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Bei Betrieben, die mit negativer Belastung arbeiten, wie z. B. Förderbetriebe beim La8tsenken oder Bahnbetriebe bei der Talfahrt, besteht bei Verwendung von Elektrmotoren, die in der üblichen Weise über Widerstände angelassen werden, die Gefahr. dass der Antriebsmotor die normale Betriebsdrehzahl überschreitet und durchgeht. Um dies zu verhüten, hat man bei Asynchronmotoren den induzierten Teil in dem Augenblick, in dem der Motor die synchrone Drehzahl erreicht, kurzgeschlossen, wodurch
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das Durchgehen nicht mehr verhindern.
Auch wenn man das Durchgehen des Asynchronmotors dadurch vermeiden wollte, dass man seinen induzierten Teil im Augenblick des Synchronismus aus einer Batterie oder einer Gleichstrommaschine Gleichstrom zuführt. um ihn als Synchrongenerator auf das Netz zurückarbeiten zu lassen. stösst man auf die Forderung, den Synchronismus genau zu erfassen. Wird nämlich dem induzierten Teil im Untersynchronismus Gleichstrom zugeführt. so erzeugt der Motor Ströme netzfremder Frequenz von beträchtlicher Grösse, die Schwankungen von Spannung und Drehmoment verursachen. Diese Schwankungen wirken schädlich auf die Zentrale zurück und können bei Förderbetrieben auch Seil-
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Nach der Erfindung,.-. oll eine Anordnung getroffen werden, bei der einerseits das Durchgeben unabhängig von der genauen Erfassung des Synchronismus verhindert wird, anderseits der unmittelbare Anschluss der elektrischen Verzögerungsbremsung an die Fahrperiode ermöglicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass man die Generatorwirkung anstatt durch Kurzschluss des induzierten Teils oder durch Einführung von Gleichstrom einer Batterie oder einer Gleielhstromdynamo in den induzierten Teil des
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An und für sich ist es bekannt. Asynchronmaschinen mit Kollektormaschinen zusammerzuschalten und dabei auch besondere Mittel zu gebrauchen, die die Asynchronmaschine durch den Synchronismus führen. Dies ist bisher jedoch nur zum Zwecke der Drebhzahlregelung geschehen. Die Erfindung hingegen bezieht sich auf Anordnungen, bei denen negative Belastung häufig auftritt. wie z. B. Förderanlagen und Bahnbetrieb. und bei denen eine Regelung der Geschwindigkeit durch Kollektormaschinen bisher nicht verwendet worden ist. Die Kollektormasehinen dienen in diesem Falle dazu.
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bei Asynchronmaschinen für andere Anlagen verwendeten Kommutatormaschinen.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht, Mit"ist ein Drehstromfördermotor bezeichnet, der eine Seitrommel b antreibt und aus dem Netz c über den Schalter d
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des Fördermotors entweder mit dem Anlasswiderstand h oder mit der Kommutatorseite des Frequenzwandlers verbunden. Bei eingeschaltetem Anlasswiderstand verläuft die Spannung des induzierten Teiles beim Anlauf des Motors, während die Drehzahl des Motors sieh dem Synchronismus nähert, nach der in Fig. 2 dargestellten Kurve a ;. Amplitude und Frequenz der Spannung nehmen nach dem Zeitpunkt s des Synchronismus zu ab.
Die Spannung an den Kommutatorbürsten des über den Trans-
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der Spannung behält hier ihre Grösse, während die Frequenz ebenfalls abnimmt. Die gegenseitige Lage der beiden Kurven wird durch die Einstellung der Kupplung der beiden Läufer bestimmt. Schaltet man nun im Punkt p, in dem beide Kurven einander schneiden. in dem also beide Spannungen eilen gleichen, von Null verschiedenen Wert besitzen, an Stelle des Anlasswiderstandes b des Fördermotors a
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mit zunehmender Geschwindigkeit allmählich einsetzen und anwachsen. Ein Stromstoss kann dabei nicht auftreten, da das Motordrehmoment durch das Umschalten bei Spannungsgleichheit nicht geändert wird.
Ströme netzfremder Frequenz können auch nicht auftreten, da die Frequenz im induzierten Teil des Hauptmotors infolge der mechanischen Kupplung jederzeit mit der Frequenz auf der Kommutator- seite des Frequenzwandlers übereinstimmt.
Der Zeitpunkt, in dem beide Spanmmgen miteinander übereinstimmen. lässt sich ohne weiteres durch Ablesung von zwei Spannungsmessern bestimmen, die die Grösse dieser beiden Spannungen anzeigen. In dem Augenblick, in dem die beiden Spannungen übereinstimmen, kr. nn dann die Komnm- tatormaschine entweder von Hand oder durch eine von diesen beiden Spannungsmessern beeinflussten Vorrichtung auf die Asynchronmaschine geschaltet werden.
Auch beim Umschalten im Über- und untersynchronismus bei Geschwindigkeiten, bei denen keine Spannungsgleiehheit besteht, ist die Erzeugung netzfremder Frequenzen aus demselben Grunde unmöglich. Die Generatorwirkung kann auch dann stets hervorgerufen werden. Durch geeignete Wahl der Schleifringspannung des Frequenzwandlers und durch die Einstellung der Relativlage beider Läufer mittels der Kupplung hat man es in der Hand, die Drehzahl, bei der die maximale Generatorwirkung auftritt, sowie den Leistungsfaktor, mit dem die Energierückgabe stattfindet. einzustellen.
Wird der Frequenzwandler als Erregermaschine für die Verzögerungsbremsung verwendet, bei der die Asynchronmaschine als Generator auf Bremswiderstände . arbeitet, so kann die Schleifringseite des Frequenzwandlers über den Transformator/* an das Netz c angeschlossen werden. Sie kann aber auch über den Transformator an den Ständer des Drehstrommotors angeschlossen werden, der von Netz getrennt und auf die Bremswiderstände Je geschaltet wird. Im zweiten Falle nimmt die Frequenz des aus dem Frequenzwandler e der Maschine a zugeführten Stromes nicht zu. wie im ersten Fall.
Zweckmässig wird die Schleifringseite des Frequenzwandlers von vornherein an die Klemmen des Ständers des Drehstrommotors, also zwischen diesem und seinem Netzsehalter d gelegt, so dass ein besonderes Schalten für die Schleifringseite des Frequenzwandlers überhaupt nicht erforderlich ist. Die gewünschte Schaltung für die Schleifringseiten wird dann selbsttätig durch den Schalter d hergestellt, der den Transformator für die Sicherheitsschaltung gegen Durchgehen mit dem Netz c verbindet und für die Verzögerungsbremsung an der Asynchronmaschine a belässt, dabei aber zugleich diese Maschine mit den) Bremswiderstand Je verbindet.
In den beschriebenen Schaltungen wird der Frequenzwandler e sowohl beim Rückarbeiten des
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entgegengesetzt synchron zu dem vom Netz zugeführten Drehfelde angetrieben wird. In diesem besonderen
Falle wird der Hauptmotor von dem Frequenzwandler mit Gleichstrom erregt. bei allen anderen Drehzahlen mit Wechselstrom. Die Frequenz dieses Wechselstromes hängt ab von der Abweichung des
Frequenzwandlers vom Synchronismus. Infolge der Reaktanz des Teiles des Ilauptmotors. den der Erregerstrom durchfliesst, wird daher mit zunehmender Frequenz der ErrrgerRtrom und damit die
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sieren.
Durch Rotation in dem vom Schupfstrom in Frequenzwandler hervorgebrachten Felde kommt in bekannter Weise wie bei einem Phasenkompensator der Magnetisierungsstrom für den Hauptmotor zustande, der im vorliegenden Falle zum Rückarbeiten des hauptmotors aus das Netz zwecks Verhüten des Durchgehens verwendet wird.
Auch wenn Synchronismus nicht erreicht wird. wie dies bei positiver Belastung der Fall ist. kann es vorteilhaft sein. den vom Netz abgeschalteten Frequenzwandler am Ende der Anlaufperiode an den induzierten Teil des Hauptmotors anzuschliessen. Er wirkt dann während der untersynchronen Fahrperiode als Phasenkompensator. Dies ist besonders vorteilhaft beim Bahnbetrieb, weil hier durch Entlastung der Strecke von wattlosen Strömen eine stärkere Ausnutzung bestehender Strecken ermöglicht wird und bei Entnahme reinen Wattstromes die Überlastungsfähigkeit der Lokomotiven erhöht wird.
Ein Ausführungsbeispiel mit Fremdantrieb des Frequenzwandlers ist für Fürderbetrieb in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt. Hier wird der Frequenzwandler von einem Antriebsmotor < unabhängig vom Hauptmotor a angetrieben, die Anschlussleitungen von der Schleifringseite des Frequenzwand'ers sind über einen Schalter n und einen Transformator f an das Drehstromnetz geführt. Für die dargestellte
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Er wird zweckmässig mit dem Umschalter gekuppelt.
Auch bei Verwendung des fremdangetriebenen Frequenzwandlers braucht der Synchronismus zur Verhütung des Durchgehens nicht scharf erfasst zu werden, weil einmal beim Umschalten des induzierten Teiles des Hauptmotors von dem.Anlasswiderstand c. uf die Kommutatorseite des Frequenzwandlers der Stromstoss infolge des Widerstandes des Frequenzwandlers nicht so gross wird wie beim unmittelbaren Kurzschliessen des \nlasswiderstandes nach dem bekannten Verfahren und zum ändern netzfremde Frequenzen nicht auftreten können, da das Feld im Frequenzwandler erst vom Schlupfstrome erzeugt wird und infolgedessen der vom Frequenzwandler gelieferte Magnetisierungsstrom immer die gleiche Frequenz wie der Schlupfstrom selbst besitzt.
Man kann auch den Frequenzwandler den Nullpunkt des Anlassers bilden lassen. Dann ist ein Umschalten am Ende der Fahrperiode nicht erforderlich, da nach Abschaltung des Anlasswiderstandes an dessen einzelne Phasen die Bürsten des Frequenxwandlers angeschlossen sind. der Frequenzwandler ohne weiteres unmittelbar an den Schleifringen des Hauptmotors liegt. Sind bei einer treibenden Last die Anlasswiderstände noch nicht ausgeschaltet, wenn der Synchronismus erreicht wird. so ist zur Ver- hütung des Durchgehens nur noch eine Uberbrückung der Restwiderstände nötig.
Der Frquenzwandler mit Fremdantrieb kann bei negativer Last auch mit Vorteil zur Erzielung kleiner Fahrgeschwindigkeiten, wie sie im Förderbetrieb, z. B. bei Seilruvisionsfahrtcn notwendig sind, verwendet werden. Zu diesem Zweck wird der Fördermotor mit seinem Ständer oder Läufer an den Bremswiderstand angeschlossen und seinem Läufer oder Ständer durch den Frequenzwandler, dessen Schleifringe vom Netz gespeist werden, Wechselstrom geringer Periodenzahl zur Erregung zugeführt.
Im Gegensatz zu der gebräuchlichen Gegcnstromschaltung des Motors, bei dem eine dem Gegenstrolllmoment entsprechende Leistung dem Netz entnommen wird, braucht das Netz in diesem Teil nur die sehr geringe Energie zu liefern, die den Stromwärmeverlust des Erregerstromes der Anlage deckt. Die im Bremswiderstande vernichtete Energie entspricht nur dem Arbeitsinhalt der niedergehenden Last, der Bremswiderstand kann daher wesentlich kleinere Abmessungen erhalten als bei dem bekannten Gegenstromverfahren.
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