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Elektrischer Asynchronantrieb für Bohranlagen
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Asynchronantrieb für Bohranlagen.
Bei bekannten elektrischen Antrieben für Bohranlagen wird eine halbautomatische Steuerung von Asynchronmotoren mit Phasenläufern, die beispielsweise als Antriebe für Hebewinden eingesetzt werden, durch Relaiskontaktschaltungen verwirklicht.
Die erwähnten relaisgesteuerten elektrischen Antriebe weisen eine sprunghafte Änderung des Drehmomentes beim Anlassen auf, die sich ungünstig auf das dynamische Verhalten des Antriebes auswirkt und einen schnellen Verschleiss der Antriebs- und Windenteile hervorruft. Der weitere Nachteil derartiger Antriebe liegt in ihrer ungenügenden Betriebssicherheit, wenn Ströme über 1000 A geschaltet werden und die Schalthäufigkeit der Kontakte bis 200 Schaltungen pro Stunde beträgt.
Bekannt sind weiter elektrische Asynchronantriebe für Bohranlagen, bei denen in den Läuferstromkreis des Elektromotors eine Parallelschaltung aus einem Wirkwiderstand und einer mit einem weiteren Wirkwiderstand in Reihe geschalteten Drosselspule eingebaut ist. Diese Antriebe lassen jedoch die für eine Bohranlage erforderlichen mechanischen Eigenschaften, sofern nicht Schützen im Läuferstromkreis eingesetzt werden, nicht erreichen und weisen daher dieselben Nachteile, wie die Antriebe mit Relaiskontaktsteuerung auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb ohne Schützen im Läuferstromkreis zu schaffen, der stossfrei anläuft und im Drehzahlnennbereich stabil arbeitet.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei einem Bohranlagen-Asynchronantrieb mit einer im Läuferstromkreis des Elektromotors angeordneten Parallelschaltung einer in Reihe mit einem Wirkwiderstand geschaltetendrossel und einem weiteren Wirkwiderstand die Drosselspule als Sättigungsdrossel mit zwei in jedem Läuferstrang parallelgeschalteten Wicklungen mit innerer Rückführung ausgebildet ist, die zusätzlich mit einer Steuer- und einer Vorspannungswicklung versehen ist.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die das elektrische Prinzipschaltbild der Steueranordnung des erfindungsgemässen Antriebes einer Bohranlage zeigt.
Der erfindungsgemässe Antrieb weist einen Dreiphasen-Asynchronmotor l mit einem Läufer 2 auf. Zu jedem Läuferstrang in Reihe ist eine Sättigungsdrossel geschaltet. Die Sättigungsdrossel weist Wechselstromwicklungen 3,4, 5,6, 7 und 8, eine Vorspannungswicklung 9 undeine Steuerwicklung 10 auf. In Reihenschaltung mit den Wechselstrom wicklungen 3, 4,5, 6,7 und 8 sind Ventile 11, 12,13, 14,15 und 16 entsprechend gepolt angeordnet. In Reihe mit der Sättigungsdrosselund den Ventilen 11,12, 13,14, 15 und 16 sind Wirkwiderstände 17,18 und 19 geschaltet. Parallel zu jedem dieser so aufgebauten Einzelzweige sind Wirkwiderstände 20,21 und 22 geschaltet.
Der beschriebene elektrische Antrieb hat folgende Wirkungsweise.
Beim Anlassen des Elektromotors erreicht im ersten Augenblick die Stromfrequenz im Läuferstromkreis ihren höchsten Wert, wodurch ein relativ hoher induktiver Widerstand der Wicklungen 3,4, 5,6, 7 und 8 der Sättigungsdrossel bedingt wird.
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Um die erforderliche Widerstandskennlinie (eine Vorstufe mit niedrigen Drehzahlen und Drehmomenten) zu erreichen, muss der Wert des Wechselstromwiderstandes der aus den Wicklungen 3,4, 5,6, 7,8, der Sättigungsdrossel und den Widerständen 17,18 und 19 bestehenden Schaltungen weit über dem der Wirkwiderstände 20,21 und 22 liegen. Der erforderliche Widerstandswert der erwähnten Wicklungen 3,4, 5,6, 7 und 8 der Sättigungsdrosselspule wird durch die Vorspannungswicklung 9 erreicht. Während des Anlaufes fliesst also fast der ganze Strom des Läufers 2 durch die Wirkwiderstände 20,21 und 22, die damit den Anlaufstrom und das Anzugsmoment des Elektromotores bestimmen.
Mit steigender Drehzahl sinkt während des Anlaufes der Widerstand der Wicklungen 3,4, 5,6, 7 und 8 der Sättigungsdrossel infolge der abnehmenden Stromfrequenz im Läufer 2 sowie unter dem Einfluss der Steuerwicklung 10 und der inneren Rückführung.'Die innere Rückführung erfolgt durch die Reihenschaltung der Ventile 11,12, 13,14, 15 und 16 mit den entsprechenden Wicklungen 3,4, 5,6, 7 und 8 der Sättigungsdrossel.
Erreicht der Elektromotor eine Drehzahl, die seiner Nenndrehzahl angenähert gleich ist, so sinken die Widerstände der Wicklungen 3,4, 5,6, 7 und 8 bei dem Nennwert des Steuerstromes soweit ab, dass die Wirkwiderstände 20,21 und 22 durch die Wechselstromwicklungen praktisch kurzgeschlossen werden. Demzufolge fliesst der grösste Teil des Läuferstromes durch die Wicklungen 3,4, 5, 6, 7 und 8 der Sättigungsdrossel.
Das stossfreie Anlaufen des Antriebes und dessen stabiles Betriebsverhalten bei Nenndrehzahl werden durch Regelung des durch die Steuerwicklung 10 fliessenden Stromes und den Einfluss der erwähnten inneren Rückführung sichergestellt.
Der beschriebene elektrische Antrieb kann mit Vorteil bei Hebewinden von Bohranlagen für Erdölgewinnung eingesetzt werden, da er eine hohe Betriebssicherheit und gute mechanische Eigenschaften sichert.