DE101420C - - Google Patents

Description

rf c

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Verwendung von synchron laufenden Phasenumformern in Einphasenstromnetzen, um mit Hülfe eines hierdurch . erzeugten phasenverschobenen Stromes mehrphasige Moloren betreiben zu können, ist wohl zuerst von Steinmetz (s. die amerikanische Patentschrift Nr. 533378) vorgeschlagen worden. Um den Umformer hierbei auf Synchronismus zu bringen, können verschiedene Verfahren benutzt werden; die gebräuchlichsten "Anlafsmittel sind Hülfsmotoren, theilweise mit Zuhülfenahme von Accumulatoren. Ein ähnliches Verfahren, bei welchem der Hülfsmotor zuerst als Inductionsmotor und dann als Gleichstromerreger arbeitet, ist beispielsweise in der Patentschrift Nr. 88716 beschrieben.

Nach der vorliegenden Erfindung hingegen ist der Synchronmotor, selbst mit den für das Anlassen erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen versehen. Der Phasenumformer wird hierbei als Einphaseninductionsmotor oder als Gleichstrommotor angelassen, im weiteren Verlauf des Betriebes hat er sich als Synchronmotor selbst zu erregen.

In den Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung bedeuten L₁ und L₂ die beiden Einphasenleitungen, während die zu betreibenden Dreiphasen- und Zweiphaseninductionsmotoren mit Md und M₁ bezeichnet sind. Je zwei Pole dieser Motoren sind an die Einphasenleitungen und der dritte Pol an die Leitung L₃ angeschlossen. Die Hauptwickelung S des Umformers wird mit den Leitungen L₁ und L₂, und die Zusatzwickelung S₁, in welcher der phasenverschobene Strom erzeugt wird, mit der Leitung L₃ verbunden. In der Zeichnung bedeutet ferner T die Feldmagnetwickelung des Umformers, G den Gleichstromabgeber, D eine Drosselspule, W Regulirwiderstände, U Umschalter und A eine Accumulatorenbatterie.

Um den Phasenumformer als Einphaseninductionsmotor zu verwenden, ist, da der Motor nur leer anzulaufen braucht, ein schwaches Drehfeld genügend; dies läfst sich leicht erreichen durch Anordnung einer zusätzlichen Hülfswickelung, in welcher unmittelbar selbst phasenverschobener Strom erzeugt wird, wie z. B. im D. R. P. Nr. 87402, oder mit Hülfe einer Drosselspule D, die die nöthige Phasenverschiebung hervorbringt (Fig. 1).

Der Synchronmotor arbeitet alsdann umgekehrt, indem der Anker das Feld als Inductionsmotor und die Magnete dessen rotirenden Anker darstellen. Die Feldpole werden dabei durch einen Widerstand kurz geschlossen. Das mit der Hülfswickelung erzeugte schwache Drehfeld erzeugt im anfangs feststehenden Anker rotirende Pole, diese suchen die Magnetpole mitzuschleppen und setzen auf diese Weise den Anker in Bewegung. Als Hülfsspule kann mit Vortheil die Zusatzspule S₁ des Ankers verwendet werden. Nun wird der Anker aber nicht ganz auf Synchronismus kommen, weshalb man für das Anlaufen Anker und Feld in halb so viele Pole schaltet, wodurch der Anker nahezu auf die zweifache Tourenzahl gebracht wird. Bei etwa anderthalbfacher Tourenzahl wird die Stromzuleitung und Hülfs-

wickelung abgeschaltet und die Anker- und Magnetpolzahl wieder auf die doppelte Zahl geschaltet. Die Tourenzahl fällt unterdessen, und bei Synchronismus wird die Stromzuleitung auf den Anker wieder eingeschaltet. Alsdann werden die Magnete erregt, und zwar mit Hülfe eines auf demselben Motor angebrachten Gleichrichters G. Der Einphasensynchronmotor, kann nun Arbeit leisten, welche verwendet wird zur Erzeugung phasenverschobener Energie in der Wickelung S₁. Nach diesem Schaltungsvorgang werden dann die Mehrphasenmotoren eingeschaltet, die, wie besonders beim Betrieb von Fahrzeugen erforderlich, für die vier- bis fünffache Anlaufszugkraft gebaut werden können.

Zur eigenen Magneterregung eines Synchronmotors mag noch erwähnt werden, dafs zur Verminderung der Funkenbildung am Gleichrichter ein inductionsfreier Widerstand parallel zu den Magneten und Bürsten zu schalten ist. Je mehr Strom durch diesen Ballastwiderstand geht, desto geringer werden die Funken und desto gleichmäfsiger auch die Erregung. Statt dieses Widerstandes läfst sich daher mit Vortheil eine kleine Accumulatorenbatterie ver-" wenden, welche, wenn geladen, die Magneterregung allein übernehmen kann.

Soll der Phasenumformer, wie in Fig. 2 dargestellt, als Gleichstrommotor anlaufen, so erhält er zweckmäfsig die Bauart eines Wechselstromgleichstromumformers, d. h. die Ankerwickelung entspricht der einer Gleichstrommaschine; aufserdem ist ein Gleichrichter G vorgesehen. Unter magnetisch um 90 ° oder 120 ° verstellten Winkeln werden vom Anker Verbindungsleitungen abgezweigt, welche an Gleitringe R heranführen, durch die der zum Speisen der Motoren erforderliche mehrphasige Wechselstrom zugeführt wird. Das Anlaufen kann hierbei entweder durch die Wechselstromseite erfolgen, wie in dem zuerst erläuterten Falle, wo durch Verwendung einer Drosselspule eine Hülfsphase erzeugt wird, oder durch die Gleichstromseite, wobei mit Hülfe einer Accumulatorenbatterie der Umformer als Gleichstrommotor angelassen wird. Umgeschaltet läuft der Umformer als Einphasensynchronmotor, in welchem Falle die Erregung der Magnete und das Laden der Accumulatoren mittelst des Gleichrichters G oder eines zusätzlichen Gleichrichters, wie in Fig. 1, geschieht. In den Ankerspulen S₁ wird alsdann je nach der Untertheilung der Wechselstromseite und^ je nachdem Zwei- oder Dreiphasenmotoren gespeist werden sollen, ein um 90⁰ oder um 120⁰ in der Phase verschobener Strom erzeugt, welcher durch die Leitung L₃ zu den dritten Klemmen der Mehrphasenmotoren geführt wird.

Im Phasen umformer wird nur so viel Energie verbraucht, als für den eigenen Leerlauf nöthig ist, weshalb derselbe ökonomischer Weise bei vorübergehender Ausschaltung der eigentlichen Mehrphasenmotoren leer weiter laufen, bei längerer Betriebsunterbrechung aber auch abgestellt werden kann.

Da der Phasenumformer keine mechanische Kraft abzugeben braucht und somit keiner Beanspruchung auf Zug und gröfsere Lagerreibung unterliegt, so kann derselbe für sehr hohe Tourenzahl gebaut und dementsprechend klein gehalten werden.

Die vorbeschriebene Einrichtung eignet sich sowohl für gewöhnliche Einphasenwechselstromanlagen, als auch besonders für Bahnbetrieb, bei welchem ·είηε grofse Anlaufszugkraft der Motoren erforderlich ist. Im letzteren Falle wird der Phasenumformer nebst dem Hülfsmotor im Wagen untergebracht, damit nur eine isolirte Arbeitsleitung nöthig ist, wenn die Erde als Rückleitung benutzt wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Synchron laufender Phasenumformer zum Betriebe von Mehrphasenmotoren aus Einphasenstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, dafs derselbe entweder als Einphaseninductionsmotor geschaltet wird, wobei die Zusatzwickelung als Hülfswickelung dient, oder alsGleichstrommotor geschaltet, mit Hülfe einer Accumulatorenbatterie auf Synchronismus gebracht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.