Verfahren zum Anlassen von Synchronmaschinen. Es ist bekannt, Synchronmaschinen, ins besondere Synchronmotoren, dadurch anzu lassen, dass man einen getrennt aufgestellten Asynchronmotor mit Schleifringläufer zu nächst auf volle Drehzahl bringt, dann se- kundärseitig an die ]Klemmen der anzulassen den,
erregten Synchronmaschine anschliesst und hierauf allmählich bis zum Stillstand abbremst. Dabei liefert sein Sekundärteil der anzulassenden Synchronmaschine eine Frequenz und eine ihr proportionale Span nung, die beide von Null an allmählich bis zur Netzfrequenz bezw. bis zu der ihr pro- portionalen Maschinenspannung ansteigen.
Da der leerlaufende Asynchronmotor zu nächst die Frequenz und Spannung Null hat, nimmt der Synchronmotor zunächst keinen Strom auf und entwickelt daher auch kein Drehmoment.
Erst wenn der Asynchronmotor etwas abgebremst ist, steigt die Spannung; da aber auch die Frequenz steigt, kann nun mehr der Synchronmotor nicht mehr in Tritt kommen, besonders wenn er eine Last durch zuziehen, also ein gewisses Gegenmoment zu überwinden hat.
Die Verhältnisse werden um so ungünstiger, je grösser der Ohmsche Widerstand des Synchronmotors gegenüber seinem induktiven Widerstand ist. Nun ist aber bei Frequenz Null der induktive Wider stand ebenfalls Null, und der an sich end liche Ohmsche Widerstand der Synchron maschine ist dann auf alle Fälle unendlich mal grösser als der induktive. Der Synchron motor kann somit zugleich mit der zuge- führten Frequenz bei ihr proportionaler Spannung nicht anlaufen.
Es müssen viel mehr künstliche Mittel angewandt werden, die dem, Synchronmotor zu einem Losbrech- moment verhelfen. Dies ist, wie gesagt, be sonders bei Synchronmotoren erforderlich; die unter Last anlaufen sollen, oder bei sol chen, die keine Druckölschmierung besitzen.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfin dung wird das erforderliche Losbrechmoment der Synchronmaschine aus einer besonderen zusätzlichen Stromquelle geliefert.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs- beispiele einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch dargestellt, bei denen es sich darum handelt, den Synchronmotor b anzulassen und an .das Netz a anzuschliessen. Zu diesem Zweck wird zunächst der Asynchronmotor c bei nach unten eingeschaltetem Umschalter e mittels des Anlasswiderstandes d angelassen.
Hat er seine volle Drehzahl erreicht, so wird durch Umlegen des Umschalters e nach oben die Ständerwicklung des anzulassenden Syn- chronmotors b, der mit Gleichstrom von der mit ihm gekuppelten Maschine 1c aus erregt wird, an die Läuferschleifringe des Asyn- chronmotors c angelegt und dann der Motor c mittels der mit diesem gekuppelten Bremse f langsam abgebremst.
Dabei steigen Fre quenz und Spannung an den Klemmen des Synchronmotors b proportional der Schlüp- fung des Motors c, bis dieser schliesslich bei Stillstand wie ein ruhender Transformator wirkt und die Netzfrequenz und -spannung auf die Maschine b überträgt. Diese ist ange laufen, sobald ihr Drehmoment das Still standsmoment überwinden konnte, und läuft am Ende, das heisst bei Stillstand des Mo tors c, mit Netzfrequenz.
Wird nun der Läu fer des Motors c im Stillstand in die Lage der Phasengleichheit mit seinem Ständer ge dreht, dann stimmt auch die Phasenlage der Maschine b mit derjenigen des Netzes a überein, so dass nunmehr der Netzschalter g geschlossen werden darf. Darauf kann der Umschalter e in die Mittellage gebracht und der Motor c durch Öffnen des Schalters 7b vom Netz abgetrennt werden.
Der Asynchronmotor c arbeitet also wäh rend des Anlassens der Synchronmaschine b zugleich als Frequenz- und Spannungstrans formator und erst bei Stillstand als reiner Spannungstransformator. Der Anlauf der Synchronmaschine b, deren Polrad erregt ist, erfolgt daher bei praktisch konstantem Feld, vorausgesetzt,
dass der Ohmsche Widerstand der Synchronmaschinenwicklung gegenüber ihrem induktiven Widerstand vernachlässig- bar klein ist. Dies trifft aber bei den kleinen, mit dem Nullwert beginnenden Anlauffre quenzen nicht zu, hier überwiegt vielmehr der Ohmsehe Widerstand, so dass das Feld und daher auch das Drehmoment der still stehenden Maschine gleich Null, oder doch sehr klein wird. Zum Anlassen von Maschi nen mit hohem Losbrechmoment,
insbeson dere Maschinen ohne Druckölschmierung oder solchen, die unter Last anlaufen müssen, müssen daher besondere Mittel zur Überwin dung der ruhenden Reibung bezw. des Last momentes angewendet werden.
Gemäss Fig. 1 besteht ein solches Mittel in der Hinzufügung der Gleichstrommaschine z, die mit dem Asynchronmotor c gekuppelt ist. Nachdem der Motor c angelassen ist, lie fert die Maschine i bei Stillstand des Syn chronmotors b und der an ihn angebauten Erregermaschine 7c vor allem den nötigen Erregerstrom für den anzulassenden Motor b und speist ausserdem die Erregermaschine k, so dass sie, als Motor laufend, auf den Syn- ehronmotor b mechanisch ein gerichtetes An laufmoment überträgt.
Im weiteren Verlauf des Anlassens sinkt die Spannung der Ma schine i, während diejenige der Maschine k steigt. Damit nun die Maschine i nicht als Motor läuft und die Bremsung des Asyn- chronmotors c erschwert, wird bei Span nungsgleichheit der beiden Maschinen i und lcs der Schalter in. geöffnet. Ausserdem ist in ihrer Verbindungsleitung ein Regelwider stand n, vorgesehen.
Ferner lassen sich auch die Felder der beiden Gleichstrommaschinen durch Steuerung so beeinflussen, dass einer seits das synchronisierende Moment der Ma schine b und anderseits die bremsende Wir kung der Maschine i möglichst gross wird. Denn solange diese als Generator arbeitet, wirkt sie bremsend, so dass an mechanischer Bremskraft gespart wird und die Bremse f weniger zu leisten hat. Handelt es sich um das Anlassen einer einphasigen Synchron maschine, so ist man in der Lage, mittels der Gleichstrommaschine k die Drehrichtung zu bestimmen.
Ein anderes Mittel, durch welches das grosse, zur Überwindung der ruhenden Rei bung bezw. des Lastmomentes erforderliche Drehmoment aufgebracht werden kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Danach wird in den Stromkreis der Hauptmaschine b eine von der Frequenz unabhängige Spannung einge führt, so dass sie bereits bei Frequenz Null ein Ankerfeld besitzt, das die Entwicklung eines ausreichenden Drehmomentes gewähr leistet.
Zu diesem Zwecke ist an den Sekun därteil des Asynchronmotors c ein Frequenz- wandler p mit Kollektor angeschlossen, der primärseitig am Netz liegt und der bereits bei sekundärseitiger Frequenz Null eine Spannung zu liefern vermag. Er braucht nicht gross zu sein, da er lediglich den Ohm- sehen Spannungsabfall der Maschine b decken muss. Der Frequenzumformer p kann, wie gezeichnet, in Reihe mit der Sekundär wicklung des Motors c liegen oder, parallel zu ihr, unmittelbar an den Klemmen der Hauptmaschine b angeschlossen sein. Ist das Anlaufsdrehmoment der Maschine b über.
wunden, dann kann der Frequenzumformer mittels des Schalters o vom Netz abgetrennt werden.
Statt des gollektorfrequenzumformers p könnte auch ein gittergesteuerter Gleichrich ter verwendet werden. Statt der rein mecha nischen Bremse f, die auch hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt werden kann, könnte auch eine rein elektrische Bremsung vorgesehen werden.
Da die zusätzlichen Maschinen <I>i</I> bezw. <I>p</I> nur kurzzeitig in Betrieb sind, können sie sehr knapp bemessen und daher klein, leicht und billig ausgeführt werden.
Procedure for starting synchronous machines. It is known to let synchronous machines, in particular synchronous motors, by first bringing a separately installed asynchronous motor with slip ring rotor to full speed, then on the secondary side to the terminals of the,
energized synchronous machine connects and then gradually brakes to a standstill. Its secondary part of the synchronous machine to be started supplies a frequency and a voltage proportional to it, both of which from zero gradually up to the line frequency respectively. up to the machine voltage that is proportional to it.
Since the idling asynchronous motor initially has a frequency and voltage of zero, the synchronous motor initially does not draw any current and therefore does not develop any torque.
Only when the asynchronous motor is braked a little does the voltage increase; but since the frequency also rises, the synchronous motor can no longer get going, especially when it pulls a load through, i.e. has to overcome a certain counter-torque.
The greater the ohmic resistance of the synchronous motor compared to its inductive resistance, the less favorable the situation. Now, however, at zero frequency the inductive resistance is also zero, and the ohmic resistance of the synchronous machine that is actually finite is then in any case infinitely times greater than the inductive one. The synchronous motor cannot start up at the same time with the supplied frequency with its proportional voltage.
Much more artificial means have to be used to give the synchronous motor a breakaway torque. As I said, this is particularly necessary with synchronous motors; that should start under load, or for those that do not have pressure oil lubrication.
According to the method according to the invention, the required breakaway torque of the synchronous machine is supplied from a special additional power source.
In the drawing, two exemplary embodiments of a system for carrying out the method according to the invention are shown schematically, which are to start the synchronous motor b and to connect it to the network a. For this purpose, the asynchronous motor c is first started by means of the starting resistor d with the switch e switched on.
Once it has reached its full speed, the stator winding of the synchronous motor b to be started, which is excited with direct current from the machine 1c coupled to it, is applied to the rotor slip rings of the asynchronous motor c by flipping the switch e upwards and then the motor c is slowly braked by means of the brake f coupled with it.
The frequency and voltage at the terminals of the synchronous motor b increase proportionally to the slip of the motor c, until it finally acts like a stationary transformer at standstill and transfers the mains frequency and voltage to the machine b. This has started as soon as its torque was able to overcome the standstill torque, and runs at the end, i.e. when the motor c is stopped, with mains frequency.
If the runner of the motor c rotates at a standstill in the position of phase equality with its stator, then the phase position of the machine b matches that of the network a, so that the mains switch g can now be closed. The changeover switch e can then be brought into the middle position and the motor c can be disconnected from the mains by opening the switch 7b.
The asynchronous motor c works during the starting of the synchronous machine b at the same time as a frequency and voltage transformer and only at standstill as a pure voltage transformer. The start of the synchronous machine b, the magnet wheel of which is excited, therefore takes place with a practically constant field, provided
that the ohmic resistance of the synchronous machine winding is negligibly small compared to its inductive resistance. However, this does not apply to the small Anlauffre frequencies beginning with the zero value, here the ohmic resistance predominates, so that the field and therefore also the torque of the stationary machine is zero or at least very small. For starting machines with a high breakaway torque,
In particular machines without pressurized oil lubrication or those that have to start under load, must therefore BEZW special means for overcoming the static friction. of the load torque can be applied.
According to FIG. 1, such a means consists in the addition of the direct current machine z which is coupled to the asynchronous motor c. After the motor c has started, the machine i delivers, when the synchronous motor b and the exciter 7c attached to it are at a standstill, above all the necessary excitation current for the motor b to be started and also feeds the exciter k so that it, running as a motor, Mechanically transmits a directed starting torque to the synchronous motor b.
As the starting process continues, the voltage of the machine i decreases, while that of the machine k increases. So that the machine i does not run as a motor and makes braking of the asynchronous motor c more difficult, the switch in. Is opened when the two machines i and lcs have the same voltage. In addition, a control resistor was n, provided in their connecting line.
Furthermore, the fields of the two DC machines can also be influenced by control in such a way that, on the one hand, the synchronizing torque of machine b and, on the other hand, the braking effect of machine i is as great as possible. Because as long as this works as a generator, it has a braking effect, so that mechanical braking force is saved and the brake f has to perform less. If it is a question of starting a single-phase synchronous machine, then one is able to determine the direction of rotation by means of the direct current machine k.
Another means by which the great, to overcome the dormant friction BEZW. The torque required for the load torque can be applied is shown in FIG. Then a voltage independent of the frequency is introduced into the circuit of the main machine b, so that it already has an armature field at zero frequency, which ensures the development of sufficient torque.
For this purpose, a frequency converter p with a collector is connected to the secondary part of the asynchronous motor c, which is connected to the mains on the primary side and which is capable of supplying a voltage even at zero frequency on the secondary side. It does not need to be large, since it only has to cover the ohmic voltage drop of the machine b. The frequency converter p can, as shown, be in series with the secondary winding of the motor c or, parallel to it, be connected directly to the terminals of the main machine b. Is the starting torque of the machine b over.
wounds, then the frequency converter can be disconnected from the mains using the switch o.
Instead of the collector frequency converter p, a grid-controlled rectifier could also be used. Instead of the purely mechanical brake f, which can also be actuated hydraulically, pneumatically or electrically, purely electrical braking could also be provided.
Since the additional machines <I> i </I> resp. <I> p </I> are only in operation for a short time, they can be very tightly dimensioned and therefore small, light and cheap.