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Einrichtung zur Regelung des Schlupfes von Induktionsmotoren mittels
an die Schleifringe angeschlossener Kommutatormaschinen. Es sind Einrichtungen zur
Regelung des Schlupfes von Induktionsmotoren mittels an die Schleifringe angeschlossener
Kornmutatormaschinen bekannt, bei. welchen die Erregerwicklung der Kommutatormaschine
über einstellbare Ohmsche Widerstände an die Schleifringe des Hauptmotors angeschlossen
ist. Diese Ohm@schen Widerstände bringen den Nachteil mit sich, daß die Verluste
im Erregerstromkreis groß werden, besonders wenn sie, «-as unter Umständen erforderlich
ist, mehrfach größer sind als die Reaktanz der Erregerwicklung.
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In den meisten Fällen wäre grundsätzlich
möglich,
an Stelle der Erregerwicklung mit Vorschaltwiderstand eine anders gespeiste Erregerw#icklting
zu verwenden, welche ohne VorschaltwiAerstand arbeiten kann, eine Hauptstroinwicklung.
Bei einer solchen Wicklung ist aber clie Regelung des Erregerstromkreises nicht
so einfach wie Bei einer Wicklung mit Vorschaltwiderstand. Besonders bei einer .mit
starkem Strom gespeisten Hauptstromwicklung wären zur Regelung große und teure Schaltapparate
erforderlich.
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Es liegt nahe, eine Erregerwicklung mit Vorschaltwiderstand und eine
Wicklung ohne Vorschaltwiderstand in der Weise zusaminenwirken zu lassen, daß die
Wicklung ohne V orschaltwiclerstand nicht geregelt wird und nur einen Teil der zur
Erregung des Feldes erforderlichen Durchflutung liefert. Dadurch wird die Erregerwicklung
mit Vorschaltwiderstand (regelbare Erregerwicklung) entlastet, der Verlust im Vorschaltwiderstand
also verkleinert. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Hauptmotor nicht
mehr (oder doch nicht bei allen Belastungen) auf die angenähert serfchrone Drehzahl
gebracht werden kann, @lie er bei unerregter Kommutatormaschine annehmen würde,
weil die Konnnutatormaschine immer mindestens die Spannung hat, die durch die Erregerwicklung
ohne V orschaltwiderstand (feste Erregerwicklung) induziert wird. Erfindungsgemäß
soll diese- Nachteil dadurch vermieden werden, daß mindestens in einem Teil des
Regelbereichs die Durchflutung :ler regelbaren Erregerwicklung, oder doch eine Komponente
derselben, der Durchflutung der festen Erregerwicklung magnetisch entgegenwirkt.
Die Drehzahl des Hauptmotors, welche der unerregten Kommutatorinaschine entspricht,
kann nun erreicht werden, indem die Durchflutungen der beiden Erregerwicklungen
.entgegengesetzt gleich gemacht werden.
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Die feste Erregerwicklung kann so bemessen sein, daß sie einen konstanten
Teil der gesamten notwendigen Durchflutung liefert. Dann muß die Durchflutung der
regelbaren Erregerwicklung in einem Teil des Regel-Bereichs in gleichem Sinne, im
andern Teil im entgegengesetzten Sinne wirken wie die Durchflutung der festen Erregerwicklung.
Die regelbare Erregerwicklung muß also umschaltbar sein. Die höchste Durchflutung
der regelbaren Erregerwicklung wird erheblich kleiner als die höchste zur Erzeugung
des gesamten Feldes erforderliche Durchflutung; unter Umständen nur halb so groß
als diese. Es ist aber auch möglich, die feste Erregerwicklung so zu Bemessen, claß
ihre Durchflutung mindestens gleich her höchsten notwendigen Gesamtdurchflutung
und über den ganzen Regelbereich konstant ist. Dann muß die Durchflutung der regelbaren
Erregerwicklung stets im entgegengesetzten Sinn wirken. Eine Umschaltung der regelbaren
Erregerwicklung ist also nicht notwendig. Die höchste Durchflutung der regelbaren
Erregerwicklung wird in diesem Fall ebenfalls mindestens gleich der höchsten Gesamtdurchflutung.
Trotzdem wird auch in diesem Fall an Verlusten im Stromkreis der regelbaren Erregerw
icklung wesentlich gespart. Denn diese Veriuste sind gleich dein Produkt aus der
Schleifringspannung, die den Stromkreis speist und dein Strom, der ihn durchfließt,
also proportional dem Schlupf ,s und der Durchflutung der regelbaren Erregerwicklung
AW,. Wenn daher, wie im letzterwähnten Fall, das Maximum der DurchflutungALT', beim
Schlupf s = o auftritt, dann wird der höchste Verlust ganz erheblich kleiner, als
wenn das Maximum von ATS', mit dem Maximum von s zusammenfällt. Die Abb. i und 2
zeigen zwei Diagramme cler Durchflutungen AW und der Verluste T' im Stromkreis der
regelbaren Erregerwicklung. In beiden Fällen ist als Abszisse der Schlupf s aufgetragen,
und es bedeutet AlF die Gesamtdurchflutung, AMf die Durchflutung der festen Erregerwicklung,
A117, .die Durchflutung der regelbaren Erregerwicklung, V die Verluste im - Vorschaltwiderstand
der regelbaren Erregerwicklung und h" die Verluste in diesem Widerstand, welche
auftreten würden, wenn ATV f - o, also AW, - AW wäre. Abh. i gilt
für den Fall, daß die Durchflutung der festen Erregerwicklung gleich cier höchsten
Gesamtdurchflutung ist (AW f - ATV,nn,), Abb. 2 für den Fall, daß AT@l@ f
= 1h AWmax ist. Man erleennt aus diesen Diagrammen, claß auch für AT#,'f
- AWm«x die Verluste L' ganz wesentlich kleiner sind als T'". Im letzteren
Viertel des Regelbereichs sind ,sie sogar kleiner als die Verluste, die bei AW f
= AW.ax auftreten. Der Schlupf, bei welchem irlie kleinsten Verluste auftreten,
ist in dem Beispiel der Abb. i gleich dem maximalen Schlupf smnr, in dem Beispiel
der Abb. a = 7i" Smax. Durch entsprechende Wahl der Durchflutung der festen
Erregerwicklung ist es möglich, den kleinsten Verlust bei irgendeinem gewünschten
Schlupf zu erhalten, z. B. bei demjenigen, finit welchem der Hauptmotor am häufigsten
arbeiten muß.
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Wenn die Erregerwicklung ohne Vorschaltwiderstand im vorstehenden
als feste Erregerwicklung bezeichnet wurde, so soll damit nicht gesagt sein, daß
nicht auch diese Erregerwicklung in einem Teil des Regelbereichs abgeschaltet oder
umgeschaltet oder in wenigen großen Stufen geregelt werden könnte. Nur soll die
Feinreglung mit Hilfe der Erreger-
@@ic?;lung finit Vorschaltwiderstan.d
geschehen, (1c rlaher im vorstehenden als regelbare Erbezeichnet wurde.
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Die feste Erregerwicklung kann auf ver-@;:hic:lene Arten gespeist
werden. Wenn die Belastung des Hauptmotors (das von der angctriebenen Maschine verlangte
Drehmoment) von der Drehzahl nicht oder nur in geringem Maß abhängig ist, so kann
die feste Erregerwicklung erfindungsgemäß eine Hauptstromwicklung (Compoundwicklung)
sein, welche mittelbar oder unmittelbar mit rlein Be-1:tstungstroan des Hauptmutors
gespeist wird.
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Die Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel ler Schiltuig für diesen
Fall. a ist der 1-fatiptniotor, der aus dein Netz h gespeist wird, c sind die Schleifringe
des Hauptmotors, an «-elche die Kommutatormaschine angeschlossen ist. Der Anker
d der Kommtttatorinaschine ist mit rler Kompensationswicklung c: und der Compoundwicklung
f in Reihe geschaltet. Die Nebenschlußerregerwicklung g ist über die regelbaren
Ohmschen Widerbtände 1i ebenfalls an lie Schleifringe des Hauptmotors angeschlossen.
Die Kompens@itionswicklung Dann unter Umständen .tick wegfallen. Auch können die
Wicklungen c und f durch eine gemeinsame Wicklung ersetzt werden.
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Wenn rlie Belastung des Hauptmotors mit fallender Drehzahl stark abnimmt,
so würde die Durchflutung einer Compoundwicklung gerade beim größten Schlupf, wo
die Gesamt-#lurchfltttung am größten sein muß, klein, beim kleinsten Schlupf dagegen
groß werden. Je nach der Windungszahl der Compoundwickhing würde dann die Durchflutung
der regelbaren Nebenschlußerregerwicklung entweder leim größten Schlupf nur wesentlich
kleiner sein, als sie ohne Compoundwicklung wäre, oder aber beim kleinsten Schlupf
sehr groß werden, unter Umständen bedeutend größer, als sie ohne Compoundwicklung
bei irgendeinem Schlupf sein müßte. Erfindungsgemäß kaiiti dieser Nachteil dadurch
vermieden wer-(lei, claß als feste Erregerwicklung an Stelle der Compoundw,icklung
eine Nebenschlußerregerwicklung verwendet wird, die mit einem angenähert konstanten
(vom Schlupf unabhängigen) Strom gespeist wird. Ein konstanter Strom in dieser ohne
Vorschaltwiderstand auszuführenden Nebenschlußeri-c:ger@viclclung kann z. B. in
bekannter Weise #I.Piurch erreicht Nverelen, rlaß die Wicklung über vorgeschaltete
induktive Widerstände an die Schleifringe des Hauptmotors angeschlossen wird. Ein
Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Abb. 4.. In dieser haben die Buchstaben a bis
e sowie g und h dieselbe Bedeutung wie in Abb. 3. i ist die feste
Erregerwicklung, welche über ittrltil;tive Vorschaltwiderstände k an äie Schleifringe
c angeschlossen ist.
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Die Anordnungen nach Abb. 3 und q. unterscheiden sich in der Wirkungsweise
dadurch, daß die 1<-o,mutatormaschine mit Compoundwick?ung nach Abb. 3 nur bei
Belastung des Hauptmotors eine Reglung der Drehzahl gestattet, während mittels der
Kommutatormaschine mit konstant erregter NebenschlußwickIung nach Abb. d. auch bei
Leerlauf jede Drehzahl eingestellt werden kann.
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Bei allen beschriebenen Anordnungen kann durch bekannte Mittel gleichzeitig
auch die Phasenverschiebung des aus dem Netz entnommenen Stromes kompensiert werden.
Man kann z. B. zu diesem Zweck einer weiteren Erregerwicklung der Kommut.atormaschine
einen Strom geeigreter Größe und Phase zuführen. Der Stromkreis dieser Kompensationserregerwicklung
muß dann von den Stromkreisen der Haupterregerwicklungen, welche zur Regelung des
Schlupfes dienen, magnetisch unabhängig sein. Man kann statt dessen auch die Durchflutung
der regelbaren Erregerwicklung oder die Durchflutung der festen Erregerwicklung
gegenüber der ausschließlich zur Regelung der Drehzahl erforderlichen Lage in der
Phase verschieben.