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Drehstrom-Zentrifugenantrieb Bei Zentrifugenantrieben hat man bisher
ausnahmslos Konstantspannungssysteme und als Motoren dementsprechend Konstantspannungsmaschinen
bekannter Art verwendet, die bei Drehstromanschluß in der Regel als Schleifringläufer
durchgebildet werden. Für den praktischen Betrieb ist es dabei notwendig, drei verschieden
große Widerstände im Läuferkreis vorzusehen, und zwar einen sogenannten Füllwiderstand,
der das Einregulieren der Fülldrehzahl herab bis auf etwa zoo Umdrehungen pro Minute
ermöglicht, sowie einen Bremswiderstand zum Stillsetzen der mit Schleuderdrehzahl
umlaufenden Zentrifuge mittels Gegenstrombremsung bis auf etwa 5ö Umdrehungen, wobei
durch eine besonders betätigte mechanische Bremse der Motor noch zum Stillstand
gebracht werden muß. Als dritter Widerstand endlich wird ein fester Schlupfwiderstand
benötigt. Zum Ein- und Ausschalten dieser Widerstände sind außerdem ein Ständerschütz
für den Gegenstrombetrieb sowie zwei weitere Läuferschütze für den Füll- und Bremswiderstand
notwendig. Neben dem Erfordernis verhältnismäßig großer und teurer Widerstände und
Schütze ist auch der erhebliche Platzbedarf für diese Apparate sehr störend, zumal
der gesamte Aufwand für jede
einzelne Zentrifuge vorgesehen ist.
Weiterhin ist es nicht möglich, eine exakte Einstellung der Fülldrehzahl vorzunehmen,
da ja das Drehzahlverhalten des Motors infolge der verhältnismäßig geringen Belastung
sehr labil ist. Die Anwendung von Kurzschlußläufermotoren für Zentrifugenantriebe
hat sich deshalb nicht durchgesetzt, weil eine Abbremsung von der Schleuderdrehzahl
bis herab auf die Fülldrehzahl mittels Gegenstrombremsung infolge der großen Spielzahl
zu hohe Verluste verursacht. Man war dazu gezwungen, eine mechanische Bremsung vorzunehmen,
obwohl die Bremsteile einem außerordentlich hohen Verschleiß unterworfen sind.
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Alle diese Nachteile ließen sich bei Verwendung von Asynchronmaschinen
vermeiden, wenn die Einstellung der Drehzahl mit Hilfe eines dem Drehfluß im Primärteil
überlagerten Gleichflusses erfolgt. Die Induktionsmaschine würde dann gleichzeitig
als Drehstrommotor und als Gleichstrombremse wirken. Bei bekannten, für Regelzwecke
verwendeten Schaltungen mit Gleichstromerregung im Ständer hat man beispielsweise
die Gleichstromquelle zwischen zwei Netzzuleitungen geschaltet, so daß damit für
den Drehstrom ein Kurzschluß entstand, der nur durch Vorschaltung einer Drosselspule
vermieden werden kann. Da jedoch das Drehstromnetz für den überlagerten Gleichstrom
einen Kurzschluß darstellt, müssen außerdem in die Zuleitungen Sperrkondensatoren
eingeschaltet werden. Auch der Anschluß der Gleichstromquelle parallel zu den Enden
einer Wicklungsphase der in Stern geschalteten Ständerwicklung ist nicht befriedigend,
da der Gleichstrom nicht nur über die parallel geschaltete Wicklungsphase, sondern
auch teilweise über das Netz und die beiden anderen Wicklungsphasen fließt. Hierbei
beeinflussen sich die magnetisierenden Kräfte dieser Ströme in den drei Wicklungsphasen
so, daß eine Regelung in Frage gestellt ist. Die auch schon vorgeschlagene Reihenschaltung
der Gleichstromquelle in eine der Netzzuleitungen ist ebensowenig befriedigend,
weil der Gleichstrom sich über das Netz und den Hilfsgenerator schließt. Es tritt
daher eine Vorsättigung des Generators ein; außerdem stellt der Gleichstrom für
das Netz eine zusätzliche Belastung dar, so daß eine größere Bemessung der Schaltgeräte
erforderlich ist.
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Die Erfindung betrifft einen Drehstrom-Zentrifugenantrieb mit Gleichstromerregung
im Ständer. Ein befriedigendes Abbremsen der Zentrifuge und eine exakte Einstellung
der Fülldrehzahl wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß während des Füll- und
Bremsvorganges die in Dreieck geschaltete Ständerwicklung dreiphasig an däs Netz
angeschlossen bleibt, eine Phase jedoch einpolig aus dem Dreieckverband gelöst und
ihr eine Gleichstromquelle parallel geschaltet wird. Das bei einer Gleichstromerregung
resultierende Drehmoment setzt sich zusammen aus Drehmoment und einem überlagerten
Gleichstrom-Drehmoment. Man wird daher das erforderliche Gleichstrom-Drehmoment,
d. h. den speisenden Gleichstrom um so kleiner halten können, j e kleiner das vorliegende
Drehstrom-Drehmoment ist. Dies wird bei der Erfindung durch eine dem Drehfeld aufgedrückte
gegenläufige Komponente erreicht, indem beispielsweise der Primärteil durch Einschalten
eines Scheinwiderstandes in eine der Netzzuleitungen unsymmetrisch geschaltet wird,
wie es für andere Zwecke bekannt ist, oder durch die Anwendung einer anderen beliebigen
unsymmetrischen Schaltung der Ständerwicklungsphasen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Die drei Ständerwicklungsphasen r, 2 und 3 liegen in Dreieckschaltung am Netz. Unter
Aufrechterhaltung der dreiphasigen Netzspeisung ist der Dreiecksverband an einem
Eckpunkt aufgelöst, wodurch die gegenläufige Komponente in das Drehfeld eingeführt
wird. Eine Gleichstromquelle q. dient zur Gleichstromerregung und ist der Phasenwicklung
3 parallel geschaltet, wodurch dieser der Gleichfluß überlagert wird. Bei dieser
Schaltanordnung ist ein Fließen von Gleichstrom über das Netz nicht möglich, auch
treten keinerlei unzulässige Sättigungserscheinungen auf. Zur Umschaltung wird dabei
nur ein einfaches Schaltgerät benötigt. Als Gleichstromquelle kann auch ein Gleichrichter
dienen, ebenso wie es möglich ist, den Gleichfluß zwei Wick lungsphasen zu überlagern.
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Bei einem Zentrifugenantrieb nach der Erfindung wird, nachdem der
Motor in üblicher Weise angelassen ist, der Ständer, wie oben dargelegt, gleichstromerregt
und die gewünschte Fülldrehzahl eingestellt. Im Gegensatz zu den bekannten Antrieben
läßt sich hier die Fülldrehzahl durch Einschaltung der entsprechenden Erregerstromstärke
einfach und sehr genau einstellen. Durch Einregelung verschiedener, nach dem Füllgut
wählbarer Erregerstromstärken kann dabei praktisch jede gewünschte Drehzahl bei
leerer Zentrifuge erzielt werden. Während bei Anwendung von Füllwiderständen mit
zunehmender Füllung die Drehzahl außerordentlich stark abfällt, läßt sich bei der
Erfindung dieser Drehzahlabfall durch Regelung der Erregerstromstärke in Abhängigkeit
von der Füllung oder durch eine drehzahlabhängige Steuerung praktisch vollkommen
beseitigen. Nach dem Füllen wird der Gleichstrom abgeschaltet, und die Zentrifuge
läuft hoch bis zur Schleuderdrehzahl. Nach Beendigung des Schleudervorganges wird
die Zentrifuge abgebremst, wozu wieder lediglich die Gleichstromerregung zugeschaltet
wird. Hierbei kann entweder die Drehstromwicklung am Netz bleiben oder abgeschaltet
werden, wobei im letzteren Fall die Bremsung lediglich durch den Gleichstrom erfolgt.
Diese Art der Bremsung hat gegenüber der früher verwendeten Gegenstrombremsung den
Vorteil wesentlich geringerer Verluste, die auf ein Drittel herabgesetzt werden,
was bei einem Zentrifugenantrieb, der bekanntlich in der Hauptsache durch das Anlaufen
und den Bremsvorgang belastet ist, ausschlaggebende Bedeutung besitzt, weil hierdurch
die Betriebssicherheit erhöht sowie der Preis und die Größe der gesamten Anlage
günstig beeinflußt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man sowohl zum
Füllen als zum Bremsen denselben Schaltapparat benutzen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf Schleifringläufermotoren beschränkt, sondern
kann auch für Maschinen mit Kurzschlußläufer mit oder ohne Stromverdrängung mit
Vorteil angewendet werden. Die Herabsetzung der Bremsverluste fällt hier noch wesentlich
stärker
ins Gewicht als beim Schleifringläufer, da ja die Bremsverluste
am Motor selbst entstehen und abgeführt werden müssen.