DE348062C

DE348062C - Switching device for single- and multi-phase AC motors, preferably those used to drive ship propellers

Info

Publication number: DE348062C
Application number: DE1918348062D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1918-11-26
Filing date: 1918-11-26
Publication date: 1922-01-27

Description

Schalteinrichtung für ein- und mehrphasige Wechselstrommotoren, vorzugsweise solche, die zum Antrieb von Schiffspropellern dienen. Es ist bekannt, Motoren für ein- oder mehrphasigen Wechselstrom mit Käfiganker dadurch, anzulassen, d'aß man die Spannung, an die der Ständer angeschlossen ist, vermindert. Bisher wurden hierbei die folgenden Verfahren verwendet: Vorschalten von Widerständen, Anwendung eines Anlaßtransformators, Sterndreieckumschaltung und Anlassen mit veränderlicher Periodenzahl (vgl. Arnold, » Wechselstromtechnik«, Band 5, Berlin zgo9; Seite 24q.).Switching device for single and multi-phase AC motors, preferably those used to drive ship propellers. It is known for engines single-phase or multi-phase alternating current with squirrel cage armature by starting the one the voltage to which the stator is connected is reduced. So far this has been the following procedures are used: upstream resistors, applying a Starting transformer, star-delta switching and starting with variable number of periods (cf. Arnold, "Alternating Current Technology", Volume 5, Berlin zgo9; page 24q.).

Bei solchen Antrieben, bei denen nur ein geringes Anlaufdrehmoment erforderlich ist, beispielsweise bei Motoren, die zum Antrieb von Schiffspropellern großer Leistung dienen, wird die Verringerung der Klemmenspannung dadurch bewirkt, daß die/Erregerwicklung der den Motor speisenden Stromerzeugerrnaschine, die vorzugsweise von einer Dampfturbine angetrieben ist, an veränderliche Spannung gelegt wird. Der Vorzug der Anordnung vor der Schaltung mit Widerständen im Statorstromkreis besteht in der größeren Ökonomie und darin, daß Starkstromkontakte nicht unter Strom geschaltet werden müssen. Der letztere Vorzug besteht auch gegenüber der Verwendung eines Anlaßtransformators oder einer Sterndreieckumschaltung. Der Vorzug gegenüber dem. Anlassen mit veränderlichen Periodenzahlen besteht darin, daß ein schnelles Anlassen und Reversieren der Motoren möglich ist, ohne daß dabei die schnellaufenden Turbogeneratoren beschleunigt oder reversiert werden müssen.For those drives that only have a low starting torque is required, for example in engines that drive ship propellers serve high power, the reduction of the terminal voltage is caused by that the / exciter winding of the power generator machine feeding the engine, which is preferably is driven by a steam turbine, is applied to a variable voltage. Of the There is a preference for the arrangement before the circuit with resistors in the stator circuit in the greater economy and in the fact that heavy current contacts are not switched under current Need to become. The latter advantage also exists over the use of a starting transformer or a star-delta changeover. The preference over that. Tempering with mutable Period numbers consists in the fact that a rapid starting and reversing of the engines is possible without that the high-speed turbo-generators have to be accelerated or reversed.

Damit das Schalten der als Hochspannungsschütze ausgebildeten Stromrichtungsschalter im wesentlichen stromlos erfolgen kann und diese dabei als Luftschalter ausgeführt werden können, wird mit einer gemäß der Erfindung gestalteten Schalteinrichtung die Erregung des Stromerzeugers erst eingeschaltet, nachdem die Stromrichtungsschalter der Motoren eingeschaltet sind und erst dann ausgeschaltet, wenn die Stromrichtungsschalter geöffnet sind.So that the switching of the current direction switch designed as high-voltage contactors can be done essentially without current and this is designed as an air switch can be, is designed according to the invention with a switching device the excitation of the generator is only switched on after the current direction switch the motors are switched on and only switched off when the current direction switch are open.

Das Schalten der Hochspannungsschütze in Luft ist insbesondere für den Schiffsantrieb aus folgenden Gründen wichtig: Die Schalter sind kleiner, sie lassen sich mit einem geringeren Aufwand von Steuerstrom bedienen und die laufende Untersuchung ist bequemer durchzuführen als bei ölschaltern. Auch die Gefahr eines ölschalterbrandes spricht gegen die Verwendung einer größeren Anzahl von ölschaltern an Bord.Switching the high voltage contactors in the air is especially for The propulsion system is important for the following reasons: The switches are smaller, they can be operated with less effort from control current and the ongoing Investigation is more convenient to carry out than with oil switches. Also the danger of one oil switch fire speaks against the use of a larger number of oil switches on board.

Die Stromrichtungsschalter besitzen drei Reihen von Hilfskontakten, die im folgenden als Sperrkontakte, als Selbstspeisekontakte und als Felderregungskontakte bezeichnet sind. Ein weiterer wesentlicher Teil der Schalteinrichtung ist ein Relais, das mittels eines Stromwandlers von dem dem Motor zugeführten Strom gesteuert wird.The current direction switches have three rows of auxiliary contacts, in the following as blocking contacts, as self-feeding contacts and as field excitation contacts are designated. Another essential part of the switching device is a relay, which is controlled by the current supplied to the motor by means of a current transformer.

In der Abbildung, die eine beispielsweise Ausführung der Anordnung darstellt, bezeichnet ä die Gehäusewicklung der Stromerzeugermaschine, b deren Erregerwicklung, c den Anker der Erregermaschine, d die Erregerwicklung der Erregermaschine, e den zur Schaltung für Vorwärts- und Rückwärtslauf dienenden, von Hand betätigten Kontroller, f die Ständerwicklung des -zu steuernden Motors, h und R die Vorwärts- bzw. Rückwärtsschütze (Stromrichtungsschalter) mit den Hauptkontakten g, den Zugspulen h und den Hilfskontakten i, k, l; m ist das vom Stromwandlern- gesteuerte.. Relais.In the figure, which shows an example of an embodiment of the arrangement, ä denotes the housing winding of the generator machine, b its exciter winding, c the armature of the exciter machine, d the exciter winding of the exciter machine, e the manually operated controller used for switching forwards and backwards , f the stator winding of the motor to be controlled, h and R the forward and reverse contactors (current direction switch) with the main contacts g, the pull coils h and the auxiliary contacts i, k, l; m is the .. relay controlled by the current transformer.

Der eine Satz Hilfskontakte i verhindert das Anspringen der offenen Schütze, solange die anderen Schütze geschlossen sind (Sperrkontakte).One set of auxiliary contacts i prevents the open ones from starting Contactors as long as the other contactors are closed (blocking contacts).

Der andere Satz Hilfskontakte k vermittelt das Weitergeschlossenbleiben derjenigen Schütze, die durch den Kontroller jeweils eingerückt worden sind, auch wenn der Kontroller - wieder ausgeschaltet wird (Selbstspeisekontakte). -Der-dritte Satz Hilfskontakte l ist vorgesehen für die Anschließung der Feldkontakte des Kontrollers an die -Gleichströmquelle, sobald die Schütze einschalten. Hilfskontakte dieser Art liegen an allen Vorwärtsschützen für sich und an allen Rückwärtsschützen für sich in Reihe, beide Gruppen parallel zueinan!der und mit den Kontrollerfeldkontakten in Reihe (Felderregungskontakte).The other set of auxiliary contacts k ensures that it remains closed of those shooters who have been engaged by the controller, too when the controller - is switched off again (self-feeding contacts). -The third Set of auxiliary contacts l is intended for connecting the field contacts of the controller to the DC source as soon as the contactors switch on. Auxiliary contacts of this Kind are due to all forward shooters for themselves and to all backward shooters for in series, both groups parallel to each other and with the control panel contacts in series (field excitation contacts).

Das Relais m besitzt je zwei Kontaktpaare, die je nach der Stellung des Relais abwechselnd offen oder geschlossen sind. Während des Anspringens des Relais sind in der Mitte des Weges alle Kontakte einen Augenblick lang gleichzeitig geschlossen. Diese Kontakte sind einerseits an, den einen Pol der Gleichstromquelle, anderseits an den Kontroller (Schützreversierung) und an die Selbstspeisekontakte k der Schütze angeschlossen.The relay m has two pairs of contacts, depending on the position of the relay are alternately open or closed. While the In the middle of the path, relays are all contacts simultaneously for a moment closed. These contacts are on the one hand, one pole of the direct current source, on the other hand to the controller (contactor reversal) and to the self-feeding contacts k the contactor connected.

Der Schaltvorgang ist folgender: Bei Stillstand des Motors wird die Anlaßwalze des Kontrollers beispielsweise für Vorwärts eingeschaltet. Hierdurch wird -das Feld des Erregergenerators in der für Vorwärtslauf entsprechenden Richtung zunächst über die Anlaßwiderstände angeschlossen, welche erst beim Weiterschalten des Kontrollers stufenweise kurzgeschlossen werden. Ferner werden die Vorwärtsschütze für den Motor eingerückt, und zwar unter Vermittlung des noch unterliegenden Relais. Die Hilfskontakte l an den Schützen sorgen dabei dafür, daß erst die Schütze eingeschaltet sein, müssen, bevor die Felderregung gespeist wird. Daher können die Starkstromkontakte :der Schütze sich immer nur im spannungs-und stromlosen Zustande schließen.The switching process is as follows: When the motor is at a standstill, the Start roller of the controller switched on for example for forward. Through this - the field of the exciter generator in the direction corresponding to forward running initially connected via the starting resistors, which only when switching on of the controller can be short-circuited in stages. Furthermore, the forward shooters engaged for the engine, through the intermediary of the relay that is still below. The auxiliary contacts l on the contactors ensure that the contactors are switched on first must be before the field excitation is fed. Therefore, the heavy current contacts : the contactor always only closes when there is no voltage or current.

Der Drehstromgenerator entwickelt nunmehr allmählich Spannung, liefert Strom, und der Motor wird für Vorwärtslauf bis auf volle Touren angelassen. Schon bei Beginn des Anlassers liefert der Stromwandlern genügend Strom, um das Relais m zum Anspringen zu bringen. Dabei öffnen sich die unteren Kontakte, jedoch nicht früher, als bis die oberen bereits Eingriff gewonnen haben. Dadurch übernehmen von nun an die oberen Relaiskontakte sowie die Selbstspeisekontakte k der Schütze die weitere Speisung der Zugspulen h.The three-phase generator is now gradually developing voltage, delivering Electricity and the engine is started to run forward to full revs. Nice When the starter starts, the current transformer supplies enough current to power the relay m to start. The lower contacts open, but not earlier than until the above have already gained intervention. This will take over from now to the upper relay contacts and the self-feeding contacts k of the contactors further feeding of the pull coils h.

Wird der Kontroller jetzt ausgeschaltet, so bleiben die Schütze noch geschlossen,- weil das Relais m vom Stromwandler vorläufig noch weitergespeist wird. Jedoch sinkt infolge der Abschaltung des Feldes des Erregergenerators die Erregung des Drehstromgenerators und damit die Spannung und der Strom des letzteren. Sobald nun der Generatorstrom unter ein gewisses Minimum gesunken ist, fällt das Relaism ab. Dadurch wird die Stromzufuhr. zu den Zugspulen der Schütze unterbrochen., . die Schütze schalten ab und unterbrechen dabei den nur noch geringen Generatorstrmn bei niedriger - Spannung. -Wird der Kontroller nicht bloß aüsgeschaltet, sondern sofort revers.iert, so bleiben die Schütze vorläufig ebenfalls noch geschlossen. Durch die Sperrkontakte verriegelt, bleiben die Reversierschütze noch offen, so daß ein Phasenkurzschluß nicht möglich ist. Die Felderregung hingegen wird bereits in umgekehrter Richtung gespeist, und zwar über :die noch beschlossenen Hilfskontakte der noch gehaltenen Schütze. Dadurch wird ein beschleunigtes Verschwinden der früheren Feldrichtung erzwungen und hierdurch ein beschleunigtes Sinken des Generatorstromes. Wenn alsdann durch Sinken dieses Stromes das Relais m und damit die Schütze abfallen, so geschieht auch hierbei ,die öffnung der Schützkontakte unter geringer Generatorstrombelastung und bei niedriger Spannung. Zugleich wird durch Unterbrechen der Feldhilfskontakte an den - fallenden. Schützen die Felderregung? abgeschaltet und dadurch der Generator ganz spannungslos gemacht. Unmittelbar danach ziehen die Schütze für die andere Motordrehrichtung an, d. h. mit einer durch die Selbstinduktion der Schützzugspule und die Massenträgheit der ziemlich großen Schütze bedingten Verzögerung. Die Starkstromkontakte dieser Schütze schließen aber auf jeden Fall den Generatorstromkreis ganz oder fast ganz stromlos, da sich der Generatorstrom erst dann entwickeln kann, nachdem die Hilfskontakte l für die Felderregung_ mit den ziehenden Schützen sich mitgeschlossen haben: Damit erst setzt die umgekehrte Drehrichtung des Motors ein, welcher nunmehr bis auf volle Touren angelassen werden kann.If the controller is now switched off, the contactors remain closed, - because the relay m is still being fed from the current transformer for the time being. However, when the field of the exciter generator is switched off, the excitation decreases of the alternator and thus the voltage and current of the latter. As soon now the generator current has dropped below a certain minimum, the relay drops away. This turns the power supply. to the pull coils of the contactors interrupted.,. the contactors switch off and thereby interrupt the generator current, which is only low at low - voltage. -If the controller is not just switched off, but reversed immediately, the contactors also remain closed for the time being. Locked by the blocking contacts, the reversing contactors remain open, so that a phase short circuit is not possible. The field excitation, however, is already fed in the opposite direction, namely via: the auxiliary contacts that have still been made of the still held shooter. This will accelerate the disappearance of the previous one Field direction forced and thereby an accelerated decrease of the generator current. If the relay m and with it the contactors then drop out due to the decrease in this current, this is also how the contactor contacts open with a low generator current load and at low voltage. At the same time, by interrupting the field auxiliary contacts on the - falling. Protect the field excitation? switched off and thereby the generator made completely tension-free. Immediately afterwards, the shooters move for the other Direction of motor rotation, d. H. with one through the self-induction of the contactor train coil and the inertia of the fairly large Sagittarius induced delay. The heavy current contacts however, these contactors close the generator circuit completely or almost in any case completely currentless, since the generator current can only develop after the Auxiliary contacts l for field excitation_ with the pulling contactors are also closed have: Only then does the opposite direction of rotation of the motor begin, which is now until it can be started at full speed.

Claims

PATRNT CLAIM: i. Switching device for single and multi-phase AC motors, preferably those that are used to drive ship propellers of high power, which are fed by turbo generators and their excitation winding to the variable Voltage is applied and is only switched on after the current direction switch the motors are turned on, and turned off before the direction switch are open, characterized in that the activation or reversal of the Motor by contactors when the generator is still fully or almost urge-excited happens by an IHandkontroller, with which apart from the control current for the Also protect the excitation current being prepared for the generator and that the contactors furthermore through contacts of a magnetic auxiliary switch influenced by the generator current (m) in connection with self-feeding contacts of the contactors are monitored in such a way that The contactors only switch off again if, by removing the generator excitation, The generator current and voltage have dropped to a harmless minimum.

2. Switching device according to claim: i, characterized in that the control i when switching over the contactors for reversing the motor, also the switching direction the excitation of the generator is reversed in order to reduce the excitation time as much as possible.

3. Switching device according to claim i, characterized in that the contactors (Tl, R) apart from the self-feeding contacts (k) (also operated by their own pull coils) also have blocking contacts (i) (operated in the same way) which are connected in such a way that the self-feeding contacts (k) of the switched-on contactors are in series with the blocking contacts of the respectively switched-off contactors :.

Switching device according to claim i and following, characterized in that the working current influenced by the magnetic Switch (m) has two pairs of auxiliary contacts, of which a pair is (not yet activated) switch is closed and with the controller switching contacts for the contactors, the other when the switch is energized (triggered) - with the self-feeding contacts the shooter is in line.

5. Switching device according to claim i and the following, characterized in that the two contact pairs of the magnetic, from the working current influenced switch (m) are designed so that when the switch pops up the lower, opening pair does not interrupt until the upper pair engages and the winner is.

6. Switching device according to claim i and the following, characterized in that that the contactors are provided with contacts (l), which when the contactor starts then closes with the controller contacts provided for the excitation of the generator lie in series.