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Verfahren zum Anlassen von Asynchron- oder asynchron anlaufenden Synchronmotoren
Für das Anlassen großer Synchron- oder Asynchronmotoren muß man mit Rücksicht auf
den Stromstoß auf einen unmittelbaren Anschluß der Ständerwicklung an das Netz verzichten.
Man ist vielmehr auf folgende Verfahren angewiesen: 1. Einschalten der Ständerwicklung
über eine Drosselspule, 2. Verwendung eines Anlaßtransformators, der der Motorwicklung
eine Teilspannung zuführt nach der Dreischaltermethode, 3. Anlauf des Motors mit
einer Teilwicklung und 4. Stern-Dreieck-Umschaltung der Motorwicklung beim Anlauf.
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Die beiden erstgenannten Anlaßverfahren brauchen hier nicht näher
erörtert zu werden, da sie entweder sehr hohe Anlaufströme zur Folge haben oder
einen großen Aufwand für die Drosselspulen oder den Anlaßtransformator erfordern.
Beim Anlassen mittels eines Teiles der Motorwicklung tritt gewöhnlich eine Reduktion
des Stromes auf etwa 700/o des -bei direktem Einschalten sich ergebenden Wertes
ein. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der Anlauf nur von einem und immer
dem gleichen Wicklungsteil bewerkstelligt wird, der dadurch außerordentlich viel
stärker als die übrige Wicklung, nämlich etwa 400/o höher, strombelastet wird als
beim direkten Einschalten der ganzen parallel geschalteten Motorwicklung. Auch der
Stern-Dreieck-Anlauf ist bei größeren Maschinen mit erheblichen Nachteilen für die
Motoren behaftet. Dieses Schaltverfahren verlangt für den normalen Betrieb die Dreieckschaltung,
die bekanntlich durch die Möglichkeit zur Ausbildung von Ausgleichströmen dreifacher
Frequenz die Ausnutzung der Maschine, und zwar insbesondere des Synchronmotors,
ungünstig beeinflußt. Will man dabei die oft recht erheblichen Mehrverluste in der
Ständerwicklung (bis zu 40 0/o) vermeiden, so ist man zur Anwendung einer stark
gelehnten Wicklung gezwungen, deren Wicklungsfaktor beträchtlich schlechter ist.
Auch die Unterbrechung beim Umschalten von Stern auf Dreieck kann insbesondere bei
großen schnell laufenden Motoren sehr nachteilige Folgen haben.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlassen von Asynchron- oder
asynchron anlaufenden Synchronmotoren mit unterteilter Ständerwicklung und Reihen-Parallelschaltung
der Wicklungsteile beim Anlaßvorgang, das wesentliche Vorteile mit sich bringt.
Erfindungsgemäß werden Teile der einzelnen Phasen der mehrphasigen Ständerwicklung
beim Übergang zur Betriebsschaltung vorübergehend kurzgeschlossen, worauf sie zu
den anderen Teilen der Phasenwicklung parallel geschaltet werden. Man kann nun den
Kurzschluß in diesen Zweigen der Ständerwicklung dadurch begrenzen, daß man eine
geeignete Verschachtelung der Wicklung vornimmt, wodurch man bei zweckentsprechender
Auslegung der Wicklung nur etwa den halben Betrag des Anlaufstromes bei Teilwicklungsanlauf
erreicht. Es ist also möglich, die volle Auswirkung des Kurzschlusses bezüglich
des Stromes an den betroffenen Wicklungsstellen auf ein unschädliches Maß zurückzuführen.
Man geht dabei von der Überlegung aus, daß man die kurzgeschlossenen Teile gegenüber
den übrigen Wicklungsteilen so auswählen muß, daß diese beiden Teile gegeneinander
große Streuung aufweisen, wodurch der durch die nicht kurzgeschlossenen Wicklungsteile
nach wie vor erzeugte magnetische Fluß an den kurzgeschlossenen Teilen nicht voll
zur Auswirkung kommen kann. An sich ist die Verwendung der Reihen-Parallelschaltung
beim Anlassen von Asynchronmaschinen bereits bekannt. Bei einem derartigen Verfahren
geschieht der Übergang von der symmetrischen Anlaßschaltung zur symmetrischen Laufschaltung
in der Weise, daß die Schaltungen der einzelnen Wicklungsteile nacheinander in den
einzelnen Phasen vorgenommen werden, so daß eine Reihe unsymmetrischer Zwischenschaltungen
entsteht. Bei einem anderen Anlaßverfahren wird bei vergrößertem Widerstand im Läufer
der Ständerwicklung diese zuerst derart an das Netz angeschaltet, daß sie eine gegenüber
derjenigen bei Normalbetrieb erhöhte Induktion erzeugt und daß durch Umschalten
derselben während des Anlaufes und beim Betrieb eine niedrigere Induktion hergestellt
wird, wobei im Augenblick des Umschaltens öder in der. Nähe desselben der Läuferwiderstand
in an sich bekannter Weise vermindert wird. Für die Erfindung ist aber gegenüber
diesen bekannten Anlaßverfahren wesentlich, daß zwar Teile der Phasenwicklungen
vorübergehend
kurzgeschlossen werden, wobei aber gleichzeitig erstens
die Ständerwicklung unterteilt ist und eine Reihen-Parallelschaltung der Wicklungsteile
beim Anlaßvorgang aufweist, und daß zweitens an Teilen der einzelnen Phasen der
.mehrphasigen Ständerwicklung beim Übergang zur Betriebsschaltung zur Vermeidung
einer Feldunterbrechung Teile dieser-Phasenwicklungen vorübergehend kurzgeschlossen
werden. =Man nutzt für die Erfindung die Eigenschaft der Ständerwicklung der Asynchronmaschine
aus, da sich zumindest in Zickzackschaltung - einzelne Teile vorübergehend kurzschließen.
lassen, ohne daß deshalb eine unzulässig hohe Strombeanspruchung an der Umschaltungswicklung
auftritt. Diese Überlegungen sind für die bereits bekannten Anlaßverfahren nicht
maßgebend.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele der
Zeichnung näher beschrieben. Fig. l zeigt das allgemeine Schaltungsschema eines
anzulassenden Synchron- oder Asynchronmotors, der über den Schalter 2 an das Drehstromnetz
1 angeschlossen wird. Die Ständerwicklung weist drei Phasen auf, wobei jede Phase
aus zwei Wicklungsteilen a und b besteht. Diese Wicklungsteile sind nun während
des Hochlaufens je Phase in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung über den
Umschulter 4 vor sich geht, der sich in der Stellung B befindet, also die linken
unteren Kontakte mit den oberen Kontakten verbindet. Die so gebildeten Phasen sind
dabei zu einer Sternschaltung vereinigt, wie dies Fig. 1 a veranschaulicht. Die
Verbindungspunkte zwischen den Teilen a und b der einzelnen Phasen sind nun zu einem
Schalter 3 geführt, der als dreipoliger Trennschalter ausgebildet ist und der beim
Schließen gemäß Fig. 1 b die Verbindungspunkte zu einem Sternpunkt vereinigt, wodurch
die drei Phasenwicklungen b kurzgeschlossen werden, da sie an beiden Enden zu einem
Sternpunkt vereinigt sind. Zum Übergang auf die Betriebsschaltung wird der Umschalter
4, der als dreipoliger Lasttrennumschalter ausgeführt ist, von der Stellung
B auf die Stellung A umgelegt. Bei diesem Umlegen werden die Wicklungsteile
b von dem neuen, durch das Schließen des Schalters 3 gebildeten Sternpunkt abgetrennt,
wobei aber dieser Sternpunkt für die Wicklungsteile a erhalten bleibt. Nach dem
Umlegen des Schalters 4 sind dann die Wicklungsteile b mit den vom neuen Sternpunkt
abgetrennten Enden an die Netzspannung angeschlossen, wodurch sich das Schaltungsschema
der Betriebsschaltung (Doppelstern) gemäß Fig. 1 c ergibt.
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Das Anlaßverfahren vollzieht sich nun derart, daß zunächst der Umschalter
4 in die Stellung B gebracht wird, wodurch die Reihenschaltung der einzelnen Phasenwicklungsteile
herbeigeführt wird. Hierauf wird die Motorwicklung durch Schließen des Schalters
2 an die Netzspannung angeschlossen. Nach dem Hochlaufen des Motors wird dann zunächst
der Schalter 3 geschlossen und der Kurzschluß der Wicklungsteile b herbeigeführt
und dann der Umschalter 4 von der Stellung B auf Stellung A gebracht
und dadurch die Parallelschaltung der Wicklung b mit den Wicklungsteilen a bewirkt.
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Fig. 2 der Zeichnung veranschaulicht ein Anlaßverfahren für Snychron-
oder Asynchronmotoren, das insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn die Teilwicklungen
a und b der einzelnen Phasen beim Anlauf zu einer Zickzackschaltung vereinigt sind,
wie dies Fig. 2 a veranschaulicht. Der Sternpunkt dieser Schaltung der Fig. 2a wird
dabei durch den Umschalter 4 gebildet, der sich in der Stellung B befindet. Der
Schalter 3 dient wieder für die Bildung eines Sternpunktes zwischen den Verbindungspunkten
der einzelnen Phasenwicklungsteile a und b, wodurch sich ein Kurzschluß der Wicklungsteile
b gemäß dem Schaltbild der Fig. 21> ergibt. Für den parallelen Anschluß der Wicklungsteile
b an die Netzspannung wird der Schalter 4 in die Stellung A umgelegt. Dadurch wird
der ursprüngliche Sternpunkt gemäß der Fig. 2 a aufgelöst, und die zu diesem Sternpunkt
führenden Enden der Wicklung b werden in Parallelschaltung zu den Wicklungsteilen
a an die Netzspannung angeschlossen gemäß dem Schema der Fig. 2c. Das Anlaßverfahren
vollzieht sich in derselben Weise, wie dies an Hand der Fig. 1 geschildert ist.
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Bei dem Anlaßverfahren gemäß Fig. 3 sind beim Anlauf von den Wicklungsteilen
a, und b der einzelnen Phasen die Teile b .zu einer Dreieckschaltung vereinigt.
und an die Eckpunkte dieser Dreieckschaltung sind dann die Wicklungsteile a: mit
dem einen Ende angeschlossen, während das andere Ende zur Netz-Spannung führt, wodurch
sich eine gemischte Stern-Dreieck-Schaltung ergibt (Fig. 3a ). Mit Hilfe des Schalters
3 werden zunächst wiederum die Eckpunkte der Dreieckschaltung miteinander verbunden,
die Wicklungsteile b also kurzgeschlossen und gleichzeitig ein Sternpunkt für die
Wicklungsteile a gebildet. Hierauf wird der Umschalter 4, der sich für die Herstellung
der gemischten Stern-Dreieck-Schaltung in der Stellung B befand, auf die Stellung
A umgelegt. Dadurch werden, ohne daß der neue Sternpunkt für die Wicklungsteile
a aufgelöst wird, die Wicklungsteile b mit den einen einander entsprechenden Enden
von dem neuen Sternpunkt abgetrennt, während ihre anderen Enden an diesem neuen
Sternpunkt angeschlossen bleiben. Anschließend daran werden die abgetrennten Enden
von b an die Netzspannung, und zwar an die Phase der Netzspannung, an die auch der
zugehörige Wicklungsteil a angeschlossen ist, angeschlossen, wodurch sich die Parallelschaltung
gemäß Fig. 3 c ergibt. Die Sternpunkte für die Teile a und b sind miteinander vereinigt.
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Man sieht, daß bei dem neuen Anlaßverfahren außer dem Hauptschalter
nur ein dreipoliger Trennschalter für das Kurzschließen des einen Wicklungszweiges
und ein dreipoliger Lasttrennumschalter für die Serien-Parallelschaltung erforderlich
sind. Bezüglich der Strom- und Anlaufmomentverhältnisse der Umschaltungen nach den
Fig. 1 bis 3 ist folgendes zu bemerken: Besonders geringe Anlaufströme ergibt die
Stern-Doppelstern-Umschaltung gemäß Fig. 1. Infolge des etwas geringeren Anlaufmoments
eignet sie sich für leichten Anlauf, z. B. für Umformer. Bei nur unwesentlich erhöhten
Strömen ergibt die Zickzack-Doppelstern-Schaltung gemäß Fig. 2 demgegenüber ein
um 33% erhöhtes Anlaufmoment. Eine weitere Steigerung des Anlaufmoments erzielt
man mit der Stern-Dreieck-Doppelstern-Schaltung der Fig. 3, die jedoch bereits erhebliche
Anlaufströme erfordert. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht stellt die Umschaltung
gemäß Fig. 5 dar, bei der beire Anlauf eine gemischte Stern-Dreieck-Schaltung verwendet
wird, wobei aber die Sternstrahlen aus zwei parallel geschalteten Wicklungsteilen
bestehen. Beim Betrieb sind je Phase drei Wicklungsteile parallel geschaltet.
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Eine derartige gemischte Reihen-Parallelschaltung von Wicklungsteilen
bei der Anlauf- oder bei der Betriebsschaltung oder bei beiden, wobei aber die Zahl
der hintereinandergeschalteten Windungen beim Anlauf größer ist als bei der Betriebsschaltung,
kann auch noch in anderer Weise als gemäß der Schaltung
der Fig.
5 durchgeführt werden. Beispielsweise zeigt Fig. 4 beim Anlauf eine Reihenschaltung
von vier Wicklungsteilen, die beim Betrieb in eine gemischte Reihen-Parallelschaltung
umgewandelt ist, so daß nur drei Wicklungsteile je Phase in Reihe geschaltet sind.