DE639092C

DE639092C - Verfahren zur Erweiterung des Drehzahlregelbereiches von staendergespeisten Drehstromnebenschlusskommutatormotoren in Sechsbuerstenschaltung

Info

Publication number: DE639092C
Application number: DEA72069D
Authority: DE
Inventors: Georg Guenner
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1933-12-17
Filing date: 1933-12-17
Publication date: 1936-11-28

Description

Der Regelbereich von ständergespeisten Drehstromnebenschlußkomrnutatormotoren ist gegeben durch die dem Läufer über Bürsten zugeführte Summenspannung. Diese Summenspannung setzt sich zusammen aus einer Spannung, welche einer im Ständer angeordneten Hilfswicklung entnommen ist, und der Sekundärspannung des primär vom Netz gespeisten Drehtransformators. Wenn bei dieto sen Motoren die Wicklungen, welchen die dem Läufer zugeführte Spannung entnommen wird, entsprechend einem übersynchronen Regelbereich von 50% ausgelegt werden, dann ergibt sich zwangsweise ein untersynchroner Regelbereich von etwa gleichfalls So°/₀. Diese Auslegungsart ergibt im allgemeinen erfahrungsgemäß mit Rücksicht auf gute Kommutierung die höchstzulässige übersynchrone Drehzahl.

Eine Vergrößerung des Regelbereiches im untersynchronen Gebiet läßt sich dadurch erreichen, daß entweder im Ständer- oder im Läuferkreis Widerstände zugeschaltet werden. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß der Motor bei kleinen Drehzahlen sein Nebenschlußverhalten verliert und infolgedessen zum Antrieb von verschiedenen Arbeitsmaschinen nicht mehr geeignet ist. Die zusätzlichen Verluste in diesen Widerständen ergeben auch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades.

Eine andere Möglichkeit, den Regelbereich zu erweitern, besteht darin, die Hilfswicklung und den Drehtransformator so auszulegen, daß die Summe der in ihnen induzierten Spannungen vergrößert wird. Dies bedingt jedoch meistens eine größere Type, und der so erhaltene Motor ist normalerweise schlecht ausgenutzt und ergibt im Hauptarbeitsbereich eine Verschlechterung des Wirkungsgrades. Die kleinen Drehzahlen werden meistens nur zur Vornahme von Vorbereitungsarbeiten und daher auch nur kurzzeitig benötigt.

Um besonders kleine Drehzahlen für kurzzeitige Vorbereitungsarbeiten zu erreichen, ist auch die Speisung des Drehstromnebenschlußkommutatormotors über einen besonderen Frequenzumformer für niedrige Periodenzahl angegeben worden. Dieses Verfahren erfordert aber außer dem Fequenzumformer auch noch besondere Vorrichtungen für die Umschaltung auf Netzfrequenz, so daß außer der umständlicheren Bedienung auch die Anschaffungskosten höher sind.

Nach der Erfindung wird der Drehzahlregelbereich von ständergespeisten Drehstromnebenschlußkommutatormotoren in Sechsbürstenschaltung, deren Läufer eine aus zwei

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

Georg Günner in Berlin-Siemensstadt,

Teilspannungen zusammengesetzte Summenspannung von außen zugeführt wird, dadurch erweitert, daß die von außen dem Läufer zugeführte Regelspannung an eine kleinere· Windungszahl gelegt wird, als der Duref^ messerspannung des Läufers entspricht. Dif a. kann dadurch geschehen, daß drei entsprechende Bürstenkabel von der Regulierwicklung abgeschaltet und die frei gewordenen Enden der Regelwicklung unmittelbar oder über Widerstände zum Sternpunkt verbunden werden. Die Summe" der Regelspannungen wirkt jetzt anstatt auf die Durchmesserspannung auf die Radialspannung des Läufers und verursacht damit eine Verdoppelung des Regelbereiches. Dieselbe Wirkung läßt sich auch in einer Sechsbürstenschaltung erreichen, wenn man die Summe der Regelspannungen anstatt an die Bürsten der Durchmesserspannung an die entsprechenden parallel liegenden Bürsten der Sehnenspannung legt. Es ist natürlich möglich, durch dieselben Maßnahmen auch den Regelbereich in der gleichen Größenordnung im übersynchronen Drehzahlberreich zu erweitern, so weit dies mit Rücksicht auf die Kommutierung zulässig ist. Da sich aber bei der Schaltung für den erweiterten Regelbereich in der Nähe der synchronen Drehzahl (dem Hauptarbeitsbereich des Motors) eine Verschlechterung des Wirkungsgrades ergibt, so ist es empfehlenswert, für diesen Drehzahlbereich durch Umschaltung die normale Sechsbürstenschaltung wiederherzustellen. Der große Vorteil der Erfindung besteht nun darin, mit äußerst einfachen Mitteln den unteren und oberen Drehzahlbereich zu erweitern, aber für den Hauptarbeitsbereich den guten Wirkungsgrad des normal ausgelegten Motors zu behalten, gegenüber dem schlechteren Wirkungsgrad eines Motors, dessen Wicklungen für den erweiterten Regelbereich ausgelegt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abb. 1 und 2 dargestellt. Abb. 1 zeigt die Umschaltung eines Motors von der normalen Sechsbürstenschaltung auf die für die Erweiterung des Regelbereiches angewandte Dreibürstenschaltung. In Abb. 2 ist die Um-50. schaltung der Sechsbürstenschaltung von der Durchmesserspannung auf die Sektorspannung des Läufers gezeigt. In beiden Fällen läßt sich Drehzahl und Drehmoment durch-Einschalten von Widerständen in den Läuferkreis des Motors noch weiter herunterdrücken. In Abb. ι ist der Anschluß dieses Widerstandes gestrichelt angedeutet. In beiden Abbildungen ist die Ständerhauptwicklung des Motors mit a, die Hilfswicklung mit b, die Läuferwicklung des Motors mit c, die Lauferwicklung des Drehtränsformators mit d, die Ständerwicklung des Drehtransformators mit e, der Umschalter mit / und der in besonderen Fällen verwendete Widerstand mit g '-bezeichnet.

" ;'^Pie Wirkungsweise der Schaltung nach ;";Ä1ib. ι ist folgende:

f£'-''Für den erweiterten Regelbereich werden z. B. durch den Umschalter / die Bürstenkabei x₀, y₀ und .S₀ von den Anschlüssen X_x, y_x und Z_x der Ständerhilfswicklung getrennt und ' die Enden X_x, y_x und Z_x unmittelbar oder über den Widerstand g zum Sternpunkt verbunden. Die Bürstenkabel U₀, V₀ und W₀ bleiben unverändert mit der Ständerwicklung des Drehtransformators verbunden. In dieser Schalterstellung wirkt die geometrische Summe der Regelspannungen auf die Radialspannung anstatt auf die Durchmesserspannung des Motorläufers. Hieraus ergibt sich, daß in den äußersten Reglerstellungen für kleinste- und größte Drehzahl die Wirkung der Regelspannungen auf den Drehzahlbereich verdoppelt wird. Eine Änderung der Einstellung von Drehtransformator zur Bürstenbrücke ist dabei nicht erforderlich. Das Öffnen des Sternpunktes und das Umschalten der Bürstenkabel X₀, Y₀ und Z₀ kann bei beliebigen Reglerstellungen erfolgen, auch können die Phasen der Regelwicklungen b nacheinander vom Sternpunkt getrennt und mit den zugehörigen Bürstenkabeln verbunden werden, um eine stoßfreie Erhöhung der Drehzahl beim Übergang von der Dreibürstenschaltung auf die Sechsbürstenschaltung zu erreichen. Die Umschaltung kann auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Reglerstellung bzw. Bürstenstellung erfolgen.

Die Anordnung nach Abb. 2 arbeitet folgendermaßen :

Für den erweiterten Regelbereich werden durch den Umschalter f die Enden der Hilfswicklung des Motors und der Ständerwicklung -des Drehtransformators mit den Bürstenkabeln der Sehnenspannung verbunden. Es werden z. B. verbunden X_x mit V₀, [T₂ ^mit Z₀, Y_x mit W₀, V₂ mit X₀, Z₁ mit U₀ und W₂ mit Y₀. Die Enden der Reglerwicklungen liegen dadurch anstatt an der zugehörigen Durchmesserspannung an der phasengleichen Sehnenspannung, die der halben Durchmesserspannung entspricht. Der Regelbereich wird hier also in der gleichen Weise erweitert wie bei der Schaltung nach, Abb. 1. Auch die Umschaltung von der Setmenspannung auf die Durchmesserspannung kann bei jeder Reglerstellung erfolgen.

Die Wirkungsweise der Anordnung der Abb. 2 läßt sich auch dadurch erreichen, daß man zwei gigeneinander verdrehbare Bürstenbrücken verwendet. An der einen Bürstenbrücke sind dann die X₀-, Y₀- und Z₀-Bürsten

und an der zweiten Bürstenbrücke die U₀-, V₀- und PF₀-Bürsten anzuordnen. In der Drehtransformatorstellung für kleinste Drehzahl, bei der beide Regelvektoren sich in gestreckter Lage befinden, sind die beiden Bürstenbrücken so einzustellen, daß die Regelspannung jeder Phase an der zugehörigen Sehnenspannung des Läufers liegt. Durch Verdrehen der beiden Bürstenbrücken gegeneinander bis zur

ίο Stellung der zugehörigen Durchmesserspannung wird der Drehtransformator nicht verstellt; von hier ab werden beide Bürstenbrücken gemeinsam mit dem Drehtransformator zur weiteren Drehzahlsteigerung verschoben. Bei dieser Anordnung ist eine Umschaltung der Bürstenkabel nicht erforderlich, und die Drehzahlregelung erfolgt stetig über den ganzen Regelbereich.

Die Schaltungen und Anordnungen nach der Erfindung lassen sich bei allen bekannten Systemen der ständergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren verwenden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erweiterung des Drehzahlregelbereiches von ständergespeisten Drehstromnebenschlußkommutatormotoren in Sechsbürstenschaltung, deren

.30 Läufer eine aus zwei Teilspannungen zusammengesetzte Summenspannung von außen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen dem Läufer zugeführte Regelspannung an eine kleinere Windungszahl gelegt wird, als der Durchmesserspannung des Läufers entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Summenspannung über sechs oder mehr Bürsten dem Läufer des ständergespeisten Drehstromnebenschlußkommutatormotors zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß drei Bürstenkabel (beispielsweise X₀, F₀ und Z₀) von der Regelspannung abgeschaltet und die frei gewordenen Enden (X₁, F₁, Z₁) der Regulierwicklung zum Sternpunkt verbunden werden, wodurch die Summe der Regelspannungen anstatt auf die Durchmesserspannung auf die Radialspannung des Läufers wirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die frei gewordenen Enden (X₁, Y₁₁Z₁) der Regulierwicklung über Widerstände zum Sternpunkt verbunden werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung¹ von der Dreibürstenschaltung auf die Sechsbürstenschaltung für die einzelnen Phasen nacheinander erfolgt

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summenspannung der Regulierwicklung statt an die Bürstenkabel der Durchmesserspannung an die parallel liegenden Bürstenkabel der Sehnenspannung gelegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Regelspannungen in jeder Phase über einen Widerstand an die Bürstenkabel der Sehnenspannung gelegt wird.

7. Schaltung zur Ausübung der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch- gekennzeichnet, daß die Umschaltungen zwangsläufig und selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehtransformatorstellung bzw. von der Bürstenstellung erfolgen.

S. Schaltung zur Ausübung der Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Umschaltung durch Schaltapparate zwei gegenläufige Bürstenbrücken angeordnet sind, von denen die eine die U₀-, V₀-, W₀- und die andere die X₀-, F₀-, Z₀-Bürsten erhält, so daß die Drehzahl im erweiterten und normalen Regelbereich stetig geregelt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen