DE637078C - Anlasseinrichtung fuer Asynchronmaschinen, insbesondere dreiphasige Kurzschlussmotoren, und asynchron anlaufende Synchronmaschinen - Google Patents

Description

• Anlaßeinrichtung für Asynchronmaschinen, insbesondere dreiphasige Kurzschlußmotoren, und asynchron anlaufende Synchronmaschinen Bekanntlich bietet das Anlassen größerer Asynchronmaschinen besondere Schwierigkeiten. Hieran sind zwei Umstände schuld; einmal muß man eine bestimmte Leistung im Läufer der Asynchronmaschine vernichten, wenn das Moment erheblich sein soll, außerdem ist eine genügende Spannung aufzubringen, da das- Moment mit dem Quadrat der Spannung sinkt oder steigt. Alle bekannten Anlaßverfahren besitzen gewisse Nachteile. Wird die Asynchronmaschine mit Hilfe von Schleifringen im Läufer angelassen, so ist zwar das magnetische Feld der Maschine infolge der günstigen Phasenverschiebung der Läuferströme im Läufer noch verhältnismäßig groß, auch ist die Wärmeentwicklung im Läufer in außen angeschlossene Widerstände verlegt, aber man hat dann Schwierigkeiten mit Kontaktapparaten, Schleifringen und Bürsten, die bei großen Maschinen nicht billig sind und viel Wartung kosten. Verwendet man, um die letzteren Schwierigkeiten zu umgehen, Kurzschlußmotoren, so besitzt der Anker in der Regel nicht genügende Wärmeabgabefähigkeit, außerdem wird durch die größere Phasenverschiebung der Ströme des Läufers das Feld im Läufer selber geschwächt.
• Diese Nachteile werden dann vermieden, wenn man eine niedrige Frequenz zum Anlassen verwenden kann. Es ist nämlich alsdann die im Läufer zu entwickelnde Wärmemenge entsprechend der Frequenz niedriger, so daß in der Regel die Wärmeabgabefähigkeit eines Kurzschlußmotors.ausreicht.. Man könnte dann alle Asynchronmaschinen als Kurzschlußankermaschinen ausführen.
• Die normale Elektrotechnik bietet nun aber nur umständliche Mittel, die Niederfrequenz .hervorzubringen und sie von geringen Werten bis zu der Frequenz, an die der Motor schließlich angelegt werden soll, zu steigern. Beispielsweise werden je nach der Größe der .zu betreibenden, Wechselstrommaschine verhältnismäßig umfangreiche Maschinensätze benötigt; deren betriebssichere Wartung eine gute Schulung des Bedienungspersonals voraussetzt. Es ist ferner die Möglichkeit zu berücksichtigen, daß bei Wechselstrommaschinen, die mit allmählich ansteigender Frequenz anlaufen sollen, das magnetische Feld bei niederer Frequenz beträchtlich- erhöht werden kann, um hierdurch das Anlaßmoment bedeutend zu vergrößeren. Zu der Regelung der Spannung der zu betreibenden Maschine während* des Anlaßvorganges in dem vorgenannten Sinn werden beispielsweise Regeltransformatoren benötigt, so daß die Anlagekosten. durch diese zusätzlichen Teile bedeutend erhöht werden. Die vorgenannten Nachteile beim Anlassen von Wechselstrommaschnen werden nun gemäß der' vorliegenden Erfindunz durch Umrichter besteht, der so gesteuert wird, daß nicht nur die Frequenz von Null beginnend auf einen gewissen Wert, beispielsweise den Betriebswert, gesteigert wird, sondern auch die Anlaßspannung auf einen dem verlangten Drehmoment entsprechenden Wert geregelt wird. Derartige Umrichter bestehen aus gas-oder dampfgefüllten, Entladungsgefäßen, die so gesteuert werden, daß durch sie unmittelbar aus einm Wechselstrom bestimmter Frequenz ein Wechselstrom beliebiger Frequenz erzeugt wird. Die Steuerung von derartigen Entladungsgefäßen wird beispielsweise derart vorgehommen, daß mit Hilfe von den Steuerorganen aufgedrückten regelbaren Zündspannungen die einzelnen Entladungsstrecken zu bestimmten Zeiten derart' stromdurchlässig gemacht werden, daß die von den einzelnen Entladungsstrecken abgegebenen- - Stromteilstücke aneinandergereiht den Wechselstrom der gewünschten Frequenz ergeben. Es ist an sich gleichgültig, auf -welche Weise -die-Beaufschlagung der Steuergittei mit den entsprechenden Zündspannungen erfolgt, beispielsweise auf rein. elektrischem Wege durch Überlagerung mehrerer Regelspannungen oder durch mechanische Kontaktvorrichtungen, denen eine bestimmte Umlaufzahl gegeben wird. -Es- können ferner bei der Umrichteranordnung alle die iMäßnaliinen Verwendung finden, die darauf hinzielen, der Umrichteranördnung Ströme einer beliebigen Kurvenform zu entnehmen. Gleichzeitig mit der Frequenzregelung des derUmrichteranordnung entnommenen Wechselstromes erfolgt jedoch bei der Einrichtung gemäß der Erfindung eine Spannungsregelung des -erzeugten Wechselstromes derart, daß diese einen dein verlangten- Drehmoment während des Anlaßvorganges entsprechenden Wert aufweist.
• Durch die Einrichtung gemäß der -Erfindung wird also zum Anlassen der Maschine mit einer gewissen niedrigen Frequenz, die dem Aufbau des Motors entsprechend zu wählen ist, begonnen, während entsprechend der Wärmeabgabefähigkeit des Motorankers die Spannung erhöht wird, so daß der Motor mit einem gegen sein normales Feld erhöhten Feld anfährt. Aüf diese Weise kann erreicht werden, daß ein normaler Kurzschlußankermotor nicht wie bis jetzt nur das etwa t1/2fache Drehmomnent erzielt, sondern daß er das drei- bis vierfache Drehmoment hervorbringen kann. Alsdann wird, wie vorbemerkt, durch einen Taktgeber für die Gittersteuerung der asynchronen Umrichteranordnung hierauf die Frequenz erhöht und gleichzeitig die des Motors nicht überschritten wird. Der Motor wird nunmehr allmählich in den Bereich der Frequenz kommen, für die er gebaut ist, und kann schließlich bei einer gewissen Annäherung an diese Frequenz auf die unmittelbare Speisung des Motors aus dem Wechselstromnetz umgeschaltet werden.
• Da man zur Erzeugung eines Einphasen-Wechselstromes gewünschter Frequenz mit Hilfe eines asynchronen Umrichters bereits zwei Entladungsgefäße benötigt, so kann in Fortentwicklung der vorstehenden Erfindung die Zahl der für den genannten Zweck notwendigen Entladungsgefäße dadurch niedrig gehalten werden, daß man den anzulassenden Motor beim Anfahren als Zweiphasenmaschine betreibt. Dies ist die kleinste Phasenzahl, durch die man ein einigermaßen reines Drehfeld- erhält; doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Sie ermöglicht es auch, da man eben große Drehmomente erhält, den Motor einphasig unter Zuhilfenahme einer aus Kapazität und Selbstinduktion gebildeten Hilfsphase anzulassen. Im Fall des einphasigen Anlassens liegen die beiden Klemmen der asynchronen Umrichteranordnung, denen- der erzeugte Wechselstrom beliebiger Frequenz entnommen wird, an zwei Klemmen der Maschine, während die dritte Klemme und der Nullpunkt der Maschine an die Hilfsphase angeschlossen sind. Bei zweiphasigem Anlassen sind, wie vorbemerkt, zwei einphasige Umrichteranordnungen notwendig, wobei die eine Umrichteranordnung an zwei Klemmen der Maschine und die andere Umrichteranor dnung an der dritten Klemme und dem Nullpunkt der Maschine angeschlossen sind. Bei derartigem Anschluß der Umrichteränordnung an die zu betreibende Maschine, d. h. also bei einer Anordnung, bei der ein besonderer Sekundärtransformator der Umrichteranordnung nicht benötigt wird, sondern die Wicklungen der Maschine diesen Sekundärtransformator ersetzen, ist es vorteilhaft, die zwischen das speisende Netz und die Umrichteranordriung geschalteten Transformatoren (Primärtransformatoren) entsprechend den Windungszahlen oder Spannungen der Motorphasen zu bemessen. Als besonderer Vorteil der gemäß der Erfindung ausgeb.ildetenAnlaßeinrichtung ist zu nennen, daß derartige Anlagen auch aus der Ferne angelassen werden können, da zur Regelung des der Umrichteranordnung entnommenen Speisewechselstromes nur sehr kleine Steuerströme für die Steuerung der Umrichterentladungsgefäße benötigt werden.
• Um die Anlaßeinrichtung gemäß der Erfindung auch für Synchronmaschinen zur Anwendung bringen zu können, werden diese Maschinen mit einer Dampferwicklung versehen, mit deren Hilfe sie als Asynchronmaschinen bis zur Erreichung bzw. Annäherung der vorgeschriebenen Drehzahl bzw. Frequenzzahl anlaufen können.
• Soll bei der Erreichung der vorgeschriebenen Drehzahl die Wechselstrommaschine auf die unmittelbare Speisung derselben aus dem vorhandenen Wechselstromnetz umgeschaltet werden, wie dies wohl meistens bei Synchronmaschinen der Fall ist, so kann man diese; Umschaltung mit der Steuerung der asynchronen Umrichteranordnung in Verbindung bringen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anlaßeinrichtung für Asynchronmaschinen, insbesondere dreiphasigeKurzschlußmotoren, und asynchron anlaufende Synchronmaschinen, gekennzeichnet durch eine Umrichteranordnung, deren Entladungsgefäße so, vorzugsweise mit Hilfe von Gittern, gesteuert werden, daß nicht nur die Frequenz von Null beginnend auf einen gewissen Wert, beispielsweise den Betriebswert, gesteigert wird, sondern auch die Anlaßspannung auf einen dem verlangten Drehmoment entsprechenden Wert geregelt- wird. z. Anlaßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren in Einphasenschaltung mit Hilfsphase oder in Zweiphasenschaltung angelassen werden. 3. Anlaßeinrichtüng nach Anspruch r und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklungen unmittelbar zum Anlegen der Umrichteranordnung bzw. der Hilfsphasen benutzt werden, wobei die die Umrichteranordnung speisenden Transformatoren eine den W indungszahlen oder Spannungen' der Motorphasen entsprechende Bemessung aufweisen. q.. Anlaßeinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit Hilfe der schwachen Steuerströme für die Umrichteranordnung aus der Ferne gesteuert wird. 5. Anlaßeinrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung der Anlaßeinrichtung mit dem Taktgeber für die Steuerung der Umrichteranordnung derart verbunden ist, daß bei Erreichen einer gewissen höheren Frequenz die Umrichteranordnung selbsttätig abgeschaltet bzw. die anzulassende Maschine auf das vorhandene Wechselstromnetz umgeschaltet wird.