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Einrichtung zum Betrieb elektrischer Leistungswaagen für hohe Drehzahlen.
Unter einer elektrischen Leistungwaage wird eine als -Motor oder Dynamo wirkende
elektrische Maschine verstanden, deren Ständer drehbar und so eingerichtet ist,
daß das von der Maschine ausgeübte Drehmoment gemessen werden kann. Zweck der Erfindung
ist, eine Drehstrotn Asynchronmaschine mit ILurzschlußläufer für diesen Zweck verwendbar
zu machen, um die mit der Herstellung von isolierten Wicklungen
auf
dem Läufer bei sehr hohF,n Umlaufzahlen verbundenen Schwierigkeiten zu vermeiden.
Ohne weiteres ist die Anwendung eines Kurzschlußläufers für diesen Sonderzweck jedoch
nicht möglich, da in der Regel dieselbe Maschine sowohl als Motor als auch als Dynamo
benutzbar und die Drehzahl innerhalb weiter Grenzen regelbar sein muß.
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In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt.
i ist die als Leistungswaage dienende Asynchronmaschine mit Kurzschlußläufer; ihre
Ständerwicklung ist mit dem Drehstromgenerator 2 verbunden, der aus dem Gleichstromnetz
.M unter Zwischenschaltung des Feldreglers 5 erregt wird. Der Generator 2 wird von
einem beliebigen Motor, z. B. dein Gleichstrommotor 3, angetrieben.
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Die @'#"irl;ungsweise der Anlage ist folgende: Die zu prüfende Maschine,
z_. B. ein Verbrennungsmotor, wird mit der Leistungswaage gekuppelt. Der Generator
wird erregt und dann mittels des Motors 3 unter Verwendurg des Anlassers 6 in Gang
gesetzt. Hierbei setzt sich gleichzeitig auch die 'Maschine i in Bewegung; sie arbeitet
zunächst als Motor und dreht den Verbrennungsmotor an. Wenn bei letzterem die Zündungen
einsetzen, kehrt sich die Arbeitsweise der Anlage um: die Leistungswaage i wird
vom Verbrennungsmotor getrieben, der Generator 2 arheitet als Motor und treibt die
-Maschine 3, die dementsprechend jetzt zur Dynamo wird und auf das fetz zurückarbeitet.
'Mittels des Feldreglers 7 kann die Belastung geregelt werden. Wenn null beispielsweise
Leistungswaage i zweipolig gewickelt ist, während die Maschine 2 sechs Pole besitzt,
so läuft das Aggregat 2 bis 3 mit '/; der Drehzahl von i. Die hohe Drehzahl des
zu prüfenden -Motors tritt also nur an der mit Kurzschlußläufer ausgerüsteten Maschine
auf.
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Falls es nicht wünschenswert ist, die erzeugte Energie in (las Gleichstromnetz
zu senden, so kann sie auch in dem Belastungswiderstand 8 vernichtet werden. In
(fiesem Fall wird die Maschine 3 nach beendetem Anlauf voni Netz getrennt, und die
-laschine 2 dient dann nur noch als Erregermaschine für die Leistungswaage i.
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Abb. 2 -neigt eine etwas abweichende Ausführungsform, die vorteilhaft
ist, wenn in der Anlage Drehstrom zur Verfügung steht: i ist wieder die als Asvnchronmaschine
mit Kurzscblußläufer ausgeführte Leistungswaage, 2 und 3 sind gekuppelte Asyilchronmaschinen
mit Schleifringen, q. ist eine beliebige Gleichstromquelle, z, B. ein Umformer.
Die Ständer-Wicklung von 2 liegt dauernd am Drehstrom- . netz, diejenige von 3 kann
mittels der Umschalter 6 und 7 für Rechts- oder Linkslauf mit dem Drehstromnetz
oder mit der Gleichstrolnerregermaschine .4 verbunden werden. Um diese Anlage in
Betrieb zu setzen, wird die Ständerwicklung der Maschine 3 -zunächst mit dem Drehstromnetz
verbunden, z. B. für Rechtslauf, und das Aggregat durch allmähliches Kurzschließen
des Anlaßwiderstandes auf nahezu synchrone Drehzahl gebracht, z. B. auf iooo Umdr.rMin.
bei 5o Perioden/Sek., wenn die Maschinen 2 und 3 6polig gewickelt sind. Die Ständerwicklung
der Maschine -2 ist ebenfalls für Rechtslauf mit dem Drehstronitietz verbunden.
Die jetzt an den Schleifringen von 2 auftretende Spannung und Frequenz ist ttahezu==o,
entsprechend der geringen Schlüpfung der Maschine 3. Die Leistungswaage i bleibt
also zunächst noch in Ruhe. Null wird die Ständerwicklung von 3 mittels des Umschalters
7 vom Drehstromnetz getrennt und von q. aus mit Gleichstrom erregt, nachdem zuvor
der Anlasser 5 geöffnet wurde. Wenn dann der Anlasser 5 allmählich wieder geschlossen
wird, so dient er als Belastungswiderstand für die jetzt als Generator arbeitende
Maschine 3, wobei natürlich auch die jetzt als Motor arbeitende Maschine 2 belastet
wird. Der von ihren Schleifringen in die Maschine i fließende Strom nimmt eiltsprechend
zu, so daß sich i in Bewegung setzt; mit zunehmender Drehzahl von i verringert sich
die Drehzahl von 2, da ja die Summe dieser beiden Drehzahlen durch die Netz-Frequenz
zu geben ist. Durch vollständiges Kurzschließen des Widerstandes 5 wird erreicht,
daß das Aggregat der Maschine 2 bis 3 ganz oder nahezu zum Stillstand kommt, während
i eine Drehzahl von fast 3oooUmdrehun- i geil pro Minute annimmt. Um diese Drehzahl
noch weiter zu steigern, schaltet man nunmehr die Ständerwicklung von 3 wieder auf
das Drehstromnetz, aber für Linkslauf, nachdem man vorher den Widerstand 5 geÖffnet
hat. Wenn man diesen dann wieder allmählich kurzschließt, so steigert sich die Drehzahl
des Aggregats 2 bis 3 bis nahezu iooo Umdrehungen pro Minute, wobei die Frequen7
all den Schleifringen voll 2 bis zu ioo Perioden/Sek. ansteigt, entsprechend einer
Drehzahl der Leistungswaage von 6ooo Umdrehungen pro Minute.
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Wenn die Leistungswaage vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, so
sucht sie bei Drehzahlen unter 3ooo die Drehzahl des Aggregates 2 bis 3 zu verringern;
es kann also eine Belastung des Verbrennungsmotors dadurch vorgenommen werden, daß
die Ständerwicklung der Maschine 3 an das Drehstromnetz gelegt und der Widerstand
5 eingeschaltet wird, derart, daß 3 die Tendenz erhält,
seine Drehzahl
zu steigern. Die vom Verbrennungsmotor erzeugte Energie wird in diesem Falle teilweise
im Widerstand 5 vernichtet, teilweise aber über die Ständerwicklung von 2 in das
Netz geleitet. Nimmt der Verbrennungsmotor Drehzahlen über 3ooo an, so kehrt sich
die Drehrichtung des Aggregats 2-3 um; steigende Drehzahl von i entspricht dann
einer ebenfalls steigenden Drehzahl von 2-3, so daß eine Belastung von i stattfindet,
wenn man der Drehzahlsteigerung von 3 entgegenwirkt. Dies geschieht dadurch, daß
man die Ständerwicklung von 3 mit Gleichstrom erregt und den Läufer auf den Widerstand
5 l:elastet. Bei Drehzahlen von wenig über 3000 wird der Widerstand 5 vollständig
kurzgeschlossen, das Aggregat 2-3 steht dann ganz oder nahezu still und die ganze
vom Verbrennungsmotor erzeugte Energie wird über die Maschine 2 in das Drehstromnetz
geleitet. Bei weiter steigender Drehzahl wird der @Viderstanc15 allmählich geöffnet,
und verzehrt dann einen Teil der erzeugten Energie. Wenn der Verbrennungsmotor die
Drehzahl 6ooo erreicht hat, so macht das Aggregat 2-3 1000 Umdrehungen pro Minute
im Linkslauf. Dann kann die Stä nderwicklung der Maschine 3 für Linkslauf an das
Drehstromnetz gelegt und der Widerstand 5 kurzgeschlossen werden. Jetzt wird wieder
die ganze erzeugte Energie ins -Netz geleitet. Durch allmähliches Uffnen des Widerstandes
5 kann die Drehzahl von i noch weiter gesteigert werden, wobei dann das Aggregat
2-2 übersynchron links herum läuft; beispielsweise würde bei gooo Umdrehungen pro
Minnte von i (las Aggregat eine Drehzahl Von 200o Umdrehungen pro Minute erreichen.
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Statt die Drehrichtung des Aggregats zu ändern, kann man auch den
Drehsinn des Drehfeldes in der 'Maschine 2 umkehren, ohne claß sich an der beschriebenen
Wirkungsweise etwas ändert. Ebenso kann an Stelle der Gleichstromerregung und Widerstandsbelastung
von 2 eine mechanische Bremsung des =lggregats 2-3 in Anwendung kommen.