DE906823C - Einrichtung zur Erzielung eines Gleichlaufes mehrerer an das gleiche Drehstromnetz angeschlossener Asynchronmotoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzielung eines Gleichlaufes mehrerer an das gleiche Drehstromnetz angeschlossener Asynchronmotoren Es ist bekannt, um den synchronen Lauf von zwei oder einer größeren Anzahl von Motoren zu erzwingen, diese mit zum Ausgleich dienenden Synchronmaschinen zu kuppeln. Voraussetzung für die Wirkungsweise dieser unter dem Namen Elektrische Welle bekanntgewordenen Anordnung ist, daß die Läuferwicklungen der Ausgleichsmaschinen elektrisch verbunden und ihre Ständerwicklungen so erregt sind, daß entgegen dem Drehsinn der Antriebsmotoren umlaufende Drehfelder entstehen. Weichen bei einer derartigen Motorenanordnung die Drehzahlen einzelner der vorhandenen Motoren ab, so treten sofort kräftige Ausgleichströme auf, welche die Drehzahlabweichung aufhebende Drehmomente zur Folge haben. So vollkommen diese Anordnung die gestellte Aufgabe löst, erweist sie sich doch in zahlreichen Fällen als nicht anwendbar, da die Gesamtkosten der Anlage wegen der verhältnismäßig großen und schweren Ausgleichsmaschinen sehr hoch sind. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß auch ein erheblicher Raumaufwand durch die Ausgleichsmaschinen bedingt ist.
• Bei anderen bekannten Anordnungen sind diese Nachteile dadurch vermieden, daß Ausgleichsmaschinen nicht mehr vorhanden sind. Bei diesen Anordnungen sind die Läufer der Antriebsmotoren, die in diesem Fall als Asynchronmaschinen ausgebildet sein müssen, elektrisch verbunden. Sie «erden im Läufer von einer sogenannten Wellen- Leitmaschine, die eine veränderliche Frequenz abgibt, gespeist. Werden die Ständer der Motoren in Parallelschaltung an das gleiche Ortsnetz angeschlossen, die Läufer dagegen mitStrömen veränderlicher Frequenz gespeist, so arbeiten sämtliche Antriebsmotoren synchron und damit ohne Drehzahlabweichung mit einer Drehzahl, die der Differenz bzw. Summe der Netzfrequenz und der Frequenz der Wellenleitmaschine proportional ist.
• Diese Anordnung bedingt jedoch ebenfalls einen verhältnismäßig hohen Aufwand, da die Wellenleitmaschine für die volle Anfahrleistung der Antriebsmotoren zu bemessen ist. Sie benötigt ferner einen mit Rücksicht auf den Anfahrvorgang verhältnismäßig schwer bemessenen Antriebsmotor für die Wellenleitmaschine.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentlich vereinfachte Anordnung zu schaffen, bei der es vor allein vermieden ist, daß eine für die volle Anlaufleistung bemessene Maschine (Wellenleitmaschine) erforderlich ist. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei Inbetriebsetzung der Motoren diese über einen Beineinsamen Schlupfwiderstand angelassen werden und daß bei Erreichung einer in der Nähe der synchronen Drehzahl liegenden Drehzahl mittels einer selbsttätigen Schalteinrichtung, insbesondere drehzahlabhängig, die Läuferwicklungen der Motoren auf eine Gleich- oder Wechselstrom einer bestimmten Frequenz abgebende Erreger stromquelle umgeschaltet werden.
• In zahlreichen Fällen wird sich als vorteilhafteste Lösung der Anschluß der Läuferwicklungen an eine Gleichstrom liefernde Erregerstromquelle ergeben. Die Maschinen arbeiten dann als gewöhnliche Wechselstromsynchronmaschinen; da die induzierte Spannung in den Läuferwicklungen bei Umschaltung in der Nähe des Synchronismus gleich Null ist, braucht der Erregerstrom nur den Ohmschen Widerstand der Läuferwicklungen zu überwinden. Die aufzuwendende Gleichstromleistung ist daher sehr gering und beträgt nur wenige Prozent der Motorenleistung. Bei Erregung der Maschinen mit Gleichstrom ist es ohne weiteres möglich, auf eine besondere Erregermaschine zu verzichten. Der Gleichstrom für die Erregung der Läuferwicklungen kann in diesem Fall mit Vorteil einem Gleichrichter, insbesondere Trockengleichrichter, entnommen werden.
• Fig. i der Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel für die beschriebene Anordnung wieder. i und 2 sind zwei Drehstrommotoren, die Tiber den Schalter 3 an ein gemeinsames, Drehstrom führendes Speisenetz angeschlossen sind. Die Läuferwicklungen der einen Schleifringanker aufweisenden Motoren i und 2 können beim Anlassen über den Schalter 4 an den gemeinsamen Schlupfwiderstand 5 angeschlossen werden. Ist beim Anlauf die Nähe der synchronen Drehzahl erreicht, so wird der Schalter 4 ausgeschaltet und über den Schalter 6 der gemeinsame Läuferstromkreis der beiden Motoren an den Gleichrichter 7 angeschlossen, der primärseitig über den Transformator 711 die Energie dem vorhandenen Drehstromnetz entnimmt. Die Umsteuerung der Schalter 4. und 6 erfolgt durch den Drehzahlwächter 8, der beispielsweise als Fliehkraftschalter ausgebildet ist. Sobald durch den Schalter 6 die Läuferkreise der Motoren an den Gleichrichter angeschlossen werden, wird selbsttätig der Steuerstromkreis für den Schalter -. unterbrochen, so daß dieser ausgeschaltet wird.
• Statt mit Gleichstrom können die Läuferkreise der :Motoren auch mit Wechselstrom von einer gemeinsamen Erregermaschinen bzw. einem gemeinsamen Erregernetz aus erregt werden. In diesem Fall ist es ohne weiteres möglich, den gleichlaufenden Motoren eine Drehzahl zu geben, die oberhalb oder unterhalb der der Netzfrequenz entsprechenden synchronen Drehzahl liegt.
• Fig. 2 der Zeichnung gibt schematisch eine derartige Anordnung wieder. i i und 12 bedeuten in Fig.2 die beiden Antriebsmotoren, deren Sekundärwicklungen bzw. Schleifringläuferwicklungen nach dem Einschalten der Ständer mittels des Schalters 13 über den Anlaßschalter 14 auf einen gemeinsamen Schlupfwiderstand 15 geschaltet werden. Ist die Nähe der synchronen Drehzahl erreicht, so wird wiederum durch einen Drehzahlwächter 18 die gemeinsame Wechselstromerregermaschine 17 an die Läuferstromkreise der Motoren i i und 12 angeschlossen. Die Erregermaschine kann vorzugsweise als Frequenzwandler ausgeführt sein. Primärseitig sind dabei die Schleifringe 17a des Frequenzwandlers an das die Motoren speisende Drehstromnetz angeschlossen. Sekundärseitig werden die Bürsten 17v über den Schalter 16 mit den Läuferstromkreisen der Motoren verbunden. Der Frequenzwandler kann durch einen besonderen Antriebsmotor angetrieben werden; statt dessen ist es aber auch möglich, ihn mit einer Hilfswicklung im Ständer zu versehen, so daß er sein eigenes Drehmoment erzeugt und ein besonderer Antriebsmotor entbehrlich ist. Der Frequenzwandler kann mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ausgeführt sein, da seine Leistung gering ist und der Abweichung der Drehzahl an ?Motoren i i und i2 von der Synchrondrehzahl entsprechend der Netzfrequenz proportional ist.
• Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Läuferwicklungen mit der gemeinsamen Wechselstromerregerstromquelle so verbunden werden können, daß das im Läufer der Motoren hervorgerufene Drehfeld entweder im Sinn des Drehfeldes der Antriebsmotoren oder entgegen der Richtung des Drehfeldes der Antriebsmotoren umläuft. Hierdurch kann erreicht werden, daß die Drehzahl der Motoren oberhalb oder unterhalb der der Netzfrequenz entsprechenden synchronen Drehzahl liegt.
• Je nach den Betriebserfordernissen wird die eine oder andere Möglichkeit im praktischen Betrieb ausgenutzt werden. Finden beispielsweise die Motoren bei Hub- und Senkschaltungen von Hebeböcken, Fördereinrichtungen, Lokomotivkranen usw. Anwendung, so kann es vorteilhaft sein, die Schaltung derart zu treffen, daß beim Hubbetrieb mit starb belasteten Motoren eine niedrigere Drehzahl der Motoren herbeigeführt wird, als der Netzfrequenz entspricht. Umgekehrt wird beim Senkbetrieb mit Vorteil eine oberhalb der der Netzfrequenz entsprechenden synchronen Drehzahl liegende Drehzahl herbeigeführt werden. Eine derartige Wirkungsweise ergibt sich bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ohne weiteres, wenn zum Zweck der Drehrichtungsumkehr eine Phasenumschaltung im Ständerkreis bei Einleitung des Senkbetriebes herbeigeführt wird.
• An Stelle eines Fliehkraftrelais könnte auch ein Frequenzrelais oder ein Spannungsrelais treten. Das Ausschalten der Motoren erfolgt bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Vorteil in der Weise, daß zunächst die Ständerschalter 3 bzw. 13 geschlossen bleiben, während lediglich die Schalter q. und 6 bzw. 14 und 16 geöffnet werden. Die Motoren verlieren hierdurch ihr Drehmoment, behalten aber ihre synchronisierende Kraft und können entweder durch die vorhandene Reibung oder durch Einschaltung einer besonderen, von einem Bremslüfter betätigten Bremse gleichzeitig zur Ruhe gebracht werden, da ihre Bewegungen synchron erfolgen. Erst danach werden die Ständerschalter 3 bzw. 13 geöffnet.
• Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i ist noch ein Bremslüfter 9 sowie ein Ausschalter io angedeutet, der zum Abschalten des Erregerstromkreises für den Bremslüfter sowie der Steuerstromkreise für die Schalter 4 bzw. 6 dient. Durch die erwähnte Abschaltung der Motoren wird gewährleistet, daß die Motoren auch beim Abschalten nicht auseinanderlaufen und wesentlich verschiedene Drehzahlen gleichzeitig annehmen können.

Claims (6)

1. PATEirTANSPRI,:CHE: i. Einrichtung zur Erzielung eines Gleichlaufes mehrerer an das gleiche Drehstromnetz angeschlossener Asynchronmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß bei Inbetriebsetzung der Motoren diese über einen gemeinsamen Schlupfwiderstand angelassen werden und daß bei Erreichung einer bestimmten, z. B. in der Nähe der synchronen Drehzahl liegenden Drehzahl mittels einer selbsttätigen Schalteinrichtung, insbesondere drehzahlabhängig, die Läuferwicklungen der Motoren auf eine gemeinsame, Gleichstrom oder Wechselstrom einer bestimmten Frequenz abgebende 'Erregerstromquelle umgeschaltet werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschaltung der Erregerstromquelle der gemeinsame Schlupfwiderstand abgeschaltet wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Wechselstromerregung der Motoren die Läuferstromkreise der Motoren so mit der Erregermaschine verbunden werden, daß bei bestimmten Betriebszuständen, insbesondere hohex Belastung, eine niedrigere Drehzahl herbeigeführt wird, als der Netzfrequenz entspricht, während bei anderen Betriebszuständen, z. B. beim Bremsbetrieb, oder bei geringer Belastung der in Senkschaltung u. dgl. arbeitenden Motoren eine höhere Drehzahl herbeigeführt wird, als der Netzfrequenz entspricht. q..
4. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß, abhängig von dem Ständerschalter, beim Einschalten der Motoren die Läuferstromkreise mittels des Anlaßschalters auf den gemeinsamen Schlupfwiderstand geschaltet werden und der Steuerstromkreis für den Anlaßschalter in Abhängigkeit von dem zum Anschließen der Erregerstromquelle an die Läuferstromkreise dienenden Schalter unterbrochen wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten der Motoren zunächst die Ständerstromkreise eingeschaltet bleiben, während lediglich die Schalter zum Anschließen der Schlupfwiderstände bzw. Erregermaschine geöffnet werden, wobei gleichzeitig eine mechanische Abbremsung durch eine Bremse od. dgl. erfolgen kann.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichstromerregung der synchronisierten Motoren die Läuferstromkreise über einen Gleichrichter von dem Speisenetz der Motoren erregt werden.