AT138631B

AT138631B - Einrichtung zum Regeln von Asynchronmotoren mit Hilfe von Gleichrichtern.

Info

Publication number: AT138631B
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1931-08-07
Filing date: 1932-08-04
Publication date: 1934-08-25

Description

Einrichtung zum Regeln von Asynchronmotoren mit Hilfe von Gleichrichtern.

Bekanntlich gehört die Regelung der Asynchronmaschinen zu den wichtigsten Aufgaben der Elektrotechnik. Es handelt sich im allgemeinen darum, die Drehzahl ohne Energieverluste in beliebigen Grenzen verändern zu können. Die bekanntesten Lösungen wurden mit Anordnungen erreicht, bei welchen die Schlupfleistung durch zusätzliche Wechselstrommaschinen nutzbringend verwertet oder dem speisenden Wechselstromnetz wieder zugeführt wird. Häufig erfordert der Betrieb noch die Erfüllung besonderer Bedingungen, wie z. B. die Einhaltung eines hohen Leistungsfaktors, die Leistungsveränderung bei konstanter Drehzahl oder die Drehzahlregelung bei gleichbleibender Leistung u. a. m. Die Lösung solcher Aufgaben führte oft zu recht komplizierten Schaltungen und erfordert umfangreiche Hilfseinrichtungen.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Asynchronmotoren mit Hilfe eines Gleichrichters zu regeln, dessen Kathode an dem Pluspol einer veränderlichen Gleiehstrom-EMK liegt, deren Minuspol mit dem neutralen Punkt der Anodenphasenspannungen verbunden ist.

Abweichend von der bekannten Einrichtung sind erfindungsgemäss die Anoden des Quecksilberdampf-oder Edelgasgleichrichters ohne Zwischentransformator an die Klemmen oder Schleifringe des Asynchronmotors angeschlossen, wobei der neutrale Punkt gegebenenfalls mit Hilfe eines zusätzlichen Schleifringes herausgeführt ist.

Durch Regulierung der Spannung des Gleichstromes ist man dann in der Lage, die Asynchronmaschine verlustlos aus dem Stillstand anzulassen, ihre Drehzahl in beliebigen Grenzen des untersynchronen Laufes zu regeln und endlich durch Umkehr der Gleichstromspannung bis zum Synchronismus zu gelangen, wobei die Gleichstromquelle lediglich den Lichtbogenverlust und Ohmsche Verluste zu decken hat. Hiefür ist es zweckmässig, die Zündung der einzelnen Anoden zu erschweren, damit beim Erreichen des Syn- chronismus die zuletzt stromführenden Anoden allein weiterbrennen und eine Gleichstrommagnetisierung in der Wicklung hervorrufen. Letztere Massnahme beschränkt sich natürlich nur auf ständer-oder läufergespeiste Schleifringmotoren, nicht auf Kurzschlussmotoren.

Die Schlupfenergie kann unter anderm dadurch nutzbringend verwertet werden, dass die Gleichstromquelle durch eine Hintermaschine zur Asynchronmaschine oder durch einen Umformer gebildet wird. Zur dauernden Einhaltung einer bestimmten Drehzahl wird man die Gleiehstrom-EMK auf einen bestimmten Wert konstant einstellen. Durch Compoundierung einer hiezu verwendeten Gleichstrommaschine lässt es sich auch erreichen, dass der Drehzahlabfall bei Belastung des Asynchronmotors in beliebigem Masse ausgeglichen wird.

Eine weitere Vervollkommnung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch erzielbar, dass der Gleichrichter, der auch aus einzelnen Entladungsröhren mit Glühkathoden bestehen kann, noch Steuergitter (-beläge) erhält, so dass sich die Regelbarkeit der Gleiehstrom-EMK ganz oder teilweise erübrigt. Es ist nur zu berücksichtigen, dass beim Anfahren aus dem Stillstand das Drehmoment mit der Gleiehstrom-EMK sinkt, weil der Motor dann in steigendem Masse Blindströme führt, die kein Drehmoment ergeben. Bei belastetem Anlauf wird daher ein gewisser Mindestbetrag der Gleiehstrom-EMK erforderlich sein.

Die Steuerung des Gleichrichters ergibt ausserdem noch den Vorteil, dass der Motor im Synchronismus fester gehalten und anderseits im übersynchronen Lauf gebremst werden kann, so dass er im letzteren Falle dann als Generator Energie in das Wechselstromnetz zurückliefert. Beim gewöhnlichen kollektorlosen Induktionsmotor ist das bekanntlich nur in einem sehr kleinen Drehzahlbereich in der Nähe des Syn-

chronismus möglich, hier kann jedoch bei jeder beliebigen übersynchronen Drehzahl verlustlos gearbeitet werden, weil jetzt die Gleichstromquelle die Schlupfenergie liefert. Der Regelapparat für die Gitterspannungen muss nur in bekannter Weise so eingestellt werden, dass die Anoden vorwiegend im Bereich der negativen Anodenspannungs-Halbwellen brennen.

Die in Fig. 1-3 als Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellten Anlagen enthalten Asynchronmotoren, u. zw. in Fig. 1 einen ständergespeisten und gemäss Fig. 2 und 3 läufergespeiste.

Zum Anfahren eines Kurzschlussankermotors wird ein nicht besonders gezeichneter Gleichrichtertransformator dem Ständer des Motors vorgeschaltet. Bei Ständerspeisung von Schleifringmotoren ist
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chronmotor 1 und einen Quecksilberdampfgleichrichter 2, dessen Kathode an den Pluspol eip. es Gleichstrommotors 3 gelegt ist, dessen Minuspol über einen zusätzlichen Schleifring 4 des Asynchronmotors mit dem neutralen Punkt der Anodenphasenspannungen verbunden ist. Die Anoden des Gleichrichters selbst liegen an Schleifringen 5 des Asynchronmotors 1. Die durch die Gleichstrommaschine 3 dargestellte Gleichstrom-EMK ist willkürlich oder selbsttätig so zu regeln, dass sie stets um ein bestimmtes kleines Mass die Gleichrichterspannung unterschreitet.

Der Gleichstrommotor 3 ist mit einem Wechselstromgenerator 6 gekuppelt, der auf das den Motor 1 speisende Netz zurückarbeitet. Der Gleichstrommotor 3 ist eigenerregt und übercompoundiert. Mit abnehmender Gleichspannung (beim Hochfahren vermindert sich die Schleifringspannung) würde die Gleichstrommaschine zu hohe Ströme aufnehmen. Das wird durch die Compoundwicklung verhindert, die die EMK der Maschine steigert und die Stromaufnahme begrenzt.

Fig. 2 zeigt eine Batterie 11 als Gleichstromquelle oder Energiespeicher. Mit einem Zellensehalter 12 kann der Anlaufvorgang bis zum Synchronismus geregelt werden. Im letzteren Falle ist die Batteriespannung umgepolt und auf 20 bis 30 Volt gebracht, wobei die Batterie nun die Entladung im Gleichrichter 13 unterhalt und im Ständer des Motors 10 ein konstantes Magnetfeld erzeugt.

Fig. 3 bezieht sich auf den Fall des Asynchrongenerators mit Steuergleichrichter. Die Steuergitter 15 des Gleichrichters 16 erhalten z. B. Wechselstromspannungen von solcher Nacheilung gegenüber den zugehörigen Anodenspannungen, dass die Anoden 17 erst im negativen Teil ihrer Spannungswellen zünden. Dann wird die Energie der Gleichstrommaschine 18, die hier als Dynamo arbeitet, durch den gesteuerten Gleichrichter 16 der Ständerwicklung des Asynchrongenerators 19 zugeführt, der seinerseits dadurch in die Lage versetzt wird, bei beliebiger übersynchroner Drehzahl die ihm mechanisch zugeführte Energie in das Drehstromnetz 20 zu liefern. Die Einstellung erfolgt vorwiegend durch den Feldregler 21
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jedoch zu Feldschwächung, am Platze.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Regeln von Asynchronmotoren mit Hilfe eines Gleichrichters, dessen Kathode an dem Pluspol einer veränderlichen Gleichstrom-EMK liegt, deren Minuspol mit dem neutralen Punkt der Anodenphasenspannungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anoden des Quecksilber- dampf-oder Edelgasgleichriohters ohne Zwischentransformator an die Klemmen oder Schleifringe (5) des Asynchronmotors (1) angeschlossen sind, wobei der neutrale Punkt gegebenenfalls mit Hilfe eines zusätzlichen Schleifringes (4) herausgeführt ist.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die willkürlich oder selbsttätig regelbare veränderliche Gleichstrom-EMK immer um einen bestimmten kleinen Betrag die Gleichrichterspannung unterschreitet.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annäherung an den Synchronismus die sinkende Gleichstrom-EMK umgepolt wird und dann so weit wieder ansteigt, dass schliesslich ein Anodenlichtbogen dauernd als Gleichstromlichtbogen weiterbrennt und der Motor in den Synchronismus hineingleitet.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit Rücklieferung der Schlupfenergie des Asynchronmotors ans Netz, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrom-EMK durch einen Gleichstrommotor (3) gebildet wird, der vorzugsweise mit einem an das speisende Netz angeschlossenen Wechselstromgenerator gekuppelt ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleiehstrom-EMK durch einen Gleichstrommotor (18) gebildet wird, der vorzugsweise als Hintermotor mit dem Asynchronmotor selbst gekuppelt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zum Zwecke der Drehzahlregulierung die veränderliche Gleichstrom-EMK auf gewisse feste positive oder negative Werte einzustellen ist, die jeweils einem bestimmten Schlupf des Motors entsprechen.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter in an sich bekannter Weise mit Steuergittern,-belägen oder-hülsen ausgerüstet ist, mit deren Hilfe die Stromabgabe des Gleichrichters beliebig veränderbar ist, so dass die Asynchronmaschine (1) auch als Generator betrieben werden kann. <Desc/Clms Page number 3>

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gleichstrom-EMK gegebenenfalls verwendete Gleichstrom-Nebenschlussmaschine derart compoundiert ist, dass ihre Spannung mit zunehmender Belastung des Asynchronmotors steigt, aber mit zunehmender Belastung des Asynchrongenerators sinkt. EMI3.1