DE570687C

DE570687C - Anlassaggregat fuer Kurzschlussankermotoren

Info

Publication number: DE570687C
Application number: DEA60352D
Authority: DE
Inventors: Dr Arthur Mandl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-01-17
Filing date: 1931-01-17
Publication date: 1933-02-18

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18. FEBRUAR 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Ve 570687 KLASSE 21 d² GRUPPE 23 oi

A 60352 Vlllb/Jid² Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 2. Februar

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Anlaßaggregat für Kurzschlußankermotoren

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17, Januar 1931 ab

Wenn viele an ein Netz angeschlossene Kurzschlußankermotoren gleichzeitig hochlaufen sollen, ergibt sich für das Netz eine plötzliche große Strombelastung, die oft störend empfunden wird. Man kann "diesen Stromstoß vermeiden, indem man in bekannter Weise ein Umformeranlaßaggregat verwendet, das aus zwei miteinander gekuppelten Synchronmaschinen M und G nach Abb. 1 besteht. Der Generator G wird auf die anzulassenden Kurzschlußankermotoren geschaltet und im Stillstand mit Gleichstrom erregt. Der Umformer fährt asynchron hoch und nimmt die Kurzschlußankermotoren mit. Wenn das Aggregat in die Nähe der synchronen Drehzahl kommt, wird der Motor M gleichstromerregt und damit in Tritt geworfen. Dadurch wird auch die Spannung von G genau synchron mit dem Netz Λ^Γ. Sind die Phasenlagen in Übereinstimmung gebracht, so kann der Schalter vS' geschlossen, der Generator G durch passende Erregung vollständig entlastet und vom Netz abgeschaltet und das Anlaßaggregat stillgesetzt werden.

Es entsteht nun dabei die Frage, auf welche Art die Phase des Synchrongenerators G mit der Phase des Netzes Λ^τ in Übereinstimmung" gebracht werden kann. In der Häuptsache sind hierfür drei Methoden bekanntgeworden.

Nach der ersten wird in einem der beiden Statorkreise eine phasenverschobene Zusatzspannung erzeugt (z. B. durch Quererregung im Rotor oder durch Drehregler). Die zweite Methode sieht eines der beiden Gehäuse drehbar vor. Beide Methoden bedingen anormale Maschinen oder zusätzliche Apparate. Nach der dritten Methode wird die Lage des Generatorpolrades verdreht durch Veränderung der Motorerregung.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der dritten Methode und untersucht die zweckmäßigste Dimensionierung von Generator und Motor, um mit Maschinen, die gegenüber der normalen Ausführung nicht verteuert sind, den erforderlichen Verdrehungswinkel des Generatorpolrades zu erreichen.

Abb. 2 zeigt das ^ff^r-Diagramm des Synchrongenerators. Es bedeuten

λ Verhältnis der Längsfeld- zur Ouerfeldleitfähigkeit, .

ο A Leerlauf AW ... AJV₉,

T₁ S tänder Streuung,

AWg Ankerrückwirkung (für ¹Z₁ Nennlast

g = AW_n),
01 bis ο 4 = AWg (1+T₁) für ¹U bis ⁴/₄ Last unter dem φ-Winkel aufgetragen.

Man erhält die Erregung der Größe und Phase nach in den Strecken ο A, 1 H₁, 2 JJ₂, 3 H₃, 4 Ji₄ für Leerlauf bis Vollast. Es ergibt sich in bekannter Weise, daß sich das Polrad mit zunehmender Belastung im Sinne

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Pr. Arthur Mandl in Berlin-Schnneberg.

der Drehrichtung verdreht. Abb. 2 ist für cos φ = o,8 gezeichnet. Der Verdrehungswinkel β zwischen Halblast und Vollast ist in Abb. 3 abhängig von dem Verhältnis

~AW~T~±~~\ ^au%^etrag^en· Der für normal ausgelegte Synchrongeneratoren gültige Bereich liegt etwa zwischen 0,6 und 1. Danach ergibt sich ein Wert β von etwa 9 bis 10 elektrischen Graden. Durch eine ganz anormal ausgelegte Maschine mit vergrößertem Luftspalt könnte man es erreichen, daß der

Wert

A iV₀ · λ

bis etwa zum Werte 2 an-

.4 ir„ (1 +

steigt.' Dann würde der Wert β etwa j° betragen. Es wird jedoch weiter unten gezeigt, daß sich eine Verringerung bis β = 7° nicht lohnt.

Das AW-Diagramm für einen z. B. mit cosf=: 1,0 laufenden Motor zeigt Abb. 4. ο G stellt die Leerlaui-AW .., AW₀ · /t vor. . Die Ankerrückwirkung AW_g (1 -j- T₁) ist für ¹Z₄ bis ⁴/₄ Last in den Strecken 01 bis 04 aufgetragen. Das Polrad dreht sich von Leerlauf bis. Vollast von ο G über 1 G-2 G-3 G nach 4 G, also entgegen der Drehrichtung. Die beiden Verdrehungen von Motor- und Generatorpolrad finden demnach in umgekehrter Richtung statt und addieren sich. Die Verdrehung des Motorpolrades könnte klein gehalten werden durch sehr große Leerlauferregung ο G.

Abb. 5 zeigt das AW-Diagramm für den Synchronmotor nach der vorliegenden Erfindung. Es bedeuten ο G-AW₀ · λ und ο r bis ο 4' die Ankerrückwirkung der Wattkomponente */₄ bis ⁴Z₄ AW_nw (1 + η) für ¹Z₄ bis ⁴/₄ Vollast. Die Leerlauf-AW ... ο G = AW₀'?> sind so klein gewählt, daß sich für den stark untererregten Leerlaufbetrieb des Umformers (Dreieck ο GM₀, wobei die Ordinate von M₀ den Wattstrom zur Deckung aller Leerlaufverluste bedeutet) gerade noch eine kleine Überlastbarkeit ergibt. In der Regel ist der mechanisch kleinstmögliche Luftspalt hierfür mehr als ausreichend. In bekannter Weise arbeitet der Motor bei Halblast mit ungefähr cos φ = ι, und sind die Polräder so aufgekeilt, daß dann in diesem Betriebsfall die vom Generator erzeugte Spannung in der Phase mit der Netzspannung übereinstimmt. Abb. 5 zeigt, daß es durch passende Übererregung des Motors von Halblast bis Vollast und durch passende Untererregung von Halblast bis Leerlauf tatsächlieh möglich ist, das Polrad in richtigem Sinne und in erforderlichem Ausmaß zu verdrehen, so daß bei allen Belastungen zwischen Leerlauf und Vollast lediglich durch Veränderung der Erregung des Synchronmotors die Übereinstimmung zwischen Generatorspannung und Netzspannung erreicht wird.

In Abb. 6 ist die Strecke GM₄, die ein Maß für die Übererregung bei Vollast darstellt, in ihrem Verhältnis zur Wattkomponente der Ankerrückwirkung bei Nennlast^W_mv (1 -{- T₁-)

in Abhängigkeit vom Verhältnis -j-ψ— aufgetragen für die Winkel β = 7, 8, g, 10'-von Abb. 3. Man sieht, daß die Änderung des Winkels β in diesem Bereich keine Rolle spielt. Es lohnt sich also nicht, den Generator irgendwie anormal auszulegen.

Um nun das Übererregungsverhältnis

A. Π 2171' '·>

in erträglichen Grenzen zu halten, wird der Motor erfmdungsgemäß mit so kleinem Luftspalt so ausgelegt, daß die Abszisse in Abb. 6

°" kleiner als 0,5 bleibt. _s

Der Anlauf vollzieht sich wie folgt: Nachdem das Aggregat in Tritt gefallen ist, wird die Generatorspannung auf die Höhe der Netzspannung einreguliert. Dann wird in bekannter Weise die Motorerregung verändert, wodurch die Phase der Generatorspannung mit der Netzspannungsphase in Übereinstimmung gebracht wird. Dann kann der Schalter S (Abb. 1) stoßfrei, gegebenenfalls durch ein Nullspannungsrelais, geschlossen werden.

Claims

Patentanspruch:

Aggregat zum Anlassen von Kurzschlußankermotoren, das aus einem asynchron anlaufenden Synchronmotor und einem mit diesem gekuppelten Synchrongenerator besteht, deren Polräder so miteinander gekuppelt sind, daß bei ungefähr Halblast und cos φ— ι am Motor Netz- und Generatorspannung ungefähr in Phase sind, und deren genaue Phasenübereinstimmung durch Veränderung der Motorerregung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor mit so kleinem Luftspalt ausgeführt ist, daß das Verhältnis der wirksamen Leerlauferregung AW₀ λ zur Wattkomponente der Ankerrückwirkung AW,_m (i-f-Ti) kleiner als 0,5 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen