DE612200C - Schaltung fuer gemaess dem Verfahren nach Patent 542884 angelassene Asynchronmaschinen - Google Patents

Description

Das im Hauptpatent beschriebene Verfahren zum Anlassen von Asynchronmaschinen, die unter anderem im Betrieb durch Gleichstromzufuhr zum Läufer synchronisiert werden können, bezwecken die Erreichung hoher Kollektor- und Schleifringspannungen im Betrieb, die verbunden sind mit niedrigen Kollektor- und Schleifringströmen, wobei jedoch zulässige Stillstands-Spannungen an den Schleifringen erzielt werden. Beim Sekundärteil von im Betrieb mit Gleichstrom erregten Asynchronmaschinen (synchronisierten Asynchronmaschinen) ist es bekanntlich zweckmäßig, die Läuferschaltung so vorzunehmen, daß eine sogenannte Querfelddämpfung ermöglicht wird, um ein Pendeln der Maschine im Betrieb zu vermeiden. Diese Querfelddämpfung kann in bekannter Weise dadurch erzielt werden, daß ein Wicklungsteil, dessen Achse elektrisch senkrecht auf der Hauptfeldachse steht, in sich kurzgeschlossen wird. Die für Asynchronmaschinen übliche Sternschaltung des Läufers hat bei Speisung von einer Gleichstromerregermaschine (s. Abb. 1) bereits die gewünschte Querfeldwirkung. Die Speisung erfolgt hier bekanntlich so, daß eine Phase (I in Abb. 1) vom vollen Gleichstrom durchflossen wird, während die Phasen II und III je den halben Gleichstrom führen. Letztere beiden Phasen sind über die Schleifringe parallel geschaltet und ergeben, da ihre Wicklungsachse normal zur Hauptachse steht, die gewünschte Querfelddämpfung. Diese Schaltungsart wurde aus dem oben erörterten Grund bisher angewendet, obwohl sie für die Speisung mit Gleichstrom durchaus nicht die beste Kupferausnutzung ergibt und außerdem das Verhältnis von Erregerspannung zur Anlaufspannung noch ungünstiger liegt als z. B. bei einer zweiphasigen Rotorschaltung.

Im nachstehenden sollen nur für nach dem Verfahren gemäß dem Hauptpatent angelassene synchronisierte Asynchronmaschinen Schaltungen beschrieben werden, die gleichzeitig eine wirksame Querfelddämpfung ergeben.

Die Erfindung geht hierbei von den Läuferschaltungen der Ansprüche 3 und 4 des Hauptpatentes aus. Diese Schaltungen sind für Gleichstromerregung im Betrieb bestimmt und weisen das gemeinsame Merkmal auf, daß die Läuferwicklung in voneinander während des Anlaufs elektrisch getrennte Teile unterteilt wird.

Nach der Erfindung werden zweierlei Anordnungen zur Erzielung der gewünschten Wirkung im Zusammenhang mit den Anordnungen des Hauptpatentes getroffen. Die erste Gruppe von Anordnungen sieht die Parallelschaltung zweier Wicklungsteile, die in

der Querachse liegen, vor, die im Betrieb nur den halben Gleichstrom führen. Die andere Methode besteht darin, einen besonders' angezapften Wicklungsteil, der ebenfalls in der Querachse liegt, im Betrieb überhaupt kurzzuschließen. Dieser Wicklungsteil dient dann in der Hauptsache für die Ouerfelddämpfung und wird vom Betriebsstrom nicht oder nur teilweise durchflossen,
ίο Für die erste Gruppe dieser Anordnungen zeigen die Abb. 2 und 3 Ausführungsbeispiele. Die Schaltung der Abb. 2 entspricht grundsätzlich der Schaltung der Abb. 6 des Haupt- -patents. Der Anlaßteil der Läuferwicklung, weiche gemäß dem Hauptpatent eine zweiphasig verkettete Schaltung aufweist, besteht nunmehr gemäß Abb. 2 aus 3 Wicklungsteilen, 1-2, 3-4 und 5-6. Die Punkte 2, 3 und 6 sind zu einem Sternpunkt verbunden, so daß so an den Schleifringen Si, Sn, Sm die l/3-fache. Spannung der einzelnen Wicklungsteile auftritt.-Da jedoch erfindungsgemäß nur je ein Sechstel der ganzen Wicklung eine solche Anlaufphase bildet, ist die Anlaufspannung nur • 25 halb so groß als bei der bekannten Sternschaltung des Läufers. Im Betrieb werden die beiden Schleifringe vS"_; und Sm im Anlasser verbunden, so daß die parallel geschalteten Wicklungsteile 1-2. und 5-6 nur den halben Gleichstrom führen. Der Wicklungsteil 3-4 führt dagegen den ganzen Gleichstrom, ebenso die übrige Wicklung 7-8, die über die Schleifringe Siy, S_v im Anlasser einerseits mit der Anlaufwicklung und andererseits mit dem zweiten Pol der Erregermaschine verbunden wird. Abgesehen davon, daß also die erfindungsgemäße Schaltung bei gleicher Windungszahl nur die halbe Schleifringspannung wie die normale Sternschaltung im Stillstand ergibt (was eine Verdoppelung der Windungszahl bei gleicher Anlaufspannung ermöglicht, wodurch die Erregerspannung im gleichen Verhältnis hinaufgesetzt und der Kollektorstrom * auf die Hälfte herabgesetzt wird), wird noch eine weitere Verminderung des Kollektorstromes dadurch erzielt, daß nicht, wie bei einer normalen Sternschaltung, zwei Drittel der Wicklung parallel geschaltet sind und nur den halben Strom führen, sondern nur zwei Sechstel, während die übrigen vier Sechstel, also zwei Drittel der ganzen Wicklung, den vollen Erregerstrom aufnehmen.

Soll nun die Anlaufspannung noch weiter herabgesetzt werden bzw. die Windungszahl zwecks Erniedrigung des Kollektor- und Schleifringstromes noch höher hinauf gesetzt werden, so kann die nach dem gleichen Grundsatz aufgebaute Schaltung nach Abb. 3 zur Anwendung gelangen. Bei dieser wird statt des nach Abb. 2 verwendeten sechsten Teiles der Wicklung für eine Anlaufphase noch ein kleinerer Teil, z. B. ein Zwölftel, hierfür herangezogen. Als Anlaufwicklung kommen in. Betracht die Teile 1-2, 5-6 und 9-10, welche symmetrisch angeordnet sind und in der gezeichneten Weise miteinander und den übrigen Wicklungsteilen verbunden sind. An den Schleifringen Sj, S[_h S,„ tritt infolge der symmetrischen, um 120 elektrische Grade versetzten Anordnung der angeschlossenen Wicklungsteile · wieder die ]/ 3-fache Spannung eines solchen Teiles auf, die selbstverständlich im Verhältnis zur gewählten Größe dieser Wicklungsteile kleiner ist als bei der Anordnung nach Abb. 2. Wird z. B. nur je ein Zwölftel der gesamten Wicklung als Anlaßwicklung benutzt, so beträgt die Stillstandsspahnung nur etwa ein_;.Viertel, der bei normaler Sternschaltung auftretenden Spannung. Die in der gleichen Stromrichtung im Betrieb durchflossenen Wicklungsteile 3-4, 7-8, 11-12, die zum Anlassen nicht-benutzt werden, werden miteinander und mit dem Anlaß teil in der gezeichneten Weise hintereinandergeschaltet und der Endpunkt mit «inem Kontakt 8g einer Kurzschlußvorrichtung KV verbunden. Die zweite Hälfte der gesamten Wicklung ist wie früher gemäß dem Hauptpatent unmittelbar hintereinandergeschaltet. Der eine Endpunkt 13 ist mit dem Schleifring S_!V verbun- go den, an den der zweite Pol der Erregermaschine angeschlossen wird; der andere Endpunkt 14 wird im Betrieb mit Hilfe der Kurzschlußvorrichtung mit dem Endpunkt der ersten Wicklutigshälfte verbunden. Die Schleifringe S/, Sm sind im Betrieb miteinander verbunden; die parallel geschalteten Wicklungsteile 1-2, 9-10 ergeben die geforderte Querfelddämpfung. Mit Ausnahme dieser beiden Teile, die nur den halben Betriebsstrom führen, ist die ganze übrige Wicklung mit vollem Strom belastet, so daß hier die Kupferausnutzung eine sehr vollkommene ist. Die andere eingangs erwähnte Methode, nämlich die Heranziehung eines Wicklungsteiles hauptsächlich' für die Querfelddämpfung, erläutern die Abb. 4 und 5. Abb. 4 entspricht in der Hauptsache der Schaltung der Abb. 6 des Hauptpatentes. In dem Anlaßteil 1-2, 3-5 der Wicklung ist an den Punkt 4 ein Hilfsschleifring S₁₁ angeschlossen. Die Wicklungsachse von 4-5 liegt annähernd quer zur Haüptfeldachse. Dieser Teil kann nun sowohl der Anlaufwicklung angehören und auch zum Anlaufen mitbenutzt werden, wie hier angenommen, er kann.aber auch ebenso an die am Anlauf nicht beteiligte zweite Wicklungshälfte angeschlossen sein. In der Abb. 4 ist die Schaltung so eingezeichnet, daß der Wicklungsteil 4^5 der Anlauf wicklung angehört, so iao daß die beiden Anlaßphasen aus den Wicklungsteilen 1-2 und 3-5 gebildet werden. Der

Anlauf erfolgt in verketteter Zweiphasenschaltung, wie im Hauptpatent beschrieben. Nach dem Anlauf wird die Verbindung der Schleifringe S₁/, S₁₁₁ hergestellt. Die Erregermaschine ist im Betrieb an die Schleifringe S/ und S/y angeschlossen, der Punkt 4 der Wicklung, der an den Hilfsschleifring S_v angeschlossen ist, wird über diesen in der Betriebsstellung mit Sn ^un(i da mit 5 verbunden.

Hierdurch wird der Wicklungsteil 4-5 kurzgeschlossen, so daß er als Querfelddämpferwicklung wirkt. Eine Unsymmetrie in der Läuferspeisung durch Gleichstrom tritt dadurch nicht auf, da ja den in allen Abbildungen ausschließlich eingezeichneten Wicklungsoberlagen auf der diametral gegenüberliegenden Seite die entsprechenden Unterlagen zugehören. Für den Dämpferteil ist die Unterlage in der Abb. 4 angedeutet (4', 5'). Da diese nicht vom Erregerstrom durchflossenen Wicklungsteile in der Achse des Hauptfeldes liegen, ist der Entfall an Erregeramperewindungen vernachlässigbar klein und übt auf ■ die Größe der Gesamtamperewindungen keinen nennenswerten Einfluß aus. Es ist jedoch auch möglich, einen Teil des Betriebsstromes durch diesen Wicklungsteil hindurchtreten zu lassen, wenn man, wie in der Abbildung gestrichelt eingezeichnet, einen Parallelwiderstand W in die Verbindung zwischen dem Hilfsschleifring und dem parallel geschalteten Hauptschleifring einschaltet. In diesem Fall wird sich der Betriebsstrom zwischen dem Widerstand und der Dämpferwicklung aufteilen. Der Übergangswiderstand an den Schleifringen S„ und S^ stellt schon an sich einen derartigen Parallelwiderstand dar. Statt des Hilfsschleifringes kann auch, wie in Abb. 4a angedeutet, eine Kurzschlußvorrichtung in die Maschine eingebaut werden, welche die beiden Punkte 4 und 5 im Betrieb miteinander, gegebenenfalls auch unter Einschaltung eines Widerstandes W verbindet. Die Kurzschlußvorrichtung kann sowohl unabhängig als auch abhängig von der Anlasser-Verstellung betätigt werden.

Abb. 5 stellt die Anwendung des beschriebenen Grundgedankens auf die Schaltung nach Abb. 5 des Hauptpatents dar. 1-2 und 9-8 bilden die beiden unverketteten Wicklungsphasen für den Anlauf; die übrige Wicklung wird, wie im Hauptpatent erörtert, im Betrieb eingeschaltet. Die zur Anwendung gelangende Kurzschlußvorrichtung erhält aber nunmehr drei Kontakte, wodurch ermöglicht wird, den als Dämpferwicklung dienenden Teil der Wicklung 6-7 im Betrieb kurzzuschließen. Dieser Teil ist in der Schaltung der Abb. 5 zum Unterschied von der in der Abb. 4 gewählten Anordnung als Teil der nicht zum Anlauf dienenden Hälfte der Ankerwicklung angenommen, um die Anwendung bloß einer Kurzschlußvorrichtung zu ermöglichen. Auch hier ist der als Dämpferwicklung dienende Wicklungsteil in die Querrichtung zum Hauptfeld gelegt.

Wie aus vorstehendem ersichtlich, gestatten die Anordnungen der vorliegenden Erfindung bei jenen Schaltungen des Hauptpatents, bei denen nicht schon zwangsläufig bedingt durch die Schaltung selbst eine Querfelddämpfung erzielt wird, eine solche herbeizuführen unter Aufrechthaltung der nach dem Hauptpatent erzielten günstigen Verhältnisse in bezug auf die Anlaufspannung an den Schleifringen einerseits und die Erregungsverhältnisse im Betrieb andererseits.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung für gemäß dem Verfahren nach Patent 542 884 angelassene Asynchronmaschinen, deren Sekundärteil im Betrieb mit Gleichstrom gespeist wird, insbesondere nach Abb. 4 dieses Patents, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb von den im Anlauf verkettet eingeschalteten Wicklungsteilen (1-2, 3-4, 5-6, Abb. 2; 1-2, 5-6, 9-10, Abb. 3) zwei oder mehrere Wicklungsteile (1-2, 5-6, Abb. 2; 1-2, 9-10, Abb. 3), deren Achse annähernd senkrecht auf der Achse des Hauptfeldes steht, parallel, die übrigen Wicklungsteile dagegen in Reihe geschaltet sind.

2. Schaltung für gemäß den Ansprüchen 3 bzw. 4 des Hauptpatents angelassene Asynchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß besonders angezapfte Teile der Läuferwicklung, deren Achse annähernd auf der Hauptfeldachse senkrecht steht und die sowohl dem im Anlauf {4-5, Abb. 4, 4a) als auch dem nur im Betrieb eingeschalteten Teil (6-7, Abb. 5) der Wicklung angehören können, im Betrieb unmittelbar oder über einen Widerstand (W, Abb. 4, 4a und 5) kurzgeschlossen sind.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzgeschlossenen Wicklungsteile an Schleifringe (S _q, Sn, Abb. 4), die im Betrieb unmittelbar oder über einen Widerstand (W, Abb. 4) verbunden werden, oder an eine Kurzschlußvorrichtung (KV, Abb. 4a bzw. 5) angeschlossen sind, die gleichzeitig auch für die Umschaltung der Hauptwicklung herangezogen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen