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Selbsttätige Anlaßvorrichtung für Synchronmatoren Mit Wechselstromsynchronmotoren
arbeitende Antriebe; beispielsweise Fahrzeugantriebe, sind gewöhnlich so aufgebaut,
daß eine Primärmaschine, beispielsweise eine Dampfturbine, Dieselmaschine o. dgl.,
einen Wechselstromgenerator antreibt, der seinerseits einen Antriebsmotor für das
Fahrzeug speist. Bei solchen Antrieben muß eine gvöße Anzahl von Schaltvorgängen
durchgeführt werden, um die Anlage in der einen oder anderen Drehrichtung in Betrieb
zu setzen und die Drehzahl zu regeln. Die Fahrtrichtung läßt sich beim elektrischen
Antrieb dadurch ändern, daß die vom Generator zum Motor führenden Leitungen mit
Hilfe von Schaltern umgepolt werden. Für den eigentlichen Anlaßvorgang müssen nach
bestimmten Gesetzen die Erregungen der zum Antrieb gehörenden Wechselstrornmaschinen
geschaltet werden, während zum Regeln der Geschwindigkeit des Antriebsmotors die
Treibmittelzufuhrder den Generator antreibenden Primärmaschine geändert wird. Zur
Vereinfachung der Bedienung eines solchen Antriebes ist bereits vorgeschlagen worden,
einen gemeinsamen, aus einer -Nullage heraus in zwei Richtungen verstellbaren Steuerschälter
zu verwenden, der in festgesetzter Reihenfolge elektrische Schaltei- zur Auswahl
der gewünschten Fahrtrichtung -und zum Einregeln der Erregung-in Tätigkeit setzt.
Dabei muß der Wärter während des Anlaßvorganges beim Schalten von einer Anlaßstufe
auf die nächste eine Reihe von Instrumenten beobachten, die ihm anzeigen, ob das
Anlassen in der gewünschten Weise vor sich geht. Da bei solchen elektrischen Antrieben
gewöhnlich eine große Anzahl von Instrumenten überwacht «-erden muß, besteht das
Bedürfnis, die Hedienung der Anlage noch weiter zu vereinfachen.
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Die Erfindung gibt hierzu ein Mittel dadurch, daß für das Anlassen
der Maschinen eine an sich bekannte Nachlaufsteuerung verwendet wird, mit der eine
selbsttätige Anlaßeinrichtung derart verbunden ist, daß der lTaschinenwärter durch
den Befehlsgeber der Nachlaufsteuerung mit einem einzigen Handgriff denselbsttätigenAblaufdesAnlaßvorganges
einschalten kann. Andererseits kann er, falls es aus besonderen Gründen erwünscht
ist, beispielsweise vor allem beim Versagen des Selbstanlassers mit der Nachlaufsteuerung,
die einzelnen zum Anlassen erforderlichen Stufen schrittweise weiterschalten.
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Bei der Ausführung der Erfindung ist der Handschalter der 2\Tachlaufsteuerung
mit einer Reihe von- Kontakten versehen, die mit auf
dem nächlaufenden
Teil angeordneten Gegenkontakten zusammenarbeiten. Der nachlaufencle Teil selbst
wird zweckmäßig als elek-
| trisch angetriebene, aus einer Nullage lierau.#i |
| nach zwei Richtungen hin verstellbare Schalt- |
| walze ausgebildet. Sie ist mit Schaltstücken |
| versehen, welche mit feststehenden, den |
zelnen Schaltstufen zugeordneten Kontakten zusammenarbeiten.
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Uni die Fahrtrichtung und die Erregerstromkreise der Wechselstroinmaschinen
mit Hilfe des Schaltapparates einzustellen, durchläuft dieser aus seiner Nullage
heraus in jeder Richtung nacheinander folgende Schaltstufen: i. Einstellen der Fahrtrichtungschalter
für den \Vechselstromniotor: 2. Einschalten einer Stoßerregung des Wechselstromgenerators,
wodurch der Motor asynchron anläuft, 3. Einschalten der Normalerregung des \@'echselstroinmotors,
wodurch sich der Motor in den Synchronlauf zieht, 1. Einschalten der für den Normalbetrieb
festgesetzten Erregung des Generators und Motors.
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Die für die Durchführung dieser Schaltbefehle nötigen Schalter werden
zweckmäßig durch gegeneinander versetzte, auf der Schaltwalze befestigte Nocken
gesteuert, so (laß durch Drehen ;der Schaltwalze die Schalter in der gewünschten
Reihenfolge nacheinander ein- oder ausschalten. Benn Rücklauf (les Schaltapparates
in die Nullage werden folgende Schaltstufen durchlaufen: 1. Erstregen des Motors
und Generators, Ausschalten des Fahrtrichtungschalters.
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Auch diese Befehle werden von der erwähnten Nocken welle aus gegeben,
wobei zweckmäßig ausweichende Schalthebel verwendet werden. Damit gegebenenfalls
ein für die eine Richtung verstellter Schalter, z. B. der zum Einschalten der Stoßerregung
des Generators dienende Schalter, beim Verdrelien des Schaltapparates in der anderen
Richtti-lg nicht verstellt wird.
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In den Figuren ist als Ausführungsbeispiel oder Erfindung die Steuerung
eines Wechseltromschiffsantriebes dargestellt.
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Fig. i ist die Abwicklung einer elektromotorisch angetriebenen
Schaltwalze, welche zur Auswahl der Fahrtrichtung und zum Regeln der Erregung der
elektrischen Maschine des Schiffsantriebes dient. Auf der drehbaren Schaltwalze
sitzen die in der Figur schraffierten leitenden Beläge. Von diesen leitenden Belägen
arbeiten die unteren mit -1i bis .46 bezeichneten mit Kontakten 31 bis 36 zusammen,
die ihrerseits mit dem gegenüber der Schaltwalze cerdrehbaren, in der Zeichnung
nicht dargestellten Befehls-
| liailai-acl der Nachlaufstetierung seit %-ei-l)tin- |
| den sind. |
| Mit i, -2, 3, 4. usw. bis -2.1 sind feststehende |
| lnt;ilcte bezeichnet, die bei der Drehung der |
| "-altwalze auf den Belägen schleifen. Die |
| 'e,tstehenden Kontakte arbeiten immer paar- |
| @fi,eise zusammen, und zwar die Kontakt- |
paare r -i- 2, 3 + =h 5 +- 6, i Jr S, f) -f
10-
1 1 -!-
12,
13 -f- 1-4, 13 -1-- 15, 13 -!--
16- 1
7 @- 18. 19 -I-
='o, 21 -- 2223 -1- 21. Zu jedem dieser Kontaktpaare gehören die auf der gegenüber
den feststehenden Kontaktpaaren beweglichen Schaltvt;alze in gleicher Höhe liegenden,
nicht mit Bezugsziffern versehener: schraffierten Beläge. Die jedem Kontaktpaar
-zugeordneten Beläge :iilcl leitend miteinander verbunlen. In der Zeichnung sind
die feststehenden Kontaktpaare i bis 2d auf der rechten Seite der Schaltvorrichtung
dargestellt. In der Nulllage der Schaltwalze stehen sie aber in einer Linie mit
den einstellbaren Kontakten 31 bis 36, so daf die Kontaktpaare t171, tf-= und If""
117, durch die zugehörigen Beläge ül-icibrückt sind. Die Nachlaufsteuerung
arbeitet derart, daß die Schaltwalze mit ihren Belägen dem Steuerhandrad nachläuft.
Wenn also dieses finit seinen ILoiital:ten 31 bis 36 beispielsweise aus der Stellung
o in die Vorausstellung I verstellt wird, so läuft die Schaltwalze in derselben
Richtung, also nach rechts, nach. Da diese Bewegung von den feststehenden Kontakten
1 his 24 nicht mitgemacht wird, werden beim Übergang in die neue Stellung, der Schaltwalze
die Kontakte W;i, lt "1 unterbrochen und die Kontakte 1t',1, f', egeschlo#-,eii,
wiiliren(i die Kontakte lt,'" ei :" geschlo"en bMl)en. hie "Zittern I-VI bezeichnen
@lie einzelnen Schaltstufen der Walze, und zwar werden in der Schaltstufe I die
Fahrtrichtun-rschalter gesteuert, in der Schaltsteife I1 (las` Erstregen des Generators
und Motors, in der Schaltstufe III die Stoßerregung des Generators, in der Schaltstufe
IV die Normalerregung des Motors, in der Schaltstufe V die Erregtin-, des Generators
auf seine Nornialerregtuig und in der Schaltstufe VI die C'nischaltun- auf die betriebsmäßige
Erregung für Motor und Generator. In der mit o bezeichneten Schaltstellung steht
(leg, Antrieb still.
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Fig.2 zeigt ein Schaltbild der Anlage. Mit G ist der Wechselstromgenerator,
mit -11 der zu regelnde ZVechselstrommotor, mit _ 1 ein die Drehzahl des Wechselstroinniotors
überwachendes Relais und mit b' ein Synchronisierrelais bezeichnet. F., F;i und
F,, sind im Erregerkreis des Synchronmotors 1I liegende Schalter, die dazu dienen.
entsprechend der jeweiligen Schaltstellung der in Fig. i dargestellten Schaltwalze
die Erregung
des Motors einzustellen. In den Stellungen o bis III
ist der Schalter F3 geschlossen. Beim Übergang zur Schaltstellung IV werden die
Schalter F2 und F4 geschlossen u@.d der Schalter F3 geöffnet. In der Schot' stellung
V wird .der Schalter F2 geöffnet. @" _ In Fig.3 sind die Arbeitstromkreise
für',
die Nachlaufsteuerung dargestellt. V bezeichnet das zum Inbetriebsetzen
des Schaltwalzenantriebsmotors in der Vorlaufrichtung dienende Schaltschütz und
R das der Rück-Jaufrichtung zugeordnete Schaltschütz. Die Schaltung ist in üblicher
Weise mit Arbeits-und Ruhekontakten dargestellt, und zwar sind mit llfl, Wz, W3,
W4, W.5, W6 usw. die feststehenden Kontakte i, a, 3 usw. der in Fig. 1 dargestellten
Schaltwalze, mit 34 41, 32, 4.2, 33# d-3 usw. die zusammen mit dem Steuerhandrad
beweglichen Kontakte der in Fig. r dargestellten Schaltwalze bezeichnet. Mit R1
und Ih sind Kontakte der Schütze R bzw. -. V,
mit Hl; H. Kontakte des Hilfsrelais
H bezeichnet. S ist ein weiteres Hilfsrelais und Z ein Zeitrelais. Diesen
sind die Kontakte Si, S., bz-,v. Z1 zugeordnet. Mit C und D sind von Hand zu bewegende
Schalter bezeichnet, welche geschlossen werden, wenn die durch die Relais
A, B, in Fig. a S, Z und H in Fig. 3 gegebene Selbstanlaßeinrichtung
außer Betrieb ist. Sonst sind die Schalter C und D offen, wodurch auf selbsttätiges
Anlassen geschaltet ist. In diesem Falle arbeitet die Steuerung folgendermaßen:
Das Steuerhandrad, welches die beweglichen Kontakte3r bis 36 trägt, wird in die
Stellung V vorausgedreht. Dadurch wird der Nachlaufkontakt 31, 41 geschlossen und
das Vorausschütz V des Antriebsmotors für die in Fig. r dargestellte Schaltwalze
über die Kontakte TV" ZV= und R1 zum Ansprechen gebracht. Der Antriebsmotor dreht
nun die Nockenwelle in die Stellung III, Hier wird die Stromzufuhr zum Schütz V
durch Öffnen des Kontaktes W" W., unterbrochen; der Antrieb bleibt also stehen.
Der Propellermotor läuft in der gewünschten Drehrichtung in dieser Schaltstufe infolge
der Stoßerregung des Generators asynchron an. Wenn der Motor die dem Generator entsprechende
Drehzahl erreicht hat, spricht das Relais A an und schließt über das Kontaktpaar
W13, yF" den Kontakt A1 und über den Kontakt B1 das Relais S. Dieses bringt über
die Kontakte W13, LT'" und S2 das Relais H zum Ansprechen, so .daß nunmehr
das Schaltmotorschütz U über die Kontakte Hl, W" W" R1 wieder zum Ansprechen gebracht
wird. Die Nockenwelle wird infolgedessen in die Stellung IV weitergedreht. Hier
erhält der Motor 11T, wie oben bereits erwähnt, durch Schließen der Schalter F.
und F4 Erregung und zieht sich in Tritt. Wenn Motor 1l und Generator G synchron
laufen, spricht das Relais B an, welches über den Kontakt B. das Zeitrelais Z zum
Anlaufen bringt. In Abhängigkeit von diesem Zeitrelais wird das Hilfsrelais H über
die Kontakte W13, W" und Z1 erregt und schaltet wiederum über die Kontakte Hl, W;"
W,1,, R1 dm Vorwärtsschütz V ein. Die Schaltwalze läuft somit in die Stellung V
weiter, wobei sich gleichzeitig die Kontaktbahn .a.1 des Nachstellwerks unter dem
beweglichen Kontakt ,31 wegdreht und in der Stellung V den Stromkreis unterbricht.
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Wenn die Erregung der Maschine von Normalerregung auf die Betriebserregung
umgeschaltet werden soll, wird das Steuerhandrad auf die Stellung VI vorausgestellt.
Dadurch wird .der Nachlaufkontakt 32, 42 geschlossen und gibt über Kontast
W", W18 Spannung an das Motorschütz V. In die Stellung VI nachgedreht, unterbrechen
- wieder beide Kontakte den Schützenstromkreis. Der notor wird dadurch abgeschaltet
und die Nockenwelle bleibt in Stellung VI stehen.
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Beim Abwärtsregeln spielen sich die Vorgänge ähnlich ab. Durch Rückdrehen
des Steuerhandrades in die Stellung V wird der Nachlaufkontaht33,d-3 geschlossen
undbringt über den Endkontakt W13, W20 das Schütz R des Schaltmotors zum Ansprechen.
Die Nockenwelle läuft in die Stellung V ein und sämtliche Kontakte werden geöffnet.
Dann wird das Steuerhandrad in die StellungI zurückgedreht. Hierbei wird der Nachlaufkontakt
34,44 geschlossen, und das Schütz R zieht über den Kontakt LV" TV" an. Die
Nockenrolle wird in die Stellung o zurückgedreht, und die Kontakte 3d., 44 und
TV" Wlo schalten in der Stellung o das Schütz ab. Die Schaltung kann aber
auch ohne Relais so getroffen werden, claß .die Schaltwalze zwischen Stellung V
und I beim Rückwärtslaufen den Stromkreis für die SchaItmotorschütze in einer oder
mehreren Stellungen unterbricht.
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Die beschriebene Nachlaufstenerung kann auch einwandfrei arbeiten,
wenn der Selbstanlasser außer Betrieb ist. In diesem Fall muß das Handsteuerrad
von Stellung zu Stellung geschaltet und gewartet werden, bis die Schaltwalze in
die befohlene Stellung des Handsteuerrades nachgelaufen ist bzw. bis der Motor hochgelaufen
oder synchronisiert ist. Der Anlaßvorgang geht dann beispielsweise folgendermaßen
vor sich: Durch Drehen des Steuerhandrades aus Stellung o nach I voraus, wird das
zugehörige Schütz über Nachlaufkontakt 34 41 und die Kontakte W" Wo erregt. Nach
Einlaufen der Schaltwalze in die Stellung I schaltet sich das Schütz durch Nachlaufen
der Nachlaufkontaktliahn
41 ab. Für die Stellungen IV, V und VI
gilt das gleiche. Für die Stellung I11 und IV sind noch Überbrückungskontakte
C
und D zti den entsprechenden Hilfskontal:te:i Iii und H. vorgesehen, wie
in Fig.3 gestrichelt dargestellt ist. Durch Schließen der Schalter C und
D werden die in den Erregerstromkreisen der Schütze L' und R liegenden Kontakte
Hl und H., des Relais H überbrückt: damit ist die selbsttätige Anlaßeinrichtung
völlig ausgeschaltet. 'Man kann tl,-nn durch schrittweises Schalten von einer Schaltstellung
zur anderen das Schütz. l" über den Nachlaufkontakt 35,45 und .den Schaltwalzenkontakt
TV, W, und das Schütz. R über den -Nachlaufkontakt36,.I6 und den Schaltwalzenkontakt
W;, W,, unmittelbar einschalten.