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Einrichtung zum Betrieb von Asynchronmotoren, die zur Verhinderung unzulässiger Touren- steigerungen bei negativer Belastung mittels Gleichstrom im Rotor erregt werden.
Die Sicherheitsschaltung soll eine unzulässige Tourensteigerung von Asynchronmotoren, die mit negativer Belastung arbeiten, Verhindern. Insbesondere soll das Überschreiten der synchronen Tourenzahl unmöglich gemacht : werden. Derartige Belastungsverhältnisse kommen in erster Linie bei Fördermaschinen oder sonstigen Hebezeugen vor, wenn Last eingehängt wird. Die Schaltung ist aber auch bei allen anderen Betrieben verwendbar, in denen durch die Last der Motor angetrieben werden kann, z. B. im Bahnbetrieb auf Strecken mir Gefälle oder beim Antrieb einer Arbeitsmaschine irgendwelcher Art, die unter Umständen selbst mechanische Arbeiten an der Welle leistet.
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bisher folgende Einricht. ungen bekannt gewoiden.
1. Die Stator-Gugenstromsehaltung bei der das Statorfeld entgegengesetzt rotiert wie der Rotor.
2. Das Kurzschliessen des induzierten Teile-, des Rotors gemäss D. R. P. Nr, 303675.
3. Erregung des Rotors durch Gleichstrom und Schaltung des Stators auf Bremswiderstände entsprechend dem D. R. P. Or. 299477.
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beherrschen, sie haben aber ganz erhebliche Nachteile.
In dem ersten Fall muss auch beim Bremsen die gleiche Energie vernichtet werden wie beim Heben. Diese Energie belastet das Netz, und zwar mit einem ungünstigen Leistungsfaktor und ausserdem ist die Geschwindigkeit des Motors In hohem Masse von der Grösse des Lastmoments
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nommen wird. Arbeiren aber in einer Anlage mehrere grosse Motoren, wie Fördermaschinen, in dieser Weise, so ist sehr bald die Leistungsfähigkeit des Netzes erreicht, da sehr hohe wattlose Ströme aufgenommen werden.
Im dritten Fall sind besondere Vorkehrungen zu treffen. um beim Umschalten vom Netzbetrieb zum Bremsbetrieb eine Unterbrechung des Drehmoments zu verhindern. Zu diesem Zwecke is@ eine sehr komplizierte Schaltung mit doppelten Wicklungen auf Stator und Rotor erforderlich, die aber als eine allgemein anwendbare Lösung nicht betrachtet werden kann.
Die neue Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet alle diese Nachteile.
Zur Verhinderung der Tourenüberschreitungen wird bei der erfindungsgemässen Einrichtung der induzierte Teil des Motors, Im folgenden kurz Rotor genannt, in bekannter Weise mit Gleichstrom erregt. Erfindungsgemäss erfolgt die Gleichstromerregung vor oder bei Erreichung der synchronen Tourenzahl selbsttätig über eine von der Tourenzahl abhängige Schaltvorrichtung ohne den Stator vom Netz abzuschalten, so dass der Rotor infolge dieser* Erregung gebremst wird oder als Synchrongenerator mit der synchronen Tourenzahl weiterläuft. Solange die Last des Motors negativ bleibt. wird also Energie vernichtet oder in das Netz zurückgeliefert.
In den Fig. i und z sind Beispiele der Erfindung dargestellt unter der Voraussetzung, dass es sich um eine Fördermaschine handelt. 1 ist beispielsweise die Trommel, an der die Last 2 hängt, die in Richtung des Pfeiles gesenkt wird. 3 ist der mit dem Netz -1 verbundene Asynchronmotor, 5 seine Schleifringe, die mit dem Steuerwiderstand 6 verbunden sind. Zwei weitere Schleifringe. an welche eine besondere Gleichstromerregerwicklung des Rotors angeschlossen ist, sind mit 7 bezeichnet. 8 ist eine Gleichstromerregermaschine, deren Pluspol unmittelbar an einen der Gleichstromschleifringe 7 geführt ist, während der Minuspol über den Schalter 9, den Fahrt-
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ein, wenn der Synchronismus erreicht ist.
Es wird also in diesem Augenblick der Gleichstromkreis eingeschaltet und der Rotor des Asynchronmotors mit Gleichstrom erregt, so dass er als Synchronmotor ohne weitere Tourensteigerung weiterläuft. Die Hilfsschalter 9 und der ihm parallel geschaltete Schalter 9'sowie der Fahrtrichtungszeiger 10 kommen nur für umsteuerbare Betriebe in Frage. Dr Schalter 9 und 9'i, t nämlich mit dem Steuerhebel des Asynchronmotors
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der Schalter 9'geschlossen und der Schalter 9 geöffnet wird.
Entspricht der Schalter 9 der durch die Pfeile angegebenen Drehrichtung der Maschine, so wird er durch den Fahrtrichtungszeiger 10
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Bewegungsrichtung des Motors geschehen, so wird, wenn der Motor in dieser entgegengesetzten Richtung die synchrone Tourenzahl erreicht, mit Hilfe des Relais 13 der Gleichstromkreis wieder geschlossen. Besondere Gleichstromschleifringe 7 sind nicht unbedingt erforderlich, die Gleichstromerregung kann vielmehr auch über die Wechselstromschleifringe 5 zugeführt werden, entweder unter Benutzung von nur zweien oder von allen drei Ringen. Es wird hierbei zweckmässig der Widerstand 6 geöffnet, um unnütze Energieverluste zu vermeiden.
Dies geschieht am besten ebenfalls selbsttätig in Abhängigkeit von der Einrichtung, die den Gleichstrom einschaltet, also z, B. abhängig von dem Relais 13. Der Rotor wird bei dieser Anordnung eine besondere Gleichstromerregerwicklung in normaler Weise ausgeführt.
Die Einschaltung des Gleichstromkreises kann in mannigfaltiger Weise erfolgen, beispielsweise mit Hilfe eines Zentrifugalreglers o. dgl., der den Schalter 11 schliesst, wenn die synchrone Tourenzahl erreicht ist. Diese Anordnung setzt aber voraus, dass die Netzfrequenz unverändert ist, da sonst das Einschalten der Gleichstromerregung bei zu hoher oder zu tiefer'Tourenzahl stattfindet.
Eine weitere Schalteinrichtung, bei der dieser Übelstand ebenso wie bei der nach Fig. i vermieden ist, ist in Fig. 2 angedeutet. Hier sind zwei Frequenzmesser 14 und 15 verwendet, die beispielsweise als Zungenfrequenzmesser ausgebildet sind. Die Zungen sind mit al, a2, a3 usw. für den einen Frequenzmesser, mit bi, b2, b3 usw. für den anderen Frequenzmesser bezeichnet.
Frequenzmesser 14 liegt am Netz 4, Frequenzmesser 15 zeigt die Tourenzahl des Asynchronmotors an, beispielsweise indem er aus einer Wechselstromhilfsdynamo gespeist wird, die mit der Welle des Asynchronmotors verbunden ist. Unterhalb der Zungen sind Schalter 16, 17 usw. für den einen Frequenzmesser, 26,27 usw. für den anderen Frequenzmesser angeordnet, von denen je zwei einander gegenüberliegende hintereinander in den Gleichstromerregerkreis des Asynchronmotors eingeschaltet sind. Schlägt beispielsweise die Zunge a1 aus, so wird der Schalter 16
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geschlossen und die Gleichstromerregung ist eingeschaltet. Es ist nun lediglich die Anordnung so zu treffen, dass die einander gegenüberliegenden Zungen der beiden Schalter diejenigen Frequenzen anzeigen, die beim synchronen Lauf einander entsprechen.
Da bei jedem Frequenzanzeiger eine Reihe von Zungen mit den hintereinandergeschalteten Hilfsschaltern ausgerüstet sind, so kann die Netzfrequenz innerhalb eines bestimmten Bereiches schwanken, ohne dass das richtige Einschalten der Gleichstromerregung beim Erreichen des Synchronismus gehindert wird.
Es empfiehlt sich, die Gleichstromerregung allmählich einzuschalten, um ein sicheres und möglichst stossfreies Hineingleiten des Motors in den Synchronismus zu erzielen. Zu diesem Zwecke ist der Regulierwiderstand 12 vorgesehen, der im Augenblick des Einschalten voll eingeschaltet ist und nach erfolgtem Einschalten allmählich ausgeschaltet wird. Dies Ausschalten geschieht zweckmässig selbsttätig, beispielsweise, indem durch das Nullspannungsrelais 13 eine Hemmung ausgelöst wird, so dass nunmehr der Schleifkontakt des Widerstandes 12 durch Gewichtsoder Federwirkung im richtigen Sinne verschoben werden kann. Der Regulierwiderstand lässt , ich vermeiden, wenn man als Gleichstromerregerquelle eine solche wählt, die beim Einschalten
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die Selbsterregung der Maschine ein.
Diese Serien-Erregermaschine kann besonders angetrieben werden, sie kann aber auch, wie in Fig. I gezeigt ist, mit dem Asynchronmotor selbst verbunden werden.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung findet somit keinerlei Energieverschwendung statt ; da beim Durchziehen der Last die gesamte freiwerdende Energie nutzbar ins Netz zurückgegeben wird. Ferner wird mit hohem Leistungsfaktor, eventuell sogar mit voreilendem Strom gearbeitet, da die gesamte Erregung des Motors vom Rotor durch Gleichstrom erfolgt und also nicht dem Netz zur Last fällt. Die Folge ist, dass auch mehrere grössere Motoren gleichzeitig auf ein und dasselbe Netz in der neuen Schaltung arbeiten können, ohne durch wattlose Ströme eine Über-
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PATENT-ANSPRÜCHE : I. Einrichtung zum Betrieb von Asynchronmotoren, die zur Verhinderung unzulässiger
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zahl abhängige Schaltvorrichtung mit Gleichstrom erregt wird und der Motor als Synchronmaschine mit dem Netz zusammen weiterarbeitet.