DE646712C

DE646712C - Procedure for starting unloaded DC shunt motors

Info

Publication number: DE646712C
Application number: DES111098D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-09-24
Filing date: 1933-09-24
Publication date: 1937-06-19

Description

Es ist bekannt, daß Gleichstrommotoren beim Anlassen im allgemeinen nicht unmittelbar an die Netzspannung angeschlossen werden können, daß vielmehr Vorschaltwiderstände in den Ankerkreis geschaltet werden müssen, die während des Anlassens bzw. sobald der Motor seine Betriebsdrehzahl erreicht hat, kurzgeschlossen werden. Aufgabe der Erfindung ist es, im Ankerkreis mit einer einzigen Widerstandsstufe auszukommen, ohne daß dabei Nachteile für den Anlaßvorgang des Gleichstrommotors auftreten.It is known that DC motors generally do not start immediately can be connected to the mains voltage that rather ballast resistors must be switched into the armature circuit during starting or as soon as the motor has reached its operating speed must be short-circuited. Task of The invention is to get along with a single resistance level in the armature circuit, without that there are disadvantages for the starting process of the DC motor.

Verwendet man bei den üblichen Anlaßschaltungen nur eine einzige Widerstandsstufe im Ankerkreis, so stößt man bei der Bemessung dieses Widerstandes auf Schwierigkeiten. Macht man den Widerstand so groß, daß mit Sicherheit beim Anlassen der Ankerstrom nicht oder doch nur unbeträchtlich über den Nennwert der Maschine ansteigt, so erreicht der Motor bei eingeschaltetem Widerstand nur eine Drehzahl, die wesentlich unter der Betriebsdrehzahl liegt, und beim Kurzschließen des Widerstandes nimmt infolge des noch vorhandenen beträchtlichen Drehzahlunterschiedes der Motor einen unzulässig hohen Stromstoß auf. Macht man dagegen, um diese Nachteile zu vermeiden, den Widerstand kleiner, so wird zwar der Stromstoß beim Kurzschließen des Widerstandes vermindert, auf der anderen Seite kann dann aber die Bedingung der Begrenzung des Anlaßstromes nicht mehr erfüllt werden.Only a single resistor stage is used with the usual starting circuits in the anchor circle, one encounters difficulties in the measurement of this resistance. If you make the resistance so great that the armature current is certain when starting does not rise, or at least only insignificantly, above the nominal value of the machine, so achieved With the resistor switched on, the motor only has a speed that is significantly below the operating speed is, and when short-circuiting the resistance increases as a result of still existing considerable speed difference of the motor an impermissible high current surge. On the other hand, in order to avoid these disadvantages, resistance is used smaller, the current surge is reduced when the resistor is short-circuited, on the other hand, however, the condition of limiting the starting current can no longer be fulfilled.

Bei Gleichstromverbundmotoren, die allerdings unter Last anlaufen, sind Verfahren zur Beeinflussung der Stromaufnahme beim Anlassen bekannt. Bei diesen Motoren ist zunächst die Nebenschlußwicklung ganz abgeschaltet. Auf den Anker wirkt beim Anfahren lediglich das voll erregte Reihenschlußfeld, das nach .dem Einschalten der Nebenschlußwicklung gegebenenfalls geschwächt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen unbelasteten Gleichstromnebenschlußmotor untftr Zuhilfenahme eines nur einstufigen Anlaßwiderstandes anzulassen, ohne daß der Anlaßstrom unzulässige Spitzen aufweist.In the case of direct current motors that start up under load, methods are for Known influencing of current consumption when starting. With these engines is first the shunt winding completely switched off. When starting up, only the fully excited series connection field acts on the armature after switching on the shunt winding is weakened if necessary. task of the present invention is to provide an unloaded DC shunt motor with the aid of a single-stage starting resistor, without disrupting the starting current has impermissible peaks.

Erfindurigsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Motor mit geschwächtem Feld und eingeschaltetem Anlaßwiderstand angelassen wird und daß in der Nähe der Betriebsdrehzahl kurz vor dem Kurzschließen des Anlaßwiderstandes das Motorfeld auf seinen Betriebswert verstärkt wird. Während bei dem sonst üblichen Anlaßverfahren beim Schalten der Anlaßstufen ein plötzlicher Stromstoß eintritt, ist der Stromverlauf durch die Verstärkung des Motorfeldes kurz vor dem Kurzschließen des Anlaßwiderstandes fast völlig ohne unerwünschte Spitzen. Es wird nämlich der beim Kurzschließen der Anlaßstufe auftretende Stromstoß dadurch vermieden, daß die Differenz, welche zwischen der Netzspannung und der Ankerspannung vorhanden ist, durch die Erhöhung der induzierten Spannung des Ankers verkleinertAccording to the invention, this is achieved in that the motor with a weakened field and switched on starting resistor is started and that in the vicinity of the operating speed shortly before the starting resistor is short-circuited the motor field is strengthened to its operating value. While in the otherwise usual tempering process at Switching the starting stages, if a sudden current surge occurs, the current flow is through the strengthening of the motor field shortly before the starting resistor is short-circuited almost completely without unwanted peaks. It will be the one when shorting the Starting stage occurring current surge avoided that the difference, which between the mains voltage and the armature voltage is present by increasing the induced The anchor tension is reduced

wird. In dem Feldkreis des Motors kann zu dem Zweck ein Vorschaltwiderstand eingeschaltet sein, welcher so bemessen ist, daß der Gleichstrommotor bei eingeschalteter Wider-Standsstufe ein Drehzahl annimmt, die etwas über der Betriebsdrehzahl liegt. Kurz bev'<?j: der Anlaßwiderstand kurzgeschlossen wird,-wird, wie bereits erwähnt, zunächst der Vorschaltwiderstand im Erregerkreis kurzgeschlossen und dadurch das Feld des Motors erhöht. Zur Überwachung der Schaltmaßnahmen für die Widerstände im Anker- und Feldkreis wird zweckmäßig ein an der Ankerspannung des Motors liegendes Relais verwendet, welches als Waagebalkenrelais ausgebildet sein kann.will. For this purpose, a series resistor can be switched on in the field circuit of the motor be, which is dimensioned so that the DC motor with the resistor stage switched on assumes a speed that is slightly above the operating speed. Briefly bev '<? J: the starting resistor is short-circuited, -will, as already mentioned, first be the series resistor short-circuited in the excitation circuit, thereby increasing the field of the motor. For monitoring the switching measures for the resistances in the armature and field circuit, it is advisable to use an armature voltage of the motor horizontal relay is used, which is designed as a balance beam relay can be.

In der Zeichnung ist im Schaltungsschema ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In the drawing, an exemplary embodiment of the invention is shown in the circuit diagram.

Der Gleichstrommotor 1 ist über einen Schalter 2 an ein Gleichstromnetz angeschlossen. Im Anker- und Feldkreis liegen Widerstände 3 und 5, die durch Schalter 4 und 6 kurzgeschlossen werden können. Für den Schalter 4 ist ein druckluftbetätigtes Schütz angenommen, dessen Steuerkreis durch ein Relais 7 eingeschaltet wird.The direct current motor 1 is connected to a direct current network via a switch 2. Resistors 3 and 5, which can be short-circuited by switches 4 and 6, are located in the armature and field circuit. For the Switch 4 is assumed to be a compressed air operated contactor, the control circuit of which is through a Relay 7 is switched on.

Der Anlaßvorgang wird gemäß der Erfindung durch ein Waagebalkenrelais 8, welches mit einem Steuerrelais 9 zusammenarbeitet, überwacht. Die Erregerwicklung 81 des Relais 8 liegt an der Ankerspannung des Motors i, während die Erregerwicklung 82 dieses Relais an die konstante Spannung des Gleich-Stromnetzes angeschlossen ist.The starting process is according to the invention by a balance beam relay 8, which cooperates with a control relay 9, monitored. The excitation winding 81 of the relay 8 is due to the armature voltage of the motor i, while the excitation winding 82 this Relay is connected to the constant voltage of the direct current network.

Die Wirkungsweise der Anlaßeinrichtung ist folgende. Der Motor 1 wird bei eingeschaltetem Ankerwiderstand 3 und bei ebenfalls eingeschaltetem Feldwiderstand 5 durch den Schalter 2 an das Netz angeschlossen. Der Widerstand 3 ist so bemessen, daß der Strom nicht unzulässig anwächst.The operation of the starting device is as follows. The motor 1 is switched on Armature resistor 3 and with the field resistor 5 also switched on, connected to the network by switch 2. Of the Resistor 3 is dimensioned so that the current does not increase impermissibly.

Infolge der von dem Feldwiderstand 5 abhängigen Feldschwächung steigt die Drehzahl des unbelastet anlaufenden Motors bis etwa zur Betriebsdrehzahl, zweckmäßig noch etwas darüber hinaus an. Mit zunehmender Drehzahl wächst die von der Erregerspule 81 auf das Waagebalkenrelais 8 ausgeübte Zugkraft, bis bei einer bestimmten, von der Einstellung der Erregung der Spule 82 abhängigen Ankerspannung die Kontakte 83 des Relais 8 unterbrochen werden und der Kurzschluß für die Erregerwicklungen des Relais 9 aufgehoben wird. Dadurch werden zunächst die Kontakte 91 des Relais 9 geschlossen, so daß der Widerstand 5 im Nebenschlußerregerkreis durch das Schütz 6 überbrückt wird. Infolge des erhöhten Erregerstromes des Motors 1 steigt das Erregerfeld an, und es steigt, da die Drehzahl des Motors zunächst noch etwa die gleiche ist wie vor dem Überbrücken des Feldwiderstandes 5, die in der Ankerwicklung des Motors induzierte gegenelektromotorische Kraft an, was zur Folge hat, daß die Spannungsdifferenz zwischen der an den Mötorklemmen vorhandenen Spannung und ■ der vollen Netzspannung verringert wird. Durch die beim Kurzschließen des Feldwiderstandes 5 auftretende \^Tergrößerung der Feldstärke des Motors 1 wird somit der Umschaltvorgang des Ankerwiderstandes 3 gewissermaßen \Orbereitet, und wenn nach einer bestimmten Zeit, nachdem der Widerstand 5 im Feldkreis kurzgeschlossen war, durch die oberen Kontakte 84 des Waagebalkenrelais 8 auch für den Ankerwiderstand 3 das Kurzschlußkommando gegeben wird, tritt in dem Ankerkreis des Motors 1 praktisch keine Stromsteigerung auf, die über den Betriebsstrom des Motors hinausgeht. Die infolge der Feld\'erstärkung etwa absinkende Drehzahl steigt nach dem Kurzschließen des Ankerwiderstandes 3 wieder an und erreicht nach kurzer Zeit den Betriebswert.As a result of the field weakening dependent on the field resistance 5, the speed of the unloaded starting motor increases up to approximately the operating speed, expediently a little further. With increasing speed, the tensile force exerted by the excitation coil 81 on the balance beam relay 8 increases until the contacts 83 of the relay 8 are interrupted and the short circuit for the excitation windings of the relay 9 is canceled at a certain armature voltage dependent on the setting of the excitation of the coil 82 . As a result, the contacts 91 of the relay 9 are initially closed, so that the resistor 5 in the shunt exciter circuit is bridged by the contactor 6. As a result of the increased excitation current of the motor 1, the excitation field increases, and since the speed of the motor is initially about the same as before the bridging of the field resistance 5, the counter-electromotive force induced in the armature winding of the motor increases, which has the consequence that the voltage difference between the voltage present at the motor terminals and ■ the full mains voltage is reduced. Due to the occurring during short-circuiting of the field resistance 5 \ ^T of the field strength of the engine 1 ergrößerung is thus the switching of the armature resistance 3 to a certain extent \ Orbereitet, and when after a certain time after the resistance was 5 short-circuited in the field circuit, by the upper contacts 84 of the balance beam relay 8 the short-circuit command is also given for the armature resistor 3, there is practically no increase in current in the armature circuit of the motor 1 that exceeds the operating current of the motor. The rotational speed, which decreases approximately as a result of the field strengthening, rises again after the armature resistor 3 is short-circuited and reaches the operating value after a short time.

Es sei noch erwähnt, daß nach dem Kurzschließen des Widerstandes 3 im Ankerkreis des Motors zweckmäßig die Erregerspulen derjenigen Relais, welche nur für den Anlaßvorgang erforderlich sind, abgeschaltet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Schütz 4 zu dem Zweck mit Hilfskontakten 41 und 42 ausgerüstet, durch die einerseits die Relaisspule 81 des Waagebalkenrelais 8 und andererseits eine Hilfssammelschiene 10 abgeschaltet wird, an der die andere Erregerspule 82 des Waagebalkenrelais 8 und die beiden Relais 7 und 9 liegen. Eingeschaltet bleiben nur die beiden Schütze 4 und 6, durch die die Widerstände 3 und 5 in Anker- und Feldkreis des Motors kurzgeschlossen werden.It should also be mentioned that after the resistor 3 in the armature circuit of the motor has been short-circuited, the excitation coils of those relays which are only required for the starting process are switched off. In the exemplary embodiment, the contactor 4 is equipped with auxiliary contacts 41 and 42 for the purpose of switching off the relay coil 81 of the balance arm relay 8 on the one hand and an auxiliary busbar 10 on the other hand, on which the other excitation coil 82 of the balance arm relay 8 and the two relays 7 and 9 lie. Only the two contactors 4 and 6, through which the resistors 3 and 5 in the armature and field circuit of the motor are short-circuited, remain switched on.

In dem Ausführungsbeispiel werden die Schaltmaßnahmen der Feldverstärkurig und des Kurzschließens der Anlaßstufe durch ein von der Ankerspannung des Motors abhängiges Relais ausgelöst. Dieses Steuerverfahren führt zu besonders günstigen Ergebnissen, da das den Steuervorgang überwachende Relais von derjenigen Größe abhängig ist, welche den beim Kurzschließen der Widerstandsstufe fließenden Ankerstrom bestimmt. Das gleiche Ziel kann jedoch, wenn auch in weniger vollkommener Weise, auch durch Steuerungseinrichtungen erreicht werden, die nicht von der Ankerspannung des Motors, sondern von anderen Betriebsgrößen des Motors, beispielsweise von der Motordrehzahl oder dem Motorstrom, abhängig sind, d. li. von Betriebsgrößen, die sich während des Anlaßvorganges in ähnlicher Weise wie die Ankerspannung des Motors ändern. In jedem Fall ist für die Erfindung wesentlich, daß durch selbsttätig arbeitendeIn the exemplary embodiment, the switching measures of the field amplifiers and the short-circuiting of the starting stage by a dependent on the armature voltage of the motor Relay triggered. This control method leads to particularly favorable results because the relay monitoring the control process depends on the size which determines the armature current flowing when the resistor stage is short-circuited. The same Target can, however, also be achieved through control devices, albeit in a less perfect way can be achieved, not from the armature voltage of the motor, but from others Operating variables of the motor, for example the motor speed or the motor current, are dependent, d. left of operating parameters that are similar during the starting process Way how to change the armature voltage of the motor. In any case is for the invention essential that by self-acting

Relais und Schaltgeräte in verhältnismäßig kurzem Zeitabstand nacheinander das vorher geschwächte Feld des anzulassenden Motors verstärkt und dann der im Ankerkreis liegende einstufige Anlasser außer Wirkung gesetzt wird. Die Erfindung erstreckt sich dabei naturgemäß auch auf Schaltungen, bei denen eine Feldänderung beispielsweise durch Parallelschalten von Widerständen zur Erregerwicklung erreicht wird. Relays and switching devices in a relatively short time interval one after the other that before The weakened field of the motor to be started is reinforced and then that in the armature circuit single-stage starter is disabled. The invention extends here naturally also on circuits in which a field change, for example through parallel switching is achieved by resistors to the field winding.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for starting unloaded DC shunt motors with a single-stage starting resistor in the armature circuit, characterized in that the motor with a weakened field and switched on Starting resistor is started and that near the operating ao speed shortly before the starting resistor is short-circuited, the motor field on its Operating value is reinforced.

2. Device for performing the method according to claim i, characterized as by a relay (8) dependent on the armature voltage of the motor, which switches (4, 6) shortly after one another for short-circuiting controls single-stage resistors (5, 3) in the field and armature circuit.

3. Device according to claim 2, characterized in that the relay (8) is set to an armature voltage that is slightly above the operating speed of the corresponds to the speed when the motor is running without a load.

1 sheet of drawings