DE465099C

DE465099C - Method for starting and synchronizing double-fed induction motors that run synchronously with regard to the sum of the supplied frequencies

Info

Publication number: DE465099C
Application number: DEA41221D
Authority: DE
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown AG
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown AG
Priority date: 1923-12-22
Filing date: 1923-12-22
Publication date: 1928-09-06

Description

Verfahren zum Anlassen und Synchronisieren doppelt gespeister, in bezug auf die Summe der zugeführten Frequenzen synchron laufender Induktionsmotoren Unter doppelt gespeisten Induktionsmaschinen versteht man nach Art von Asynehronmotoren gebaute Maschinen, deren Stator- und Rotorwicklungen mit Strom gegebener Frequenz von verschiedenen Netzen oder vom gleichen Netz aus gespeist werden. Die Tourenzahl, mit der eine doppelt gespeiste Induktionsmaschine läuft, ist synchron in bezug auf die Summe oder Differenz der zugeführten Periodenzahlen. Werden beide Frequenzen dem gleichen Netz entnommen, sind sie also untereinander gleich, dann kann somit der Motor bei einer Tourenzahl arbeiten, welche gleich dem doppelten Wert der synchronen Tourenzahl des einfach gespeisten Motors ist. Der Anlauf und das Synchronisieren eines solchen Motors bereitet aber Schwierigkeiten, weil er von selbst nicht die hohe Tourenzahl erreichen kann, bei welcher die Zuschaltung der zweiten Frequenz erfolgen muß. Wird er als Asynchronmotor angelassen, dann erreicht er nur den synchronen Lauf des einfach gespeisten Motors. Darüber hinaus würde er als Generator arbeiten, so daß ein Antrieb bis zum zweifachen Wert der normalen synchronen Tourenzahl bei dieser Schaltung praktisch nicht in Frage kommt. Man benutzt deshalb vielfach einen regelbaren Anwurfsmotor hoher Tourenzahl, welcher den Induktionsmotor, dessen eine Wicklung an das Netz gelegt und dessen andere Wicklung noch offen ist, auf die gewünschte Tourenzahl bringt, bei welcher die noch offene Wicklung ebenfalls an das Netz angeschlossen werden kann. Dieses Anwurfsverfahren bedingt aber ein Anlassen im Leerlauf und ist deshalb in den Fällen nicht anwendbar, in denen der Anlauf unter Last gefordert wird. Wollte man einen regelbaren Frequenzumformer verwenden, welcher dem asynchron und unter Vollast anlaufenden Induktionsmotor eine bis zum zweifachen Wert der Normalfrequenz steigende Frequenz aufdrückt und ihn also belastet bis auf den gewünschten Tourenwert bringt, dann müßte dieser Frequenzumformer selbst für- die ganze Leistung bemessen werden, und er würde groß und teuer und im Hinblick darauf, daß er nur zum Anlassen erforderlich ist, auch unwirtschaftlich sein.Procedure for starting and synchronizing double-fed, in with reference to the sum of the supplied frequencies of synchronously running induction motors Double-fed induction machines are like asynchronous motors built machines, their stator and rotor windings with current of a given frequency be fed from different networks or from the same network. The number of tours, with which a double-fed induction machine runs is synchronous with respect to the sum or difference of the supplied period numbers. Will both frequencies taken from the same network, so if they are equal to one another, then the motor work at a number of revolutions, which is equal to twice the value of the synchronous The number of revolutions of the simply fed motor is. The start-up and the synchronization such a motor causes difficulties because it does not by itself can achieve a high number of revolutions, in which the activation of the second frequency must be done. If it is started as an asynchronous motor, then it only reaches the synchronous one Run of the simply fed motor. In addition, he would work as a generator, so that a drive is up to twice the normal synchronous number of revolutions this circuit is practically out of the question. That's why one often uses one controllable starting motor high number of revolutions, which the induction motor, its one Winding placed on the network and the other winding is still open, on the desired one Brings the number of revolutions at which the still open winding is also connected to the network can be. However, this start-up process requires starting in idle and is therefore not applicable in those cases in which start-up under load is required will. If you wanted to use a controllable frequency converter, which is asynchronous and induction motor starting under full load one to two times the normal frequency increasing frequency presses it and thus strains it up to the desired tour value brings, then this frequency converter would have to measure itself for the entire power and it would be large and expensive and with a view to being only for starting is required, also be uneconomical.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Anlassem und Synchronisieren doppelt gespeister, in bezug auf die Summe der zugeführten Frequenzen synchron laufender Induktionsmotoren, welches sich aus mehreren Teilverfahren zusammensetzt, und welches gestattet, den Motor unter Vollast auf die der doppelten Frequenz entsprechende synchrone Tourenzahl zu bringen, ihn dann unter Vermeidung besonderer SynchronisIerapparate zu synchronisieren und dies unter Verwendung von Hilfsmaschinen, welche nur für die halbe Leistung des Motors zu dimensionieren sind. Das neue Verfahren besteht darin, daß der Motor zunächst als Asynchronmotor mit einer an das Netz angeschlossenen (z. B. Stator-) und einer auf einen Anlaßwiderstand geschalteten (z. B. Rotor-) Wicklung in an sich bekannter Weise angelassen und-annähernd bis zum Synchronismus der einfachen Frequenz gebracht wird, daß dann die auf den Anlaßwiderstan@d geschaltete Wicklung mit einem auf die Frequenz 0 eingestellten regulierbaren Umformer verbunden wird, und daß ferner nach Abschaltung des Anlaßwiderstandes die Frequenz des Umformers auf die einfache Netzfrequenz erhöht wird, so daß der Induktionsmotor dann als doppelt gespeister Motor auf eine der zweifachen Frequenz entsprechende Tourenzahl hinaufläuft, worauf schließlich das Synchronisieren durch Umschalten der vorn Umformer gespeisten Wicklung auf das Netz unter gleichzeitiger Abschaltung des Umformers erfolgen kann.The invention now relates to a method for starting and synchronizing doubly fed, running synchronously with respect to the sum of the fed frequencies Induction motors, which is composed of several sub-processes, and which allows the motor to operate under full load at a frequency corresponding to twice the frequency to bring a synchronous number of revolutions, then avoiding special synchronizing devices to synchronize and this using auxiliary machines which are only for half the power of the motor must be dimensioned. The new procedure exists in that the motor is initially an asynchronous motor with a connected to the network (e.g. B. stator) and a connected to a starting resistor (z. B. rotor) winding started in a manner known per se and-almost up to the synchronism of the simple Frequency is brought that then the winding switched to the starting resistor @ d is connected to an adjustable converter set to frequency 0, and that furthermore, after switching off the starting resistor, the frequency of the converter is increased to the single mains frequency, so that the induction motor then as a double The powered motor runs up to a number of revolutions corresponding to twice the frequency, whereupon the synchronization by switching over the converter fed in front Winding can be done on the network with simultaneous disconnection of the converter.

Das Verfahren sei an Hand des Ausführungsbeispiels der Abbildung näher erläutert. Hier bedeutet M einen nach Art eines Asynchronmotors gebauten Motor, dessen eine Wicklung A an das Dreiphasennetz N über den Schalter SI- angeschlossen werden kann, während die andere Wicklung B über den Schalter S4 mit den Klemmen eines Dreiphasengenerators G verbunden werden kann. Außerdem aber ist an die Wicklung B der Anlaßwiderstand R3 angeschlossen, welcher dazu dient, den Motor M als Asynchronmotor anzulassen. Der Generator G besitzt eine von einem Gleichstromnetz über den Regulierwiderstand Hl gespeiste Erregerwicklung El. Der Antrieb des Generators erfolgt von einem Asynchron-Synchronmotor J aus, welcher mit Hilfe des Schalters S3 ebenfalls an das Netz N gelegt werden kann. Die Schleifringe Z dieses Motors sind mit dem Anlasser R4 verbunden, und zwar zwei Schleifringe direkt, der dritte Schleifring aber über den Anker der Erregermaschine D; welche vom Motor J unmittelbar angetrieben wird. In der Anlaufstellung des Hebels H ist sowohl der Motor M als auch die Erregermaschine D unerragt. In der Endstellung des Hebels H aber schließt er die Kontakte 0 und P kurz und schaltet damit die Erregerwicklung EZ über den Regulierwiderstand R2 ein, so daß in der Endstellung von H die Maschine D und damit auch der Motor J gleichstromerregt werden. Die ZVicklung B des Motors M kann nun. aber auch an das Netz N mit Hilfe des Schalters SZ angeschlossen werden, im erforderlichen Falle über den Transformator T.The method will be explained in more detail using the exemplary embodiment in the figure. Here M means a motor built in the manner of an asynchronous motor, one winding A of which can be connected to the three-phase network N via the switch SI-, while the other winding B can be connected to the terminals of a three-phase generator G via the switch S4. In addition, however, the starting resistor R3 is connected to the winding B, which is used to start the motor M as an asynchronous motor. The generator G has an excitation winding El fed by a direct current network via the regulating resistor Hl. The generator is driven by an asynchronous synchronous motor J, which can also be connected to the network N with the aid of switch S3. The slip rings Z of this motor are connected to the starter R4, two slip rings directly, but the third slip ring via the armature of the exciter D; which is driven by the motor J directly. In the start-up position of the lever H, both the motor M and the exciter D are unsurpassed. In the end position of the lever H, however, it short-circuits the contacts 0 and P and thus switches on the excitation winding EZ via the regulating resistor R2, so that in the end position of H the machine D and thus also the motor J are excited with direct current. The winding B of the motor M can now. but can also be connected to the network N with the help of the switch SZ, if necessary via the transformer T.

Um den Motor M anzulassen und zu synchronisieren, verfährt man folgendermaßen Zunächst schließt man den Schalter Sl und bringt den Motor M mit Hilfe des Anlassers Rs auf eine der :einfach synchronen nahe Tourenzahl. . Die Frequenz der Ströme in der Wicklung B ist dann gleich der Schlupffrequenz des Motors, und es kann daher der Schalter S4 unbedenklich geschlossen werden. Damit ist der noch stillstehende, aber voll erregte Generator G auf die Wicklung B geschaltet. Nun wird der Anlasser R3 geöffnet, der Schalter S3 eingelegt und der Hebel H des Anlassers R4 langsam in die Endstellung gebracht. Der Motor J treibt den Generator an, und so entwickelt dieser eine Spannung von stetig steigender Frequenz, welche der Wicklung B derart zugeführt wird, daß in der Rotorwicklung B das Drehfeld gegen den Drehsinn des Rotors läuft. Dies bewirkt, daß der Motor eine übersynchrone Drehzahl annimmt, welche gleich dem doppelten Wert der einfach synchronen ist, wenn die Generatorfrequenz gleich der Netzfrequenz ist. Hat der Generator diese Tourenzahl erreicht, dann läuft auch der Motor J - gleiche Polzahl vorausgesetzt - synchron mit der einfachen Frequenz, und ier kann in an sich bekannter Weise durch Erregung mit Gleichstrom synchronisiert werden. Dies geschieht von selbst in denn Augenblick, in welchem der Hebel H den Kontakt 0 mit Kontakt P verbindet, weil dann die Erregermaschine D sich selbst und den Motor J mit Gleichstrom erregt. Nachdem der- Motor J rin den Synchronismus gesprungen ist, bedarf das Synchronisieren des Motors M nichts anderes, als das Einlegen des Schalters S2. Ein Fehlschalten ist dabei ganz unmöglich, wenn der Rotor der Maschine G sich gegenüber dem Rotor des Motors J in richtiger Stellung befindet. Die gegenseitige Lage dieser Rotoren ist aber wählbar, und so kann bei der Montage dieser Maschinen auf diesen Umstand Rücksicht genommen werden. Es läßt sich so erreichen, daß in jedem Moment die zugehörigen Spannungsphasen des Netzes und des Generators G genau in Zeit und Richtung zusammenfallen. Ist der Schalter SZ eingelegt, dann wird der Generator G abgeschaltet und der Motor J stillgesetzt. Ein Zwischentransformator T ist nur erforderlich, wenn keine Größengleichheit der Spannung des Netzes und des Generators besteht.In order to start and synchronize the motor M, one proceeds as follows First you close the switch S1 and bring the motor M with the help of the starter Rs on one of the: simply synchronous close number of revolutions. . The frequency of the currents in of winding B is then equal to the slip frequency of the motor, and it can therefore the switch S4 can be safely closed. With that the still standing one is but fully excited generator G is connected to winding B. Now the starter R3 open, switch S3 inserted and lever H of starter R4 slowly brought into the end position. The engine J drives the generator, and so evolved this a voltage of steadily increasing frequency, which the winding B in such a way is supplied that in the rotor winding B the rotating field against the direction of rotation of the rotor runs. This causes the motor to assume an oversynchronous speed which is equal to is twice the value of the single synchronous when the generator frequency is the same is the mains frequency. If the generator has reached this number of revolutions, then it also runs the motor J - assuming the same number of poles - synchronous with the single frequency, and it can be synchronized in a manner known per se by excitation with direct current will. This happens automatically in the moment in which the lever H the Contact 0 connects to contact P, because then the exciter D is itself and the motor J is energized with direct current. After the motor J r jumped into synchronism is, the synchronization of the motor M requires nothing more than the insertion of the Switch S2. Incorrect switching is completely impossible if the rotor of the machine G is in the correct position with respect to the rotor of motor J. The mutual The position of these rotors can be selected, however, and so can be used when assembling these machines this fact must be taken into account. It can be achieved that in each moment the associated voltage phases of the network and the generator G exactly coincide in time and direction. If the switch SZ is inserted, then the Generator G switched off and engine J stopped. An intermediate transformer T is only required if there is no equality of voltage of the network and of the generator.

Bei diesem Anlaßverfahren kann man drei Anlaßzeiten deutlich unterscheiden. In der ersten Zeit des Anlasseis läuft der Motor M als reiner Asynchromnotor, in der zweiten Zeit läuft er zwar synchron in bezug auf die beiden zugeführten Frequenzen, aber seine Tourenzahl ist an sich kenne starre, weil der Antriebsmotor J des Generators G noch als Induktionsmotor läuft. Man könnte diesen Betrieb als halbstarren bezeichnen. Erst nach Synchronisieren des Motors J nimmt auch der i Motor M die Eigenschaft eines reinen Synchronmotors an, weil seine Belastung auf die zugeführte Frequenz (bei genügend großem Netz.) keinen Einfluß mehr hat.With this tempering process, one can clearly differentiate between three tempering times. In the first time when the starter ice, the motor M runs as a pure asynchronous motor, in the second time it runs synchronously with respect to the two supplied frequencies, but its number of revolutions is known to be rigid because the drive motor J of the generator G is still running as an induction motor. One could describe this operation as semi-rigid. Only after the motor J has been synchronized does the i motor M also take on the characteristic of a pure synchronous motor because its load on the supplied Frequency (if the network is large enough) no longer has any influence.

Der Generator G wie auch der Motor T liefern bei diesem Anlaßverfahren nur die Hälfte der Leistung des Motors M, und dabei wird der Motor M doch mit voller Last auf Tourenzahl gebracht und synchronisiert. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit des Synchronis.ierens und der Fortfall der sonst üblichen Synchronisierapparate (Phasenlampen, Volt- und Amperemeter usw.).The generator G as well as the motor T deliver in this starting process only half the power of the engine M, and the engine M is still full Load brought up to speed and synchronized. Another advantage is its simplicity of synchronizing and the elimination of the usual synchronizing apparatus (Phase lamps, voltmeters and ammeters, etc.).

Claims

CLAIM OF THE PATENT: Method for starting and synchronizing twice fed, with respect to the sum of the fed frequencies running synchronously Induction motors, characterized in that the motor is initially an asynchronous motor with one connected to the mains (e.g. stator) and one with a starting resistor switched (e.g. rotor) winding is started and approximated to synchronism the single frequency, then the winding connected to the starting resistor connected to an adjustable converter set to frequency 0, according to Switching off the starting resistor, the frequency of the converter to the simple mains frequency increased and finally the winding fed by the converter with simultaneous Disconnection of the converter is switched to the mains.