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Anordnung zur Beseitigung der selbsterregten Pendelungen hei Gleichlaufantrieben
Um zwei Motoren bzw. Arbeitswellen bei verschiedenen Lasten in Gleichlauf zu halten,
bedient man sich .der sogenannten Gleichlaufantriebe, der elektrischen Welle. Diese
wird durch die ständer- und läuferseitige Parallelschaltung zweier gleicher Asynchronmotoren
hergestellt, die symmetrisch, d. h. bei mehrphasigen Motoren auch im gleichen Drehsinn,
gespeist werden und als Synchroni:siermaschinen arbeiten. Bei dieser Schaltung können
wegen .des gemeinsamen Läuferstromes die Drehmomentdifferenzen zweier Antriebe durch
ein synchronisierendes Moment aufgenommen werden, das direkt von dem jeweiligen
Schlupf der Synchronisiermaschinen abhängig ist.
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Die beschriebene Anordnung zeigt nun bei großem Schlupf eine starke
Neigung zu selbsterregten Pendelungen, so daß sie nur für kleine Schlüpfe, .d. h.
für mitlaufendes Feld, verwendet werden kann, wo wiederum das synchronisierende
Moment sehr klein ist. Beim Hochlauf des Aggregates treten stets die störenden Schwingungserscheinungen
auf. Da nun das synchronisieren-de Moment mit abnehmendem Schlupf erheblich geringer
wird, so besteht auch hinsichtlich der Ausnutzung der Synchronisiermotoren ein bedeutsamer
Nachteil.
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Die Erscheinung der selbsterregten Pendelungen ist auf das Vorhandensein
negativer Dämpfungen zurückzuführen, .die dann gegeben sind wenn einem Schwingungssystem
bei zunehmender Geschwindigkeit ein anwachsender Antrieb in der Bewegungsrichtung
erteilt wird. Maßgebend für .die Pendelerscheinungen sind u. a. die Größe der äußeren
Reibungswiderstände und der Trägheitsmomente.
Dies trifft auch für
den schwingungsfähigen Rotor eines gewöhnlichen Asynchronmotors zu, wenn der Schlupf
größer als der Kippschlupf ist (Fig. i), weil in diesem Gebiet bei zunehmender Drehzahl
auch das Moment zunimmt. Vgl. hierzu die Ausführungen im Jahrbuch der AEG-Forschung,
Folge II, 1940 über Selbsterregte Pendelungen einer elektrischen Welle.
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Bei Gleichlaufantrieben treten nun bei Lastwinkeln außer dem synchronisierenden
Moment auch noch asynchrone Momente in den einzelnen Synchronisiermotoren auf, wodurch
bei großem Schlupf ebenfalls negative Dämpfungen hervorgerufen werden.
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Erfindungsgemäß werden nun die selbsterregten Pendelungen bei Gleichlaufantrieben,
bei denen die in Gleichlauf zu haltenden Wellen mit primär- und sekundärseitig elektrisch
parallel geschalteten asynchronen Synchronisiermaschinen gekuppelt sind, durch Verbesserung
der Drehmomentkennlinie für den Bereich großen Schlupfes beseitigt, indem in .den
Läuferkreis Widerstandskombinationen aus parallel geschalteten Ohmschen und induktiven
Widerständen eingeschaltet sind, die so bemessen sind, daß im Betriebspunkt der
Synchronisiermaschinen die Drehmoment-Drelizahl-Kennlinie mit wachsender Drehzahl
abfällt. Dem Antrieb wird also eine solche Charakteristik aufgeprägt, wie sie jeder
der Synchronisiermotoren, der mit der Widerstandskombination ans Netz geschaltet
ist, für sich allein zeigt (Fig.2). Die dargestellte Charakteristik zeigt die bekannte
Form der Drehmomentkennlinie eines Doppelnutmotors. Die Kennzeichen einer solchen
Charakteristik sind einmal eine Drehmomenterhöhung im Anlauf und unter gewissen
Voraussetzungen in .der Auslegung der Stabwicklung eine mehr oder weniger stark
ausgeprägte Sattelbildung. Während nun beim Doppelnutmotor solche Einsattelangen
unerwünscht sind, da -sie eine Verschlechterung der Anlaufverhältnisse bedeuten,
wird hierzu im Gegensatz bei der Erfindung .durch .die Art der Auslegung eine möglichst
große Einsattelung erstrebt. Man erhält dann im Bereiche großen Schlupfes eine Kennlinie,
bei der mit zunehmender Drehzahl ein starkes Absinken des Drehmomentes eintritt,
und erhält die erwünschte stark positive Dämpfung. Diese Charakteristik wird dadurch
erzielt, daß in den Läuferkreis Ohmsche und induktive Widerstände nach Fig.3 und
q. eingeschaltet werden, @da sich eine derartige Anordnung elektrisch ebenso verhält
wie die Anordnung einer Doppelnut. Wie aus Fig. a hervorgeht, besteht nunmehr im
Bereiche großen Schlupfes ein Absinken des Antriebes in der Bewegungsrichtung bei
zunehmender Geschwindigkeit. Man wird zweckmäßig die Welle für Schlüpfe größer als
eins verwenden (Lauf gegen das Feld) und erhält bei starker Einsattelung der Drehrnornentkennlinie
eine erwünschte stark positive Dämpfung der Welle bei größtem synchronisierendem
'Moment. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß das synchronisierende Moment für
:das Schlupfintervall s = I biss = 2 nahezu konstant bleibt, während es bei s =
i bis s = o auch auf den Wert Null absinkt.
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Als Gegenmaßnahme gegen das Pendeln von Gleichlaufantrieben hat man
versucht, die Pendelerscheinungen durch Einschalten von Ohmschen Widerständen in
die Läuferkreise zu beseitigen, indem man de Energie in den Widerständen vernichtete.
Durch diese Maßnahme erzielte man zwar eine gewisse Dämpfung der Pendelungen, völlig
beseitigen ließen sich diese Erscheinungen nicht. Die Einschaltung der Widerstände
hat lediglich zur Folge, daß der Arbeitspunkt im Kreisdiagramm in ein Gebiet weniger
stark negativer Dämpfungen gelegt wird, ohne jedoch .die kreisförmige Ortskurve
des Primärstromes zu verändern. Da außerdem durch das Einschalten der Ohmschen Widerstände
das synchronisierende Moment eine erhebliche Verringerung erfährt, war man gezwungen,
zur Übertragung einer bestimmten Leistung die Synchronisiermotoren sehr viel größer
auszulegen. Auch die ebenfalls bekannte Einschaltung von Drosselspulen in den Läuferkreis
hat kein anderes Ergebnis als dieVerschlechterung des Kreisdiararnii?s. Der Arbeitskreis
wird kleiner und damit sinkt das synchronisierende Moment.