CH400342A

CH400342A - Verfahren zum Anlassen einer Asynchronmaschine mit Schlupfstromerregung

Info

Publication number: CH400342A
Application number: CH177863A
Authority: CH
Inventors: Dinger Otto
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1962-03-16
Filing date: 1963-02-13
Publication date: 1965-10-15
Also published as: DE1265287B

Description

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Verfahren zum Anlassen einer Asynchronmaschine mit Schlupfstromerregung Es ist bekannt, Asynchronmaschinen, besonders grösserer Leistung, zur Verringerung der Läuferstillstandsspannung und des Arifahrstromes mit verringerter Spannung anzulassen. Dies geschieht z.

B. durch eine Stern-Dreieck-Umschaltung der Ständerwicklung der Maschine oder bei Vorhandensein eines Vorder- umspanners durch eine Dreieck-Stern-Umschaltung der Zweitwicklung des Vorderumspanners. Die Umschaltung von Teilspannung auf volle Spannung ist mit einer heftigen elektrischen oder mechanischen Beanspruchung der Asynchronmaschine verbunden, da das Feld der Maschine zuerst verschwinden und dann wieder völlig neu aufgebaut werden muss.

Durch die Erfindung werden diese unerwünschten Beanspruchungen bei Asynchronmaschinen mit Schlupfstromerregung vermieden, die mittelbar, z. B. mit Teilspannung angelassen werden. Gemäss der Erfindung wird die Asynchronmaschine vor dem Zuschalten auf volle Spannung des Netzes über die Stromwender-Schlupfmaschine so erregt, dass Maschinenspannung und Netzspannung nach Betrag und Richtung gleich (synchronisiert) sind. Danach kann die Maschine völlig stossfrei auf die volle Netzspannung geschaltet werden, so dass die unerwünschte Beanspruchung -entfällt.

Es ist zwar bekannt, Asynchronmaschinen, die von einer Kraftmaschine oder von einem besonderen Anwurfmotor hochgefahren werden, in dieser Weise zu erregen. Demgegenüber zeigt die vorliegende Erfin- dung, wo die Asynchronmaschine auch ohne Kraftmaschine oder Anwurfmotor stossfrei auf die volle Netzspannung geschaltet werden kann. Man kann die Asynchronmaschine mit Teilspannung hochfahren und dann von der speisenden Spannung trennen und sie nach Herstellung von Spannungs- und Phasengleichheit der Asynchronmaschine zu dem Netz auf die volle Netzspannung zu schalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Synchron-Asynchron-Netzkupp- lungsumformer mit der Einphasen-Synchronmaschine 1 und der Asynchronmaschine 2, die durch die Schlupfmaschine (Siemens-Lydall- oder Scherbius- Maschine) 3, den Erregerfrequenzwandler 4, die Drosselspule 5, den Drehzahlwandler 6 und den cos phi- Wandler 7 in bekannter Weise gesteuert wird. Die Asynchronmaschine 2 ist über den Vorderumformer 8 auf das Hochspannungsnetz 9 geschaltet.

Sie kann dabei über den Schalter 10 auf die wahlweise im Dreieck oder Stern verkettete Zweitwicklung des Vorderumformers 8 geschaltet werden. Mit Hilfe des zweiten Schalters 11 kann die Asynchronmaschine 2 von der Zweitwicklung des Vorderumspanners 8 getrennt werden, während. das Erregerzubehör weiter mit ihr verbunden sein kann. Mit dem Kurzschluss- schalter 12 kann der Erregerfrequenzwandler 4 stromlos gemacht werden.

Die Anordnung wirkt folgendermassen: Beim Anfahren der Asynchronmaschine 2 ist die Zweitwicklung des Vorderumspanners 8 durch den Schalter 10 im Dreieck geschaltet und der Kurzschlussschalter 12 eingelegt, so dass die Schlupfstrom- erregung der Asynchronmaschine Null ist. Wird der Schalter 11 eingelegt, so läuft die Asynchronmaschine 2 mit Hilfe der nicht dargestellten Anfahr- widerstände mit Teilspannung an.

Wenn die Asyn- chronmaschine 2 ihre Nenndrehzahl erreicht hat, wird zunächst der Schalter 11 geöffnet und dann die Zweitwicklung des Vorderumspanners 8 durch den Schalter 10 von Dreieck auf Stern,' das heisst auf die volle Spannung umgeschaltet. Hierauf wird durch den Schalter 12 die Erregung der Asynchronmaschine 2 freigegeben. Der cos phi-Wandler 7 wurde vorher

schon so eingestellt, dass die durch ihn in der Asyn- chronmaschine 2 bei synchroner Drehzahl erzeugte Spannung nach Betrag und Richtung gleich der Spannung des Vorderumspanners 8 ist.

Bei Abweichung von der synchronen Drehzahl weicht auch die Stän- derspannung der Asynchronmaschine 2 nach Betrag und Richtung von der bei Synchronismus ab. Durch den Drehzahlwandler 6 wird jedoch die Gleichheit der Spannung wieder hergestellt, und der Schalter 11 kann stossfrei eingelegt werden. Die Asynchronma- schine 2 ist nun bei voller Spannung am Netz und kann Last übernehmen.

In Fig.2 ist am Zeigerbild der Spannungen und Ströme dargestellt, wie sich das Zuschalten vollzieht. Es bezeichnet U die Netzspannung, Ui die Ständerspannung der Asynchronmaschine 2, U2 die von der Schlupfmaschine 3 den Schleifringen der Asynchronmaschine 2 zugeführte Spannung, J,g den Schleifringstrom, der bei Leerlauf vorwiegend Erregerstrom ist und s den Schlupf. U2 und J,u sind auf Netzfrequenz bezogen. Jy eilt der zugehörigen Stän derspannung Ui um 90 nach.

Durch den cos phi- Wandler wird den Schleifringen der Asynchronmaschine 2 die Spannung U2 (.g IM) = oc zugeführt. Beim Schlupf Null hat diese Spannung in der Läuferwicklung der Asynchronmaschine 2 einen Strom J,y (" -0) zur Folge, der durch den Zeiger ob gegeben ist. Die zugehörige Ständerspannung U1 = oa ist grössere- und phasengleich mit UN, .so dass sie in diesem Zustand stossfrei zugeschaltet werden könnte.

Da die Asynchronmaschine 2 jedoch während des Umschaltens auf Stern vom Netz getrennt ist, müssen die Verluste des Maschinensatzes aus den umlaufenden Massen gedeckt werden, das heisst die Drehzahl nimmt ab und der Schlupf nimmt zu.

Bei im wesentlichen gleichbleibender Spannung U2 (Cos phi) würde der Strom J ,p in. die Lage obl(s = 0,1 %), ob2 (s = 0,5 %) usw. kommen und damit würde die Stän- derspannung von oa nach oal, oa, usw. wandern, das heisst die Bedingungen für das Parallelschalten würden immer schlechter werden.

Betätigt man nun aber den Drehzahlwandler 6 im Sinne tieferer Drehzahl, so fügt sich zu U2 @ooe hni> unter 90 die Spannung U2 (n), so dass die Schleifringspannung U2 der Reihe nach in die Lage ocl (s = 0,1 %), oc2 (s = 0,5 no, usw.

kommt, das heisst unter der Einwirkung des Drehzahlwandlers 6 wird die Maschinenspannung U1 in die für das Parallelschalten mit UN richtige Lage und Grösse zurückgedreht, so dass nunmehr stossfrei parallel geschaltet werden kann. Man kann auch, solange die Asyn- chronmaschine 2 mit schwachem Feld am Netz liegt, die Erregung freigeben und die Asynchronmaschine 2 durch den Drehzahlwandler 6 und den cos phi- Wandler in den übersynchronen Bereich, z.

B. bis an die Grenze des Drehzahlbereiches, hinaufsteuern. Wenn man jetzt die Maschine durch den Schalter 11 vom Netz trennt und die Umschaltung vornimmt, steht für das Umschalten der ganzen über- und untersynchrone Drehzahlbereich zur Verfügung, das heisst ein längerer Zeitraum während die Drehzahl der spannungslosen Maschine absinkt. Auch hier wird die Phasengleichheit der beiden Spannungen durch den Drehzahlwandler 6 hergestellt.

Das Anlassverfahren gemäss der Erfindung lässt sich auch bei Netzkupplungsumformern und Drehstromregelsätzen mit anderer Schaltung des Erregerkreises, z. B. unter Verwendung von Erregerumfor- mern, mit gleich gutem Erfolg verwirklichen. Ebenso lässt es sich ausführen, wenn kein Vorderumspanner vorhanden ist und die Asynchronmaschine durch Stern-Dreieck-Umschaltung ihrer Ständerwicklung angelassen wird.

Das Synchronisieren in dem Anlassverfahren gemäss der Erfindung unterscheidet sich von dem Synchronisieren von Synchronmaschinen dadurch, dass bei der Asynchronmaschine die mechanische Frequenz übereinstimmt, weil die Maschine mit Netzfrequenz erregt wird. Es müssen lediglich die beiden Spannungen nach Betrag und Richtung zur Deckung gebracht (synchronisiert) werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zum Anlassen einer Asynchronmaschine mit Schlupfstromerregung, die mittelbar mit Teilspannung angelassen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Asynchronmaschine vor dem Zuschalten auf volle Spannung des Netzes über die Strom- wender-Schlupfmaschine so erregt wird, dass Maschinenspannung und Netzspannung nach Betrag und Richtung gleich (synchronisiert) sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Asynchronmaschine mit Teilspannung hochgefahren und dann von der ,speisenden Spannung getrennt wird und dass die Maschine danach nach Herstellung von Spannungs- und Phasengleichheit der Asynchronmaschine zu dem Netz auf die volle Netzspannung geschaltet wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Asynchronmaschine mit Teilspannung hochgefahren und durch die Erregung in den übersynchronen Drehzahlbereich gebracht wird und danach von der speisenden Teilspannung getrennt wird und nach dem Synchronisieren der Maschinenspannung mit der Netzspannung auf die volle Netzspannung geschaltet wird. 3.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten von Teilspannung auf volle Netzspannung über einen Vorderumspanner vorgenommen wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten von Teilspannung auf volle Spannung durch eine Stern-Dreieck-Um- schaltung der Ständerwicklung der Asynchronma- schine vorgenommen wird. 5.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfstromerregung der <Desc/Clms Page number 3> Asynchronmaschine durch einen cos phi-Wandler und einen Drehzahlwandler beeinflusst wird, wobei der cos phi Wandler auf cos phi = 1 bei Leerlauf eingestellt ist und die Drehzahlerregung in Richtung Drehzahlsenkung in dem Masse betätigt wird, dass der Phasenwinkel zwischen Netzspannung und Maschinenspannung zu Null wird.