DE513759C

DE513759C - Einrichtung zum Anlassen von Synchronmotoren

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Publication number: DE513759C
Application number: DESCH85206D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-01-20
Filing date: 1928-01-20
Publication date: 1930-12-02

Description

Bekanntlich kann man Synchronmotoren mit Strömen kleiner Periodenzahl anlassen und die Periodenzahl langsam so lange steigern, bis die synchrone Drehzahl erreicht ist, worauf der Synchronmotor auf das Netz umgeschaltet werden kann.

Nachstehend wird eine Einrichtung beschrieben, mit Hilfe welcher das Umformen des Netzstromes in einen Strom niedriger, allmählich steigender Periodenzahl selbsttätig so vorgenommen wird, daß der Synchronmotor dauernd einen Strom solcher Frequenz zugeführt bekommt, die seiner augenblicklichen Drehzahl entspricht.

Zu diesem Zweck wird der Synchronmotor I der Abb. 1 mit dem Läufer R₂ eines Periodenumformers II mechanisch starr gekuppelt. Dieser Läufer R₂ besitzt eine Gleichstromwicklung, der durch Schleifringe Gleichstrom

ao zugeführt wird; er kann wie der Läufer einer Synchronmaschine ausgeführt werden. Der Läufer ist der induzierende Teil des Periodenumformers II. Der Periodenumformer besitzt außerdem einen Ständer A_%, der frei drehbar angeordnet ist. A₂ trägt eine Gleichstromwicklung, die einerseits mittels Anzapfungen mit einer der Netzphasenzahl entsprechenden Anzahl von Schleifringen S₂ in Verbindung steht, anderseits an einen Kommutator Ä' angeschlossen ist. Die Kommutatorbürsten sind mit dem Ständer des anzulassenden Synchronmotors II leitend verbunden. Beim Inbetriebsetzen wird zunächst die Netzspannung zweckmäßig mit Hilfe eines Stufentransformators an die Schleifringe S₂ des Außenankers A₂ gelegt. Es entsteht in A₂ ein Feld, das sich relativ zu den Schleifringanschlußpunkten mit einer Geschwindigkeit bewegt, die der Netzfrequenz entspricht. Ist die Gleichstromwicklung von R₂ nicht eingeschaltet und besitzt R₂ Dämpferstäbe, so entwickelt sich zwischen A₂ und R₂ ein Drehmoment und A₂ läuft bei genügend hohem Widerstandsmoment des mit dem Synchronmotor gekuppelten Läufers R₂ wie der Anker eines Einankerumformers asynchron an, kann in der Nähe seiner synchronen Drehzahl durch Einschalten der Erregung von R₂ synchronisiert werden und liefert dann an den Kommutatorbürsten Gleichstrom. Es entsteht dann in der Statorwicklung des Synchronmotors ein stillstehendes Feld, dessen Richtung von der Lage des Gleichspannungssystems an den Kommutatorbürsten von A₂ abhängt. Diese Lage wird wiederum von der Lage des induzierenden Feldes von R₂ und durch die Bürstenstellung an K bestimmt.

Es ist möglich, durch Bürstenverstellung am Kommutator K die Lage des Gleichspannungssystems an den Kommutatorbürsten, also auch die Lage des Feldes im Stator des Synchronmotors relativ zur Polachse von R₂ zu verstellen bzw. fest einzustellen. Da nun R₂ mit dem Polrad des Synchronmotors I starr gekuppelt ist, so kann durch Bürsten-Verstellung auch die Lage des Feldes im Stator des Synchronmotors I relativ zum eigenen Polsystem verändert werden.

Es werden nun beim Anlassen des Synchronmotors die Bürsten so verstellt, daß das

Feld im Stator der Synchronmaschine relativ zum Feld der gleichstromerregten Pole etwas verschoben ist. Dadurch entsteht bekanntlich ein Drehmoment, welches das Polsystem so zu bewegen trachtet, daß es mit der Richtung des Ständerfeldes zusammenfällt; es verdreht sich also der Rotor des Synchronmotors um einen Winkel α. Gleichzeitig verdreht sich aber auch der damit fest gekuppelte Rotor R₂ ίο des Periodemimformers und somit auch das Spannungssystem am Kollektor K. Diese Verdrehung des Spannungssystems bedingt aber wiederum eine Verdrehung des Ständerfeldes des Synchronmotors um denselben Winkel a.

Es verdrehen sich also Läufer und Ständerfeld des Synchronmotors gleichzeitig um denselben Winkel α; die Phasenverschiebung zwischen dem Ständerfeld und dem Läufer des Synchronmotors bleibt also bestehen. Das Drehmoment bleibt demnach dauernd aufrechterhalten, der Synchronmotor läuft an. Zweckmäßig wird man nun beim Anlauf die Bürsten an K so verstellen, daß der Synchronmotor so anläuft, daß sich R₂ entgegen der Drehrichtung von A₂ dreht. Es läuft dann, da die relative Umdrehungszahl von A₂ gegenüber R₂ der festen Netzfrequenz entsprechen muß, A₂ langsamer und bleibt schließlich gänzlich stehen, wenn R₂ und mithin der Rotor des Synchronmotors die synchrone Drehzahl erreicht haben. Aus der" Lage, in welche sich hierbei A₂ einstellt, läßt sich dann die gegenseitige Verdrehung der Spannungssysteme an S₂ und K feststellen. Bei einer bestimmten Lage von A₂ sind die beiden Systeme miteinander in Phase. In diesem Augenblick kann der Synchronmotor II unmittelbar und ohne irgendeine Hilfsvorrichtung an das Netz gelegt werden.

Die angegebene Einrichtung ist nicht nur als Anlaßanoudnung verwendbar. Vielmehr ist mit ihrer Hilfe auch ein außersynchroner Betrieb des Synchronmotors möglich. Charakteristisch für diesen Betrieb ist die mit Hilfe der Bürsteneinstellung an K erfolgende feste Einstellung des an den Synchronmotor angelegten Spannungssystems relativ zu den Polen des Synchronmotors. Es kann also mit Hilfe der Bürsteneinstellung an Jf der PoI-radwinkel im Diagramm des Synchronmotors (Winkel zwischen der angelegten Spannung und der Feldachse der Pole) einreguliert werden. Es kann auch durch Verstellung dieses Winkels Stromauf nähme und Drehmoment verstellt werden, wodurch sich wiederum die Drehzahl ändert. Vergrößert man z. B. bei einer bestimmten Last den Polradwinkel, so vergrößert sich plötzlich die Stromaufnahme und das Drehmoment. Infolge des gestiegenen Drehmoments läuft die Maschine schneller, wobei die Frequenz des Stromes steigt. Infolge der hierdurch bewirkten Steigerung des Blindwiderstandes fallen nun bei steigender Tourenzahl Stromaufnahme und Drehmoment, bis zwischen entwickeltem Drehmoment und Lastdrehmoment Gleichgewicht besteht. Wie hieraus ersichtlich ist, steigt das Drehmoment bei fallender Tourenzahl. Das Aggregat besitzt also Reihenschlußcharakteristik. Bei Änderung der Tourenzahl und entsprechender Änderung der Frequenz am Kollektor K ändert sich das Verhältnis von Blindwiderstand zu Wirkwiderstand, ferner ändert sich infolge der Drehzahländerung auch die induzierte Spannung. Zur Aufrechterhaltung eines wirtschaftlichen Leistungsfaktors ist deswegen bei Änderung der Drehzahl auch eine Änderung der Erregung erforderlich.

Mit Hilfe der im vorhergehenden beschriebenen Einrichtung läßt sich auch das Anlassen von Einphasen-Synchronmotoren bewerkstelligen, falls beim Anlassen der Maschinensatz entlastet wird und die Reibung an der Welle des Periodenumformers und des Synchronmotors so klein ist, daß beim Einschalten des Ständers A₂ nicht nur dieser, sondern in entgegengesetzter Richtung auch der Läufer R₂ anläuft, so daß beim Einschalten der Gleichstromwicklung von R₂ das Aggregat bereits eine solche Drehzahl bzw. kinetische Energie besitzt, daß bei nachfolgendem Einschalten der Statorwicklung des Synchronmotors das Polrad des Synchronmotors durch die Totpunktlagen des Drehmoments des dann auftretenden pulsierenden Wechselfeldes hindurchkommt.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Anlassen von Synchronmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer des Motors mit dem gleichstromerregten Läufer eines Periodenumformers gekuppelt ist, dessen frei drehbarer Ständer eine Wicklung trägt, die über eine der Netzphasenzahl entsprechende Zahl von Schleifringen vom Netz gespeist wird und über einen Kollektor mittels verdrehbarer Bürsten mit der Ständerwicklung des anzulassenden Motors in Verbindung steht.

2. Verfahren zur Drehzahlregelung von Synchronmotoren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bürstenverschiebung des Umformers bei gleichzeitiger Regelung der Motorerregung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen