DE189170C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d. GRUPPE

JOSEF SEIDENER in WIEN und ELEKTRICITÄTS-ACTIENGESELLSCHAFT vormals KOLBEN & CO. in PRAG-VYSOCAN.

wechselnder Umdrehungszahl laufen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. April 1906 ab.

Bei Arbeitsmaschinen, welche oft angelassen werden und die große Anfangswiderstände, wie Trägheit oder Reibung zu überwinden haben, zeigt es sich häufig, daß für die Anlaufperioden viel mehr Kraft benötigt wird, als für den normalen Betrieb erforderlich ist. Dieser Unterschied im Kraftbedarf wird noch dadurch vergrößert, daß bei den meisten Motoren während der Anlaufperiode

ίο Energie in vorgeschalteten Widerständen verloren geht.

Ferner laufen die meisten Motoren ohne Widerstand nur bei einer bestimmten Drehungszahl, während bei jeder anderen Tourenzahl in einem der Stromkreise Energie in Widerständen verloren gehen muß.

Die zu lösende Aufgabe besteht darin, Mittel zu schaffen, um einerseits für die Anlaufperiode einen entsprechenden Energievorrat zur Verfugung zu haben und andererseits dem betreffenden Motor das Arbeiten bei jeder gewünschten Tourenzahl ohne Widerstandsverluste zu ermöglichen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, den schwankenden Energiebedarf eines Drehstromnetzes dadurch auszugleichen, daß man demselben einen mit Kollektor versehenen und mit Schwungmassen verbundenen Induktionsmotor anschließt und dem Rotor des letzteren Strom von veränderlicher Spannung zuführt. Ein solcher Motor arbeitet bekanntlich je nach der Höhe der Spannung sowohl als Motor als auch, als Generator, er kann daher Energie aufspeichern und sie gegebenenfalls dem Netze zurückgeben. Ferner werden auch Einrichtungen als bekannt vorausgesetzt, bei welchen der Ausgleich des Energiebedarfes durch Vermittlung einer mit einem Schwungrade einerseits und einem Drehstrommotor andererseits verbundenen Gleichstrommaschine erzielt wird, wobei auch der die Arbeit verrichtende Motor ein Gleichstrommotor ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet dagegen eine Einrichtung, bei der sowohl für den Arbeitsmotor als auch für den Ausgleich des Energiebedarfes ausschließlich Drehstrommotoren Verwendung finden, wobei das Ausgleichsaggregat sowohl dazu dient, um für die Anlaufperiode Energie aufzuspeichern, als auch dazu, um den Arbeitsmotor bei jeder gewünschten Drehzahl ohne Anlaß- und Regulierwiderstände betreiben zu können.

Um einen Drehstrommotor ohne Vorschaltung von Widerständen bei jeder gewünschten Tourenzahl mit voller Umfangskraft betreiben zu können, ist es bekanntlich nur notwendig, seinem Stator Drehstrom mit veränderlicher Periodenzahl zuzuführen, wobei auch die Spannung der Periodenzahl

proportional sein muß. Mit diesem Mittel kann ein konstantes Drehmoment bei jeder gewünschten Umdrehungszahl erreicht werden.

Drehstrom mit veränderlicher Periodenzahl und Spannung kann aber bekanntlich jedem Rotor eines asynchronen Drehstrommotors entnommen werden, wenn man ihn durch irgendwelche Mittel zwingt, eine bestimmte andere als die synchrone Tourenzahl anzunehmen. Die Periodenzahl des Rotorstromes entspricht dann der Differenz zwischen der synchronen und wirklichen Tourenzahl und die Spannung ist der Periodenzahl proportional.

Der Anker eines Drehstrommotors kann somit als Quelle für einen Strom dienen, bei welchem die Spannung und die Periodenzahl in gleichem Maße veränderlich ist, wenn dafür gesorgt werden kann, daß er nach Belieben die gewünschte Tourenzahl annimmt.

Ein Drehstrommotor mit Kollektoranker

besitzt andererseits die bekannte Eigenschaft, daß er bei jeder Umdrehungszahl als Motor

. oder Generator arbeiten kann. Er kann daher, wie schon erwähnt, mit einem Schwungrade versehen, auch bei jeder Umdrehungszahl als Ausgleichsmaschine dienen.

Wird nun der gewöhnliche Schleifringmotor mit einem Kollektormotor verbunden, dann ist die Möglichkeit gegeben, durch Regelung der dem Kollektormotor zugeführten Spannung dem Schleifringmotor jede beliebige Umdrehungszahl zu erteilen und somit ihm Strom jeder beliebigen Periodenzahl bezw.

Spannung zu entnehmen, mit welchem Strome dann der Motor der Arbeitsmaschine gespeist werden kann.

Wird angenommen, daß die Wickelungen dieser beiden miteinander verbundenen Maschinen untereinander gleich sind, dann lassen sie sich zu einer einzigen Maschine verschmelzen, die eine gewöhnliche Statorwicklung hat und außerdem einen Rotor, der einerseits einen Kollektor, andererseits Schleifringe trägt. Der Stator kann direkt mit dem Netze verbunden werden, während der Kollektor mittels eines regelbaren Transformators an das Netz angeschlossen ist und von den Schleifringen Strom zum Arbeitsmotor geführt wird, welcher auch als Kurzschlußmotor gedacht werden kann. Die so erhaltene Maschine stellt dann nicht nur einen Periodenumformer, sondern, wenn sie mit entsprechenden Schwungmassen versehen, auch' eine Ausgleichsmaschine für den Energiebedarf eines Netzes mit schwankenden Belastungen dar.

Das Anlassen und der Betrieb spielen sich hierbei wie folgt ab:

Vor dem Anlassen des in der Zeichnung FM bezeichneten Arbeitsmotors sind die Kollektorbürsten der Ausgleichsmaschine kurzgeschlossen , die Spannungan den Schleifringbürsten ist o, die Drehzahl des Motors entspricht annähernd dem Synchronismus. Soll der Arbeitsmotor, dessen Stator nun mit den Schleifringen der - Ausgleichsmaschine verbunden ist, angelassen werden, so wird die Kollektorspannung durch den regelbaren Transformator T um einen gewissen Betrag erhöht. Dadurch sinkt sofort die Umdrehungszahl des Rotors; an den Schleifringen wächst aber die Periodenzahl und die Spannung an; es fließt Strom in den Stator des Arbeitsmotors, welcher nun anläuft und einer Umdrehungszahl zueilt, die der Periodenzahl des Motorstromes entspricht. Wird die Tourenzahl der Ausgleichsmaschine noch weiter verringert, dann läuft die Arbeitsmaschine immer schneller. Da die Umdrehungszahl der Ausgleichsmaschine nach Belieben eingestellt werden kann, so kann auch der Arbeitsmaschine jede beliebige Umdrehungszahl erteilt werden. Wird die Spannung am Kollektor noch weiter erhöht, so kann der Fall eintreten, daß sie der Statorspannung gleich wird. Der Rotor kommt dann zum Stillstand; das Schwungrad hat seine ganze lebendige Kraft abgegeben. Die Ausgleichsmaschine dient jetzt nur als Transformator und die Arbeitsmaschine strebt ihrer maximalen Tourenzahl entgegen. In der Praxis wird man nicht so weit gehen, bis die Ausgleichsmaschine zum Stillstand gebracht wird, da die lebendige Kraft der Schwungmassen bei niedrigen Tourenzahlen nicht mehr viel ausmacht im Vergleiche mit der bei den höheren Tourenzahlen, sondern man wird den Motor der Arbeitsmaschine so bemessen, daß er schon bei 30 bis 50 Prozent Schlüpfung des Umformers seine normale Tourenzahl erreicht. Soll die Arbeitsmaschine wieder eine geringere Tourenzahl erhalten, dann wird die Spannung am Kollektor verringert; die Ausgleichsmaschine beginnt zu laufen bezw. läuft schneller, die Periodenzahl an den Schleifringen wird kleiner. Da die Periodenzahl im Arbeitsmotor nun in diesem Augenblick größer ist als an den Schleifringen, so verwandelt sich der Arbeitsmotor in einen Generator und die Ausgleichsmaschine wird zum Motor; die Bremsenergie der Arbeitsmaschine wird dem Schwungrade zurückgegeben. Gebremst kann allerdings nur so lange werden, als die Periodenzahl des Arbeitsmotors größer ist als die an den Schleifringen der Ausgleichsmaschine. Man ; wird in der Praxis vielleicht vorziehen, auf die Rückgewinnung des letzten Teiles der Bremsenergie zu verzichten und den Arbeitsmotor etwa durch Kurzschließen seines Stators oder durch mechanische Bremsung zum Still- ;

Stande zu bringen. Oder man wird, im Falle es sich um reversible Arbeitsmaschinen handelt, wie z. B. um Fördermaschinen oder Reversierwalzwerke, zwei der Zuleitungen zum Arbeitsmotor im geeigneten Moment umschalten, wodurch der Motor in einen asynchronen Generator umgewandelt wird, der der Ausgleichsmaschine seine ganze lebendige Kraft abgeben kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung zum Ausgleiche des Sfrom-

   bedarfes von durch Drehstrom betriebenen Arbeitsmaschinen, welche stark schwan-

   kende Energiemengen benötigen und mit wechselnder Umdrehungszahl laufen, bei der der Motor den Strom durch Vermittlung einer mit Schwungmassen verbundenen Ausgleichsmaschine erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Kollektormotor bestehende Ausgleichsmaschine, deren Kollektor vom Netze aus veränderliche Spannung zugeführt wird, mit Schleifringen versehen ist, denen der Strom zur Speisung des Arbeitsmotors entnommen wird, so daß die Ausgleichsmaschine gleichzeitig als Periodenumformer zur Regelung der Geschwindigkeit des Arbeitsmotors wirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.