DE248243C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 24.8243·- KLASSE 21 d. GRUPPE

in DUISBURG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Dezember 1910 ab.

Die Kompoundierungsansprüche bei Maschinen sind sehr verschiedener Natur. Eine verhältnismäßig einfache Forderung bei Motoren besteht darin, den Tourenabfall bei Belastung mit Rücksicht auf den Charakter der angetriebenen Maschine so klein zu halten, als es bei den vorhandenen Stabilitätsgrenzen des Motors ratsam erscheint. Weiter geht schon die Forderung, eine Netzpufferung durch

ίο Schwungmassen in Verbindung mit einem Tourenabfall, etwa proportional der Belastung, zu erzielen. Die allgemeinste Forderung aber, die sich z. B. bei Walzwerken aus technologischen Gründen ergibt, ist die, daß eine regulierbare Pufferung, mit anderen Worten, bei Schwungmassen von bestimmter Größe ein einregulierbarer Tourenabfall gefordert wird. Bei dem häufig vorkommenden Wechselstromoder Drehstrombetrieb erweitert sich die Auf-

zo gäbe noch dadurch, daß auch der Kompensationsstrom des Motors oder des Antriebssystems den Betriebsverhältnissen in gewünschter Weise folgen soll. Bei einfachen Motoren heißt das meist, daß zunächst für alle Touren der wattlose Leerlaufstrom kompensiert werden und sich sodann automatisch eine hinreichende zusätzliche Kompensation für alle Belastungszustände und Kompoundierungsverhältnisse ergeben soll. Bei Antrieben hoher Leistung, wo man vorteilhaft große normale Induktions-Hauptmotoren verwendet, wird man die ganze umfassende Aufgabe der Tourenregulierung, Tourenabfall- und Pufferungsregulierung sowie der Kompensationsregulierung zweckmäßig einer Hilfsmaschine zuweisen. Da eine solche ein Zusammenarbeiten mit verschiedenartigen Hauptmotoren ohne Konstruktionsänderung gestatten soll, ja ein wechselndes Zusammenarbeiten mit verschiedenen Motoren bei gewissen Stufenbetrieben sogar fortgesetzt vorkommt, so erweitert sich die Aufgabe abermals, und es wird z. B. eine ständige Kompensation des Systems, d. h. von der Hilfsmaschine womöglich ein relativ verschieden stark überkompensierender Strom verlangt.

Die bisher verwendeten und vorgeschlagenen Kompoundierungsmittel lassen eine umfassende Lösung dieser Aufgabe nicht zu und sind auch nicht ausreichend verbesserungsfähig. Man hat z/B. besondere Kompoundierungspole angeordnet, die vom Rotorstrom, auch Hauptstrom genannt, einerlei ob es sich um eine Maschine mit Ankerkompensation und reinem Nebenschlußerregerfeld oder die gewöhnliche indukti ve Anordnung handelt, umflossen werden. Die relativ richtige Lage der gegebenenfalls ein Drehfeld bildenden Kompoundierungspole zur Erzielung ζ. B. eines kleinen Tourenabfalles sucht man dann dadurch zu erreichen, daß man ein für allemal eine feste Kombination von Strömen verschiedener Phase auf den Polen anordnet. Natürlich ergibt jeder Versuch, hier ausreichend veränderliche Verhält-

nisse zu schaffen, unpraktische Anordnungen. Bei anderen Kollektormotoren hat man einen Zusatzdrehtransformator vorgeschlagen, der im Stator- und Rotorstromkreis liegt. Wenn auch hier eine Veränderung des Tourenabfalles eher möglich ist, so fehlt doch die erforderliche leichte Bedienung durch einen Schaltapparat und die geforderte Einwirkung auf den Kompensationsstrom ist nicht möglich.

ίο Eine bessere Lösung der gestellten Aufgabe für nicht zu große Motoren mit Drehfeld zeigt Fig. i. Hier ist A der gewöhnliche Gleichstromanker des Motors, der z. B. mit den Bürsten eines Dreiphasensystems in Verbindung steht. Der Stator besitzt zwei getrennte Gleichstromwicklungeri B und C und erzeugt mit dem Rotor zusammen zwei getrennte Drehfelder. Das Nebenschlußdrehfeld ist gegenüber dem Rotor und zugehörigen Bürstensystem dadurch drehbar, daß etwa durch Kontroller oder festen Regulierkollektor eine Verschiebung der Anschlußpunkte und, soweit erforderlich, der Trennstellen der Statorwicklung möglich gemacht ist. Auch ist die Zahl der Statorwindungen beliebig einzustellen. Das hier eine Ergänzung bildende Hauptschlußdrehfeld ist ebenso in der Windungszahl zu verändern und beliebig zu verdrehen. Die zugehörigen Statorwindungen werden nach Fig. ι vom Rotorstrom durchflossen. Doch läßt sich der beabsichtigte Zweck auch erreichen, wenn man nach Fig. 2 den Gesamtstrom für das Hilfsdrehfeld verwendet.

Durch Veränderung der Anschlüsse am Nebenschlußdrehfeld kann man unter Kompensation, falls erforderlich auch unter Überkompensation, die Leerlauftouren einstellen und am Hauptschlußhilfsfeld ebenso, oder bei niederen Touren, jedenfalls unter bestem mögliehen Leistungsfaktor, den Grad der Tourendifferenz bei Belastung, d. h. den Kompoundierungsgrad.

Wo bei der Regulierung Windungen der Drehfelder ab- und zugeschaltet werden, ist bei kleineren Regulierbereichen ziemlich gleichgültig, wenn man nur auf die richtigen Achsen achtet. Bei größeren Bereichen könnte an geeigneten Stellen, wie in Fig. 1 noch bei D und F angedeutet ist, eine Verteilung der Abschaltstellen erfolgen, so daß fast stets mehrere hintereinanderliegende, entsprechend abzutrennende Wicklungszüge oder gar mehrere Wicklungslagen vermieden werden können, ohne daß eine zu große Störung der FeIdform zu befürchten ist.

Will man mit starker Veränderung der Feldstärke am Nebenschlußfelde nicht oder nicht allein arbeiten, so kann man auch das Verhältnis von Stator- zu Rotorspannung an der Wicklung, wie in Fig. 3 angedeutet, verändern. Auch hier ist die Wicklungsdarstellung eine reduzierte, und die Frage, wo etwa mehrere hintereinandergeschaltete Wicklungszüge oder auch getrennte, verkettete oder unverkettete transformatorische Wicklungen zum Abgreifen der Rotorspannung und zur Vermeidung unzulässiger Feldstörung nötig werden, kann hier ebenso unerörtert bleiben, wie die sich z. B. bei Untersuchung der Anzugsmomente und Wirkungsgrade ergebende Frage, wann man mehr mit Feldänderung und wann mehr mit Spannungsänderung arbeiten wird. Sollen bei großen Motoren die gesamten Regulierungen durch zum Motor relativ-synchron laufende Hilfsmaschinen erfolgen, so ist das hier vorliegende Prinzip leicht auf die Hilfsmaschinen zu übertragen, wie dies z. B. in Fig. 4 für den Fall, daß die Kollektorseite der Hilfsmaschine dem Sekundäranker des zu regulierenden Motors M zugekehrt ist, und der gesamte Sekundärankerstrom kompoundierend und zusätzlich kompensierend wirken soll, dargestellt ist. Die Kompensierung des Leerlaufzustandes im Zusammenarbeiten mit einem oder mehreren Induktionsmotoren kann dabei aber nach Belieben nicht nur durch die elektrische Felddrehung, sondern auch durch die Änderungen der absoluten Windungszahlen des Nebenschlußfeldes ohne Änderung der Verhältnisse der Windungszahlen für die Anschlußpunkte am Stator nach erreichtem relativen Synchronismus erfolgen. Die Spannung zur Speisung einer Kommutationshilfswicklung könnte an geeigneten Punkten der Nebenschlußwicklung abgegriffen werden. Doch ist dies allein in Rücksicht gezogen, nur bei weniger oder selten schwankenden Betrieben vorteilhaft, zumal dann auch eine Nachregulierung leicht möglich ist. Bei den hier in Rede stehenden Betrieben wird man, wenn man weitergehende Kombi- ■ nationen vermeiden will, neben den gebräuch- ^: liehen sonstigen Kommutationshilfsmitteln die Speisespannung richtiger Phase für den Kom- ; mutationshilfsstromkreis, der gegebenenfalls I auch zur Verbesserung der Feldformen mit herangezogen werden kann, besser an passen- ; den Punkten des Hauptschlußhilfsdrehfeldes, ; wie in Fig. 2 bei E angedeutet, abgreifen.
: Selbstverständlich ist das hier vorliegende : Prinzip auch zur Abänderung sonstiger KoI-I lektormotoren mit den bekannten Phasenwicklungen und den Hilfsphasenwicklungen ': oder Phasenkombinationen für Kompensierungszwecke, ebenso anderer geeigneter Hilfsmaschinen für relativ-synchronen Betrieb zu benutzen, immer mit der Maßgabe, daß am '' Nebenschlußfeld nur der Leerlauf, am Hauptschlußfeld aber soweit als möglich mit den verschiedenen Graden der Kompoundierung der Grad der zusätzlichen Kompensierung einreguliert wird.

In allen Fällen ist in bezug auf das Netz unter- und übersynchroner Betrieb des Induktionsmotors möglich, auch da, wo die Hilfsmaschine nur untersynchron laufen soll 5 oder kann, wenn auch in letzterem Falle die maximale zusätzliche Kompensation geringer ist.

Um nun die Maschinen zum Ausgleich und zur Stoßpufferung, besonders zur Ermöglichung

ίο der genannten technologischen Prozesse einzurichten, ist z. B. ein Schwungrad erforderlich, das bei langsamlaufenden großen Induktionshauptmotoren natürlich besser auf die Achse der schneller laufenden Hilfsmaschine gesetzt wird, so daß sich in Verbindung mit den genannten Einregulierungen das gewünschte Arbeiten ergibt. Eine Gefahr des Verlassene des stabilen relativen Synchronismus von Motor und Hilfsmaschine besteht, wie Versuche am sichersten ergeben haben, nicht, solange man nicht an die Regulierungsgrade zu hohe Anforderungen stellt. Geschieht dieSj so stellt sich einfach überall ein asynchroner Gangzustand ein.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Anordnung zur Erzielung einer mit regelbarer Kompensation verbundenen regelbaren Kompoundierung bei selbständigen oder zur Regelung kollektorloser Induktionsmaschinen dienenden Kollektormaschinen mit Drehfeld, die neben dem Nebenschlußdrehfeld ein Hilfsdrehfeld besitzen, das durch Zusammenwirken des Stromes im gemeinsamen Gleichstromrotor und des eine Statorhilfswicklung durchfließenden Rotor- oder Gesamtstromes entsteht, und die für Ausgleichszwecke Schwungmasse erhalten können, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfs- und gegebenenfalls auch das Nebenschlußdrehfeld durch Schaltdrehung der Anschlüsse an der Gleichstromwicklung des Stators in seiner Statorwindungszahl veränderlich und in seiner Phasenlage zu den festen Rotorbürsten oder den gleichfalls verdrehbaren Speisepunkten für die konstante oder veränderliche Nebenschlußspannung des Rotors elektrisch relativ verdrehbar gemacht ist.
2. 2. Kompensationsverfähren für den relativ-synchronen Kaskadenbetrieb zur Regelung kollektorloser Induktionsmotoren mittels Kollektormaschinen nach Patent-Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß statt oder neben der relativen Phasenachsendrehung der Nebenschlußwicklung der relativ-synchron laufenden Kollektormaschine mit Schleifringen noch die absolute Zahl der unter Strom stehenden Windungen unter Beibehaltung aller Windungszahlverhältnisse durch besondere Schaltdrehung geändert wird.
3. 3. Hilfswicklung zur Erzeugung von Wende- und gegebenenfalls von Korrektionsfeldern für die Maschinenanordnung nach Patent-Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Speisung der Hilfswicklung erforderliche Spannung an richtiger Größe und Phase entsprechenden Punkten der Hauptschlußwicklung direkt oder vermittels besonderer Wicklungszüge entnommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.