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Sicherheitschaltung für Drehstromasynchronmotoren Es ist bekannt,
den Gleichlauf von zwei oder mehreren Wellen durch Asynchronmotoren zu erzielen,
deren Primärwicklungen mit derselben Spannung und Frequenz gespeist werden und deren
Sekundärwicklungen miteinander verbunden sind. Für solche Anordnungen ist die Erzielung
einer genügend großen Kupplungskraft Bedingung, damit der Gleichlauf auch bei Belastungsstößen
aufrechterhalten bleibt. Zu diesem Zwecke läßt man die Motoren in entgegengesetzter
Rich-, tung wie das ihnen zugeführte Drehfeld umlaufen. Da Asynchronmotoren an und
für sich nicht gegen ihr Drehfeld laufen können, so muß für das ganze System außerdem
noch wenigstens ein Antriebsmotor für eine der im Gleichlauf zu haltenden Wellen
vorgesehen sein. Wenn die Drehrichtung der Motoren umgekehrt werden soll, so müssen,
wenn man eine gleich starke Kupplungskraft aufrechterhalten will, die Drehfelder
ebenfalls umgekehrt werden. Zur Umkehr der Drehrichtung des Drehfeldes sind Umschalter
erforderlich mit einer Mittelstellung, bei der die Motoren vom Netz gänzlich abgeschaltet
sind, in solchen Augenblicken ist eine den Gleichlauf der Wellen .erhaltende Kraft
überhaupt nicht vorhanden. Dies kann zu unerwünschten Verdrehungen der beiden Wellen
gegeneinander führen, die später beim Anschluß an die synchronisierende Spannung
bestehen bleiben.
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Den Gleichlauf störende Erscheinungen treten auch auf, wenn zu Beginn
des Betriebes die Läufer der den Gleichlauf haltenden Motoren nicht richtig zueinander
stehen. Beim Einschalten der Spannung wird dann der eine Läufer in seine richtige
Relativlage so stark hineingezogen, daß er sich über den Kippunkt hinausbewegt und
dann mit dem Drehfeld auf die diesem entsprechende synchrone Drehzahl hinaufläuft.
Der Läufer der anderen Maschine bleibt hierbei in Ruhe und dient als Anlasser für
den Läufer der ersten Maschine.
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Um die geschilderten Störungen des Gleichlaufes derartiger Anordnungen
zu vermeiden, wird nun erfindungsgemäß eine Einphasen-Dr.eiphasen-Umschaltevorrichtung
für die Primärwicklungen der Gleichlaufmotoren vorgesehen, derzufolge diese nach
Unterbrechung der Drehstromspannung zunächst an eine und erst hierauf an alle drei
Phasen des Netzes gelegt werden. Diese Einrichtung wird für den Umschaltebetrieb
noch durch eine Schaltvorrichtung für Einphasen-Dreiphasen-Umschaltung der Primärwicklung
beivertauschter Phasenfolge ergänzt.
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Mit Hilfe des zunächst einphasig erfolgenden Netzanschlusses wird
ein Hochlaufen des
einen Motors .gegen den anderen wirksam verhindert,
weil das zunächst sich ausbildende einphasige Feld nur die richtige relative Lage
dei beiden Läufer gegeneinander herbeiführen kann. Diese Eigenschaft des Einphasenfeldes
kommt auch dem Umschaltebetrieb zugute. Der oder die Arbeitsmotoren des Gleichlaufsystems
werden zweckmäßig erst dann betätigt, wenn die Gleichlaufmotoren dreiphasig ans
Netz angeschlossen sind. Auf diese Weise ist nämlich die synchronisierende Kraft
bereits wirksam, wenn die Antriebsmotoren noch nicht an Spannung angeschlossen sind.
Um auch denjenigen Fällen zu begegnen, in denen außerhalb des Betriebes unbeabsichtigte
Verdrehungen der beiden im Gleichlauf zu haltenden Wellen erfolgen, können mechanische
Mittel vorgesehen werden, die bei Außerbetriebnahme die Wellen festbremsen.
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Ein Ausführungsbeispiel zeigen die Abb. i und 2. In Abb. i bedeuten
2 und 3 zwei in Gleichlauf miteinander zu haltende Wellen sowie 4 und 5 die beiden
den Gleichlauf bewirkenden Asynchronmotoren. 6 ist -ein Gleichstromantriebsmotor
mit zugehöriger Erregerwicklung 7, der mit der Welle 2 ,gekuppelt ist. Die Welle
3 wird durch- den Asynchronmotor 5 allein in Gleichlauf gehalten. 8 und g sind Sperräder,
idie auf den Wellen 2 und 3 sitzen und in deren Zahnlücken Klinken i o und i i einfallen
können. Diese werden durch Wechselstrommagnete 12 und 13 gesteuert; i ¢ ist eine
weitere für den Betrieb des Gleichstrommotors 6 notwendige, auf die Welle 2 wirkende
Bremsvorrichtung, die von einem Gleichstrommagneten 15 gesteuert wird.
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Die Asynchronmaschinen 4 und 5 sind in bekannter Weise für Gleichlaufschaltung
vorgesehen, indem ihre Sbkundärwicklungen durch Leitungen 16 miteinander verbunden
sind, während ihre Primärwicklungen 17 über eine Schaltwalze i 8 und eine weitere
Walze ig, die zum Ein- und Ausschalten dient, an die Phasen des Netzes R, S, T gelegt
werden können. Der Gleichstromantriebsmotor 6 wird ebenfalls über entsprechende
Kontakte der Schaltwalzen 18 und ig an ein Gleichstromnetz 4o angeschlossen. Zwischen
den Schaltwalzen 18 und ig besteht eine gegenseitige Verriegelung derart, daß Walze
ig nur bei Stellung o der Walze 18 ausgeschaltet und Walze 18 nur bei Stellung 21
der Walze ig, die deren Einschaltestellung entspricht, gedreht werden kann.
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Die Relais 12, 13 und 15 sind bei entsprechenden Stellungen der Walzen
18 und, i g ebenfalls mit dem Netz R, S, T bzw. mit dem Gleichstromnetz 4o verbunden.
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Ferner ist ein Widerstand i vorgesehen, der zur Erleichterung des
Überganges vom einphasigen zum dreiphasigen Netzanschluß der Primärwicklungen der
Motoren 4 und 5 eingeschaltet wird.
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Mit einer solchen Einrichtung gestaltet sich die Inbetriebnahme der
im Gleichlauf zu haldenden Wellen 2 und 3 -oder die Umkehr ihrer Drehrichtung während
des Betriebes ohne die eingangs erwähnten Störungserscheinungen wie folgt: Die Einschaltwalze
i g wird zunächst aus ihrer Ruhestellung 22 in die Mittelstellung 23 gedreht. Die
Primärwicklungen der Asynchronmaschinen 4 und 5 werden hierdurch mit den Phasen
R und T des Netzes verbunden. In der Einschaltstellung -,i der Walze i g werden
die Relais 12 und 13 zwischen die Phasen R und S gelegt, ziehen infolgedessen
die Klinken io und i i an und geben so die Bewegung der Motoren frei. Nunmehr wird
Walze 18 aus ihrer Nullstellung entweder in die Stellungen 24, 25, 26 oder
bei Umkehr der Drehrichtung in die Stellungen 28, '9, 30 gebracht. Hierbei
werden die Motoren 4 und 5 allmählich an alle drei Phasen des Netzes R, S, T angeschlossen.
Den allmählichen Übergang kennzeichnen die schematischen Darstellungen der Abb.
2.
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Die Primärwicklung irgendeines der beiden Motoren 4 oder-5 ist hier
in Sternschaltung mit den Phasen U, V, W in den Stellungen 0-2q.-25-26 und
0-28-29-3o därgestellt. Hierbei entsprechen die Schaltungen mit gleichen Bezugsziffern
den jeweiligen Stellungen der Schaltwalze 18. Demnach sind in Stellung o der Schaltwalze
18 die beiden Wicklungsphasen .V und W zueinander parallel und in Serie zur Phase
U einphasig zwischen die Netzphasen T und R geschaltet. In Stellung 24 ist ein Widerstand
i entsprechend dem Widerstand in Abb. i zwischen die Phasen W und V geschaltet.
In Stellung 25 wird auch die Netzphase S zugeschaltet, und in Stellung 26 wird der
Widerstand i wieder abgeschaltet. Die Stellung 27 der Schaltwalze 18 unterscheidet
sich bezüglich der Schaltung der Motoren 4 und 5 nicht von der früheren Stellung
26. 'Dagegen dienen die Stellungen 26 und 27 zur gleichzeitigen Artschaltung des
Antriebsmotors 6. Die Schaltwalze wird in die Stellungen 28 bis 31 bei Umkehr des
Drehfefdes gedreht. Gleichzeitig wird in den Stellungen 30 und 31 die Drehrichtung
ides Motors 6 umgekehrt. Wie aus Abb.2 ersichtlich ist, unterscheiden sich die Schaltungen
28 bis 30 von den Schaltungen 24 bis 26 nur dadurch, daß die Phasen S und
T vertauscht sind.
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Eine nicht beabsichtigte Verdrehung der beiden Wellen 2 und 3 gegeneinander
zu einer Zeit, in der infolge Abschaltung der
Motoren ¢ und 5 vom
Netz eine synchronisierende Kraft nicht vorhanden ist, wird dadurch vermieden, daß
im Augenblick der Unterbrechung der Spannung die Klinken i i sofort einfallen. Hierbei
ist allerdings noch eine Verdrehung der Wellen 2 und 3 um einen Betrag möglich,
der kleiner als eine Zahnteilung des Sperrades ist. Bemißt man jedoch diese Teilung
kleiner als eine Polteilung der Motoren q. und 5, so wird eine Verdrehung um mehr
als eine Polteilung mit Sicherheit verhindert. Bei Inbetriebnahme wird dann durch
zunächst einphasigen Netzanschluß die frühere Gleichlaufstellung der Wellen sofort
erzielt.