DE613046C - Verfahren zur Regelung der Drehzahl von laeufergespeisten Drehstromnebenschlussmotoren mit doppeltem Buerstensatz mittels abwechselnder Reihen- und Parallelschaltung derStaenderwicklung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
10. MAI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M613 KLASSE 21 d ² GRUPPE 39

21 d'² S 88. Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 18. April

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

der Ständerwicklung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Februar 1930 ab

Zur Erweiterung des Regelbereichs der Drehzahl von läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren mit doppeltem Bürstensatz ist es bekannt, an der Ständerwicklung eine abwechselnde Reihen- und Parallelschaltung vorzunehmen. Die beispielsweise je Phase aus zwei Teilen bestehende Ständerwicklung ist zunächst bezüglich dieser Teile hintereinandergeschaltet, und die Drehzahl kann mittels Bürstenverschiebung auf einen bestimmten unter- oder übersynchronen Wert gebracht werden, dessen Größe durch die am Kommutator maximal abgreifbare Spannung festgelegt ist. Soll nun die Drehzahl auf einen vom Synchronismus noch mehr abweichenden Betrag eingestellt werden, dann werden die beiden Teile der Ständerwicklung zueinander parallel geschaltet, so daß die am Kommutator abgegriffene und der Ständerwicklung zugeführte Regelspannung nunmehr gegenüber der Reihenschaltung der Wicklungsteile eine doppelt so große Drehzahlreglung ermöglicht.
Abb. ι der Zeichnung veranschaulicht in einem Diagramm die Änderung der Drehzahl in Abhängigkeit von dem Bürstenwinkel α. Die Drehzahl η ist dabei als Ordinate in Prozenten der synchronen Drehzahl aufgetragen.

Die Kurve I gibt die Drehzahl bei Hintereinanderschaltung der einzelnen Teile der Standerwicklung an. Man gieht, daß bei einer Bürstenverschiebung von 90 ° gegenüber der Nullstellung die Drehzahl z. B. auf den halben oder 1,5 fachen Wert der synchronen Drehzahl gebracht werden kann. Schaltet man hingegen die Teile der Ständerwicklung zueinander parallel, so ergibt sich die Regelkurve II, bei der unter sonst gleichem Umstand die Drehzahl zwischen dem Wert Null und der doppelten synchronen Drehzahl liegt. 4<>

Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß man bei der Erweiterung des Drehzahlregelbereichs durch Umschaltung der Ständerwicklung zunächst die Drehzahl auf den synchronen Wert zurückregeln und nach ⁴S der Umschaltung vom Synchronismus aus auf den gewünschten, vom Synchronismus noch stärker abweichenden Wert einregeln muß. Denn würde man die Umschaltung bei einem vom Synchronismus stärker abweichenden Wert der Drehzahl vornehmen, so ergäbe sich — abgesehen von einem starken Stromstoß — auch eine stoßweise Änderung der Drehzahl, die in vielen Fällen mit Rücksicht auf eine Störung an> der angetriebenen Arbeitsmaschine unzulässig ist

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Woldemar Lemmerich in Berlin-Charlottenburs

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, in einem Drehstromreihenschlußmotor die Ständerwicklung von Stern auf Dreieck bzw. umgekehrt umzuschalten und gleichzeitig die Bürsten selbsttätig durch einen Hilfsmotor so zu verschieben, daß die neue Bürstenstellung der neuen Schaltung der Ständerwicklung entspricht und dadurch das Auftreten übermäßiger Ströme vermieden ίο wird. Eine derartige Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Bürstenverschiebung verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch nimmt. Während dieser Zeit kann entweder ein Absinken der Drehzahl des Motors eintreten oder es tritt, wenn man die Umschaltung der Ständerwicklung rasch vornimmt, ein Stromstoß auf; da nach Beendigung der Ständerwicklungsumschaltung die Bürsten noch nicht die neue entsprechende Stellung erreicht haben. Bei dem vorliegenden Verfahren zur Regelung der Drehzahl \*on läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren mit doppeltem Bürstensatz wird dieser Nachteil vermieden. Es wird dabei von einer abwechselnden Reihen- und Parallelschaltung der Ständerwicklung des Motors unter Anpassung der Bürstenstellung an die durch die Umschaltung der Ständerwicklung bedingte neue Drehzahl Gebrauch gemacht. Erfindungsgemäß werden bei der Umschaltung der Ständerwicklung des Motors gleichzeitig die Verbindungen zwischen, der Ständerwicklung und den Kommutatorbürsten derart umgeschaltet, daß die vom Kommutator der Ständerwicklung zugeführte Spannung annähernd dieselbe Änderung erfährt wie die in der Ständerwicklung induzierte Spannung durch die an ihr vorgenommene Reihen- bzw. Parallelschaltung. Im Gegensatz zu den bekannten geschilderten Regelverfahren kann die Umschaltung der Verbindungen zwischen der Ständerwicklung und den Kommutatorbürsten ebenso rasch vorgenommen werden wie 'die Umschaltung der Ständerwicklung selbst, so daß weder ein Absinken der Drehzahl noch auch ein Drehmoment bzw. Stromstoß während der Umschaltung eintreten kann. Es ist also vor und nach der Umschaltung der Ständerwicklung die am Kommutator abgegriffene Spannung in ihrer auf die Drehzahl einwirkenden Komponente gleich der Gegenspannung in der Ständerwicklung, so daß ein Drehzahlsprung und außerdem ein Stromstoß nicht entstehen kann. Dies drückt sich in dem Diagramm der Abb. 1 durch eine parallele Verschiebung der Kurve II aus. Das Diagramm der Abb. 2 bringt dies zur Anschauung. Nachdem die Drehzahl gemäß der Kurve I auf den niedrigsten Wert entsprechend dem Punkte A herabgeregelt ist, wird einerseits die Ständerwicklung auf die Regelkurve II und im Verhältnis 1:2 umgeschaltet, anderseits aber auch die Größe der Kommutatorspannung derart geändert, so daß also ohne Stoß.durch weitere Bürstenverschiebung die Drehzahl fortlaufend noch weiter unter den Punkte bis auf Null herabgeregelt werden kann. Die Kommutatorspannung wird dazu um 60° in der Phase verschoben, was in Abb. 2 durch 6o°ige Verschiebung der Kurve II gegenüber der Kurve I zum Ausdruck gebracht ist. Die 6o°ige Verschiebung ist dadurch bedingt, daß die Drehzahl eine Koisinusfunktion des Bürstenwinkels α darstellt und der Punkt A der Kurve I der halben synchronen Drehzahl entspricht, und daß anderseits der Kosinus von 60° gleich 7₂ ist.

Für den Fall, daß die Ständerwicklung im Verhältnis 1 : 2 umgeschaltet wird, kann man die Umschaltung der Verbindungen zwischen der Ständerwicklung und dem doppelten Bürstensatz in besonders zweckmäßiger Weise derart durchführen, daß die Verbindungen der Ständerwicklung zu dem einen Bürstensatz und die zu dem zweiten miteinander vertauscht werden und daß außerdem innerhalb der einzelnen Bürstensätze die Verbindungen zur Ständerwicklung miteinander cyklisch vertauscht werden, und zwar für den einen Bürstensatz im entgegengesetzten Sinne wie für den anderen.

Die Abb. 3 und 4 veranschaulichen diese Umschaltung; in Abb. 3 ist die je Phase aus zwei Teilen bestehende Ständerwicklung bezüglich dieser beiden Teile hintereinandergeschaltet, und es ergibt sich die Drehzahlkurve I in Abb. 2. In Abb. 4 sind die beiden Teile zueinander parallel geschaltet. Außerdem . sind die Verbindungen zu den beiden Bürstensätzen vertauscht, und die Verbindüngen innerhalb jedes Bürstensatzes sind cyklisch vertauscht.

Selbstverständlich kann man die Anordnung derart ausbilden, daß der Umschalter für die Ständerwicklung gleichzeitig auch die Umschaltungen zwischen der Ständerwicklung und den Bürsten vornimmt. Ebenso kann die ganze Umschaltung selbsttätig bewerkstelligt und in Abhängigkeit von irgendwelchen Betriebsvorgängen ausgelöst werden. Das neue Verfahren eignet sich insbesondere für Drehstromnebenschlußmotoren, die Papierkalander antreiben. Bei diesen ist für das Einziehen des Papiers eine besonders niedrige Drehzahl erforderlich, die mit Hilfe der geschilderten Umschaltungen hergestellt werden kann.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann der läufergespeiste Drehstromnebenschlußmotor als selbständiger Motor laufen; er kann aber auch in den Sekundärstromkreis einer Asynchronmaschine zwecks Drehzahl-

regelung eingeschaltet sein. In den Stromkreis seiner Ständerwicklung ist dabei die Sekundärwicklung der asynchronen Vorderinaschine eingeschaltet, während die Schleifringe des Nebenschlußmotors vom Netze, evtl. über einen regelbaren Transformator, gespeist werden. In diesem Falle kann man auch statt der S tänder wicklung des Nebenschlußmotors die Sekundärwicklung der asynchronen Vordermaschine umschalten. Auch hier läßt sich durch die Umschaltung der Bürstenanschlüsse am Nebenschlußmotor für die Drehzahl der asynchronen Vordermaschine der an Hand der Abb. ι und 2 der Zeichnung geschilderte Effekt erreichen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Regelung der Drehzahl von läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren mit doppeltem Bürstensatz mittels abwechselnder Reihen- und Parallelschaltung der Ständerwicklung unter Anpassung der Bürstenstellung an die durch die Umschaltung der Ständerwicklung bedingte neue Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umschaltung der Ständerwicklung gleichzeitig die Verbindungen zwischen der Ständerwicklung und den Kommutatorbürsten umgeschaltet werden, derart, daß die vom Kommutator der Ständerwicklung zugeführte Spannung annähernd dieselbe Änderung erfährt wie die in der Ständerwicklung induzierte Spannung durch die Reihen- bzw. Parallelschaltung.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Ständerwicklung im Verhältnis 1 :2 umgeschaltet wind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Ständerwicklung zu dem einen Bürstensatz und die zu dem zweiten miteinander vertauscht werden, und daß außerdem innerhalb der einzelnen Bürstensätze die Verbindungen zur Ständerwicklung miteinander cyklisch vertauscht werden, und zwar für den einen Bürstensatz im entgegengesetzten Sinne wie für den anderen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen