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Schützensteuerung für Induktionsmotoren mit durch die Läuferspannung
gesteuerten Schützen Die Erfindung betrifft eine Schützensteuerung für Induktionsmotoren.
Die bekannten Anlaßschützensteuerungen müssen entweder mit besonderen Hilfschaltern,
die als Spannungswächter oder Stromwächter bekannt sind, ausgerüstet werden, damit
ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Schützen, während des Andaßvorganges stattfinden
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schützensteuerung unter
Verwendung von möglichst wenig bewegten Teilen zu schaffen. Hierzu eignet sich am
besten die unmittelbare Erregung der Anlaßschützen durch die Läuferspannung, weil
diese bei Induktionsmotoren der Drehzahl verhältnisgleich verläuft, sich also als
Steuergröße unmittelbar eignet. Der Verwendung läuferstromerregter Anlaßschützen
steht aber der Nachteil entgegen, daß die Pulsationen des Wechselstromes, insbesondere
bei abnehmender Läuferfrequenz, das Arbeiten der Schützen beeinträchtigen.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird nach der Erfindung für die unmittelbare
Erregung der Schützen ein Teil des Läuferstromes in Gleichrichtern umgeformt. Die
Gleichrichter erzeugen einen nur wenig pulsierenden Erregerstrom, der ein richtiges
Arbeiten der Schützen gewährleistet, weil der entsprechende Magnetfluß das Schütz
auch bei einem geringen Wert des Erregerstromes zuverlässig festhält. Bei Anwendung
von Arbeitstromschützen wird z. B. auch bei niedriger Läuferspannung, also in der
Nähe des Synchronismus, ein gleichbleibender Kontaktdruck der Schützen erzielt.
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Es empfiehlt sich, Doppelwellengleichrichter anzuwenden. In erster
Linie können Trockengleichrichter, z. B. Kupferoxydgleichrichter, in der sogenannten
Grätzschaltung verwendet werden.
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Bei Verwendung von Ruhestromschützen, deren Kontakte in unerregtem
Zustande geschlossen und in erregtem Zustande geöffnet sind, kann durch unmittelbare
Anschaltung der Schützenwicklungen an die Läuferspannung ein ordnungsgemäßes Arbeiten
der Anlaßsteuerung erreicht werden, wenn man dafür Sorge trägt, daß die Schützen
vor dem Einschalten des Motors rechtzeitig geöffnet und damit ein Einschaltstromstoß
vermieden wird. Bei hochlaufendem Motor nimmt der Erregerstrom ab, die Ruhestromschützen
schließen also allmählich ihre Kontakte und damit den Anlaßwiderstand stufenweise
kurz.
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Bei Anwendung von Arbeitstromschützen, welche ihre Kontakte in erregtem
Zustand schließen, muß dagegen dafür gesorgt werden
daß das stufenweise
Schließen, der Schützen, welches einen zunehmenden Erregerstrom verlangt, trotz
der abnehmenden Läuferspannung eintritt. Zu diesem Zweck kann man sich erfindungsgemäß
einer Anordnung von induktiven, kapazitiven und Ohmschen Widerständen bedienen,
welcher ein mit zunehmender Motordrehzahl zunehmender Erregerstrom für die Arbeitstromschützen
entnommen werden kann, wenn sie an die Läuferspannung angeschlossen wird. Man kann
z. B. eine Anordnung, bestehend aus Induktivität und Kapazität in Parallelschaltung,
den Schützenwicklungen vorschalten und den von dieser Anordnung aufgenommenen Gesamtstrom
zur Erregung der Schützen benutzen. Sind die Größe der Kapazität und Selbstinduktion
so gewählt, daß die Frequenz, bei welcher ihre Wechselstromwiderstände gleich groß
sind, in. der Nähe der Läuferstillstandsfrequenz liebst, dann wächst der aufgenommene
Gesamtstrom gegen den Synchronismus hin an. Es ist auch möglich, eine Induktivität
mit einem Ohmschen Widerstand in Parallelschaltung mit gemeinsamer Induktivität
als Vorschaltdrossel anzuwenden, wobei der die Parallelinduktivität durchfließende
Strom ansteigenden Verlauf hat.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Fig. i bedeutet io einen Drehstromasynchronmotor, ii den Meisterschalter
mit den Stellungen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt. 12 und 13 sind die Ständerschützen
für Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt. 14 und 15 sind die Läuferschützen; 16 ist ein
induktiver Widerstand, 17 ein. Kondensator. 18 ist eine Doppelwellengleichrichteranordnung,
über die der Gesamtstrom fließt, welcher von der Anordnung 16, 17 aus dem Läufer
aufgenommen wird. ig ist eine zweite Gleichrichteranordnung, die über den Transformator
2o an das Netz angeschlossen ist und einen zusätzlichen Erregerstrom für die Schützenwicklungen
14 und 15 liefert. 21 und 22 sind die Anlaßwiderstände. 23, 24 sind regelbare Ohmsche
Vorschaltwiderst"ände für die Einstellung der Läuferschützen 14 und 15.
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Wenn der Meisterschalter ii in Stellung »Va gebracht wird, schließt
das Schütz 12 den Motor io für Vorwärtslauf an das Drehstromnetz an. Die Anordnung
16, 17 liegt dann an der vollen Stillstandsspannung des Läufers. Da die Kapazität
17 und die Induktivität 16 so bemessen sind, daß ihre Widerstände z. B. bei der
Stillstandsfrequenz des Läufers gleich groß sind, wird von der Anordnung nur ein
äußerst schwacher Strom aufgenommen, obwohl die Läuferspannung groß ist. Dieser
Strom wird . durch den Doppelwellengleichrichter 18 über die Schützenspulen 14 und
15 geleitet, reicht aber nicht hin, um den Anzug der Schützen zu bewirken. Wenn
der Motor nun hochläuft und sich die Läuferfrequenz vermindert, nimmt der Widerstand
der Induktivität 16 ab, der Widerstand der Kapazität 17 steigt dagegen an. Infolge
dieser Verstimmung wird nun trotz der sinkenden Läuferspannung ein zunehmender Strom
aus dem Läufer angenommen. Die Vorschaltwiderstände 23, 24 der Schützenspulen sind
so eingestellt, daß zunächst das Schütz 15 bei weiterem Anwachsen des Läuferstromes
das Schütz 14 anspricht und seine Kontakte schließt.
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Während sich unterhalb der synchronen Drehzahl der von der Anordnung
16, 17 aufgenommene Strom trotz sinkender Läuferspannung ständig vergrößert, beginnt
in der Nähe des Synchronismus dieser Strom wieder abzunehmen, weil die Läuferspannung
sehr gering wird. Dies ist in dem Schaubild Fig. 2 veranschaulicht, in welchem der
Gesamtstrom, der von der Anordnung 16, 17 aufgenommen wird, mit j. bezeichnet ist.
Mit J1 ist der von der Kapazität aufgenommene und mit J2 der von der Induktivität
16 aufgenommene Strom bezeichnet. Um auch in der unmittelbaren Nähe des Synchronismus
das ordnungsgemäße Arbeiten der Schützen zu gewährleisten, ist die zusätzliche Erregung
vom Netz über den Gleichrichter io vorgesehen, die erst bei geschlossenen Läuferschützen
zur Wirkung kommt, die aber zu gering ist, um bei geöffnetenSchützen, also großem
Luftspalt der Magnete, eine nennenswerte Zugkraft hervorzubringen.
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Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei für die Erregung
der Schützen eine andere Widerstandsanordnung, bestehend aus den Induktivitäten
25 und 26 und dem Ohmschen Widerstand27, verwendet ist. Die Induktivität25 ist so
groß gewählt, daß sich der Stromkreis der Anordnung trotz des Ohmschen Widerstandes
27 im wesentlichen wie ein induktiver Stromkreis verhält. Infolgedessen ist der
Gesamtstrom J"-, der von der Anordnung aufgenommen wird, während des ganzen Anlaßvorganges
fast konstant, wie im Diagramm Fig. 4 veranschaulicht ist. Der Zweigstrom J1, der
deri Ohmschen Widerstand 27 durchfließt, wird mit abnehmender Läuferspannung abnehmen.
Bei Läuferstillstand wird dagegen der größte Teil des Stromes durch den Ohmschen
Widerstand 27 fließen, durch den die Induktivität 26 enthaltenden Stromzweig dagegen
nur ein verhältnismäßig schwacher Strom J2. In dem Maße, wie die Läuferspannung
sinkt, wird sich der Zweigstrom 1, vergrößern und schließlich einen maximalen
Wert annehmen, bevor er in unmittelbarer Nähe des Synchronismus infolge der sehr
geringen Läuferspannung absinkt. Der Strom J2 wird zum Erregen der Schützenwicklungen
14 und 15 verwendet und durch den Doppelwellengleichrichter 28 gleichgerichtet.
Die Anlaßschützen sind wie früher durch regelbare Vorwiderstände 23, 24 auf verschiedene
Ansprechströme
eingestellt und aus dem gleichen Grunde wie im vorigen
Ausführungsbeispiel über einen zweiten Gleichrichter zg zusätzlich erregt.