens die Spannung Uh auf Null vermindert wird. In diesem Augenblick erhält KM seine Speisung nur von Us und die in demselben entstehende 
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Es wird die Spannung Uh erhöht und zu gleicher Zeit Us vermindert, was zur Folge hat, dass die durch Uh bzw. Us im Fahrmotor voneinander unabhängig hervorgerufenen Drehmomente praktisch gleich bleiben. 



   Es ist klar, dass die Typenleistung des Synchrongenerators SG und die des zum Antrieb des letzteren dienenden Motors M umso kleiner sind, je kleiner jene kritische Umlaufzahl ist, oberhalb derselben die 
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 kann. Die Stromstärken hingegen werden so geregelt, dass das dem anwachsenden Uh-Wert entsprechend anwachsende Moment das durch Us hervorgerufene, sich vermindernde Drehmoment in ausreichendem Masse ergänzen soll. 



   Gemäss Fig. 2 kann die durch den Netzfrequenz besitzenden Fluss hervorgerufene transformatorische Funkenspannung, auch schon während der Umschaltung, durch den Hilfspol mindestens teilweise kompensiert werden, indem man eine zweiphasige, asynchron oder synchron laufende Maschine benutzt. Die Hilfspolwicklung 4 wird hiebei durch die Wicklung 3 der zweiphasigen Maschine gespeist. Der Anker 5 des Fahrmotors kann in solchen Fällen vom Stromkreis der Wicklungen 3 und 4 abgeschaltet werden. Die Wicklung 6 wird hiebei erfindungsgemäss zweckmässigerweise nicht in die Erregerwicklung 7 des Fahrmotors, sondern zu einem Teil der Wicklung 2 des Transformators geschaltet, deren Spannung während der Anlassperiode ungefähr mit der induktiven Spannung der Wicklung 7 in Phase und damit ungefähr gleich gross ist. 



   SG kann auch mehrphasig (z. B. zweiphasig) sein und die Fahrmotoren können gruppenweise an die entsprechenden Phasen gelegt werden. Damit wird die Typenleistung von SG weiter erniedrigt. 



   Die Spannung Uh kann man hiebei so schalten, dass die erwähnten einzelnen Stromkreise, in deren 

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 jeden je eine Phasenwicklung von SG und je eine der erwähnten Motorgruppen in Reihe geschaltet ist, vom Standpunkt der Spannung Uh zu letzterer parallel geschaltet sind. 



   Naturgemäss kann der erwähnte Synchrongenerator auch dazu verwendet werden, dass nach dem An- lassen von SG mit Hilfe einer Polzahlumschaltung oder mit Hilfe einer Erhöhung der Drehgeschwindig- keit des Motors M die Netzfrequenz erreicht und damit der Leistungsfaktor erhöht oder ein rekuperatives
Bremsen vorgenommen wird. 



   Was die Anwendung der oben erwähnten zweiphasigen asynchron oder synchron umlaufenden Maschi- ne betrifft, so ist es, wenn SG mehrphasig ist, zweckmässig, die Wicklungen 4 der erwähnten Motorgrup- pe durch die Wicklung 3 von SG parallel zu speisen. Gleichzeitig ist es möglich, in den Stromkreis der den Motorgruppen entsprechenden Wicklungen 4 auch die Phasenwicklungen von SG oder wenigstens einen
Teil ihrer Wicklungen einzuschalten, wobei von jener Phasenwicklung die Rede ist, deren Spannung re- lativ zum induktiven Spannungsabfall der Erregerwicklung der betreffenden Motorgruppe um 900 phasen- verschoben ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Spulen der Wicklungen 4 sowohl zur Verringerung der von Us herstammenden als auch der von Uh herstammenden transformatorischen Funkenspannung zu ver- wenden. 



   Selbstverständlich kann die Periodenzahl von Us auch Null sein, d. h. dass zu Uh eine Gleichstrom- quelle in Reihe geschaltet ist. In einem solchen Fall kann es erforderlich sein, die Gleichstrommagneti- sierung des Transformators zu vernichten, was z. B. mit Hilfe einer Hilfswicklung erfolgen kann, in wel- cher ein Gleichstrom fliesst, der automatisch so geregelt wird, dass er zu dem durch Us hervorgerufenen
Gleichstrom proportional sei. 



   Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemässen Schaltungen :
Es sei angenommen, dass zwei in Reihe geschaltete Fahrmotoren von der in der Transformatorwick- lung 2 entstehenden Spannung Uh gespeist werden. 



   Gleichzeitig speist Us dieselben Fahrmotoren, die ihr parallel geschaltet sind, da Us zwischen Punkt a und dem Nullpunkt b der Transformatorwicklung 2 geschaltet ist. 



   Offenbar werden die durch die beiden Speisespannungen hervorgerufenen Ströme überlagert und es können somit die oben geschilderten verschiedenen Umschaltungen und Regelungen vorgenommen werden. 



   Zur Steigerung der Spannung Uh wird die Lage des Punktes b entsprechend verändert. Es ist zweckmässig, nach Abschaltung von Us die Klemmen von Us kurzzuschliessen, was zur Folge hat, dass die beiden Fahrmotoren nicht mehr in Reihe geschaltet sind und nunmehr in getrennt gespeisten Stromkreisen liegen. 



   Es ist selbstverständlich, dass in der Fig. 3 die Spannungen Uh und Us prinzipiell vertauscht werden können. 



   Bei den bisher beschriebenen Fällen wird die ganze Maschine oder die ganze Maschinengruppe zu gleicher Zeit in derselben Weise gespeist, d. h. entweder von Us oder bloss von Uh oder von beiden zugleich. 



   Es ist aber auch möglich, den das Wesen der Erfindung bildenden Grundgedanken im Prinzip an Hand solcher Schaltungen zu verwirklichen, bei denen die Verhältnisse ganz anders sind. 



   Zur Erläuterung werden   z. B.   zwei miteinander mechanisch verbundene Fahrmotoren angenommen (z. B. Tandem-Motoren oder zwei auf besonderen, jedoch miteinander mechanisch verbundenen Wellen liegende Motoren usw.). Der Fluss, bei welchem die transformatorische Funkenspannung beim Anlassen zulässig wäre, falls die beiden Maschinen mit Netzfrequenz gespeist werden würden, soll   bi   genannt sein. Wird nun der Effektivwert des beim Anlassen zulässigen Stromes Ii genannt, so erhält man das   Gesamtanlassmoment der beiden Maschinen mit 2 C 1.. Wird nun im Sinne der Erfindung ange- nommen, dass der eine der Fahrmotoren mit Gleichstrom gespeist wird, kann der Flusswert'i2 - mal grö-   sser als bei ei gewählt werden, da doch die Maximal- und Effektivwerte zusammenfallen.

   So wird das   Moment der Maschine wu bit sein. Hieraus folgt, dass, falls man den Strom gleich Ii wählt, es genügt, wenn das Moment des zweiten Motors gleich (2-\2) C Ii ist, also beim Anlassen der Fluss und   dementsprechend die transformatorische Funkenspannung in einem Verhältnis von 0, 59 : 1 kleiner als der 
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 vermindert, wodurch sich das Drehmoment bis zum Wert von   C@iIi   vermindert. Hierauf wird ebenfalls vom Gleichstrom auf das Netz umgeschaltet, in welchem Falle der Strom des zweiten Motors im Augenblick des Umschaltens erhöht wird, so dass das Gesamtmoment praktisch unverändert ist. 



   Auf Grund einer ähnlichen Erwägung kann man auch vorgehen, wenn es sich um miteinander nicht 

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 verbundene Maschinen handelt. In einem solchen Falle ist es z. B. möglich, einige Pole und den durch die betreffenden Bürsten bestimmten Teil der Ankerwicklung mit Gleichstrom zu speisen und die übrigen
Pole sowie den entsprechenden Teil der Ankerwicklung durch Wechselstrom, jedoch bei einer stark verminderten transformatorischen Funkenspannung, zu speisen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Anordnung zum Betrieb, insbesondere zum Anfahren eines   Einphasenkollektormotors   oder einer solche Maschinen enthaltenden Maschinengruppe, gekennzeichnet durch eine zwecks Verminderung der transformatorischen Funkenspannung beim Anlassen und zur Vergrösserung des Anfahrmomentes dienende, die Maschine bzw. Maschinen speisende Hilfsspannungsquelle, die eine Periodenzahl besitzt, die niedriger ist als die der Netzspannung und durch eine zumindest während eines Teiles des Anlaufvorganges die Maschine bzw. Maschinen speisende netzfrequente Spannungsquelle, welche so geschaltet sind, dass während des Anlassens die Maschine bzw. Maschinen entweder von Strömen geringerer Periodenzahl als die Netzfrequenz oder gleichzeitig von einander superponierten Strömen mit geringerer und mit Netzperiodenzahl gespeist werden.

Claims (1)

1. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der von der Hilfsspannungsquelle gelieferten Hilfsspannung (Us) und der von der netzfrequenten Spannungsquelle gelieferten Spannung (Uh) regelbar ist, so dass durch Verkleinerung der Hilfsspannung (Us) und gleichzeitige Erhöhung der netzfrequenten Spannung (Uh) ein Übergang zur Speisung mit Netzperiodenzahl ohne Strom- oder Drehmomentstösse erzielt werden kann.

   3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen frequenten Spannungsquellen (Us, Uh) in Reihe geschaltet sind.

   4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Maschinen bezüglich der Hilfsspannung (Us) parallel, bezüglich der netzfrequenten Spannung (Uh) jedoch in Serie geschaltet sind.

   5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Maschinen bezüglich der netzfrequenten Spannung (Uh) parallel, bezüglich der Hilfsspannung (Us) jedoch in Serie geschaltet sind.

   6. Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Verringerung der durch die netzfrequente Spannung (Uh) hervorgerufenen transformatorischen Funkenspannung die eine Wicklung (6) einer zweiphasigen asynchron oder synchron laufenden Maschine (A) mit kurzgeschlossenem Rotor an eine mit der netzfrequenten Spannung (Uh) gleichphasige Spannung geschaltet ist, während die zweite Phasenwicklung der Maschine eine Wendepolwicklung (4) eines Kollektormotors (5) mit einer zur Phase der netzfrequenten Spannung (Uh) um 900 phasenverschobenen Spannung speist.

   7. Anordnung nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspannungsquelle ein Synchrongenerator ist.

   8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchrongenerator mindestens zweiphasig ist und dass jede Phasenwicklung je eine Maschinengruppe speist.

   9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Stromkreise, in deren jedem je eine Phasenwicklung des Synchrongenerators und je eine Maschiaengruppe in Reihe geschaltet sind, in bezug auf die Netzspannung (Uh) parallel geschaltet sind.

   10. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektormaschine bzw. die Maschinen von einer Phasenwicklung der zweiphasigen asynchron oder synchron laufenden Maschine gespeiste Hilfspolwicklungen aufweist bzw. aufweisen.

   11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stromkreise der zu je einer Maschinengruppe gehörenden Hilfspolwicklungen jene Phasenwicklung oder wenigstens ein Teil der Windungen jener Phasenwicklung eingeschaltet ist, deren Spannung ungefähr 900 Phasenverschiebung zu den induktiven Spannungsabfällen der Erregerwicklung der betreffenden Maschinengruppe besitzt.

   12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Überganges von der von der Hilfsspannungsquelle gelieferten Spannung (Us) auf die von der netzfrequenten Spannungsquelle gelieferte Spannung (Uh) die der letzteren entsprechende transformatorische Funkenspannung mit Hilfe einer Hilfspolwicklung am Kollektormotor kompensiert wird, die durch die eine Spule einer zweiphasigen asynchron oder synchron laufenden Maschine gespeist wird, wobei die andere Spule der letzteren auf eine Spannung geschaltet wird, die mit der netzfrequenten Spannung (Uh) in Phase ist.

   13. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchrongenerator nach Beenden <Desc/Clms Page number 5> des Anlassvorganges durch Polumschaltung oder Erhöhung der Drehgeschwindigkeit auf die Netzperiodenzahl umgeschaltet und z. B. zur Erhöhung des Leistungsfaktors bzw. für rekuperative Bremszwecke verwendet wild.

   14. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von den miteinander mechanisch verbundenen Wechselstromkollektormaschinen beim Anlassen durch einen von der Hilfsspannung hervorgerufenen Gleichstrom, die andere hingegen von der netzfrequenten Spannungsquelle gespeist wird, jedoch bei einer stark verminderten transformatorischen Funkenspannung.