CH101040A - Selbstanlaufendes, sich selbst erregendes und synchronisierendes, aus einem Induktionsmotor und einer zu diesem in Kaskade geschalteten Hauptschlussmaschine bestehendes Aggregat. - Google Patents

Description

  Selbstanlaufendes, sich selbst erregendes und synchronisierendes, aus einem  Induktionsmotor und einer zu diesem in Kaskade geschalteten Hauptschlussmaschine  bestehendes Aggregat.    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  selbstanlaufendes, sich selbst erregendes und  synchronisierendes, aus einem Induktions  motor und einer dazu in Kaskade geschalte  ten Hauptschlussmaschine bestehendes Ag  gregat.  



  Die Erzeugung von elektromotorischer  Kraft in einem gleichförmig laufenden  Gleichstrom-Hauptschlussgenerator beruht zu  nächst auf dem remanenten Magnetismus der  Magnetpole. Sie nimmt dank der     Selbsterre-          gungscharakteristik    mit zunehmendem Bela  stungsstrom allmählich zu. Für die Erzeu  gung des magnetischen Feldes dürfen der Be  trag des remanenten Magnetismus und die  Umlaufgeschwindigkeit nicht unter einer ge  wissen Grenze liegen und darf auch der  Widerstand des Stromkreises einen gewissen  Wert nicht übersteigen.  



  Angenommen, es laufe eine     Gleichstrom-          Hauptschlussmaschine,    vorzugsweise mit ge-    blätterten Feldpolen, mit hoher, gleichför  miger Geschwindigkeit und es werde dieser  Maschine ein Wechselstrom zugeführt. Wird  nun die Frequenz dieses letzteren, während  seine Stärke konstant gehalten wird, von ei  nem in der Praxis üblichen Betrag, zum Bei  spiel 50 bis 60 sek. Wechsel, auf einen  genügend geringen Wert allmählich ver  ringert, so besteht auf der ersten Stufe der  Änderung, wenn die Frequenz noch hoch ist,  die einzige Wirkung des Wechselstromes in  der Vernichtung des remanenten Magnetis  mus der Maschine. Da die Frequenz jedoch  allmählich abnimmt, so hat der Wechselstrom  mehr Neigung, als Gleichstrom denn als  Wechselstrom in der Maschine zu wirken.

    Dies aus dem Grunde, weil ein Gleichstrom  als ein Wechselstrom von der Frequenz un  endlich klein oder als ein Wechselstrom be  trachtet werden kann, dessen     Pulsierungs-          periode    unendlich gross gemacht ist. Wird  daher die     Frequenz-des    Wechselstromes unter      einen gewissen Wert herabgesetzt, so kommt  es vor, dass die Maschine während einer ge  wissen Zeitdauer gleichgerichteten Strom er  hält. Dies genügt zur Bildung des magne  tischen Feldes. Ist dies erfolgt, so wirkt die  Maschine als Gleichstrom-Hauptschlussgene  rator und wird in der Armatur eine konstante  elektromotorische Kraft induziert.

      Gemäss vorliegender Erfindung wird die  obenerwähnte Eigenschaft der Hauptschluss  maschine ausgenützt, indem diese in Kas  kade mit der Sekundärwicklung eines In  duktionsmotors geschaltet wird und die ro  tierenden Teile der beiden Maschinen mitein  ander gekuppelt werden.  



  Wird dem Induktionsmotor eines in die  ser Weise gebildeten Aggregates ein Wech  selstrom zugeführt, so läuft dieses wie ein  gewöhnlicher Induktionsmotor an. Die Gleich  strommaschine, die in Reihe mit der Sekun  därwicklung des Induktionsmotors geschal  tet ist, dient als äusserer sekundärer Wider  stand. Nachdem das Aggregat angelassen ist  und an Geschwindigkeit zunimmt, ver  ringert sich die Sekundärfrequenz, und wenn  sie bis auf einen genügend tiefen Wert ge  fallen ist, so wird das magnetische Feld der  Gleichstrommaschine je nach Umständen in  der einen oder andern Richtung gebildet. Von  diesem Zeitpunkte an liefert die Gleichstrom  maschine Gleichstrom an die Sekundärwick  lung des Induktionsmotors. Dieser Strom er  zeugt ein relativ zur Sekundärwicklung still  stehendes magnetisches Feld.

   Im Falle, wo  die Sekundärwicklung auf dem Rotor des  Induktionsmotors angeordnet ist, -wird der  Rotor durch das umlaufende, durch die Sta  torwicklung erzeugte Feld mitgenommen.  So wird das Aggregat selbsttätig synchro  nisiert. Nachher läuft das Aggregat weiter  als selbsterregender Synchronmotor, wobei  der direkt angeschlossene Reihengenerator  als Erreger wirkt.  



  Ein gemäss vorliegender Erfindung ge  bauter Synchronmotor läuft, wie oben ein  gehend erläutert, von selbst an, erregt sich  selbst und synchronisiert sich selbsttätig.    Auf der Zeichnung sind drei Ausfüh  rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  schematisch veranschaulicht.  



  In Fig. 1 bezeichnet P die in Stern ge  schaltete Primärwicklung oder Statorwick  lung und S die Sekundärwicklung (Rotor  wicklung) eines Induktionsmotors. A ist der  rotierende Anker einer Gleichstrom-Haupt  schlussmaschine, deren feststehende Feldwick  lung in drei Abteilungen F1, F2 und F3  unterteilt ist, d. h. FI, F2 und F3 sind die  Abschnitte einer auf einem entsprechenden  Paar von Polen vorgesehenen Wicklung.

   Je  eine Klemme dieser drei Abteilungen ist mit  der entsprechenden Sekundärklemme des In  duktionsmotors über einen Anlasswiderstand  R und einen Schleifring t, verbunden, wäh  rend die andern Klemmen durch zwei Bürsten  an den Anker A der Hauptstrommaschine in  der Weise angeschlossen sind, dass zwei dieser  Abteilungen F2 und F3, parallel liegen, wäh  rend die dritte, F1, an den andern Pol der  Maschine angeschlossen ist, so dass die mag  netisierenden Wirkungen dieser drei Abtei  lungen der Spulen sich verstärken, wie dies  bei dieser Gattung von Maschinen wohlbe  kannt ist. Der die Sekundärwicklung S tra  gende Rotor des Induktionsmotors ist mit  dem Anker A mechanisch gekuppelt. Die An  lasswiderstände R dienen für die Regelung  der Gleichstromspannung, nachdem das Ag  gregat den Synchronismus erreicht hat.  



  Um beim Anlassen einen Stromstoss zu  vermeiden, verwendet man in jeder Phase des  Sekundärstromkreises eine hohe Reaktanz.  Diese wird erhalten, indem man die Feldwick  lung der Gleichstrommaschine, wie oben an  gegeben, in drei getrennte Abschnitte teilt,  entsprechend der Zahl der Phasen der Sekun  därwicklung. Die eine dieser Abteilungen ist  mit einer der Dreiphasenwicklungen des Ro  tors in entgegengesetztem Sinne verbunden,  als wie die zwei andern, derart, dass die in  den Phasen der Rotorwickhing induzierten  Ströme in der Erzeugung des Feldes in der  genannten     Feldwicklung    einander unter  stützen. Die so in den     Sekundärstromkreis     eingeführte     Reaktanz    wird den Sekundär-      strom wirksam begrenzen und dementspre  chend beim Anlassen auch den Primärstrom.

    Wie die Maschinengeschwindigkeit zunimmt,  nimmt die Reaktanz von selbst ab, entspre  chend der Abnahme der sekundären Fre  quenz, und sie wird schliesslich bei Eintritt  des Synchronismus gleich Null.  



  Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist  der Anlasswiderstand R weggelassen, aber  am Rotor des Induktionsmotors eine Kurz  schlussankerwicklung K mit hohem Wider  stand vorgesehen, um das Anlassmoment des  Aggregates zu vergrössern. In diesem Falle  bleibt die Kurzschlussankerwicklung im Ver  hältnis zum umlaufenden Felde in Ruhe, so  bald das Aggregat den Synchronismus er  langt hat. Infolgedessen wird durch ihre  Gegenwart während des synchronen Betriebes  des Aggregates kein Energieverlust veran  lasst.  



  Bei der Ausführungsform nach Fig. 3  ist der Anlasswiderstaud, statt, wie bei Fig. 1,  unmittelbar in den Sekundärstromkreis ein  geschaltet zu sein, an eine sekundäre Wick  lung F angeschlossen, die mit den Spulen  F1, F2 und F3 induktiv verbunden ist. In  diesem Falle lässt sich jedoch der Widerstand  R nicht dazu verwenden, die Felderregung  zu regeln, nachdem das Aggregat in den Syn  chronismus eingetreten ist. Die Feldregelung  lässt sieh, wenn gewünscht, durch einen zur  Feldwicklung der Hauptschlussmaschine im  Nebenschluss liegenden, regelbaren Wider  stand bewerkstelligen.  



  Auf der Zeichnung ist die Schaltung für  eine Dreiphasenmaschine dargestellt. Ähn  liche Schaltungen lassen sich leicht für Zwei  phasen- oder andere Mehrphasenwicklungen  ausführen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Ein selbstanlaufendes, sich selbst erregen des und synchronisierendes, aus einem Induk tionsmotor und einer Hauptschlussmaschine bestehendes Aggregat, dadurch gekennzeich net, dass die rotierenden Teile der beiden Ma schinen mechanisch miteinander gekuppelt sind und die Sekundärwicklung des Induk- tionsmotors so mit der Hauptschlussmaschine in Reihe geschaltet ist, dass beim Anlauf des Aggregates die Hauptschlussmaschine als äusserer sekundärer Widerstand des Induk tionsmotors dient, beim synchronen Gang des Aggregates die Hauptschlussmaschine Gleich strom erzeugt, der in der Sekundärwicklung des Induktionsmotors ein relativ zu derselben stillstehendes magnetisches Feld erregt, wo durch das Aggregat selbsttätig erregt und synchronisiert wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Aggregat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Induk tionsmotors ausser der Sekundärwicklung eine Kurzschlussankerwicklung von hohem Widerstand besitzt und dass der Rotor des Induktionsmotors und der Anker der Hauptschlussmaschine mechanisch mitein ander gekuppelt sind. 2.

   Aggregat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des In duktionsmotors eine mit der Hauptschluss maschine verbundene Dreiphasenwicklung als Sekundärwicklung besitzt und dass die Feldwicklung der Hauptschlussma schine in drei getrennte Abteilungen geteilt ist, von denen eine an eine Phase der genannten Dreiphasenwicklung des Rotors in entgegengesetztem Sinne an geschlossen ist als wie die zwei andern, in solcher Weise, dass die in der Dreiphasen- Rotorwicklung induzierten Ströme elektro magnetisch verstärkend wirken, indem sie durch die genannte Feldwicklung fliessen, wobei der Rotor des Induktionsmotors und der Anker der Hauptschlussmaschine me chanisch miteinander gekuppelt sind. 3.

   Aggregat nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor, auf dem die Sekundärwicklung sich befindet, auch mit einer Kurzschluss ankerwicklung von hohem Widerstand ausgerüstet ist. 4. Aggregat nach Patentansprueh und .den Unteransprüchen 1 und 2"dadurch gekenn- zeichnet, dass in nächster Nähe und in in duktiver Verbindung mit der Feldwick lung der Hauptschlussmaschine eine beson- dereWicklung vorgesehen und durch einen regelbaren Widerstand geschlossen ist. 5.

   Aggregat nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass in den Nebenschluss zur Feld wicklung ein regelbarer Widerstand gelegt ist. ,