CH279084A - Einrichtung zur Regelung der Tourenzahl von Elektromotoren, insbesondere asynchronen Drehstrommotoren. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Regelung der Tourenzahl von Elektromotoren, insbesondere  <B>asynchronen</B>     Drehstrommotoren.       Die vorliegende     Erfindung    betrifft eine  Einrichtung zur Regelung der Tourenzahl  von Elektromotoren, insbesondere asynchro  nen     Drehstrommotoren.     



  Es sind Einrichtungen bekannt, bei wel  chen in mindestens einer Phasenleitung der .  elektrischen Speiseleitung des Motors ein     LTn-          terbrecherkontakt    einer mit der Motorwelle in  Abhängigkeit von deren Drehzahl gekuppelten  Kontakteinrichtung angeordnet ist, wobei die       Kontakteinrichtungdie    Stromzufuhr jedesmal  selbsttätig unterbricht,     wenn    die Drehzahl  über einen an der Kontakteinrichtung ein  stellbaren     Wert    steigt, so dass der Motor im  pulsweise     so    viel Energie bekommt     als    er zur  Einhaltung der     gewünschten    Tourenzahl be  nötigt.

   Ferner ist eine Einrichtung bekannt,  bei welcher zur Regelung der Drehzahl von  asynchronen     Drehstrommotoren    in minde  stens zwei Phasenleitern der Drehstromlei  tung je ein Schaltkontakt eines Schützen liegt,       dessen    Erregerstromkreis durch die genannte  Kontakteinrichtung gesteuert wird.  



  In der Praxis hat sich bei diesen bekann  ten Einrichtungen     besonders    bei der Rege  lung von Motoren grösserer Leistung, die Fun  kenbildung an den in der     Speiseleitung    ange  ordneten Schaltkontakten als sehr nachteilig  erwiesen. Diese Funkenbildung     ist    infolge der       Induktivität    der Motorwicklungen und den  dadurch bedingten hohen     Abschaltspannun-          gen    an den Kontakten recht beträchtlich und    bietet zu raschen Beschädigungen der Kon  taktelemente Anlass.  



  Die vorliegende     Erfindung    bezweckt die  Beseitigung dieser     Übelstände    im wesentlichen  dadurch, dass in     mindestens    einem Leiter der       elektrischen    Speiseleitung des     zu        regelnden     Elektromotors ein abgestimmter Resonanzkreis  vorhanden     ist,    dessen     Resonanzfrequenz    mit  tels einer mit der Motorwelle in Abhängigkeit  von deren Drehzahl gekuppelten     Kontaktein-          richtung        derart    veränderbar ist,

   dass der Mo  tor zufolge Änderung der Impedanz des     Krei-          ses    impulsweise so viel Energie bekommt, als  er zur     Einhaltung    einer gewünschten, an der  Kontakteinrichtung einstellbaren Drehzahl       benötigt.     



  In der Zeichnung sind     beispielsweise    zwei       Ausführungsformen    des     Erfindungsgegenstan-          des    schematisch dargestellt. Es zeigt:       Fig.l    ein erstes     Ausführungsbeispiel    der  Einrichtung zur Drehzahlregelung eines asyn  chronen     Drehstrommotors,          Fig.    2 ein     zweites        Ausführungsbeispiel    der  Einrichtung zur Regelung eines     asynchronen          Drehstrommotors.     



  Gemäss der Darstellung     in        Fig.1    ist ein       Dreiphasen-Asynchronmotor    11 mit Hilfe eines  von Hand     betätigbaren    Schalters 12 an die  drei Phasenleiter R, S und T eines     Drehstrom-          Verteilnetzes        anschliessbar.     



  Zwischen dem Schalter 12     und    dem Motor  11 ist in     mindestens    zwei -der Phasenleiter      je ein elektrischer Resonanzkreis     angeordnet,     der aus einer eisenhaltigen Spule 13 bzw. 13a  und einem aus     zwei    Teilen 14, 15 bzw.     14a,          15a    bestehenden     Kondensator    gebildet     ist.,     wobei die Elemente jedes Resonanzkreises in  Serie geschaltet sind.

   Der eine Teil 15     bzw.          15a    des     Kondensators    ist durch einen Ruhe  kontakt 16 bzw.     16a    eines     Schaltschützes        kurz-          geschlossen,    dessen Magnetspule 17 einerseits  unmittelbar an den einen Phasenleiter und  anderseits unter Zwischenschaltung eines Ar  beitskontaktes 18 einer     Kontakteinrichtung    19  an einem andern Phasenleiter angeschlossen  ist. Der Anker des Magnetes 17     steht    mit  den beiden Schaltkontakten 16 und     16a    zu  deren Betätigung in Wirkverbindung.

   Die  Kontakteinrichtung 19     ist    an der Welle des  Motors 11 angekuppelt und derart ausgebil  det, dass der Arbeitskontakt 18 in Abhängig  keit von der Tourenzahl des Motors bei einer  bestimmten, mit Hilfe eines     Einstellorganes     20 in     gewissen    Grenzen beliebig     einstellbaren     Drehzahl geschlossen wird. Zum Beispiel kann  die Kontakteinrichtung 19 eine elastische und  drehzahlabhängige Kupplung aufweisen, über  welche die Motorwelle auf den Kontakt 18  einwirkt, wobei durch das.     Einstellorgan    20  der Abstand der Kontaktelemente oder eine  Federkraft verändert werden kann, welche  bei einer bestimmten Drehzahl dem von der  elastischen Kupplung übertragenen Dreh  moment die Waage hält..

   Derartige Kontakt  einrichtungen sind an sich in verschiedenen  Ausführungen bekannt und bedürfen deshalb  keiner näheren Beschreibung.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen Ein  richtung ist wie folgt.:  Im Ruhezustand des Motors, oder wenn       dessen    Drehzahl unterhalb der gewünschten  liegt.,     ist    der Kontakt 18 der Kontakteinrich  tung 19 offen, so dass kein Strom durch die       31agnetspule    17     :des    Schaltschützes fliesst.  Seine Ruhekontakte 16 und     16a    sind daher  geschlossen und die     Kondensatoren    15 und       15a.    je kurzgeschlossen.

   Die     Serieresonanz-          kreise    13, 14 bzw. 13a,     14a    sind auf die Fre  quenz des Speisestromes des     Motors    abge  stimmt und weisen in diesem Zustand daher    eine sehr kleine Impedanz auf, die keinen  nennenswerten     Vorschaltwiderstand    zum Mo  tor 11 bildet..  



  Beim Schliessen     des    Schalters 12     beginnt     der Motor zu drehen, und seine sich steigernde  Tourenzahl     erreicht.    bald den durch das Ein  stellorgan 20 an der Kontakteinrichtung 19  eingestellten Wert. Bei einer weiteren Stei  gerung der Drehzahl wird der Kontakt 18  der     Kontakteinriehtung    geschlossen, wodurch  die zwischen zwei Phasenleitern herrschende  Spannung an die Spule 17 des     Schützes    ge  langt und     derselbe    betätigt wird. Die beiden  Kontakte 16 und     16a    öffnen und bringen da  durch die Kondensatoren 15 und     15a    zur  Wirkung, die eine Verstimmung der Resonanz  kreise zur Folge haben.

   Die Impedanz     dieser     Kreise nimmt durch die' Verstimmung we  sentlich zu und bildet einen wirksamen Vor  widerstand in der Speiseleitung des     Motors,     dessen Drehzahl in     ,der        Folge    wieder sinkt.  Beim Unterschreiten der Drehzahl unter den  eingestellten Wert unterbricht der     Kontakt    18  den     Erregerstromkreis        des        Schaltschützes    wie  der, so dass seine     Kontakte    die     Kondensatoren     15 und     15a    wieder kurzschliessen und ausser       Wirkung    bringen.

   Die Resonanzkreise werden  dadurch wieder auf die Frequenz des Speise  stromes abgestimmt und die Energiezufuhr  zum Motor setzt wegen der nunmehr gerin  gen Impedanz der     Resonanzkreise    erneut ein.  Dadurch steigt die Tourenzahl des Motors von  neuem. Je nach der Trägheit des Motors und  der übrigen Einrichtung wiederholt sich das  beschriebene Schaltspiel in mehr oder weniger  rascher Folge, so dass die Tourenzahl prak  tisch konstant auf dem gewünschten     Wert     bleibt. Der Motor bekommt also impulsweise  so viel Energie, als er zum Einhalten der ge  wünschten Drehzahl benötigt.  



  Durch Veränderung des     Einstellorganes     20 kann die Drehzahl während des Laufes  stetig verändert werden, und sie bleibt auf  jedem eingestellten Wert konstant, kann aber  selbstverständlich nie höher sein     als    die asyn  chrone Drehzahl des Motors an sich.  



  Die beschriebene Einrichtung könnte auch  so variiert. werden, dass der Kontakt 18 der      Kontakteinrichtung so lange geschlossen  bleibt, bis die Drehzahl des Motors den ein  gestellten Wert überschreitet, wobei die Reso  nanzkreise bei offenen Schaltkontakten 16  und     16a    auf die Frequenz des Speisestromes  abgestimmt     sein    müssen.  



  In beiden Fällen kann durch die dreh  zahlabhängige     Verstimmung    der Kreise ohne       weiteres    eine Änderung deren Impedanz im  Verhältnis von 1:10 erreicht werden, wobei  die von den Schaltkontakten 16 und     16a    zu       bewältigende        Schaltleistung    nur     einen    Bruch  teil der gesamten     Motorenleistung    ausmacht,  so dass die sonst so störende Funkenbildung  an den Kontakten weit weniger auftritt.  



  Bei dem in     Fig.    2 dargestellten zweiten  Ausführungsbeispiel der Einrichtung ist in  zwei der Phasenleiter zwischen dem     Schalter     12 und dem Motor je ein     elektrischer    Serie  resonanzkreis eingeschaltet, der     aus    einer  eisenhaltigen Spule 13 bzw. 13a und einem  Kondensator 14 bzw.     14a    besteht. Die Spule  13 bzw. 13a ist lose mit einer Hilfsspule 21  bzw. 21a gekoppelt.

   Die beiden     Hilfsspulen    21  bzw.     21a    sind in Reihe miteinander geschaltet  und können durch den Kontakt 18 der wie  derum drehzahlabhängig mit der Motorwelle  gekuppelten Kontakteinrichtung 19     kurzge-          schlossen    werden. Die Anordnung ist gemäss  der Darstellung beispielsweise so getroffen,  dass die Hilfsspulen dann kurzgeschlossen  werden, wenn die     Drehzahl    des     Motors    den  eingestellten Wert     überschreitet.     



  Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist  so, dass beim überschreiten der     gewünschten     Drehzahl     durch    Kurzschliessen der Hilfs  spulen eine Verstimmung der vorher auf die       Frequenz    des     Speisestromes    abgestimmten Re  sonanzkreise stattfindet, wodurch, wie im  vorigen Beispiel, die Impedanz der Kreise  stark zunimmt und die Energiezufuhr zum  Motor dadurch eine Drosselung erfährt, so       uass    die Drehzahl wieder sinkt.  



  Um eine     Impedanzänderung    der Resonanz  kreise im Verhältnis 1:10 zu erzielen, ist eine       Kurzschlussleistung    aufzuwenden, die nur<B>1110</B>       b1:5    1120 der     t.a.tsä.ehlichen    Durchgangsleistung    beträgt. Werden im Hauptkreis     un'    im Kurz       schlusskreis    gleiche Stromstärken angenom  men, so ergibt sich, dass die am Kontakt 18  auftretende Schaltspannung nur     1110        bis    1120  der Spannung beträgt, die sich an einem un  mittelbar in der     Zuleitung    angeordneten  Sehalter ergäbe. Die Funkenbildung ist da  her bedeutend vermindert.

   Zur Steuerung von  Motoren sehr grosser Leistung kann der     Kurz-          sehlusskreis    mit Hilfe eines Schützes gesteuert  werden, in     dessen        Erregerstromkreis    der Kon  takt der Kontakteinrichtung 19 liegt.  



  Auch bei diesem Beispiel könnte die An  ordnung so getroffen sein, dass der     Konten-'.:     18 im Ruhezustand des Motors und bei Dreh  zahlen unter dem     gewünschten    Wert geschlos  sen ist,     wobei    dann die Resonanzkreise bei       kurzgeschlossenem    Hilfskreis auf die Frequenz  des     Speisestromes    abgestimmt sein muss.  



  Gemäss einer nicht dargestellten Ausfüh  rungsform könnte der Kontakt der Kontakt  einrichtung auch den Erregerstromkreis eines  Drehrelais steuern, das mit einem Drehkon  densator in Wirkverbindung steht., der min  destens einen Teil des Kondensators der  Resonanzkreise bildet. Diese Anordnung hätte  den Vorteil, dass zur     Veränderung    der Ab  stimmung keine offenen Kontakte benötigt  werden, mit Ausnahme im     Erregerstromkreis     des Drehrelais, wo aber mit kleinen Leistun  gen     gearbeitet    werden kann.  



  An Stelle von     Serieresonanzkreisen    könn  ten bei allen gezeigten     Beispielen    auch Par  allelresonanzkreise vorhanden sein, welche  mittels der Kontakteinrichtung beim Errei  chen der     gewünschten    Drehzahl des Motors  selbsttätig auf die Frequenz des Speisestro  mes     abgestimmt    werden und dadurch eine  hohe Impedanz annehmen, die den     Stromfluss     zum Motor drosselt, während im verstimmten  Zustand der Resonanzkreise deren Impedanz  bedeutend kleiner ist.  



  Unabhängig davon, wie die     Resonanzkreise     aufgebaut sind, können zwei oder mehr Kon  densatoren     oder    auch Spulen parallel geschal  tet sein, wobei das eine der parallel geschal  teten Elemente mit Hilfe des     Schaltkontaktes         eines Schützes zur     Verstimmung    des betref  fenden Kreises abschaltbar ist.  



  Auch bei     Einphasenmotoren    kann die  Drehzahlregelung auf analoge     Weise    durch  geführt werden, wobei nur in     mindestens     einem der Leiter ein     verstimmbarer    Resonanz  kreis vorhanden sein muss.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Regelung der Tourenzahl von Elektromotoren, insbesondere asynchronen Drehstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Leiter der elektri schen Speiseleitung ein abgestimmter Resonanz kreis vorhanden ist, dessen Resonanzfrequenz mittels einer mit der Motorwelle in Abhän gigkeit von deren Drehzahl gekuppelten Kon takteinrichtung derart veränderbar ist, dass der 1@Iotor zufolge Änderung der Impedanz des Kreises impulsweise so viel Energie be kommt, als er zur Einhaltung einer gewünsch ten, an der Kontakteinrichtung einstellbaren Drehzahl benötigt.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Regelung von asynchronen Drehstroinmotoren in mindestens zwei Phasenleitern der Drehstromspeiseleitung je ein abgestimmter Resonanzkreis vorhanden ist, dessen Resonanzfrequenz mittels der Kon takteinrichtung veränderbar ist. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis mindestens je eine Spule und einen Konden sator aufweist, und da.ss wenigstens das eine dieser Elemente mit Hilfe der Kontaktein richtung veränderbar ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das eine der Elemente des Resonanzkreises aus zwei in Reihe geschalteten Teilen besteht, deren einer mittels der Kon takteinrichtung kurzschliessbar ist.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das eine der Elemente des R.esonanzkreisecs aus zwei parallel geschalteten Teilen besteht, denen einer mittels der Kon takteinrichtung abschaltbar ist. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule des Resonanzkreises mit einer Hilfsspule gekoppelt ist, die mittels der Kon takteinrichtung kurzschliessbar ist. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 5, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die Hilfsspule in loser Kopp lung mit der Spule des Resonanzkreises ist. 7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekenn- zeichnet, d-ass zur Regelung eines Drehstrom motors die Spulen der in mindestens zwei Phasenleitern vorhandenen Resonanzkreise je mit einer Hilfsspule gekoppelt sind, die in Serieschaltung mittels der Kontakteinrichtung kurzschliessbar sind.

   F. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspi-tich 2, dadurch gekennzeichnet., dass die Kontakteinrichtung den Erreger stromkreis mindestens eines elektromagneti schen Schützes steuert, dessen Schaltkontakte zur Veränderung mindestens des einen Ele mentes des Resonanzkreises eingerichtet sind. 9. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinrichtung den Erreger- stromkreis mindestens eines Drehrelais steuert, das mit wenigstens einem veränderlichen Ele ment des Resonanzkreises in Drehverbindung steht.

   10. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 9, dadurch gekenn zeichnet, dass wenigstens ein Teil des Kon densators des Resonanzkreises als Drehkon densator ausgebildet ist, der mit dem Dreh relais in Wirkverbindung steht. 11.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis ein im Ruhezustand der Kontakteinrichtung auf die Frequenz des Speisestromes abge stimmter Serieresonanzkreis ist, der beim Er reichen der gewünschten Drehzahl des Motors selbsttätig verstimmt wird, 12. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis ein Parallelresonanzkreis ist, der durch die Kontakteinrichtung beim Erreichen der ge wünschten Drehzahl des Motors selbsttätig auf die Frequenz des Speisestromes ahge- stimmt wird.