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Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. April 1921 ab.
Es
sind bereits elektrische Maschinen bekannt, die als Induktionsmotor angelassen werden
können, und die, wenn sie die synchrone Umdrehungszahl nahezu erreicht haben, durch
Zuschaltung von Gleichstrom in die Läuferwicklung in Synchronmaschinen umgewandelt
werden. Diese Maschinen laufen dann jedoch als Synchronmaschinen lediglich mit einer
Drehzahl.
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Auch in der vorliegenden Neuerung werden Wicklungen von der Art verwendet,
wie sie beispielsweise in den Patentschriften 22o49o und 322438 vorgeschlagen sind,
jedoch
werden die Wicklungen gemäß der Erfindung für synchronen
Lauf bei Drehzahlen verwendet, die von der Kaskarlendrehzahl ab-«-eichen. Diese
Wicklungen werden bekanntlich durch Vereinigung zweier Wicklungen @ erschiedener
Polzahl erzielt, wodurch eine Wicklung mit sechs Enden entsteht, die zii sechs Schleifringen
führen, falls die Wicklung wie üblich auf einem Läufer angebracht ist. In der Patentschrift
322438 war angegeben worden, in welcher Weise derartige Läuf--rwicklungen mit einem
Ständer zusammenwirken, der Wicklungen nach Art der in der Patentschrift 322439
beschriebenen erhalten kann, die zur Einführung von Wechselstrom und Gleichstrom
eingerichtet sind. Es ergeben sich dabei verschiedene: Polzahlen mit dein Erfolge,
daß die Maschine als Synchronmaschine bei der Kaskadendrehzähl läuft, d. h. einer
Polzahl, welche der Summe der beiden Grundpolzahlen der Ständer- und Läuferwicklung
entspricht.
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Demgegenüber bezweckt nun die Erfindung, eine solche Maschine auch
mit von der Kaskadendrelizahl abweichenden synchronen Drehzahlen zu betreiben. Zu
diesem Zwecke wird einer an sich bekannten und bisher nur für Wechselstrom benutzten
Läuferwicklung, wie sie seinerzeit in der Patentschrift 22od.9o beschrieben ist,
Gleichstrom in der Weise zugeführt, daß zwei Felder finit verschiedenen Polzahlen
entstehen. Ein Teil der Wicklung kann dabei als Dämpferwicklung benutzt werden,
wenn die Maschine auf Svnchronisnius gekommen ist bei Drehzahlen, die höher als
die Kaskadendrehzahl sind und der einen oder anderen Grundpolzahl entsprechen. Natürlich
ist die Erfindung schon nützlich, wenn nur die synchronen Grundpolzahlen benutzt
werden, die synchrone Kaskadendrehzahl dagegen nicht benötigt wird. Schließlich
ist die I?rfindung nicht nur auf 'Motoren beschränkt, sondern kann auch bei Stromerzeugern
angewendet werden und gestattet, Wechselstrom von zwei oder mehreren Periodenzahlen
in einer mit konstanter Drehzahl angetriebenen Maschine zu erzeugen.
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Der Einfachheit halber sind bei allen dargestellten Wicklungen als
Grundpolzahlen 2 Pole und 4 Pole angenommen, die eine Kaskadendrehzahl ergeben,
die 6 Polen ent-, spricht. Im praktischen Gebrauche können natürlich auch höhere
Grundpolzahlen, z. B. 4 und 8 Pole, 8 und i2 Pole, 12 und 16 Pole, i 6 und 24 Pole
usw. benutzt werden.
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In Abb. i ist eine Läuferwicklung mit 6 Schleifringen dargestellt
und mit Gleichstromverbindungen, so daß ein vierpoliges Feld entsteht.
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A11. 2 ist ein der Abb. i entsprechendes Schaltbild,-Abb. 3 dasselbe
in anderer Darstellung. Abb.4 ist der Abb. 3 ähnlich und zeigt
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eine Schaltung der Schleifringe für Dämpfungszwecke, d. h. es sind
Stromwege für das <;rtliche Fließen von Strömen vorgesehen, wenn die Maschine
aus der Phase zu fallen neigt, und diese Ströme erzeugen ein Feld, «-elches die
Maschine wieder in Synchronismus zu bringen strebt.
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Abb.5 zeigt eine andere Schaltung der Dämpferkreise.
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Abb. 6 zeigt die Wicklung nach Abb. i mit Verbindungen, die der Abb.
5 entsprechen. Abb. ; ist ein Schaltbild für dieselbe Wick-
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lung zweipolig geschaltet. Abb. 8 entspricht Abb. 7.
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In Abb.9 ist ein Paar Ständerwicklungen dargestellt, die in allen
Fällen benutzt werden können, in denen die Maschine als Syn-. chronmaschine bei
drei verschiedenen Drehzahlen laufen soll.
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Abb. io -zeigt eine Ständerwicklung und einen Polwechselschalter,
die in allen Fällen benutzt werden können, in denen nur die beiden Grundpolzahlen
von der Maschine erzeugt zu werden brauchen.
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Abb. i i entspricht Abb. io und zeigt die Verbindungen zur Erzeugung
eines vierpoligen Feldes,
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Abb. 12 die des zweipoligen Feldes.
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Abb. 13 zeigt die vollständige Schaltung der Läufer- und Ständerwicklungen
mit Polweclis°lschalter und einen Anlaß- und Synchronisierschalter für eine Synchronmaschine,
welche mit den Grundpolzahlen und außerdem mit der Kaskadendrehzahl laufen soll.
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Abb. 1q. ist ein ähnliches Schaltbild für den Lauf bei der Kaskadendrehzahl
und nur einer der Grundpolzahlen.
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Abb. 15 zeigt die Schaltung einer Maschine, die nur mit den Grundpolzahlen,
nicht aber mit der Kaskadendrehzahl laufen soll.
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In Abb. i ist eine Läuferwicklung dargestellt, deren Spulen mit i
bis 12 bezeichnet i sind. Die Schleifringe sind mit 1, 3, 5, 7, 9 und i i bezeichnet
und entsprechen in der Bezeichnung den Spulen, mit welchen sie verbunden sind. Eine
Gleichstromquelle, z. B. ein direkt gekuppelter Gleichstromg°nerator 0, ist an zwei
der Schleifringe, z. B.
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1 und 7, angeschlossen, die zu entgegengesetzten Punkten in der Wicklung
führen. Der Gleichstromgenerator 0 hat ein Hauptstromfeld i; seine Klemme ä ist
mit Schleifring i und seine Klemme k. mit Schleifring ; verbunden. Der Strom fließt,
wie es die Pfeile und in den Stäben die Kreuze und Punkte angeben, und erzeugt ein
vierpoliges Feld. Wie sich aus den Abb. 2 und 3 erkennen läßt, teilt sich der bei
7 ankommende Strom in zwei Zweige, von denen der eine
durch die
Spulen 6, 4 und- 2 und der andere durch die Spulen 8, io und 12 läuft, woraufhin
sie sich in Spule i wieder vereinigen. Die Spulen 3, 5, 9 und i i sind stromlos.
Wenn die Stromstärke in jedem der parallelen Zweige =i angenommen wird, so fließt
die doppelte Stromstärke durch die Spulen i und ; , und wenn man die Stromstärken
in den verschiedenen Nuten zusammenzählt, erhält man die resultierenden Stromstärken,
die in Abb. i über den Kreisen der obersten Reihe zc in Zahlen angeschrieben sind.
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Man sieht, daß die Verteilung symmetrisch und für den beabsichtigten
Zweck geeignet ist. Wird nun der Ständerwicklung dieser Maschine Wechselstrom zugeführt,
so daß ein vierpoliges Feld entsteht, so läuft die Maschine als Synchronmotor bei
der Drehzahl, die dein vierpoligen Feld entspricht. Es sei angenommen, daß die Ständerwicklungen
derart angeordnet sind, daß Felder von den beiden Grundpolzahlen erzeugt werden,
für welche der Läufer bestimmt ist, ;m vorliegenden Beispiel e und 4 Pole. Wenn
die Spulen 3, 5., 9 und i i der Läuferwicklung, welche bei der synchronen Drehzahl
stromlos sind, paarweise miteinander (vgl. z. B. Abb. 4) verbünden werden (in Abb.
i durch die gestrichelten Linien 2o und 21 angedeutet), so stören diese Verbindungen
den Strornfluß des Generators 0 nicht, weil die Schleifringe 3 und i i sowie die
Schleifringe 5 und 9 Punkte gleichen Potentials. in bezug auf den Gleichstromkreis
sind. Diese Verbindungen stellen geschlossene Stromwege durch einige der Spulen
dar, in welchen Ströme induziert werden infolge der unausgeglichenen Felder, wenn
die Maschine aus dem Synchronismus zu fallen strebt, und diese Ströme erzeugen dann
Felder, welche den Läufer wieder in Synchronismus bringen. In der Tat läßt sich
in Maschinen, in welchen diese örtlichen Stromkreise durch die Zusammenschaltung
der Schleifringe 3 und 11, 5 und 9, wie oben angegeben, vorhanden sind, keine
Neigung zum Voreilen oder zum Fallen aus dem Synchronismus feststellen.
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Die Abb. 5 u-d 6 zeigen eine andere '.%Zöglichkeit zur Verbindung
der Schleifringe 3, 5, 9 und i i, wobei geschlossene Dämpferkreise entstehen, durch
deren Spulen Gleichstrom fließen kann. In diesem Falle werden -die Spulenenden 3
und 5 bei 22 verbunden und die Spülen 9 und i i bei 23. Der Stromverlauf ist dann
folgender: Wenn die Stromstärke in den Spulen i und 7 zu 6 angenommen wird, so führen
die Spulen :2 und 12 sowie 6 und 8 jeweils Ströme von der Stärke 3. Da ferner die
Leitfähigkeit des Weges durch die Spulen 4 oder i o doppelt so groß ist als die
des Weges durch die Spulen 3 und 5 oder 9 und i i, welche einen Nebenschluß darstellen,
so haben die Ströme in den Spulen 4 und io die Stärke :2 und die Ströme in den Spulen
3, 5, 9 und i i die Stärke i. Die Spulenströme heben sich in einigen Nuten teilweise
auf, aber die resultierenden Ströme, die in Abb.6 durch Ziffern oberhalb der Kreise
in der Reihe a4 angegeben sind, ergeben ein symmetrisch verteiltes wirksames vierpoliges
Feld. Es ist etwas mehr Strom für dasselbe wirksame Feld nötig als in der Schaltung
gemäß Abb. 4, da sich die Wirkungen in einigen Nuten aufheben, aber die geschlossenen
Dämpferkreise der Spulen 3, 4, 5 und der Spulen 9, i o, i i sind etwas wirksamer
angeordnet als die, welche durch die Verbindungen 2o und 21 in Abb. i und 4 gebildet
werden.
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In den Abb. 7 und 8 ist gezeigt, wie die Verbindungen der Läuferwicklung
zu verändern sind, wenn ein Feld von der anderen Grundpolzahl, im gewählten Beispiel
also ein zweipoliges, erzeugt werden soll. Die Schleifringe i und 7 werden miteinander
und einer Klemme h des Gleichstromgenerators (Verbindung 24) verbunden, während
von der anderen Klemme g des Generators eine Verbindung zu einem Schaltstück 25
geht, welches die übrigbleibenden vier Schleifringe und Spulen 3, 5, 9 und i i parallel
schaltet. Da die Enden der Spulen 4 und io Punkte gleichen Potentials in bezug auf
den Gleichstromkreis sind, sind sie bei Synchronismus stromlos, obwohl sie Teile
der örtlichen Dämpferkreise sind, in welchen Ströme fließen können, die den Synchronismus
aufrechtzuerhalten streben. Die Ströme in den Spulen i und 7 haben die doppelte
Stärke der in den Spulen 2, -3, 5, 6, 8, 9, 1i und 12 fließenden Ströme, aber wie
sich aus Abb. 7 ergibt, liegen die Spulen i und 7 in derselben Nut wie die stromlosen
Spulen 4 und io. In vier anderen Nuten summieren die Spulenströme ihre Wirkungen,
während sie in der zweiten, dritten, achten und neunten Nut einander entgegen gerichtet
sind und sich aufheben. Das resultierende Feld ist durch die Zahlen angegeben, welche
in Abb. 7 über den Kreisen der Reihe u angeschrieben sind.-" Es ist symmetrisch,
verteilt und entspricht allen praktischen Anforderungen.
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Man kann hieraus erkennen, daß eine Maschine mit Wicklungen gemäß
Abb. i bis 8 mit einem Ständer zusammenwirken kann, der vierpolige bzw. zweipolige
Drehfelder erzeugt, so daß diese Maschine als Synchronmotor bei. zwei verschiedenen
Drehzahlen laufen kann, von denen die eine doppelt so hoch ist als die andere. Würden
die Grundpolzahlen 8 und 12 sein, so- würde das Drehzahlverhältnis -2 : 3 werden,
was den häufigsten
praktischen Anwendungsfällen der Erfindung entsprechen
dürfte.
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In Abb.9 sind zwei Ständerwicklungen dargestellt. Die innere Wicklung
ist vierpolig mit Sternverbindung 47 und mit Endpunkten, die von einer Dreiphasenstroinquelle
R, S, T mit Wechselstrom gespeist «erden. Die äußere Wicklung ist zweipolig mit
Sternverbindung q.8 und den Endpunkten r, s, t, durch welche sie finit Wechselstrom
erregt werden kann. Diese Wicklung wird unter den beschriebenen Bedingungen durch
Gleichstrom von der Quelle 0 erregt. Von der einen Klemme g der Gleichstromquelle
gehen unter Vermittlung der Schalter 26 zwei parallele Verbindungen zu den Endpunkten
s und t, während die andere Klemme lt cler Gleichstromquelle finit dem Endpunkt
r verbunden ist. Die Gleichströme fließen daher parallel durch zwei Phasen der Wicklung
und durch die dritte Phase zurück, wobei die Märke des Stromes in den beiden ersten
Phasen die Hälfte der Stromstärke in der dritten Phase beträgt. Die resultierenden
Stromwerte sind durch die Zahlen % und i neben den Stäben der Wicklung angeschrieben,
und es läßt sich erkennen, daß sie ein symmetrisch verteiltes zweipoliges Feld erzeugen.
Paare der in Abb.9 dargestellten Wicklungen können auf dem Ständer in allen Fällen
benutzt werden, in welchen die Maschine bei der Kaskadendrehzahl und außerdem bei
einer Drehzahl laufen soll, welche den Grundpolzahlen entspricht.
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Ist eine Maschine erwünscht, die nur bei Drehzahlen läuft, welche
den beiden Grundpolzahlen entsprechen, so ist eine Ständerwicklung von der Art vorzuziehen,
wie sie in den Abb. io bis 12 dargestellt ist. Diese Wicklung wird als parallele
Dreieckswicklung angeordnet, wie Abb. 12 zeigt, aber die Dreiecksverbindungen sind
so eingerichtet, daß sie geöffnet und zu Sternverbindungen unigeschaltet werden
können, uni bei einer anderen Polzahl zu wirken, wie z. B. Abb. i i zeigt. Die dort
gezeichneten Verbindungen (vierpolige Schaltung) entsprechen der niedrigeren Drehzahl,
während Abb. 12 die Verbindungen für die höhere Drehzahl (zwei Pole) -zeigt. In
Abb. io ist ein Polwechselschalter dargestellt mit verbundenen Kontakten 27, 28
und 29, der die Spulen i und io, 6 und 9, 2 und 5 mit den Dreiphasenendpunkten R,
S, T verbindet, während die verbundernen Kontakte 33 die mittleren Dreiecksecken
16, 17 und 18 in Sternverbindung bringen. Die Wicklung wird auf diese Weise
eine parallele doppelte Sternwicklung, wenn die Kontakte in die mit 4P bezeichnete
Stellung des Polwechselschalters gebracht und die Verbindungen gemäß Abb. i i ausgeführt
sind. Sind jedoch die Kontakte über Stellung 2P im Polwechselschalter eingeschaltet,
so werden die Spulen 9 und io, z und 2, 5 und 6 durch Kontaktpaare 30, 31, 32 verbunden,
während andere Kontaktpaare die Dreiphasenspeisepunkte R, S, T mit den Anzapfpunkten
13, 14, 15 verbinden. Die Schaltung nach Abb. 12 ergibt dann ein zweipoliges Feld.
Die Kreuze und Punkte in den die Stäbe darstellenden Kreischen der Abb. io geben
den Stromfluß bei vierpoliger Schaltung an, während die Kreuze und Punkte außerhalb
der Kreischen den Stromfluß für zweipolige Schaltung erkennen lassen.
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In Abb. 13 ist ein vcllständiges Schaltbild für eine Maschine dargestellt,
die als Synchronmotor bei drei Drehzahlen laufen kann, und zwar bei einer sechspoligen
(Kaskaden), einer vierpoligen und einer zweipoligen Drehzahl. Die Läuferwicklung
ist durch ein Diagramm dargestellt, welches der Abb.2 entspricht. Ihre Spulen sind
mit z bis 12 bezeichnet. Die Ständerwicklung ist durch zwei Sterne gegeben mit den
Endpunkten a., b, c und d, e, f. Für Wechselstromerregung kann die
eine oder andere Ständerwicklung mit den Klemmen einer Dreiphasenstromquelle R,
S, T durch Wechselschalter 51 verbunden werden, wodurch nach Belieben vier oder
zwei Pole erzeugt werden, oder die Klemmen d, e, f können mit Wechselstrom
erregt werden, um die eine Grundpolzahl zu erzeugen (die vierpolige), während die
andere Wicklung d, b, c mit Gleichstrom von der Stromquelle 0 erregt wird,
um die andere Grundpolzahl zu erzeugen (die zweipolige) für den synchronen Lauf
bei Kaskadendrehzahl (der sechspoligen).
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Das Anlassen und Synchronisieren wird an die in dein Patent 35o44o
beschriebene Art angepaßt. Widerstände 34, 35, 36 und 37 werden zum Anlassen verwendet,
wobei die beiden letzteren einen geteilten Widerstand mit den Klemmen
k und l darstellen, die durch den Anlasser oder Polwechselschalter
nach Bedarf miteinander verbunden werden können oder unverbunden bleiben. Die Mittelpunkte
ii, 13b der Widerstände 34, 35 sind mit Kontakten am Polwechselschalter v verbunden.
Die Bürsten 16 urid 13 auf Widerstand 34, die Bürsten 17 und 14 auf Widerstand 35
und die Bürsten 18 und 15 auf den Widerständen 36, 37 können über die Kontakte der
Widerstände während des Anlassens einander ,genähert werden, w o die Maschine als
Induktionsmotor laufen soll. Die mit den Bürsten 13, 14 und 15 verbundenen Widerstände
x, y, -- dienen demselben Zwecke wie die Widerstände 2o der Abb. i des Patents 350440,
wenn bei Kaskadendrehzahl synchronisiert wird (sechspolige Drehzahl).
Bei
dem Polwechselschalter v sind die der sechspoligen (Kaskadenschaltung), der vierpoligen
und der zweipoligen Schaltung entsprechenden Kontaktreihen mit 6P, 4P und 2P bezeichnet.
Bei der sechspoligen Stellung erkennt man, daß die beiden Klemmen a und b des Ständers
mit der Klemme l° des Gleichstromerzeugers O verbunden sind, während der Endpunkt
c mit der anderen Klemme ä des Gleichstromerzeugers verbunden ist. Der Anlaß- und
Synchronisierschalter w zeigt Reihen von Kontaktsätzen über den Inschriften 6P;
4P, 2P, die beim Anlassen und Synchronisieren bei diesen Polzahlen benutzt werden.
Die Reihe für sechspoliges Anlassen hat verbundene Kontakte 38, welche in Stellung
I die Klemmen g, h. des Gleichstromerzeugers kurzschließen, so daß dieser zunächst
keine Spannung erzeugt. Ferner ist in Stellung I Endpunkt 3 des Läufers mit Bürste
14 auf Widerstand 35 und Endpunkt i i mit Bürste 13 verbunden. Endpunkt 7 ist dauernd
mit Bürste 15 verbunden. Die beiden Widerstände 36, 37 werden in der ersten Stellung
des Anlassers w durch die Kontakte 5o zwischen k und l überbrückt. Die Maschine
läuft nun als Induktionsmotor an, und die Bürsten 16 und 13, 17 und 14, 18
und 15 werden nach der Mitte hin bewegt, bis die sechspolige Drehzahl annähernd
erreicht, oder wenn man es vorzieht, leicht überschritten ist. Dann wird der Anlasser
in die Stellung II bewegt, in welcher die Kontakte 38 den Kurzschluß des Gleichstromerzeugers
0 öffnen, wobei. das synchronisierende Feld in der Ständerwicklung a,
b, c
entsteht. In der Stellung II des Anlassers werden die Schleifringe der
Spulen 3, 7 und i i vermittels der Kontakte 49 durch die Widerstände x, y,
z verbunden. In Stellung III, welche nur vorübergehend ist, werden die Schleifringe
3, 7 und i i durch die Kontakte 39 kurzgeschlossen, und wenn Stellung IV erreicht
ist, sind alle anderen Verbindungen des Anlassers geöffnet, und die Schleifringe
3, 7 und i i bleiben kurzgeschlossen. Die Verbindung der Widerstände 36, 37 zwischen
k und l
wird gelöst, wodurch die Verbindung zwischen den Schleifringen i und
7 aufhört, während die Verbindung des Schleifringes 3 zur Bürste 14 und des Schleifringes
i i zur Bürste 13 geöffnet worden ist, so daß alle für das Anlassen bestimmten Zwischenverbindungen
geöffnet sind, und die Schleifringe der Spulen I, 5 und 9 offen bleiben. Das Anlassen
für synchronen Lauf ist deshalb im wesentlichen dasselbe wie das in der Patentschrift
35o44° beschriebene.
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Für vierpoligen-Lauf verbindet der Polwechselschalter v in Stellung
4P die Stromerzeugerkl@emme g mit der Klemme 1 des Widerstandes 37 und die
Stromerzeugerklemme lt
mit der Klemme k des Widerstandes 36. Da Bürste 15
mit dem Schleifring 7 verbunden ist, während Bürste 18 mit Schleifring i verbunden
ist, sind die entgegengesetzten Endpunkte der Läuferwicklung 7 und i jetzt mit den
Klemmen des Gleichstromerzeugers 0 verbunden. In dem Anlasser w werden die Kontakte
in den Reihen I, II und III oberhalb der Inschrift 4P nacheinander eingeschaltet.
Zunächst werden die Stromerzeugerkletnmen ä, h durch die Kontakte 4o kurzgeschlossen,
während Schleifring 3 mit. Bürste 1.4 und Schleifring i i mit Bürste 13 verbunden
wird. Schleifring 7 ist schon mit Bürste 15 verbunden, während Schleifring 9 mit
Bürste 17, Schleifring 5 mit Bürste 16 - und Schleifring i mit Bürste 18 verbunden
wird. Der Strom fließt jetzt im Läufer, wie für die Abb. i und 4 erörtert worden
ist, mit der Ausnahme, daß die Widerstände 36, 37 zwischen die Schleifringe 7 und
i geschaltet sind, während, anstatt daß Schleifring 3 mit I I und 5 mit 9 verbunden
ist, die Schleifringe 3 und 9 durch Widerstand 35 und die Schleifringe 5 und i i
durch Widerstand 34 verbunden sind. Diese Widerstände werden beim Ansteigen der
Drehzahl ausgeschaltet. In Stellung II wird der Kurzschluß am Stromerzeuger 0 geöffnet,
so daß er den Läufer mit Gleichstrom erregt und ein vierpoliges Feld erzeugt. Der
Charakter eines Induktionsmotors macht sich aber noch geltend, wenn der Gleichstromerzeuger
zwischen die Endpunkte i und 7 des Läufers geschaltet ist. Die Maschine erhöht daher
stetig ihre Drehzahl gegen die Drehzahl des Synchronismus hin. Wenn diese erreicht
ist, wird der Anlasser in Stellung III gebracht. Dies bewirkt nur eine Veränderung
der Verbindung der Schleifringe 3 und i i mit den Bürsten 13
und 14; die Widerstände
sind dadurch, daß alle Bürsten nach der Mitte zubewegt worden sind, ausgeschaltet
worden, und die Stromkreise werden gleich den in Abb. 5 und 6 dargestellten, indem
Schleifring 3 mit 5 und i i mit 9 verbunden werden.
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Für zweipoligen Lauf hat der Polwechsel Schalter in Reihe ZP Kontakte,
welche die Punkte k und l mit der Stromerzeugerklemme h verbinden,
während ein zweiter Kontaktsatz die Gleichstromklemme g mit den Mitten m und n der
Widerstände 35, 34 verbindet. Im Anlasser ze, sind die Verbindungen dieselben wie
für vierpoliges Anlassen mit der Ausnahme, daß nur die Stellungen I und II benötigt
werden, da die Verbindungen für den zweipoligen Induktionsmotor dieselben sind wie
die Verbindungen für synchronen Lauf. Beim Schalten von Stellung I in Stellung II
wird der Stromerzeuger 0 ein-
"Csclialtet, nachdem der Kurzschluß
über die 1".(,ntakte 4i aufgehoben worden ist. Die Schleifringe i und 7 sind mit
der einen Klemme h des Stromerzeugers verbunden, nachdem die Widerstände 36, 37
während des Anlassens ausgeschaltet worden sind, während alle anderen Schleifringe
über die Widerstände 34, 35 parallel an Klemme g angeschlossen sind. Die Widerstände
34, 35 werden während des Anlassens ebenfalls ausgeschaltet.
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Soll die Maschine bei der Kaskadendrehzahl und nur einer weiteren
Drehzahl laufen, kann die Anordnung gemäß Abb. 14 vereiilfacht werden. Zunächst
können die Ständerivicklungen von der in der Patentschrift 322-139 beschriebenen
Art sein, wie oben in der Abb. 14 angedeutet ist. Die Dreiphasenwicklungen erhalten
Strom durch die Endpunkte R, S, T, während der Gleichstrom zur Erzeugung der anderen
Grundpolzahl an den neutralen Punkten p, q der vierpoligen Wicklung zugeführt
wird. Der Polwechselschalter hat weniger Kontakte, und nur drei Wirlerstände 34,
35, 36 werden benötigt, deren Enden ständig je an einen Schleifring angeschlossen
sind. Das Schaltbild zeigt eine Abänderung, insofern die Schleifringe 3 und 11 sowie
5 und 9 für Dämpfungszwecke wie in den Abb. i und 4. verbunden sind. Schleifring
i i ist nun mit dem linken Ende des Widerstandes 34, Schleifring 9 mit 35 und Schleifring
i mit 36 verbunden. Die anderen Schleifringe 3, 5 und 7 sind mit Kontakten des Anlassers
ze verbunden, damit ihre Verbindung mit den Bürsten 13, 1.4 und 15 verändert werden
kann. Da der Synchroni-Bierwiderstand x noch mit i i verbunden wer-(len muß, ist
er jetzt nicht mit Bürste r3, sondern unmittelbar mit Schleifring i i verbunden.
Im Polwechselschalter v sind in der Sechspolstellung die Stromerzeugerklemmen g
und h mit den Sternpunkten und q der Ständerwicklung verbunden. Die
Anlaß- und Syncbronisierkontakte in den Reihen I bis IV des sechspoligen Anlasserteiles
w ermöglichen dieselben Schaltungen wie die entsprechenden Reihen des Anlassers
der Abb. 13 mit der Ausnahme, daß, während die Kontakte k und l in Abb. 13 zur Vervollständigung
des Kreises der Schleifringe i und 7 verbunden wurden, die Verbindung des Schleifringes
7 zur Bürste 15 zu diesem Zwecke in der Schaltung 14 geschlossen wird. Für vierpoliges
Anlassen wird der Polwechselschalter v in die Stellung 4P gebracht, in welcher die
Stromerzeugerkleinme h mit Schleifring 7 verbunden wird und g mit Schleifring i
durch Kontakt 15 und über Widerstand 36, welcher beim Anlassen ausgeschaltet wird.
Der Anlasser w schließt in den vierpoligen Anlaßstellungen zunächst die Stromerzeugerklemmen
g und h wie vorher kurz und verbindet die Schleifringe 3, 5 und 7 mit den Bürsten
14., 13 und 15 und demgemäß mit den Widerständen, welche mit den entgegengesetzten
Wicklungsenden 9, 11 und i verbunden sind. Die Widerstände 3.@, 35 und 36 werden
durch Bewegung der Bürsten 13, 14, 15 nach links ausgeschaltet, und die Drehzahi
der Maschine steige, bis die synchrone Drehzahl annähernd erreicht ist. Der Anlasser
wird nun in Stellung II der vierpoligen Reihe gebracht, wobei der Stromerzeuger
0 eingeschaltet wird, indem der Kurzschluß durch die Kontakte 40 unterbrochen wird.
Die Maschine kommt nun in Svnchronismus, und schließlich, wenn der Anlasser in Stellung
III gebracht wird, wird Schleifring 3 unmittelbar durch Bürste 13 mit i t und Schleifring
5 durch Bürste 14 mit 9 verbunden. Diese letzte Maßnahme vervollständigt die den
Abb. i und 4 entsprechenden Verbindungen.
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Soll die Maschine nur bei den beiden Grundpolzahlen laufen, so wird
der Anlasser gemäß Abb. 15 sehr vereinfacht. Die Ständerwicklung kann gemäß den
Abb. io bis 12 ausgebildet sein; der Einfachheit halber sind jedoch zwei gesonderte
Wicklungen dargestellt, die abwechselnd durch Schalter 45 an die Klemmen R, S, T
einer Wechselstromquelle geschaltet werden können. Geteilte Widerstände 36, 37 mit
den Endpunkten k und Z sind wieder wie in Schaltung 13 zu benutzen, die arideren
Verbindungen sind Je-
doch vereinfacht. Der Widerstandsendpunkt 1z ist dauernd
mit der Stromerzeugerklemine h verbunden. Der Polwechselschalter bedarf nur zweier
Kontakte in der 4-P-Reihe, um den Widerstandsendpunkt l mit der Stromerzeugerklemme
g zu verbinden. Die Anlaß- und Svnchronisierkontakte des Anlassers w stellen beim
vierpoligen Anlassen dieselben Verbindungen wie in Abb. 14 her, jedoch ist ein weiteres
Paar verbundener Kontakte 46 vorgesehen, um die Mittelpunkte in und n der Widerstände
35, 34 beim Übergang von Stellung II zu III zu verbinden, so daß keine vollständige
Unterbrechung beim Umwechseln der Schleifringverbindung entsteht. Die zweipoligen
Verbindungen sind dieselben wie in Abb. 13 mit der Ausnahme, daß im Polwechselschalter,
da k und h schon miteinander verbunden sind, ein Kontakt gespart wird.
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Obwohl die Neuerung für den Fall beschrieben worden ist, daß die in
Kaskade geschalteten Wicklungen oder die Wicklungen, welchen für synchronen Lauf
mit den niedrigeren Polzahlen Gleichstrom zugeführt wird, auf dem Läufer angeordnet
sind und ihre Enden zu Schleifringen geführt sind, können
sie natürlich
auch auf dem Ständer angebracht werden, während der Läufer dann die Wicklungen zu
tragen hat, welche oben für den Ständer beschrieben worden sind. Obwohl ferner angenommen
war, daß der Läufer mit den oben beschriebenen Wicklungen stets Schleifringe aufweist,
welche die Verbindung der Wicklungsenden in den verschiedenen oben beschriebenen
Weisen gestatten, so ist es, wenn eine Maschine nicht bei all den möglichen Drehzahlen
laufen soll, natürlich nicht nötig, alle Wicklungsenden an Schleifringe zulegen,
sondern man kann dann einige derselben durch innere Widerstände verbinden, die durch
an sich bekannte Einrichtungen während des Laufes der Maschine ausgeschaltet werden
können.
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Schließlich ist zu beachten, daß, obwohl die obigen Beispiele sich
auf 2, 4. und 6 Pole bezogen, die gewöhnlich benutzten Grundpolzahlen q. und 8 sind,
denen eine Kaskadendrehzahl vom 12 Polen entspricht, oder noch größere Grundpolzahlen.
Die beschriebenen Anordnungen und Maßnahmen sind in solchen Fällen sinngemäß anzuwenden.
Obwohl ferner alle erörterten Beispiele sich auf Motoren mit mehreren Geschwindigkeitstufen
bezogen, kann die Erfindung auch für Synchronmotoren mit einer Geschwindigkeit und
einer Grundpolzahl im Bedarfsfalle sinngemäß angewendet werden.
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Die neuen Maschinen können auch anstatt als Motoren als Stromerzeuger
benutzt werden. In diesem Falle fallen natürlich einige Schleifringe fort, deren
Verbindungen!, während des Anlassers als Motor verändert wurden, da der Stromerzeuger
angetrieben wird. In einem Stromerzeuger, der z. B. bei der vierpoligen und zweipoligen
Frequenz wirken soll, sind nur drei Schleifringe nötig, beispielsweise i und 7 und
ein dritter Schleifring, der alle Endpunkte 3, 5, 9 und I i verbindet. Dann werden
bei der vierpoligen Frequenz die Klemmen des Gleichstromerzeugers mit i und 7 verbunden,
und die Läuferkreise entsprechen der Abb. 5, wobei 22 und 23 verbunden sind. Bei
zweipoliger Frequenz wird der Gleichstromerzeuger mit einer Klemme an i und 7 gelegt
und mit der anderen Klemme an den dritten Schleifring. Die Bezeichnungen »Läuferwicklung«
und »Ständerwicklung« sind einfach zur Unterscheidung der Wicklungen auf- den beiden
getrennten Teilen der Maschine gewählt und werden in den Ansprüchen zur Bezeichnung
dieser Wicklungen benutzt, sie gelten jedoch auch sinngemäß, wenn der feststehende
Teil und der sich drehende Teil der Maschine vertauscht werden. Die Ständerwicklungen
können bei Bedarf auch zweiphasig statt dreiphasig sein, und andere Abänderungen
können im Rahmen der Erfindung getroffen werden.
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Für den Gleichstromerzeuger O wird zweckmäßig eine Hauptstrommaschine
mit Zwischenpolen verwendet, doch sind auch andere geeignete Gleichstromerzeuger
verwendbar.