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Synchronmotor für mehrphasenstrom. Es ist bekannt, Mehrphaseninduktionsniotoren
für besondere Zwecke, z. B. für elektrische Bremsung, dadurch in Mehrphasengeneratoren
zu verwandeln, @daß ein Teil ihrer induzierten rotierenden Wicklung über Schleifringe
mit Gleichstrom @beispielsweise durch eine Serie- oder Nebenschlußerregerdynamo
erregt wird und so das beiden gewöhnlichen Mehrphasenstromgeneratoren bekannte rotierende
1,Iagnetfeld bildet.
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Die Erfindung besteht nun darin, derartige Induiktionsmotoren in einer
praktisch 'brauchbaren Weise als Synchronmotoren zu verwenden, inidem dieselben
als Asynchronmotoren mit dem bekannten induktionslosen Anlaßwiderstand angelassen
werden, während gleichzeitig eine für die Erregung passende Gleichstromquelle in
mindestens einen Teil der induzierten Wicklung in Reihe zu dem An:laßwiderstand
eingeschaltet wird. Es handelt sich also bei vorliegender Erfindung nicht um die
bekannte Bremsung von Async'hroninotoren, mittels Gleichstromerregung, sondern um
:eine Erregungsanordnung, welche den Übergang der Wirkungsweise von Asynchromnotor
zum Synchronmotor jederzeit ohne Unterbrechung der Arbeitsweise ermöglichen soll.
Der Gleichstromerzeuger bleibt daher in dem induzierten Stromkreis auch nach dem
Kurzschließen des Anlaßwiderstandes eingeschaltet; bei einem Außertrittfallen a
r 'beitet der Motor als kurzgesc#hlossener el Asynchronmotor weiter, iwobei ein
Teil der Wicklung von,dem Gleichstrom überlagert ist. Der Anlaßwiderstand kann:
zugleich als Regulierwiiderstand für die Erregergleichstromsich nicht stark verändert.
Der vom stärke dienen. U2n dem Motor eine genügende Überlasibarkeit zu sichern;
ohne die Erregung jeder Belastung z. B. auf autoinatischeWege anpassen zu müssen,
ist dafür zu sorgen, daß der Leerlaufstroni des Asynchron.,rnotors nicht zu !klein
sei und mindestens etwa ein Drittel des Vollaststromes betrage. Wird: idann die
Erregung ohne Nachregulierung auf den oder Vollast entsprechenden Wert eingestellt,
so läßt sich der Synchronmotor'bei allen Belastungen unter Erzeugung von voreilendem
Strom betreiben, und es kann erreicht werden, daß die totale Stromstärke zwischen
Leerlauf und Vollast nicht durchflossene Teil der induzierten Wicklung, der (bei
Synchronismus kurzgeschlossen, sein wird, dient als Dämpferwicklung und kann nach
Gutdünken des Konstrukteurs seiner geringen Beanspruchung angemessen weniger reichlich
'beinessenwerden a1> der niit dem vollen Gleichstrom erregte Teil. Um während der
Anlaßperiode die Selbstinduktion des mit dem Motor gekuppelten Gleichstromerregers
in ihrer Einwirkung auf den induzierten, Wechselstrom zu vermindern, wird zweckmäßigerweise
der Gleichstronian'ker durch eine passende in Reihe geschaltete Statorwicklung kompensiert.
Schließlich kann der Erreger auch zur Unterstützung des Anlassens als Wechselstromseriemotor
dienen, der nach Erreichung des Synchronismus für die Erzeugung von Gleichstrom
passend zu schalten ist.
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Beim Anlassen kann eine besondere Reihenfolge in der Abstufung und
dem Kurzschließen der Anlaßwiderstände in den verschiedenen Phasenbefolgt werden,
so ;daß z. B. der Regulierwiderstand der mit Gleichstrom erregten Phase erst später
lmrzgesc!hlossen wird als d:ie übrigen Teile.
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Wenn die induzierte Wicklung in einer Drehstromsternschaltung angeordnet
ist, kann der Gleichstrom durch einen Schenkel ein-und durch die beiden andern ausgeführt
werden. Für den Zusammenbau des Erregers mit dem übrigen Motor sind alle bekannten
Anordnungen verwendbar. Bei unvorhergesehenen Überlastungen kann selbsttätig auf
die Erregung oder in bekannter Weise auf den. Anlaßwiderstand eingewirkt werden.
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Die Abb. i: der Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes. i bedeutet die sterngeschaltete Statorwicklung eines Drehstrornindu'ktionsmotors,
der durch die Schalter 2 an ein. Drehstromnetz angeschlossen wird. Die e@benfalls
in Stern geschaltete Rotorwicld:tin:g 3 führt in üblicher Weise zu den drei Schleifringen
d., welche durch die Bürsten 5 finit dein sterngeschalteten Anlaßwiderstand 6 irr
Verbindung- stehen. Zwischen einer Schleifb:firste und einer Phase des Anlaßiwiderstandes
befindet sich der Anker 8 und die Kompensationswicklung 9 eines Gleichstromgenerators,
dessen Magnetwicklung 1'o im Nebensohluß
durch, idem Regulier-,viderstand
ii geregelt wird. Beim Anlassen des Motors wird der induzierte Rotorstrom in bekannter
Weise -furch die Kurzschlußverbindungg 7 des Anlaß-widerstandes eingestellt, `vdbei
der Stromkreis einer Phase durch die Impedanz des Gleichstromankers gegenüber den
anderen Phasen verändert ist. Nach Erreichung der vollen angenähert synchronen Geschwindigkeit
wird der Anlafviderstand ktirzgesc#lvlossen sein, gleichzeitig wird der. Gleichstromgenerator
Gleichstrom erzeugen, -der durch einen Schleifring in die Ratorwieklung ein-Lind
durch die beiden anderen durch den kurzgeschlossenen Anlaß@widerstand miteinander
verbundenen Schleifringe austritt. Dadurch erhält der Rotor ein mit Gleichstrom
erregtes Magnetfeld, das den Motor in bekannter Weise in Synchronismus versetzt.
Damit der synchronisierte Motor eine gewisse gewünschte @b,erlastungsfähigilceit
besitzt, ist es wichtig, daß die Gleichstromerregung eine genügende Amperewindungszahl
aufweist, anderseits ist es aber für eine bequeme Regulierung der Motorstromstärke
erwünscht, daß bei Entlastungen und bei Leerlauf die minimalen Amperewindungen .der
Erregung nicht zu weit von den (bei Vollast und Überlast erforderlichen Amperewindunägen
abweichen. Daraus folgt, d@aß ,der Leerlaufstrom des asynchronen Motors, welcher
äquivalent ist den Amperewin@dungen der Erregung für den minimalen Strom des Synchronmotors,
nicht zu klein, z. B. nicht kleiner als zu etwa einem Drittel des Vollaststromes,
gewählt wird.
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In dem in Abb.2 gezeigten Vektordiagramm des Synchronmotors bedeutet
in !bekannter angenäherter Form I, II 'die totale Amperewindungszahl des Stators,
cp den Phasenvers-ehiebungswinkel zwischen dem voreilenden Statorstrom und der Klemmspannung,
O, I ist gleich den Amperewindungen der Wattkomponente des Belastungsstromes. Wird
nun mit II, III die Amperewindun,g - des Leerlaufstromles des Asynchroninotors oder
der Erregung für minimalen Leerlaufstrom des Synchronmotors eingetrageil, so stellt
I III die totale Amperewindungszahl ider Erregung des Synchronmotors für den Belastungsstrom
I, II mit (der Wattkomponente oder der Leistung O, I dar.
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Bei konstanter Erregung I, III wird die maximale Überlastung des Motors
erreicht, wenn die Strecke O, I gleich I, III wird, was finit einer nacheilenden
Phasenverschiebung eintritt, wenn
ist. Bei Leerlauf wird bei konstanter Erregung I, III der wattlose M:otorstrom anwachsen
his zu dem Werte (I, III -II, III), während .der :minimale Erregerstrom II, III
beträgt. Aus diesen Beziehungen folgt unmittelbar folgendes Wenn idie tErregum:g
auf eine bestimmte Überlastbarkeit eingestellt wird, so wird die wattlose Stromkomponente
des Motors bei kleinen Belastungen um so @mehr anwachsen, je kleiner der Leerlaufstrom
.des Motors im Verhältnis zu dem normalen Erregerstrom ist. Soll aber die Erregung
der Leistung derart angepaßt werden, daß ein minimaler Motorstrom mit kl-ein'ster
Phasenverschiebung auftritt, so werden den Belastungsschwankungen um so kleinere
verhältnismäßige Regelungen der Erregung folgen, je größer verhältnismäßig der Leerlaufsttom
des Motors zu dem ider Vollast entsprechenden Erregerstrom ist. Daraus folgt, daß
der Leerlaufstrom des Asynchronmotors für eine praktisch brauchbare Regelung des
Synchro.vmotors nicht unter ein gewisses Verhältnis, z. B. einem Drittel des normalen
Belastungsstromes, fallen soll.