Asynchronniotorenanlage für positive und negative Belastung. Bei Betrieben, die auch mit negativer Belastung arbeiten, wie zum Beispiel Förder betriebe beim Lastsenken oder Bahnbetriebe bei der Talfahrt, besteht bei Verwendung von gewissen Elektromotoren, die überWiderstände angelassen werden, die Gefahr, dass der An- triebsinotor die normale Betriebsdrehzihl über schreitet und durchgeht.
Um dies zu verhüten, hat man bei Asynchronmotoren den induzier ten Teil in dem Augenblick, in dem der Motor die synchrone Drehzahl erreicht, kurzgeschlos sen, wodurch die Generatorwirkung erhalten wird, die dem der treibenden Last entspre chenden Moment bereits bei geringer Über schreitung des Synchronismus das Gleich gewicht hält. Dabei ist es wünschenswert, dass der Kurzschluss möglichst genau im Augenblick des Synchrondurchganges erfolgt.
Wird nämlich der Läufer vor Erreichung des Synchronismus kurzgeschlossen, so entwickelt der bis dahin nahezu unbelastete, unter dem Einfluss der Trieblast bewegte Motor plötzlich ein sehr hohes Drehmoment, um den ganzen Förderzug auf Synchronismus zu beschleu- nigen, was einen Stoss und beim Fürderbetrieb Rutschen des Seiles zur Folge haben kann. Erfolgt das Kurzschliessen erst nach dem Überschreiten des -Synchronismus, so setzt ein Verzögerungsstoss ein, falls die Drehzahl, bei der das Kurzschliessen erfolgt, grösser ist als die übersynchrone Drehzahl, bei der vom Asyncbi-ongenerator der treibenden Last das Gleichgewicht gehalten wird.
Ist aber der Synchronismus im Augenblick des Kurz schliessens weiter Überschritten, als der Dreh zahl für das maximale Generatormoment im Kurzschluss entspricht, und zwar so weit, dass das Generatormoment wieder kleiner als das Moment der Last geworden ist, so kann das Kurzschliessen das Durchgehen nicht mehr verhindern.
Auch wenn man das Durchgehen des Asyn- chronmotors dadurch vermeiden wollte, dass man seinem induzierten Teil im Augenblick des Synchronismus aus einer Batterie oder einer Gleichstrommaschine Gleichstrom zu führt, um ihn als Synchrongenerator auf das Netz zurück arbeiten zu lassen, stösst man auf die Forderung, den Synchronismus genau zu erfassen. Wird nämlich dein induzierten Teil im Untersynchronismus Gleichstrom zu geführt, so erzeugt der Motor Ströme netz fremder Frequenz von beträchtlicher Grösse, die Schwankungen von Spannung und Dreh moment verursachen. Diese Schwankungen wirken schädlich auf die Zentrale zurück und können bei Förderbetrieben auch Seilrutsehen zur Folge haben.
Immerhin wird beim Er reichen des Synchronismus noch die Breinsung einsetzen. Wird aber erst im Übersynchronis mus umgeschaltet, so kann ein Durchgehen nicht mehr verhütet werden.
Gegenüber dem Kurzschlussverfabren hat die Erzeugung der Generatorwirkung durch Gleichstrom den Vorteil, dass die Verzüge- rungsperiode an die Fahrperiode durch ein fache Umschaltung des Motors vom Netz auf Bremswiderstände angeschlossen werden kann.
Nach der Erfindung soll eine Anordnung getroffen werden, bei der einerseits das Durch gehen unabhängig von der genauen Erfassung des Synchronismus verhindert wird, anderseits der unmittelbare Anschluss der elektrischen Verzögerungsbremsung an die Fahrperiode er möglicht wird.
Dies wir.d dadurch erreicht, dass man die Generatorwirkung, anstatt durch Kurzschluss des induzierten Teils oder durch Einführung von Gleichstrom einer Batterie oder einer Gleichstromdynamo in den indu zierten Teil des Motors, dur(-h eine Erregung erzeugt, die durch eine Wechselstrom-Kominu- tatormaschine erzeugt wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. <B>1</B> der Zeichnung veranschaulicht. Mit a ist ein Drehstromfördermotor bezeichnet, der eine Seiltrommel<B>b</B> antreibt und aus dem Netz c über den Schalter<B>d</B> gespeist wird. Mit ihm ist ein Frequenzwandler e mechanisch gekuppelt, dessen Schleifringseite über den Transformator<B>f</B> mit den Klemmen des Fürder- motors verbunden ist und bei eingelegtem Schalter<B>d</B> vom Netz c gespeist wird.
Durch einen Umschalter<B>y</B> werden die Schleifringe des Fördermotors entweder mit dem Anlass- widerstand h oder mit der Kommutatorseite des Frequenzwandlers verbunden. Bei ein- geschaltetem Anlasswiderstand verläuft die Spannung des induzierten Teiles beim Anlauf<B>--</B> des Motors, während die Drehzahl des Motors sich dem Synchronignius nähert, nach der in Fig. <B>2</B> dargestellten Kurve x. Amplitude und Frequenz der Spannung nehmen nach dem Zeitpunkts des Synchronismus zu ab.
Die Spannung an den Kommutatorbürsten des über den Transformator vom Netz gespeiAen Fre- quenzwandlers hingegen verläuft zum Beispiel (bei geeigneter Phasenstellung im Moment des Synchronismus) gemäss der Linie<B>y.</B> Die Am plitude 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<B>p,</B> in dem beide Kurven einander schneiden, in dem also beide Spannungen einen einander gleichen, von Null verschiedenen Wert besitzen, an Stelle des Anlasswider- standes des Fördermotors die Kommutator- seite des Frequenzwandlers auf den Läufer des Motors, so wird die Generatorwirkung mit zunehmender Geschwindigkeit vor dein Synchronismus einsetzen und allmählich an wachsen.
Bei geeigneter Amplitude der Span nung des Frequenzwandlers kann erreicht werden, dass nicht nur der Momentanwert des Drehmomentes, sondern auch dessen Mittel wert durch die Umschaltung bei Spannungs gleichheit geändert wird, so dass kein Stoss auftreten kann. Ströme netzfreinder Frequenz können auch nicht auftreten, da die Fre quenz im induzierten Teil des Hauptmotors infolge der mechanischen Kupplung jederzeit mit der Frequenz auf der Kommutatorseite des Frequenzwandlers übereinstimmt.
Auch beim Umschalten im Über- und Untersyn- ehronismus bei Geschwindigkeiten, bei denen keine Spannungsgleichheit besteht, ist die Er zeugung iietzfremder Frequenzen aus dem selben 6'rrunde unmöglich. Die Generator- wirkung kann auch dann stets hervorgerufen werden.
Durch geeignete Wahl der Schleif- ringspannung des Frequenzwandlers und durch die Einstellung der Relativlage beider Läufer mittelst der Kupplung hat man es in der Hand, die Drehzahl, bei der die maximale Ge- neratorwirkung auftritt, sowie den Leistungs- falitor, mit dem die Energierückgabe statt findet, einzustellen.
Für die Verzögerungsbremsung wird die Schleifringseite des Frequenzwandlers über den Transformator an den Ständer des Dreh- strommotors angeschlossen, während dieser vom Netz getrennt und auf Widerstände<B>k</B> geschaltet wird.
Zweckmässig wird die Schleif- ringseite des Frequenzwandlers von vornherein an die Klemmen des Ständers des Drehstrom- motors, also zwischen diesen und seinen Netz schalter<B>d</B> gelegt, so dass ein besonderes Schalten für die Schleifringseite des Frequenz- wandlers überhaupt nicht erforderlich ist.
In den beschriebenen Schaltungen wird der Frequenzwandler sowohl beim Rückarbeiten des Drehstrommotors, als auch während der Verzögerungsbremsung einen Drehstrom sehr geringer Frequenz zur Erregung in den Läufer des Drebstrommotors senden, der im Grenz- falle auch zum Gleichstrom werden kann.
Bei der beschriebenen Anordnung ist in dessen eine Verzügerungsbreinsung bis zum Stillstand nicht durchführbar, da die Erregung des abzubremsenden Asynchronmotors mit ab nehmender Drehzahl schwächer wird. Um. dies zu vermeiden, wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein fremd angetriebener Frequenzwandler verwendet, der im Gegensatz zu der vorherbeschriebenen An ordnung während der Verzügerungsperiode des Hauptmotors mit seinen Schleifringen am Netz liegt, während der übrigen Zeit aber von diesem abgesehaltet ist.
Dieser Frequenz- wandler verwandelt während der Verzöge rungsperiode den seinen Schleifringen zuge führten Strom -von Netzfrequenz auf der Kom- mutatorseite in einen Strom geringer Frequenz für die Erregung des Hauptmotors. Bei kon stanter Drehzahl des Frequenzwandlers bleibt die Stärke und Frequenz dieses Erreger stromes konstant und unabhängig von der Drehzahl des Hauptmotors. Die Stärke er reicht ihr Maximum, wenn der Frequenzwand- ler entgegengesetzt synchron zu dem vom Netz zugeführten Drehlelde angetrieben wird.
In diesem besonderen Falle wird der Haupt motor von dem Frequenzwandler mit Gleich strom erregt, bei allen andern Drehzahlen mit Wechselstrom. Die Frequenz dieses Woch- selstromes hängt ab von der Abweichung des Frequenzwandlers vom Synehronismus. In folge der Reaktanz des Teiles des Haupt motors, den der Erregerstrom durchfliesst, wird daher mit zunehmender Frequenz der Erreger strom und damit die Bremskraft des Haupt motors trotz gleichbleibender Spannung am Frequenzwandler abnehmen.
Dies wird zur Veränderung des Brenismomentes des Haupt motors verwendet, indem man die Geschwin digkeit des den Frequenzwandler antreibenden Motors ändert.
Für das Rückarbeiten auf das Netz zur Verhütung des Durchgehens des lIauptmotors wird der Frequenzwandler nur mit seiner Konimutatorseite an den induzierten Teil des Hauptmotors angeschlossen, seine Schleifring- seite bleibt vorn Netz abgeschaltet.
Der Schlupfstrom de8 Hauptmotors muss dann über den Kommutator den Läufer des Frequenz- wandlers durchfliessen und ihn dabei magrieti- sieren. Durch Rotation in seinem im Fre- quenzwandler hervorgebrachten Felde be kommt der Schlupfstrom in bekannter Weise wie bei einem Phasenkompensator die zu der Magnetisierung des Hauptmotors nötige Phase.
Aueli wenn Synchronismus nicht erreicht wird, wie dies bei positiver Belastung der Fall ist., kann e8 vorteilhaft sein, den vom Netz abgeschalteten Frequenzwandler am Ende der Anlaufperiode an den induzierten Teil des Hauptmotors anzuschliessen. Er wirkt darin während. der untersynchronen Fahr periode als Phasenkompensator. Dies ist be sonders vorteilhaft beim Bahnbetrieb, weil hier durch Entlastung der Strecke von watt losen Strömen eine stärkere Ausnutzung be stehender Strecken ermöglicht wird und bei Entnahme reinen Wattstromes die Über lastungsfähigkeit der Lokomotiven erhöht wird.
Ein Ausführungsbeispiel mit Fremdantrieb des Frequenzwandlers ist für Förderbetrieb in Fig. <B>3</B> der Zeichnung dargestellt. Hier wird der Frequenzwandler e von einem Antriebs- motor in unabhängig vom Hauptniotor a, an getrieben, die Anschlufaleitungen von der Schleifringseite des Frequenzwaiidlers sind über einen Schalter it und einen Transfor mator<B>f</B> an das Drehstromnetz geführt. Für die dargestellte Brenisschaltung ist der Schal ter i2, geschlossen, während der übrigen Zeit hingegen wird er geöffnet.
Er wird zweek- mässig mit dem Unischalter d gekuppelt.
Auch bei Verwendung des freindangetrie- benen Frequenzwandlers braucht der Syn chronismus zur Verhütung d(-s Durchgehens nicht scharf erfasst zu werden, weil einmal beim Umschalten des ipduzierteil Teiles des Hauptmotors von dem Anlasswiderstand auf die Kommutatorseite des Frequenzwandlers der Stromstoss infolge des Widerstandes des Frequenzwandlers nicht so grofl)
wird wie beim unmittelbaren Kurzschliessen des Anlass- widerstandes nach dem bekannten Verfahren und zum andern netzfremde Frequenzen nicht auftreten können, da das Feld im Frequenz- wandler erst vom Schlupfstroine erzeugt wird und infolgedessen der vom Frequenzwandler gelieferte Magnetisierungsstrom immer die gleiche Frequenz wie der Schlupf8trom 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 der Frequenzwandler ohne weiteres unmittelbar an den Schleifringen des Hauptmotors liegt. Sind bei einer treibenden Last die Anlasswiderstände no(,h nicht ausge schaltet, wenn der Synchronismus erreicht wird, so ist zur Verhütung des Durchgehens nur noch eine Überbrückung der Restwider stände nötig.
Der Frequenzwandler mit Fremdantrieb kann auch mitVorteil zur Erzielung kleiner Fahrgeschwindigkeiten, wie sie iiii Fürder- betrieb zum Beispiel bei Seilrevisionsfahrten 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 Schleif- ringe vom Netz gespeist werden, Wechsel- stroin geringer Periodenzahl zur Erregung zugeführt.
Im (-7'egeiisatz zu der gebräuch- lieben Gegenstronischaltung des Motors, bei dein eine dem Gegendrehmoment entspre chende Leistung dem Netz entnommen wird, braucht das Netz in diesem Fall nur die sehr geringe Energie zu liefern, die den Strom- wärmeverlust des Erregerstromes der Anlage deckt.
Die im Brernswiderstande vernichtete Energie ist viel geringer, der Bremswiderstand kann dabei, wesentlich kleinere Abniessungen erhalten als bei dem bekannten Gegenstrum- fahren.
Eine Änderung der Senkgeschwindigkeit kann bei gegebenem Bremswiderstand und gegebener negativer Belastung wiederum in sehr einfacher Weise dadurch herbei-eführt werden, dass die Drehzahl des Frequenzwand- lers geändert wird.
Der fremd angetriebene Frequenzwandler kann auch dazu verwendet werden, um dem Hauptmotor<B>für</B> niedere Fahrgeschwindig keiten Wechselstrom niederer Periodenzahl zuzuführen, rnit dessen Hilfe dieser mit ge ringer Drehzahl,. also sehr langsam bewegt werden kann. Dieser langsame Antrieb ist bei Förderantrieben sehr wichtig für das Weiterrücken des Förderkorbes um eine seiner Etagen, sowie für Scilrevisionsfahrten, die dann nicht mehr mit einer toten Last aus geführt zu werden brauchen. Im Bahnbetrieb ist er vorteilhaft für das Rangieren.
Man läf,)t in diesen Fällen den Frequenzwaridler zu sammen mit dem Motor in der Brenissehal- tung arbeiten, indem man den F, requenzwand- ler mit geringem Schlupf<B>je</B> nach der ge wünschten Drehrichtung untersynchron oder übersynchron antreibt. Der Frequenzwandler, der im Synchronlauf Gleichstrom an den Hauptmotor liefert, also kein Drehmoment in diesem erzeugt, wird dann Drehstrom niederer Frequenz in den Hauptmotor senden und diesen langsam in der einen oder andern Richtung antreiben.
Um das erforderliche Drehmoment zu liefern, ist auch noch eine Regelung der Spannung des Frequenzwandlers erforderlich. Die Geschwindigkeitsregelting erfolgt zweck- mässig allmählich, um die Bewegung des an getriebenen Förderkorbes oder der Lokomotive stossfrei einzuleiten. Dieser Zweck kann aber auch dadurch erreicht werden, dass der Brems widerstand des Hauptmotors allmählich ver ändert wird.
Durch dieses Mittel die lang same Fahrt zu erzielen, wird erreicht, dass die Anlage auch für langsame Fahrt ständig in Bremsschaltung bleibt u'nd dass für das 131insteuern keine Schaltung von Starkstrom kreisen erforderlich ist. Beides bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der ganzen Steuer anlage. Insbesondere wird aber für die lang same Bewegung viel weniger Energie aus dem Netz entnommen, als bei direktem An- schluss des Motors an das Netz und auch viel weniger Energie in den Anlasswiderständen verzehrt.
Im übrigen können für die Regelung der Kollektormaschine, sei es, dass sie als Fre- quenzwandler oder als Phasenkompensator ar beitet, auch die übrigen bekannten Regelungs mittel, wie Bürstenverschiebung, Parallelschal tung von ohmschen oder induktiven Wider ständen, benutzt werden.