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Schaltungs-Anordnung zur Erzielung des synchronen Gleichlaufes von
Asynchronmotoren Die Erfindung befaßt sich mit der Erzielung des synchronen Gleichlaufes
eines Asynchronmotors mit mehrphasigem Schleifringläufer mit einem zweiten Motor
(Leitmotor). Derartige Anordnungen werden beispielsweise benötigt, wenn eine größere
Anzahl von Drehstrom-Kommutatormaschinen von einem Befehlsstand in angenähertem
Gleichlauf zu steuern sind, damit die zugehörigen Arbeitsmaschinen mit annähernd
gleicher bzw. verhältnisgleicher Drehzahl angetrieben werden. Solche Fälle kommen
z. B. in Kraftwerken vor, wenn die zu einem Kessel gehörenden Hilfsmotoren (Lüfter,
Wanderrostantriebe) in angenähertem Gleichlauf gesteuert werden sollen. In diesen
Fällen müssen die als Asynchronmaschinen ausgebildeten Bürstenbrückenverstellmotoren
der in Gleichlauf zu betreibenden Drehstrom-Kommutatormaschinen mit einem Leitmotor
synchron laufen.
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Die als elektrische Welle bekannten Anordnungen zum Gleichlauf von
Asynchronmotoren mit mehrphasigem Schleifringläufer neigen mitunter ohne ersichtlichen
Grund zu Pendelungen. Es ist bekannt, daß diese Pendelneigung ohne Verminderung
der Leistung dadurch unterdrückt werden kann, daß die Erstwicklung des Asynchronmotors
(Empfänger) mit der Erstwicklung einer dem Asynchronmotor zugeordneten Asynchronmaschine
(Geber) in Reihenschaltung vom Netz gespeist wird.
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Bei derartigen in Reihenschaltung der Erstwicklungen betriebenen Anordnungen
von gleichlaufenden Asynchronmotoren können sich leicht
Schwierigkeiten
ergeben, wenn einem Geber mehrere Empfänger zugeordnet sind, denn in diesem Falle
müßte die Erstwicklung des Gebers für die Summe der Spannungen an den Erstwicklungen
der Empfänger bemessen werden. Dies würde jedoch für die Herstellung der Wicklungen
und auch für das Herausnehmen einer einzelnen Maschine aus dem Verband der elektrischen
Welle Schwierigkeiten bereiten.
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Die durch die Erfindung geschaffenen Verbesserungen vermeiden diese
Schwierigkeiten. Gemäß der Erfindung werden für die Herstellung der Reihenschaltung
der Geber- und Empfängermotoren, deren Erstwicklungen in Parallelschaltung an das
Netz angeschlossen sind, Stromwandler vorgesehen, deren Erstwicklungen in Reihe
mit den am Netz liegenden Erstwicklungen der Geber- und Empfängermotoren geschaltet
sind, während die Zweitwicklungen der Stromwandler untereinander in Reihe geschaltet
sind.
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In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltung wiedergegeben.
Die als Ferndrehempfänger ausgebildeten Bürstenbrückenverstellmotoren i, 2 und 3
von drei nicht dargestellten Drehstrom-Kommutatormotoren sind mit ihrer Ständerwicklung
(Erstwicklung) einphasig an das Netz RS angeschlossen. Der ebenfalls an das Netz
RS mit seiner Ständerwicklung angeschlossene Ferndrehgeber 4, der für die Summe
der Leistungen der Empfänger i bis 3 bemessen ist, wird von dem mit ihm mechanisch
gekuppelten Antriebsmotor 7 angetrieben, der ebenfalls aus dem Netz RS gespeist
wird. Die gleichphasigen Schleifringe der Empfänger i bis 3 und des Gebers 4 sind
parallel geschaltet. Zur Herstellung der Reihenschaltung der Ständerwicklungen der
Empfänger i bis 3 und des Gebers 4 sind gemäß der Erfindung die Stromwandler i i
bis 14 vorgesehen. Die Erstwicklungen dieser Stromwandler liegen in Reihe mit der
Ständerwicklung des zugehörigen Empfängers bzw. Gebers, während ihre Zweitwicklungen
untereinander in Reihe geschaltet sind. Die Spannung an der Zweitwicklung des Stromwandlers
14 entspricht dabei der Summe der Einzelspannungen an den Zweitwicklungen der Stromwandler
i i bis 13, während der Strom in der Erstwicklung des Stromwandlers 14 dem Summenstrom
in den Erregerwicklungen der Stromwandler ti bis 13 entspricht.
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Wie im Ausführungsbeispiel angenommen, können die Ständerwicklungen
der Empfänger i bis 3 und des Gebers 4 einphasig gespeist werden. Desgleichen kann
auch der Antriebsmotor 7 einphasig betrieben werden, so daß nur einphasige Zuleitungen
erforderlich sind.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Ständerwicklungen
als Erstwicklungen am Netz, während die Läuferwicklungen als Zweitwicklungen miteinander
verbunden sind. Man kann aber auch die Ständerwicklungen als Zweitwicklungen verwenden
und miteinander verbinden, während die Läuferwicklungen als Erstwicklungen Verwendung
finden. Außerdem steht es im Belieben, die Erstwicklungen gleich- oder mehrphasig
zu speisen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. i sind die Ständerwicklungen mehrphasig
geschaltet. Eine Phase liegt dauernd am Netz, während die zweite Phase über den
Schalter 9 zu-und abgeschaltet und in der Mittelstellung des Schalters kurzgeschlossen
wird, wodurch eine wirksame Bremsung erzielt wird. Bei Stillstand muß noch die Ständerphase
des Motors 7 vom Netz abgeschaltet werden, was nicht besonders dargestellt ist.
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Um einen Empfänger (Verstellmotor) aus dem Verband der elektrischen
Welle herausnehmen zu können, ist es zweckmäßig, die Schaltung so durchzuführen,
wie sie in Fig.2 dargestellt ist. Hier ist die Zweitwicklung des Stromwandlers in
so viel Teilwicklungen 14a, 14b und 14c unterteilt, wie Verstellmotoren vorhanden
sind, und jede dieser Teilwicklungen ist der Zweitwicklung eines der Stromwandler
i i bis 13 zugeordnet. Die auf diese Weise entstehenden Gruppen werden in
Reihe geschaltet, und jede dieser Gruppen kann aus dem Verband herausgenommen werden.
Im Ausführungsbeispiel ist die Teilwicklung 14a mit dem Stromwandler i i, die Teilwicklung
i4 b mit dem Stromwandler i2 und die Teilwicklung i4c mit dem Stromwandler 13 in
Reihe geschaltet. Es entstehen auf diese Weise drei Gruppen, bestehend aus dem Stromwandler
ii und der Teilwicklung i4a, dem Stromwandler i2 und der Teilwicklung i4.b sowie
dem Stromwandler 13 und der Teilwicklung 14c, die alle miteinander in Reihe geschaltet
sind, von denen aber jede durch Schalter 15, 16 und 17 kurzgeschlossen und abgeschlossen
werden kann, wobei die Reihenschaltung für die übrigen Gruppen stets bestehenbleibt
und auch die Durchflutungen im Summenwandler 14 stets den richtigen Wert haben.
Auch diese Anordnung kann man für die Ständerkreise ein- oder mehrphasig durchführen;
ebenso können Ständer- und Läuferwicklungen miteinander vertauscht werden.
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Ein Betrieb der Asynchronmotoren der elektrischen Welle entgegen dem
vom Netz her bestimmten Drehfeld ist nur bei mehrphasigen Schaltungen möglich. Da
hierbei im Zweitkreis erheblich größere Frequenzen und Spannungen, als sie der Netzfrequenz
entsprechen, auftreten, werden mit Vorteil Erst- und Zweitwicklungen miteinander
vertauscht. Bei Verwendung der Läuferwicklung als Erstwicklung erfolgt in Weiterbildung
der Erfindung die Speisung der Schleifringe vom Netz über einen Umspanner, dessen
Zweitwicklung in offener Schaltung mit den einen Klemmen an die Schleifringe des
Gebers und mit den anderen Klemmen an die Schleifringe der Empfänger angeschlossen
ist, während die Ständerwicklungen unter sich alle parallel geschaltet sind.
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Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in der Fig. 3 wiedergegeben. Die
Läuferwicklungen führen hierbei durchweg Netzfrequenz. Da jedoch die üblichen Schleifringspannungen
normaler Motoren den unmittelbaren Netzanschluß nicht gestatten und die Reihenschaltung
mit dem Netz bei den Empfängern oder beim Geber mindestens sechs Schleifringe erfordern
würde,
werden diese Nachteile durch den Umspanner 2o vermieden. Seine Erstwicklung liegt
am Netz, die Zweitwicklung dagegen in offener Schaltung an den Schleifringen des
Gebers .1 und an denen der Empfänger i bis 3, so daß die parallel geschalteten Schleifri-ngläufer
der Empfänger in Reihe mit dem Schleifringläufer des Gebers von der Netzspannung
gespeist werden. Ein weiterer Umspanner 2z kann noch zwischen Geber- und Empfängerschleifringe
geschaltet werden, wenn deren Stillstandsspannungen nicht übereinstimmen. Man gewinnt
so den weiteren Vorteil, daß normale Schleifringläufermotoren für den vorliegenden
Zweck verwendet werden können.
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Ein besonders wirksames Mittel sowohl für den sicheren Anlauf wie
für das rasche Bremsen ist hierbei die dauernde Parallelschaltung des Kondensators
8 zu einer Ständerphase des Antriebsmotors 7 durch wahlweises Zuschalten der einen
Netzphase an die erste oder zweite Motorklemme. Mit Hilfe des Schalters 9 läuft
der Antriebsmotor 7 nach der einen oder anderen Drehrichtung an. Im Ausführungsbeispiel
der Fig.3 ist diese Speisung des Antriebsmotors 7 mit Hilfe des Kondensators 8 dahingehend
erweitert, daß in der Ausschaltstellung des Schalters 9 die zur kondensatorerregten
Phase senkrechte Phase kurzgeschlossen ist. Das hat eine wirksame Bremsung des Antriebsmotors
7 beim Ausschalten zur Folge, weil nun der Motor, solange er ausläuft, kein Drehfeld
mehr ausbilden kann. Das in der kondensatorerregten Phase bestehende Wechselfeld
bewirkt dann im kurzgeschlossenen Läufer die wirksame Bremsung.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf die bereits genannten
Anwendungsgebiete, nämlich Verstellmotoren bei Drehstrom-Kommutatormotoren und Drehtransformatoren
usw. beschränkt, wo sie nur gelegentlich und kurzzeitig in Betrieb ist und nur die
Aufgabe von Geber und Empfänger hat; man kann solche Anordnungen vielmehr auch für
dauernd durchlaufende Mehrmotorenantriebe, z. B. Krempelsätze im Textilgebiet, benutzen,
bei denen der Gleichlauf üblicherweise in der Weise bewirkt wird, daß die Läuferwicklungen
der Motoren unter sich parallel und auf einen gemeinsamen Schlupfwiderstand geschaltet
sind. Abgesehen davon, daß diese Anordnung Reihenschlußverhalten aufweist, was häufig
für diese Antriebe nicht immer erwünscht ist, ergeben sich auch Schwierigkeiten,
wenn eine größere Anzahl von Motoren auf diese Weise in Gleichlauf gehalten werden
soll. Die elektrische Welle reißt dann leicht auf. Bei Anordnungen nach der Erfindung
sind dagegen die Drehzahlkennlinien durch diejenigen des Antriebsmotors bestimmt.
Man erhält also z. B. Nebenschlußverhalten, wenn der Antriebsmotor ein Induktionsmotor
ist. Außerdem kann man eine beliebige Zahl von Motoren unterschiedlicher Leistung
und Drehzahl im absoluten Gleichlauf betreiben. Solche Antriebe sind z. B. Schiffshebewerke,
Schleusentore, Hubbrücken und alle Mehrmotorenantriebe, bei denen es auf vollkommenen
Gleichlauf auch bei unterschiedlicher Belastung ankommt. Ein bekanntes Beispiel
eines Mehrmotorenantriebes mit hohen Anforderungen ist auch die Papiermaschine.
Die dort bestehende Forderung, den Zug auf das Arbeitsgut an einzelnen Antriebsstellen
einstellen zu können, kann in der Weise erfüllt werden, daß die Ständer drehbar
gelagert werden und einen zusätzlichen Antrieb erhalten.
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Die Anordnung nach der Erfindung gewinnt dort noch besondere Bedeutung,
wo für einen Antrieb ein oder mehrere hoch ausgenutzte regelbare ;Motoren mit kleinen
Abmessungen verwendet werden müßten und für die üblichen Gleich- oder Wechselstrommotoren
kein Raum ist. Man verwendet dann in solchen Fällen den oder die Empfängermotoren
der vorstehend beschriebenen Anordnung und stellt Geber und dessen regelbaren Antriebsmotor
an geeigneter Stelle auf.