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Schaltungsanordnung für in Kaskaden- oder Parallelschaltung mit primärer
Hochspannung und sekundärer Niederspannung arbeitende Induktionsmotoren. Sollen
Induktionsmotoren, deren Primärstromkreis mit Hochspannung, der Sekundär-oder Regelstromkreis
jedoch mit Niederspannung arbeitet, zwecks Geschwindigkeitsreglung abwechselnd in
Kaskaden- und in Parallelschaltung verwendet werden, so ergibt sich die Schwierigkeit,
daß der Primärteil des Hilfsmotors bei Kaskadenschaltung an den für Niederspannung
gewickelten Sekundärteil des Leitmotors, bei der Parallelschaltung hingegen an die
Hochspannungsstromquelle geschaltet werden muß. Um diesen Anforderungen zu genügen,
mußte entweder die Primärwicklung des Hilfsmotors derart unterteilt werden, daß
die
Spulen bei der Kaskadenschaltung parallel, bei der Parallelschaltung der Motoren
jedoch in Reihe geschaltet werden konnten, oder aber man mußte den für die Niederspannung
gewickelten Hilfsmotor bei der Parallelschaltung durch Vermittlung eines Transformators
speisen. Die erstere Einrichtung erheischt eine sehr große Anzahl von Zuleitungen,
um die erforderliche Reihenparallelschaltung der Spulen vornehmen zu können, während
die zweite Lösung durch die Notwendigkeit des Transformators eine wesentliche Vermehrung
der Anlagekosten und, was bei elektrischen Lokomotiven besonders nachteilig ist,
des Gewichtes bedingt.
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Die dritte Möglichkeit, daß nämlich in der Kaskadenschaltung die beiden
Niederspannungswicklungen der Motoren miteinander verbunden bleiben und der Anlaßwidersttind
an die Hochspannungswicklung des Hilfsmotors gelegt wird, kann für höhere Spannungen,
etwa 3 000 Volt, überhaupt nicht in Betracht kommen, weil Anlaßwiderstände
für solche Spannungen nicht verwendet werden können.
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Gemäß der Erfindung werden .diese Nachteile dadurch beseitigt, daß
die Sekunclärwieaclung des im Primärteile dauernd in Stern geschalteten Leitmotors
bei Übergang zur Parallelschaltung von der Stern- in die Dreieckschaltung umgeschaltet,
beide Wicklungen des Hilfsmotors dagegen von Dreieck- in Sternschalteng umgeschaltet
«-erden, so zwar, daß bei der Kaskadenschaltung der Motoren beide Wicklungen des
Hilfsmotors, beim Parallellauf jedoch nur die Sekundärwicklung des Leitmotors in
Dreieck geschaltet sind.
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Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, bei der Kaskadenschalteng
zweier Induktionsmotoren mit in Stern geschalteten Primär-und Sekundärwicklungen,
die Primärwicklung des Leitmotors in die Dreieckschaltung umzuschalten, während
die übrigen Wicklungen in der Sternschaltung verbleiben. Hiermit wird jedoch die
durch den Erfindungsgegenstand angestrebte Wirkung nicht erreicht, da hierzu gerade
die Primärwicklung des Leitmotors dauernd in der Sternschaltung verbleiben muß,
wobei die beiden Teile des Hilfsmotors die Dreieckschaltung erhalten müssen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltung dargestellt,
und zwar veranschaulicht Abb. i die Kaskadenschaltung, und Abb.2 die Parallelschaltung
der beiden Motoren.
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M und N sind die beiden Induktionsmotoren, die abwechselnd in Kaskaden-
bzw. Parallelschaltung an die Hochspannungsleitung L geschlossen werden sollen.
ml und ml sind die Hochspannungsprimärwicklungen der beiden Motoren, die bei der
Parallelschaltung (Abb. 2) unmittelbar an die Hochspannungsleitung geschlossen sind,
während m- und iz; Niederspannungssekundärwicklungen der beiden Motoren sind, um
bei der Parallelschaltung unmittelbar an den Anlaßwiderstand R angeschlossen werden
zu können.
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Die Sekundärwicklung in, des einen Motors M, der bei der Kaskadenschaltung
(Abb. i) als Leitmotor benutzt werden soll und beide Wicklungen ml sowie n., des
anderen Motors N, der bei der Kaskadenschaltung den Hilfsmotor darstellt, sind derart
eingerichtet, daß sie mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schalters
von der Stern- in die Dreieckschaltung umgeschaltet werden können und umgekehrt,
so zwar, daß bei der Kaskadenschaltung beider Motoren (Abb. i) sich beide Wicklungen
n,_ und n. des Hilfsmotors tV in der Dreieckschaltung befinden, während bei dem
Parallellauf der Motoren (Abb.2) nur der Sekundärteil in., des einen Leitmotors
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in Dreieck geschaltet ist. Hieraus Ergeben sich folgende Verhältnisse:
Bei der Parallelschaltung der Motoren (Abb.2) muß selbstverständlich das Spannungsumsetzungsverhältnis
der beiden Motoren gleich sein, d. h., wenn die Primärspannung V ist, so muß die
Sekundärspannung sowohl in dem Sekundärstromkreise m2 als auch im Sekundärstromkreise
n2 den gleichen . Wert v besitzen. Da jedoch die Sekundärwicklung r122 des Leitmotors
M bei dem Parallellauf in Dreieck geschaltet ist, während sich diese Wicklung bei
der Kaskadenschaltung der Motoren (Abb. i) in der Sternschaltung befindet, so wird
in der Schaltung Abb. i die durch die Primärspannung V in der Sekundärwicklung m2
induzierte Spannung nicht mehr v, sondern 1%,3 - v betragen. In dem in der Kaskadenschaltung
an den Sekundärteil in" des Leitmotors .h,1 geschalteten Primärteil n,. des Hilfsmotors
N (Abb. i) wird dementsprechend die gleiche Spannung 1% 3 - v herrschen.
Da sich das in Abb. 2 angegebene Transformationsverhältnis
des Hilfsmotors X nicht ändert, wenn sowohl die Primärwicklung als auch die
Sekundärwicklung des Hilfsmotors von der Sternschaltung (Abb. 2) in die Dreieckschaltung
(Äbb. i) umgeschaltet wird, so wird in der Kaskaden Schaltung die Primärspannung.
//3 - v des Hilf smotorsN entsprechend dem Umsetzungsverhältnisse
in die Spannung
vermindert.
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Da man die Motoren aus der Kaskadenschalteng erst dann in die Parallelschaltung
umschaltet, wenn die Motoren die halbe Synchrongeschwindigkeit
bereits
erreicht haben, so kann die durch das Transformationsverhältnis gegebene Sekundärspannung
das Doppelte
der bei der Kaskadenschaltung in der Sekundärwicklung n, des Hilfsmotors induzierten
Spannung betragen. U In demnach sowohl während
der Kaskadenschaltung als auch während der Parallelschaltung die gleiche Anfangsspannung
am Anlaßwiderstand R zu haben, müßte z
sein, woraus sich ergibt, daß das Umsetzungsverhältnis der Induktionsmotoren
gltich 2 l"31 also etwa 3 # 46 sein muß.
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Da der AnlaBwiderstand R innerhalb gewisser Grenzen für verschiedene
Spannungen geeignet ist, so muß die beim Anschalten des Anlaßwiderstandes im Sekundärstromkreise
herrschende Spannung in der Kaskaden- und Parallelschaltung nicht unbedingt gleich
sein; sondern nur annähernd dieselbe Größenordnung besitzen, weshalb es nicht nötig
ist, das oben angegebene Umsetzungsverhältnis -genau einzuhalten, sondern man wird,
um bei beiden Schaltungen im Hilfsmotor ungefähr die gleiche magnetische Sättigung
zu erhalten, das Umsetzungsverhältnis -@-- = 3 wählen.
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Wollte man die beschriebene Schaltung derart ausführen; daß die Teile
in., und n, die Ständer und die Teile 7n2 und n, die Läufer der beiden Motoren iIIl
und N bilden und die in den Abbildungen dargestellten Läufer a, und a. fortfallen
würden, so müßte man eine größere Anzahl von Schleifringen an den Teilen m2 und
n2 anordnen; um dies zu vermeiden wird man sowohl den Primärteil in,, bzw. n,.,
als auch den Sekundärteil in, bzw. n2 der Motoren als zwei gleichachsig nebeneinander
angeordnete Ständer ausbilden und die Induktion von der Primärwicklung in, bzw.
n, auf die Sekundärwicklung in, bzw. n2 mittels j e eines Doppelankers übertragen,
der aus j e zwei auf den Motorwellen x bzw. y sitzenden Ankern a und a2 besteht,
deren Wicklungen derart ständig untereinander verbunden sind, daB das im Anker a
erzeugte Drehfeld eine dem im Anker a2 auftretenden Drehfelde entgegengesetzte Drehrichtung
aufweist. Die ent-Umlaufszahl eines spricht der Umlaufstahl eines einfachen Motors,
dessen Polzahl gleich der Summe der Polzahlen des Motors und des Motors a2-m2 ist.