Anlassvorrichtung für durch Synchronphasenumformer gespeiste Induktionsmotoren. . Die Erfindung betrifft eine Anlassvorrich- tung für Induktionsmotoren, die aus dem Stromnetz durch Vermittlung eines Synchron phasenumformers gespeist werden, so dass man durch Regelung der Erregung des Phasen umformers die Klemmenspannung des Motors der jeweiligen Belastung derart anpassen kann, dah der Leistungsfaktor im Primärstrom kreise des Phasenumformers im ganzen Be lastungsbereich einen vorausbestimmten Wert,
zum Beispiel den Einheitswert (C09 cp <I>= 1)</I> erreicht. Bei derartigen Vorrichtungen wurde das Steuerorgan, welches den Anlasswiderstand steuert, zum Beispiel ein Steuerschalter oder Steuermotor derart unter die Wirkung eines von der Belastung des Motors beeinflussten Wattmessers und einer willkürlich veränder baren Gegenkraft zum Beispiel Feder gestellt, dass der Ruhezustand des Steuerorganes durch das Gleichgewicht der auf dasselbe entgegen gesetzt wirkenden beiden Kräfte bestimmt ist.
Der Synchronphasenumformer, von dem hier und im folgenden die Rede ist, ist in der E. T. Z. 1925, Seiten 89 und 40, sowie in der schweizerischen Patentschrift 98421 (siehe dort besonders die Fig. 4-6 und 8) eingehend beschrieben.
In Fig. 1 ist eine solche Steuereinrichtung schematisch dargestellt; s ist ein Steuer motor, der den Anlassrheostat ca des Induk tionsmotors gn antreibt. Der Motor 7n wird aus dem Synchronphasenumformer Ugespeist, dessen Primärwicklung pl zum Beispiel ein phasig und dessen Sekundärwicklungps mehr- phasig ist.
Im Primärstromkreispl des Pha senumformers ist eine hohe Selbstinduktion j eingeschaltet, die die Änderung der sekun dären Klemmenspannung des Phasenumformers bei gleichbleibender Primärspannung ermög licht. p3 ist die Erregerwicklung des Phasen umformers. Der Hebel b schliesst je nach dem er aus der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung in dem einen oder andern Sinne Ausschlägt; die Kontakte 1 oder 2, wodurch der Steuermotor s des Anlassrheostats in dem einen oder andern Sinne gedreht wird.
Der Hebel b steht einerseits unter der Wirkung der Feder c, die mittelst des Bedienungs organes zum Beispiel durch Verdrehung des Anlasshebels d mehr oder weniger gespannt werden kann und anderseits unter der Ge genwirkung des Wattmessers F, dessen auf dem Hebel b sitzende eine Spule zum Bei spiel F, durch die Klemmenspannung des Phasenumformers und die ortsfeste andere Spule .F'; durch den Hauptstrom des Phasen umformers durchflossen wird.
Zwecks An lassens des Motors wird durch Drehen des Anlasshebels d in der Pfeilrichtung die Fe der c gespannt, so dass der Hebel b aus schwingt und durch Schliessen des Kontaktes 1 den Steuermotor s in dein Sinne in Drehung setzt, dass der -Widerstand des Anlassers a des Motors in allmählich vermindert wird.
Gleichzeitig mit der Zunahme der Belastung des Motors schliesst der Regelschalter F, der mittelst des im Primärstromkreis des Phasen umformers m geschalteten Wattmessers F', durch die Belastung des Phasenumformers beherrscht wird, den Kontakt 3, wodurch der Hilfsmotor si in dein Sinne in Drehung versetzt wird, dass erden Regelwiderstand cai der Erregermaschine g des Phasemunformers -i vermindert und dadurch die Erregung steigert.
Infolgedessen erfährt auch die Span nung des durch den Phasenumformer in den Motor 7n gespeisten Stromes gleichfalls eine Erhöhung. Dabei muss man dafür sorgen, dass die Reglung der Erregung des Phasen umformers der Belastungszunahme genügend schnell folgt, damit es nicht eintreten kann, dass bei zu schneller Verminderung des Wi derstandes des Anlassrheostats a des Indrrk- tionsmotors eine Überlastung des Phasenum formers eintritt, bevor noch die Erregung desselben einen -Wert erreicht hatte, bei wel chem der Phasenumformer nicht aus dein Tritt fällt.
Der Phasenumformer besitzt nämlich eine von der Erregung abhängige Stabilität, das heisst fällt nicht aus dein Tritt, wenn die Belastung denjenigen höchsten Wert nicht überschreitet, der seiner momen tanen Erregung entspricht. Die Stabilität ist aber bei geringen Erregungen, also in der Nähe des Leerlaufes verhältnismässig gering und nimmt nur mit der Steigerung der Er regung allmählich zu. Die S#=nehronphasen- umformer werden nun oft mit einem ver- hältnismässig kleinen Kurzschlussstrom aus geführt, so dass sie bei geringer Erregung eine sehr kleine Überlastungsfähigkeit be sitzen.
Durch übermässiges Anspannen der Feder c kann eine zu grosse Belastung her vorgerufen werden, welche bei geringer Er regung das Auf,,erschrittfallen des Phasen umformers zur Folge haben kann. Die oben beschriebene bisher angewandte Reglungs- vorrichtung trachtet die Überlastung, wenn sie einmal bereits eingetreten ist, durch nach trägliche Steigerunder Erregung des Phasen umformers, beziehungsweise durch die hierdurch hervorgerufene Erhöhung der Klem- menspannung des Induktionsmotors auszu gleichen.
DieseReglungsweise entspricht jedoch nicht dein Zwecke, das Ausserschrittfallen des Phasenumformers zu verhindern. Bei einer bereits eingetretenen solchen Über lastung, welche den Stabilitätsbereich des Phasenumformers bei der momentanen Erre gung überschritten hat, kann nämlich die nachträgliche Steigerung der Spannung nicht mehr zur Herstellung der Stabilität führen. Dies hat darin seine Ursache, dass bei einem gegebenen Widerstand des Anlassers die Belastung mit dein Quadrate der Spannung zunimmt.
Die Erfindung betrifft nun eine Einrich tung, die diesen Übelstand beseitigt, indem verhindert wird, dass beim Anlassen des In duktionsmotors der Motor und dement sprechend der Phasenumformer eine höhere Belastung erfährt, als der durch den Phasen umformer dem Motor aufgedrückten jeweiligen Klemmenspannung beziehungsweise der je weiligen Erregung des Phasenumformers ent spricht.
Infolgedessen kann der Phasenum former nicht über den seiner jeweiligen Er regung entsprechenden Stabilitätsbereich hin aus iiberlastet werden und ist demnach nicht der Gefahr ausgesetzt aus dem Schritt zu fallen.
Die Erfindung beruht darauf, dass das unter der Regelwirkung eines die vom Motor beziehungsweise vom Phasenumformer aufge nommene Belastung messenden Wattmessers gestellte Steuerorgan ausserdem noch unter die Wirkung einer nach Massgabe der je weiligen Klemmenspannung des Motors selbsttätig veränderlichen Kraft gestellt ist.
Zweckmässig ist neben dieser, nach Mass gabe der Klemmenspannung des Motors selbsttätig veränderlichen noch eine in dem selben Sinne wirkende aber, mittelst eines zum Anlassen dienenden Bedienungsorganes willkürlich veränderbare Kraft vorzusehen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes mit dieser letz teren Anordnung schematisch veranschaulicht.
Gemäss dem in Abb. 1 dargestellten Bei spiel ist die in ihrer Spannung mittelst des Anlasshebels d veränderbare Feder c, welche dem auf den Steuerhebel b wirkenden Watt messer F entgegenwirkt, beibehalten worden, dabei ist aber ein auf den Steuerhebel b gleichfalls dein Wattmesser F entgegenwir kendes Solenoid 1a vorgesehen, welches eine nach Massgabe der Klemmenspannung des Motors 2n selbsttätig veränderliche Kraft er zeugt. Zu diesem Zwecke ist die Spule des Solenoids von den Klemmen der Sekundär wicklung P2 des Phasenumformers U ge speist.
Es können aber beliebige Mittel ver wendet werden, um die dem Wattmesser F entgegenwirkende selbsttätig veränderliche Regelkraft von der jeweiligen Klemmen spannung des Motors m in Abhängigkeit züi bringen. Diese Abhängigkeit muss nicht eine solche sein, dass sich die Regelkraft propor tional mit der Klemmenspannung ändert, son dern es genügt, wenn sie bei Zunahme der Klemmenspannung bloss gleichfalls wächst oder sich auch in entgegengesetztem Sinne mit den Änderungen der Klemmenspannung ändert.
Da der Umformer bei jeder Erregung einen gewissen Stabilitätsbereich hat, der bei Zunahme der Erregung an Ausdehnung ge winnt, so muss die Änderung der erwähnten Regelkraft die Änderung der Klemmenspan nung auch der Grösse nach nicht genau folgen, sondern es kommt hauptsächlich dar auf an, dass die Änderung der Regelkraft h mit der Änderung der Klemmenspannung des Motors in zeitlich wesentlich zusammen fällt. Selbstverständlich muss das zeitliche Zusammenfallen auch nicht genau sein.
Viel mehr ist es vorteilhaft, wenn die Änderung der Regelkraft h der Änderung der Klem menspannung des Motors nacheilt, was zum Beispiel mittelst Flüssigkeitsbremsen erzielt werden kann. Obwohl es am zweckmässig sten ist, die selbsttätig veränderliche Gegen kraft h unmittelbar von der Klemmenspan nung des Motors abzuleiten, lässt sie sich auch von irgend einem Organ in Abhängig keit bringen, welches seinerseits in einem Abhängigkeitsverhältnis zur Klemmenspan nung des Motors steht, zum Beispiel von der Stellung des Rbeostats cal der Erregerma schine g des Phasenumformers.
Da jedoch die Änderung der Klemmenspannung des Motors den Änderungen des Regelwider standes ai mit einer gewissen Trägheit folgt, so muss um dieser Trägheit Rechnung zu tragen, die durch eine Flüssigkeitsbremse oder dergleichen bewirkte Verzögerung der Änderung der Gegenkraft h, genügend gross bemessen werden.
Die Wirkung der selbsttätigen Regel kraft<I>lt</I> geht aus Abb. 2 hervor, in welcher die Abszissenachse 2.v die Belastung des Motors und die Ordinatenachse p, die auf den Steuerhebel b wirkenden Kräfte angeben. Die aus dem Nullpunkt des koordinaten Systems ausgehende gerade Schaulinie f veranschaulicht den Zusammenhang der vom Wattmesser F auf den Steuerhebel b ausge übten Kraft mit der Belastung des Motors.
Würde man bei Abwesenheit der zusätzlichen selbsttätigen Regelkraft la der Feder c die Spannung<B>ei</B> erteilen, so müsste die Belastung des Motors den Wert wi erreichen, tun der Wirkung des Wattmessers F das Gleichge wicht zu halten.
Wirkt aber auf den Steuer hebel<I>b</I> noch die zusätzliche Kraft h, so gestalten sich die Verhältnisse wie folgt: Wenn die selbsttätige Spannungsregelung die Klemmenspannung des Motors derart ändert, dass das Quadrat der Klemmenspan nung proportional der jeweiligen Belastung ist, oder so; dass der Zeitungsfaktor im pri mären Stromkreise des Phasenumformers im ganzen Belastungsbereich gleich Eins (Cos y^ = 1) sei, so ilinicnt die Spannung und demnach auch die mit derselben propor tional veränderliche zusätzliche Gegenkraft h.
mit der Belastung gemäss der Schaulinie 1i (Abb. 2) zu. Addiert man nun die Wirkung der Kraft h und die Wirkung der Feder e, wie dies durch die strichpunktierte Schau linie ch, dargestellt ist, so gelangt der Watt messer F mit der gemeinschaftlichen Wirkung <B>ei</B> =- h= des Spannungswertes ei der Feder c und dem Werte h" der Regelkraft h bei dem Werte 11,2 der Belastung in Gleichgewicht,
beziehungsweise hat die Feder den Wert ici der Belastung bloss den Wert ei' zii erhalten um mit dem Wert hi der Gegenkraft h <I>zu-</I> sammen dem Wattmessei# F bei der Be lastung ici das Gleichgewicht zu halten. Hieraus geht es hervor, dass man finit einer be deutend schwächeren Feder c auskommen kann.
Infolgedessen kann man die Feder c so schwach bemessen, dass selbst wenn man mittelst des Anlasshebels d der Feder c gleich am Anfang des Anlassens ihre grösste Span nung erteilen würde, die dieser Federspan nung das Gleichgewicht haltende Belastung des Motors, beziehungsweise des Phasenum formers innerhalb des Stabilitätsbereiches des Phasenumformers fällt. Der Phasenumformer kann also auch bei plötzlicher Einschaltung der grössten Spannung der Feder c und der durch diese bedingtet) Belastung des Phasen- umforniers nicht aas dem Schritt fallen.
Der Phasenumformer bleibt demnach auch bei plötzlicher Einschaltung der ganzen Feder spannung im Schritt, wobei die Erregung des Phasenumformers und infolgedessen auch die Klemmenspannung des Motors allmählich selbsttätig zunimmt. Infolge dieser Zunahme der Klemmenspannung wächst aber auch) die Regelkraft h, welche die Spannung der Fe der c unterstützt und lässt denjenigen Wert der Belastung iv, der der vereinten Wirkung der Spannung der Feder c und der zusätz lichen Regelkraft h das Gleichgewicht hält, allmählich steigen.
Die Steigerung der Regel kraft h schreitet solange fort, bis die Be lastung denjenigen Höchstwert erreicht hat, der der Spannung der Feder c und dem durch diese bedingten Höchstwert der zusätzlichen Erregerkraft h entspricht.
Der erreichbare Höchstwert der Belastung wird in diesem Falle durch zwei Grössen bestimmt, und zwar erstens durch die mittelst des Anlasshebels willkürlich veränderbare Kraft (zum Beispiel die Spannung der Feder c) und zweitens durch die nach Massgabe der jeweiligen Klemmenspannung des Motors sich selbsttätig ändernde zusätzliche Regelkraft h.
Vin den Höchstwert der Belastung än dern zu können, kann man entweder die Spannung der Feder, oder den Anfangswert der mit der Klemmenspannung sich selbst tätig ändernden Regelkraft, oder aber beide Grössen willkürlich ändern.
In der Zeichnung ist der erste Fall dargestellt worden, bei dem der Anlasshebel d die Spannung der Feder c beeintlcilät. Man könnte aber mittelst des Anlasshebels d bei unveränderter Spannung der Feder c zum Beispiel die Grösse einer in den Stromkreis des Solenoids h geschal teten Widerstandes oder einer Impedanz, oder aber die Anzahl der Windungen des Solenoids ändern.
Der Anlasshebel d kann aber auch derart eingerichtet sein, dass derselbe sowohl die Spannung der Feder c: als auch die Stärke des Solenoids ändert.
Selbstverständlich dient die Feder c bloss als Beispiel und kann durch eine beliebige Kraft, zum Beispiel Gewicht ersetzt werden.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann die Feder c auch gänzlich fortfallen, wenn der Steuerhebel h oder das gleichwertige Steuer glied derart beschaffen ist, dass es ini Ruhe zustande, wenn also auf dasselbe weder der Wattmesser F noch die demselben entgegen wirkende Regelkraft h einwirkt, in der den Anlasswiderstand vermindernden Lage ver harrt.