DE584241C

DE584241C - Einrichtung zum selbsttaetigen Anlassen von Induktionsmaschinen

Info

Publication number: DE584241C
Application number: DEA63025D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gustav Reinhardt
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-08-09
Filing date: 1931-08-09
Publication date: 1933-09-16

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Induktionsmaschinen Es sind bereits verschiedene Anordnungen zum Steuern von Asynchronmotoren oder anderen Wechselstrommaschinen mittels gittergesteuerterEntladungsgefäße bekanntgeworden. Entweder betreffen sie Drehzahlregelungen oder Anlaßsteuerungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Induktionsmaschinen mittels gittergesteuerter Entladungsgefäße, vorzugsweise mit Dampf-oder Gasfüllung. Erfindungsgemäß wird den Gitterkreisen eine Steuerwechselspannung zugeführt, deren Phase mit Hilfe frequenzabhängiger Scheinwiderstände verändert wird. In sehr einfacher Weise läßt sich dies mittels einer Brückenanordnung durchführen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i der Zeichnung dargestellt. An das primäre Drehstromnetz i ist die Ständerwicklung 2 des Asynchronmotors angeschlossen. Zwischen die freien Enden der Läuferwicklung 3 sind Paare von gegensinnig parallel geschalteten Entladungsgefäßen 4', 4", 5'. 5", 6', 6" eingefügt. Parallel zu den Entladungsgefäßen liegt eine Brückenschaltung, von welcher zwei Zweige Drosselspulen 7 und 8 enthalten, während in die beiden anderen Zweige ein Ohmscher Widerstand 9 und eine weitere Drosselspule io eingeschaltet sind. Zwischen die Verbindungspunkte der Drosselspulen 7 und 8 einerseits und des Widerstandes 9 und der Drosselspule io anderseits (im folgenden Äquipotentialpunkte genannt) ist die Primärwicklung eines Transformators ii eingeschaltet,, welcher zwei Sekundärwicklungen besitzt, die in den Gitterkreisen der-beiden Entladungsgefäße 6', 6" liegen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung soll an Hand der Abb. 2 bis 4 erläutert werden. In dieser Abbildung ist mit A die an den Eingangspunkten der Brückenschaltung liegende Spannung bezeichnet, welche gleichzeitig die Anodenspannung für die Entladungsgefäße 6' und 6" bildet. Die Spannungsabfälle längs der Scheinwiderstände 7 bis io sind in Abb. 2 ebenfalls mit 7 bis io bezeichnet, die Spannung zwischen den beiden Äquipotentialpunkten der Brücke dagegen mit G. Es sei zunächst vorausgesetzt, daß die Ständerwicklung 2 der Induktionsmaschine gerade an Spannung gelegt worden sei und daß der Läufer 3 daher sich noch in Ruhe befindet. In dem Läufer wird dann eine Spannung induziert, deren Frequenz gleich der Frequenz des Netzes i, welches den Ständer der Synchronmaschine speist, ist. Die Spannungsabfälle längs der Scheinwiderstände g und io in der Brückenschaltung sowie die zwischen den Äquipotentialpunkten der Brücke auftretende Spannung ist dann in der Abb. 2 durch die Vektoren g', io', G' gegeben. Bei hoher Frequenz ist nämlich der Scheinwiderstand der Drosselspule io verhältnismäßig groß, derjenige des Ohmschen Widerstandes 9 dagegen klein. Die rechtwinklig geometrische Summe der Spannungsabfälle, welche gleich der Spannung längs der Drosselspulen 7 und 8 sein muß, teilt sich daher in der aus der Abb.2 ersichtlichen Weise auf. Die Phasenlage des Vektors G' ist dabei um nahezu i8o° gegenüber dem Vektor A der Spannung an den Eingangspunkten der Brücke verschoben. Der zeitliche Verlauf der Anodenspannung und der Gitterspannung innerhalb einer vollen Periode ist also der in Abb.3 dargestellte. In dieser Abbildung ist mit A wieder die Anodenspannung, mit G die Gitterspannung, welche mit der Spannung zwischen den Äquipotentialpunkten der Brücke 7 bis io phasengleich ist, bezeichnet. Die Phasennacheilung der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung beträgt nahezu 18o'. Dementsprechend wird innerhalb jeder positiven Halbperiode für jedes Gefäß die Zündkennlinie, die, wie in Abb. 3 der Einfachheit halber angenommen, mit der Nullinie der Anodenspannung zusammenfallen möge, erst kurz vor der Beendigung der jeweils positiven Anodenspannungshalbwelle geschnitten, und es kommt demgemäß nur während einer kurzen Zeit ein Strom durch die Entladungsgefäße zustande. Dieser Zeitraum ist in der Abb.3 durch Schraffur des entsprechenden Teiles der unter der Anodenspannungskurve A liegenden Fläche dargestellt. Sobald die Drehzahl des Läufers der Synchronmaschine nun einen endlichen Wert angenommen hat, vermindert sich die Frequenz der an den Eingangspunkten der Brückenschaltung liegenden Spannung, und demgemäß ändert sich auch die Phasenlage der zwischen den Äquipotentialpunkten der Brücke abgenommenen Gitterspannung. Zur Erläuterung sei ein Betriebszustand betrachtet, welcher in der Nähe der Nenndrehzahl des Läufers liegen möge. In diesem Fall ist die Frequenz der Läuferspannung außerordentlich klein geworden, der Spannungsabfall längs des frequenzabhängigen Widerstandes io ist ebenfalls sehr gering und derjenige längs des frequenzunabhängigen Widerstandes g entsprechend groß, da die rechtwinklig geometrische Summe beider Spannungsabfälle wieder gleich der Anodenspannung A sein muß. In der Abb.*2 sind diese Spannungsverhältnisse durch die Vektoren g" und io" veranschaulicht. Die Spannung zwischen den Äquipotentialpunkten der Brücke ist mit G" bezeichnet und besitzt, wie ersichtlich, gegenüber der Spannung A einen Phasenwinkel,. welcher gegen den Phasenwinkel von 18o' sehr klein geworden ist. Die diesem Betriebszustand entsprechende Darstellung, des zeitlichen Verlaufs von Anoden-und Gitterspannung zeigt die Abb. q.. Der Phasenwinkel zwischen der Gitter- und Anodenspannung ist gegenüber dem Betriebszustand der Abb.3 außerordentlich verkleinert, die Entladungsgefäße sind demgemäß fast während der vollen positiven Halbperiode leitend; die Durchlaßzeit ist wieder, wie bei Abb. 3, durch Schraffur angedeutet. Die Tatsache, daß die Größe des Anodenspannungsvektors A ebenfalls von der Drehzahl des Maschinenläufers abhängt, ist in der Abb. 2 nicht berücksichtigt. Streng genommen müßte für jede Drehzahl ein besonderes Spannungsdiagramm gezeichnet werden, bei welchem die Größe des Vektors A proportional der Drehzahl anzunehmen wäre.
Die Brückenschaltung kann beispielsweise auch in der Weise geändert werden, daß bei der Anordnung nach Abb. i der Ohmsche Widerstand 9 durch einen Kondensator ersetzt wird, desgleichen können natürlich auch die Drosselspulen 7 und 8 durch Ohmsche Widerstände ersetzt werden. Eine besonders starke Abhängigkeit des Phasenwinkels der Äquipotentialspannung gegenüber der Spannung an den Eingangspunkten ergibt sich, wenn die Brückenschaltung in zwei einander gegenüberliegenden Zweigen im gleichen Sinne von der Frequenz abhängige Scheinwiderstände, beispielsweise Drosselspulen, erhält, während in die beiden anderen Zweige Scheinwiderstände eingefügt werden, die zwar ebenfalls frequenzabhängig, aber dies im umgekehrten Sinne sind, also z. B. Kondensatoren.
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, nach Beendigung des Anlaßvorganges die Gefäße von Hand oder selbsttätig, z. B. mittels eines von einem Zentrifugalregler gesteuerten Schalters, kurzzuschließen.
Abgesehen von der Wechselspannung, die den Gitterkreisen zugeführt wird, können auch weitere Steuerspannungen den Gitterkreisen aufgedrückt werden, beispielsweise eine von der Drehzahl des Asynchronmotors abhängige veränderliche Gleichspannung, die mittels Tachometerdynamo erzeugt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Induktionsmaschinen mittels gittergesteuerter Entladungsgefäße, insbesondere solcher mit Dampf- oder Gasfüllung, dadurch gekennzeichnet, daß frequenzabhängige Scheinwiderstände im Läuferkreis angeordnet sind und durch die im Läuferkreis induzierte Spannung derart gespeist werden, daß eine in ihrer Phasenlage veränderliche Wechselspannung als Steuerspannung den Gittern der Entladungsgefäße zugeführt wird.
2. Einrichtung nach'Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brückenschaltung (7 bis io) vorgesehen ist, von welcher zwei einander gegenüberliegende Eckpunkte an die Läuferwicklung (3) angeschlossen sind und welche einen mit steigender Frequenz fallenden bzw. konstanten Scheinwiderstand und in Reihe damit einen konstanten bzw. mit steigender Frequenz wachsenden Scheinwiderstand enthält, während die beiden anderen miteinander in Reihe liegenden Zweige Scheinwiderstände enthalten, deren Beträge gleichmäßig von der Frequenz abhängig oder konstant sind, und daß von den beiden anderen Eckpunkten der Brückenschaltung gegebenenfalls über einen Transformator .(ii) die Gitterspannung abgenommen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brückenschaltung vorgesehen ist, von welcher zwei einander gegenüberliegende Eckpunkte an die Läuferwicklung (3) angeschlossen sind, während von den zwei anderen Eckpunkten gegebenenfalls über einen Transformator (ix) die Gitterspannung abgenommen ist, und daß die Brücke in zwei einander gegenüberliegenden Zweigen Scheinwiderstände enthält, deren Beträge im gleichen Sinne von der Frequenz abhängen, während die beiden anderen Zweige konstante Widerstände enthalten oder solche, die sich mit der Frequenz in umgekehrtem Sinne verändern.
4. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Gitterkreisen außer der phasenveränderlichen Wechselspannung weitere Steuerspannungen, beispielsweise eine von der Drehzahl der Induktionsmaschine abhängige veränderliche Gleichspannung, zugeführt werden.
5. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter vorgesehen sind, die nach Erreichung der Nenndrehzahl der Maschine oder bei Annäherung an dieselbe von Hand oderselbsttätig, beispielsweise mit Hilfe eines Zentrifugalkontaktes, geschlossen werden und die Entladungsgefäße überbrücken.