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Verfahren und Anordnung zum Feststellen des zu erwartenden Drehsinnes
von Drehstrom-Induktionsmotoren bei Abwesenheit der Drehfelderregung Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Feststellen des zu erwartenden
Drehsinnes des kurzgeschlossenen oder kurzzuschließenden Läufers eines mit einer
Drehfeldwicklung versehenen Ständers mit bestimmter Phasenfolge der drei Anschlußklemmen
der Feldwicklung bei Abwesenheit der Drehfelderregung.
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Bekanntlich ist die Drehrichtung der Läufer von Drehstrom-Induktionsmotoren
davon abhängig, in welcher Folge die drei Phasenleiter des Netzes an die Klemmen
des Induktionsmotors angeschlossen werden. Durch Vertauschen zweier Phasenleiter
ändert sich die Drehrichtung.
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Wird ein neu angeschlossener Drehstrommotor zum ersten Mal eingeschaltet,
so gilt der erste Blick seiner Drehrichtung, ob diese richtig getroffen wurde.
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Die Beziehungen zwischen Klemmenbezeichnungen und Drehrichtung sind
zwar genormt, trotzdem tritt, besonders bei älteren oder reparierten Maschinen,
immer eine Unsicherheit in bezug auf die tatsächlich auftretende Drehrichtung auf.
Ein Drehrichtungswechsel durch Vertauschen zweier Phasenleiter nach der ersten Probeinbetriebnahme
ist immer mit Mehrarbeit und Umständen verbunden, oft sogar nicht zu veranworten,
wenn die anzuschließende Maschine keinen falschen Drehsinn verträgt; bei größeren
Maschinen stößt das Vertauschen von Phasenleitern großen Querschnittes oder vergossener
Kabel auf erhebliche Schwierigkeiten.
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Es ist bereits ein Drehfeldrichtungsanzeiger bekannt, welcher aus
einem in einem kleinen Gehäuse gelagerten, als Kurzschluß anker ausgebildeten, drehfeldempfindlichen
Anker besteht, der zur Anzeige des zu erwartenden Drehsinnes der Wirkung des Prüflingsständerdrehfeldes
ausgesetzt wird; hierzu muß das Anzeigegerät in den Innenraum des Ständers eingebracht
werden, was natürlich nur bei ausgebautem Motoranker möglich ist. Aus diesen Gründen
ist die Verwendung des bekannten Gerätes auf solche Fälle beschränkt, in denen z.
B. nach einer Reparatur vor dem Wiedereinbau des Ankers der zu erwartende Drehsinn
des Motors festgestellt bzw. die Schaltung der Ständerwicklungen auf richtigen Anschluß
an die mit genormten Symbolen gekennzeichneten Phasenanschlußklemmen überprüft werden
soll.
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Es ist auch eine Methode bekannt, nach welcher mit Gleichstrom und
einem Kompaß die örtliche Lage einzelner Wicklungen eines Drehstromständers festgestellt
und daraus auf den zu erwartenden Drehsinn geschlossen werden kann. Auch bei dieser
Methode muß die Motorwicklung oder Bohrung des Ständers zugängig sein.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein einfaches
und für die Praxis ausreichendes Anzeigeverfahren und -gerät zu entwickeln, welches
eine Anzeige des zu erwartenden Drehsinnes am zusammengebauten Drehstrom-Induktionsmotor
ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drehfeldwicklung
mit dem zwischen zwei ihrer Phasenanschlußklemmen liegenden Wicklungswiderstand
einen Brückenparallelzweig und mit ihrer dritten Phasenanschlußklemme den Anschlußpunkt
für den Brückendiagonalzweig bildend in einer gleichstromgespeisten Brücke erregt
wird, daß der Läufer mechanisch ruckartig in Verdrehung gesetzt wird und daß die
Richtung des Stromes im Brückendiagonalzweig als Anzeigekriterium dient.
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Werden die an den Ständen führenden Anschlußleitungen der Schaltung
mit den in Drehstromnetzen üblichen genormten Symbolen der Phasen bezeichnet, so
gibt eine während der ruckartigen Beschleunigung des Läufers auftretende positive
Ausschlagsrichtung am Nullgalvanometer an, daß bei späterem phasengleichem Anschluß
des Ständers an das Drehstromnetz der Motorläufer in der bei dieser Prüfung gedrehten
Richtung laufen wird. Eine negative Anzeige würde den entgegengesetzten Drehsinn
erwarten lassen.
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Bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anzeigegerät
sind die zur Brückenschaltung gehörenden Schaltungselemente einschließlich der Speisespannungsquelle
und das Galvanometer baulich in einem handlichen Gehäuse, etwa in Größe einer Zigarettenschachtel,
vereinigt.
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In der Zeichnung ist zur Erläuterung der Erfindung eine Brückenschaltung
dargestellt, die von einer Batterie 5 über einen Strombegrenzungswiderstand 6 gespeist
wird. In der Brückenschaltung besteht der
eine Brückenzweig aus
ohmschen Widerständen 7 und 8 sowie einem Potentiometer 9, während der andere Brückenzweig
aus dem zwischen den Klemmen U und W liegenden Wicklungswiderstand des zu prüfenden
Motors 1 gebildet wird. Der Anschluß des Brückendiagonalzweiges an den letztgenannten
Brükkenzweig erfolgt über die Anschlußklemme V des Motors. Mit dem Potentiometer
wird der von einer eventuellen Unsymmetrie der Wicklungswiderstände im zu prüfenden
Motorl herrührende Gleichstrom in der Brückendiagonale 13 bis 14 vor Beginn der
Messung bei Läuferstillstand so abgeglichen, daß das Galvanometer 4 den Wert Null
anzeigt.
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Durch den in der Motorwicklung fließenden Gleichstrom der Brückenschaltung
wird ein magnetisches Feld im Ständer aufgebaut, das auch den Läufer durchsetzt.
Wird nun der Läufer in eine beliebige Drehrichtung beschleunigt, so werden in den
Ständerwicklungen Spannungen induziert, die sich dem Gleichstrom überlagern und
ein meßbares Potential in der Brückendiagonale erzeugen. Voraussetzung hierfür ist
jedoch, daß im Läufer eine kurzgeschlossene Wicklung vorhanden ist. In einem Läufer
mit Kurzschlußkäfig liegt diese Voraussetzung immer vor. Bei an Schleifringen geführten
Wicklungen sind diese vorher kurzzuschließen, denn sonst erzeugt die in ihnen induzierte
EMK keinen Stromfluß und bleibt dann ohne Rückwirkung auf den Ständer.
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Während der Zeit, in der der Läufer in eine bestimmte Drehrichtung
beschleunigt wird, tritt eine Polarität in der Brückendiagonale auf, die mit der
örtlichen Lage der im Ständer untergebrachten und an die Klemmen U, V, W geführten
Wicklungen und somit mit dem Drehsinn des Motors in folgender Beziehung steht: Wird
der Pluspol einer Spannungsquelle 5 an die Wicklungsklemme U und ihr Minuspol an
die Wicklungsklemme W eines Drehfeld-Induktionsmotors gelegt und wird ein Galvanometer
4 mit seiner Plusklemme 14 an den Schleifer des Potentiometers 9 und mit seiner
Minusklemme 13 an die Wicklungsklemme V des zu prüfenden Motors angeschlossen, so
wird ein positiver Ausschlag am Galvanometer auftreten, wenn der Läufer nach der
gleichen Drehrichtung beschleunigt wird, in der er dann laufen würde, wenn die Phasen
R, S, T des Drehstromnetzes folgerichtig an die Motorklemmen U, V, W angeschlossen
würden.
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Gewertet werden darf nur die an der Brückendiagonale auftretende
Polarität während der Zeit der Beschleunigung des Motorläufers, da bei der anschließenden
Verzögerung im Auslauf bis zum Stillstand die entgegengesetzte Polarität auftritt.
Die Messung der Polarität ist entweder mit einem Galvanometer oder auch mit gebräuchlichen
Vielbereichsmeßinstrumenten möglich; da sich ein Läufer leicht über eine Dauer von
etwa 1 Sekunde beschleunigen läßt, ist in dieser Zeit eine unmißverständliche Ablesung
möglich.
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An die Stelle des Galvanometers 4 können aber auch andere Anzeigegeräte
treten, die nur die erste auftretende Polarität als Anzeige festhalten und den nachfolgenden
Polaritätswechsel unberücksichtigt lassen. Mit ihnen ist eine bequemere Ablesung
des Ergebnisses nach vollzogener Prüfung möglich. Ein
Ausführungsbeispiel für ein
solches Anzeigegerät ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Es besteht im wesentlichen
aus einem polarisierten Relais 20, das an Stelle des Galvanometers 4 an die Klemmen
13 und 14 der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 angeschlossen werden kann. Fließt
über die Wicklung 21 und 22 ein Strom infolge eines positiven Impulses, so schließt
der Kontakt26 bis 27, und eine grüne Signallampe30 leuchtet auf. Gleichzeitig fließt
jetzt über die Wicklung 23, 24 ein Strom, der durch den Widerstand dieser Wicklung
nur so schwach ist, daß eine in Serie mit dieser Wicklung geschaltete rote Signallampe
31 nicht aufleuchtet. Dieser Strom verstärkt den Kontaktdruck des Relais 20 und
hält den Relaisanker in seiner ursprünglichen Ansprechlage auch dann noch weiter
fest, wenn an der Wicklung 21, 22 anschließend ein Impuls entgegengesetzter Polarität
auftritt. Das Leuchten der grünen Signallampe 30 kann nun nach der Prüfung unmißverständlich
festgestellt und als positiver Erstimpuls gewertet werden. Danach wird durch einen
Druck auf den Taster 29 der Strom aus der Spannungsquelle 25 unterbrochen, der Relaisanker
fällt in seine Ruhelage zurück und ist für die nächste Prüfung vorbereitet.
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Das Brennen der roten Signallampe 31 wäre als negativer Erstimpuis
zu werten.
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Die Schaltungsanordnung ist geeignet. die genannte Prüfung an Motoren
verschiedener Spannungen, Nenndrehzahlen und Nennfrequenzen ebenso durchzuführen
wie an Drehstrom-Induktionsmotoren verschiedener Bauart oder Schaltung, wie z. B.
Kurzschlußläufer oder Schleifringläufer bzw. Stern- oder Dreieckschaltung.