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Regelung von Induktionsmotoren. In den Patenten 292244 und
297688 als Zusatzpatente zum Patent 287895 wird beschrieben, wie die Regelung
von Induktionsmotoren mit Kompensation der «#Verkstr-öme durch Doppelgleichrichter
vermittels veränderlicher abgespalteter Magnetisierüngsströme erfolgen kann und
bei Benutzung der Grundsätze des Hauptpatentes ist dabei Durchschreitung des Synchronismus
möglich.
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Man kann aber die dort vorgesehene Verwendung von Hilfsmaschinen gänzlich
unterlassen, und auch Motoren mit mehrfachen Polzahlen vermeiden, wenn man die ohnehin
erforderlichen Entladungs- und andere Apparate zweckmäßig ausgestaltet oder an diesen
und an den ziemlich oder ganz normalen Motoren allein Umschaltungen zum Durchschreiten
des normalen Synchronismus vornimmt.
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Im besonderen gestattet ;liie I?rfinid.ung, durch wechselnde Verbund'sarten
der Motoren und Gleichrichter stufenweise erhöhte Drehfelldgeschwindi'gk eiten zu
erzielen. Die Methode ist besonders für Steuerstrotn-Induktionsmotoren genannter
Bauart wichtig, weil dort ohnehin ein Doppelgleichrichter vorgesehen ist, - und
ein Gleichrichter nach vorliegender Ergänzung ohne weiteres zugleich einen stetigen
beliebigen übersynchronen Regelbereich ermöglicht.
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Als bekannt vorausgesetzt wird zunächst die Tatsache, daß ein durch
Gleichrichter aus gewöhnlichem Wechselstrom erzeugter Gleichstrom Wechselstromwellen
von doppelter Periodenzahl enthält, die man abtransformieren könnte. Doch ist ein
solches System als Hilfssystem für die vorliegenden Zwecke kaum geeignet. Dies ist
weniger eine Folge der Nachteile des entstehenden Gleichstroms, als vielmehr einer
Reihe anderer Umstände. Arbeitet man nämlich ohnehin zum Teil auf ein Gleichstromhilfsnetz
von konstanter Spannung, wie es bei den Steuerstrom-Induktionsmotoren der Fall ist,
so kann man es immer so einrichten, daß dann im wesentlichen nur die Wechselstrom-Gleichstromaufteilungen
ohne größere Verluste verändert werden.
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Andererseits läßt sich ein weiterer Fortschritt erzielen, wenn man
aus Drehfeldsystemen heraus vermittels Gleichrichter Wirkungen in systematischer
Weise Wechselstromwellen von gewünschter Periodenzahl symmetrisch zusammensetzt.
Die Schaffung neuer Grundwellen wird hierbei begünstigt, anstatt daß einfach die
vorhandenen Oberwellen ausgenutzt werden, und. es ist eine beliebige Vervielfältigung
der Perioden in verschiedener Weise möglich. Die Fig. z bis 3 erläutern die Wirkungsweise;
sie sollen im übrigen nicht maßgebend für praktische Ausführungen sein, da eine
Reihe von Zusammenlegungen und Superpositionen möglich sind, eine Erklärung an Hand
so erhaltener Kombinationen
aber weniger leicht ist. In Fig. i
ist gezeigt, wie z. B. die Periodenverdopplung sich unmittelbar im System eines
Steuerstrom-Induktionsmotors nach Patent 297688 vollziehen kann. Fig.2 gibt das
allgemeine Prinzip der Periodenvervielfältigung, und Fig.3 verfolgt die Entstehung
der neuen Wellen.
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Es ist vielleicht am besten, zunächst die Wirkungsweise der Fig.2
zu verfolgen. Es ist dort ein Transformator T als Autotransformator gekennzeichnet,
der mittels der Phasenanschlüsse P, P, P mit. Strom gespeist wird. Von dem Transformator
werden eine Reihe von Wechselströmen .verschiedener Phase abgenommen; wie durch
die Anschlüsse P1, P" P3 und P4 gekennzeichnet. Die Anschlüsse P,. führen z. B.
zum Transformator T1 des Gleichrichters G, und T, speist die mit A, bezeichneten
Anoden und die Kathode K des Gleichrichters. Die gleichgerichtete Stromwelle durchfließt
nun die Windung Al,, des Transformators T3. Von dem Transformator T wird aber auch
ein anderer Wechselstrom abgenommen mit den Anschlußpunkten P, der um 9o° gegen
den ersten verschoben ist. Dieser Wechselstrom wirkt vermittels des Transformators
T2 auf das Anodenpaar A.., .1, und die Kathode K, und der entsprechende
gleichgerichtete Strom durchfließt die Windung A,,", des Transformators T3. Die
beiden Wellensysteme sind in Fig.3 dargestellt. P, ist dort die erste Welle und
P. die zweite, und zwar bedeuten die ausgezogenen Linien den gleichgerichteten Wellenzug.
Es ist nun zu beachten, daß die Stromrichtung in A,,," und A2", geometrisch eine
entgegengesetzte ist und somit entsteht in der Wicklung A1" des Transformators T3
eine Welle; die mit P" in der Fig. 3 gekennzeichnet ist, wobei z. B. die Amplitude
der ursprünglichen Welle P, und der gewendeten Halbwelle 1'"" die neuen Amplituden
der resultierenden Wellen einer Richtung bilden. Diese resultierende Welle hat also
die doppelte Periodenzahl, und das Verfahren der Verdopplung könnte beliebig fortgesetzt
werden. Für eine Welle doppelter Periodenzahl von 9o° Phasenverschiebung wären die
Anschlüsse P3 und P4 des Transformators T zu benutzen. In der Fig.3 ist noch ein
Widerstand W und eine Batterie B angedeutet. Diese Anordnungen ergeben eine Kompensation
oder Unschädlichmachung der immerhin bisweilen störenden Gleichstromspannungen,
die sich namentlich aus gewissen Wechselwirkungen des Windungssystems in T3 ergeben,
und eine relativ richtige Abgleichung ist natürlich vorausgesetzt. Die notwendige
Bogenspannung im Gleichrichter G verbürgt allerdings schon an sich oft die Verhinderung
großer ungünstiger Gleichstroinkoinponenten, und dies mag manchmal ausreichen. -
Es ist übrigens schon angedeutet, daß kompensierende Gleichstromspannungen bei Steuerstroin-Induktionsmotoren
sich gewissermaßen von selbst ergeben bei Benutzung der dort überhaupt vorausgesetzten
Gleichstromlinie N3, wie Fig. i zeigt, worauf sogleich des weiteren eingegangen
werden wird. Vorher sei noch erwähnt, daß eine Verhinderung von Störungen und eine
günstige Gestaltung von Wellen besonders gut erzielt werden kann, u-enn die Methoden
der Pulsbestimmung durch die zum Teil bereits bekanntgegebenen Arten der Bogenbeeinflussung
durch Elektronenern.issons- und Jonisatibnsrelais und ähnliche Apparate der technischen
Elektronik zu Hilfe genommen werden. Diese kommen für gegenseitige Ergänzungen überhaupt
in Betracht, worauf ebenfalls noch zurückgekommen wird, Die ganze Fig. i stellt
eine Vereinigung des besprochenen Prinzips mit demjenigen von Patent 297688 dar,
ohne daß ein zusätzlicher Gleichrichter erforderlich wird. Es ist wieder der Transformator
T vorhanden, der am Drehstromnetz N,, liegt. Auch sind die Transformatoren T,. und
TZ wie vorher wirksam, und zwar hier an der Gleichrichterseite G,; aber an Stelle
des Transformators T3 ist beispielsweise gedacht, daß Windungen AI", und A2", sich
unmittelbar im Induktionsmotor M befinden. Die Kombination stellt also die Arbeitswicklungen
des Induktionsmotors dar, und wir haben in ihnen, solange die besprochene Schaltung
besteht, die doppelte Periodenzahl. Im übrigen ist die Wirkungsweise entsprechend
dem Patent 287895 und den Zusatzpatenten 2922.q... und 297688. Es heißt das, im
Synchronismus wird entsprechend den Regeln des Hauptpatentes eine Umschaltung vorgenommen,
so daß unterhalb des Synchronismus ein Arbeiten mit der einfachen Periodenzahl und
oberhalb mit der doppelten Periodenzahl erfolgt, wobei ein stetiges Durchschreiten
des Synchronismus möglich ist. In jedem Falle sind wieder die gleichgerichteten
Ströme aus der Statorwicklung und der Rotorwicklung hintereinander und auf das Gleichstromnetz
N.. geschaltet. Hierdurch findet eine Abgleichung der Ströme statt, und durch die
Widerstände R, und R2 wird eine solche Stromabzweigung hergestellt, daß sich daraus
im Motor ein magnetisierender Differenzstrom ergibt. Die Wicklung As", des Rotors
selbst ist weg-;elassen, und die Wirkungsweise des Transformators T4 mit den zugehörigen
Anoden A, A und der Kathode K ist nach den früheren Patenten klar. Der veränderliche
Magnetiaierungsstrom aber ergibt bei der konstanten
Spannung des
Netzes N= wie früher die Geschwindigkeitsregelung.
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Das hier besprochene zusätzliche Prinzip kann für eine weitere Vervielfachung
der Periodenzahl und entsprechende höhere Geschwindigkeiten der Motoren benutzt
werden; Es ist natürlich an sich auch möglich, an Stelle der Steuerstrom-Induktionsmotoren
Induktionsmotoren in im übrigen vollständig normaler Schaltung primär oder sekundär
mit seiner Hilfe auf verschiedene Geschwindigkeiten zu bringen. Namentlich kann
ein Durchschreiten des Synchronismus im Sinne der Beispiele des Hauptpatentes bei
j edem normalen Induktionsmotor erfolgen. Doch hat man natürlich dann nicht den
Vorteil der Verwendung kleiner Regelströme und Kontakte, und man kann auch nicht
den normalen Synchronismus schon mit dem gewöhnlichen Drehfeld genau erreichen,
wie es bei Steuerstrom-Induktionsmotoren erfahrungsgemäß der Fall ist. Aolso kann
es sich dann-immer um weniger wertvolle Formen des Regulierantriebes handeln. Andererseits
kann man sich bei den großen Kontakten der Kontroller dann mit groben Regelstufen
begnügen und für den mehr stetigen Betrieb eine Ergänzung durch die bereits genannten
Methoden der Pulsbestimmung durch die Wirkung vom Vakuum oder Gas-Drei-oder IIehrelektrodenapparaten
zu Hilfe nehmen. Das gleiche Verfahren kann man natürlich auch bei den Steuerstrom-Induktionsmotoren
verwenden, um einen völlig stetigen Regelbetrieb zu erzielen; soweit die Regelstufen
für den regelnden Magnetisierungsstrom nicht noch vermehrt werden können. Im besonderen
kommt das ergänzende Verfahren in Betracht, wenn statt der Lichtbogengleichrichter
Vakuumgleichrichter mit erhitzten Kathoden verwendet -werden, wobei dann Hilfsanoden
in verschiedenen Formen zur feinen Regelung dienen. Es handelt sich dann darum,
daß wir Steuerströme bekommen, die nicht Maschinenströme sind, sondern Ströme der
elektronischen Hilfsapparate, und diese mögen ergänzend für die Steuerströme der
Maschinen auftreten oder bei Induktionsmotoren gewöhnlicher Schaltung die alleinigen
Steuerströme sein. Einflüsse aus den Arbeitsströmen heraus auf die Steuerstromkreise
oder Tachometerfeldstromkreise mögen dabei die Geschwindigkeitscharakteristik beliebig
ändern. Wie die Hochvakuumapparate. sind gegebenenfalls auch diejenigen Apparate
zu behandeln, die zwar auch künstlich erhitzte Kathoden haben, aber mit gewissen
Gas- oder Dampfpressungen von Argon oder Quecksilber arbeiten, nur verschwindet
dabei der Vorteil, daß man in Steuer- oder Empfindlichkeitsstromkreisen die Ströme
selbst nicht mehr beliebig den Grenzwerten Null zuführen kann, wie es auch erfahrungsgemäß
dann besonderer Hilfsmaßregeln bedarf, um die meist sehr geringe Gas-oder Dampfpressung
konstant zu halten und sich gewisse kleine Trägheits- oder Hysteresiseffekte in
deii Entladungen dann nicht mehr stets vermeiden lassen.