Asynchronmotor mit Schleifringläufer für veränderliche Drehzahl Es ist bekannt, einen Asynchronmotor mit Schleifringgläufer durch veränderliche Widerstände im Rotor in der Umdrehungszahl zu regeln. Dieses Verfahren ist verlustbehaftet. Es ist ebenfalls bekannt, die Läuferenergie nicht in einem Widerstand zu ver nichten, sondern nutzbringend als mechanische oder elektrische Leistung zurückzuführen.
Die Erfindung betrifft einen Asynchronmotor mit Schleifringläufer für veränderliche Drehzahl. Erfin dungsgemäss wird der Stator über einen Wechsel richter aus einer Gleichspannungsquelle gespeist, und der Rotor liefert über einen Gleichrichter und eine Tastschaltung Energie auf die Gleichspannungsquelle zurück, wobei das Mass dieser Energierücklieferung und damit die Umdrehungszahl des Motors wenig stens zum Teil durch die Rastschaltung gesteuert bzw. geregelt wird.
Im einfachsten Fall erzeugt der Wechselrichter eine feste Frequenz und eine feste Spannung, wobei die Frequenz zweckmässigerweise höher als 50 Hz gewählt wird. Im Rotor entsteht dann je nach der Umdrehungszahl eine Spannung variabler Frequenz, welche über einen Gleichrichter einer Tastschaltung zugeführt wird, die auf die Gleichspannungsquelle zurückarbeitet. Dabei besteht die Tastschaltung vor teilhaft aus einer löschbaren, gesteuerten Halbleiter zelle,
welche den zurückzuliefernden Gleichstrom in Impulse zerlegt und auf diese Weise die Energie rücklieferung unabhängig von den Spannungsverhält nissen zu regeln gestattet. Bei diesem Verfahren treten grundsätzlich keine oder nur geringe Energie verluste auf.
In einer Zeichnung ist ein schematisches Aus führungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Eine Spannungsquelle Uo speist einen selbstgeführten Wechselrichter in dreiphasiger Brückenschaltung. Dieser Wechselrichter erzeugt an den Statorklemmen des Motors eine Drehspannung RST. Der Wechsel richter besteht aus steuerbaren Halbleitertrioden 1 bis 6, die durch Stromstösse aus den gezeichneten Kondensatoren gelöscht werden, sobald die Folge phase zündet. Dabei dienen die Widerstände 7 bis 12 zur Wiederaufladung der Kondensatoren im richtigen Sinn.
In Reihe mit den Trioden 1 bis 6 sind Dioden 13 bis 18 geschaltet, welche den Stromwendevor- gang von den Verhältnissen im Verbraucherkreis unabhängig machen. Die Dioden 19 bis 24 dienen als Blindleistungsdioden, d. h. sie ermöglichen es, vorübergehend oder dauernd Leistung aus dem Motor in die Spannungsquelle Uo zurückzuliefern. Der Rotor des Motors speist einen aus den Dioden 25 bis 30 bestehenden Gleichrichter in dreiphasiger Brückenschaltung, welcher über eine Drossel 31 und eine Diode 32 auf die Gleichspannung Uo zurück arbeitet.
Damit der Rückarbeitsstrom in beliebiger Weise geregelt werden kann, ist eine löschbare Halb leitertriode 33 vorgesehen, welche durch kurzschluss- artige Ströme die Drossel 31 auflädt und nach ihrer Löschung mit Hilfe des Löschkondensators 34 und der Löschtriode 35 den Strom der Drossel 31 über die Diode 32 in die Gleichspannungsquelle Uo drückt. Die Wiederaufladung des Löschkondensators 34 erfolgt in bekannter Weise durch die Diode 36 und die Drossel 37, die einen Schwingkreis bilden.
Beaufschlagt man die Gitter der Trioden 33 und 35 mit den Steuerimpulsen aus einem Regler, so kann man auf diese Weise den Strom in der Diode 32 und damit die Umdrehungszahl des Motors regeln, ohne dass die Rotorenergie als Ganzes in Widerständen verloren geht. Zweckmässigerweise wird je nach den Anforderungen an den Motor der Regler von der gewünschten Umdrehungszahl des Motors gesteuert, wobei in bekannter Weise eine Begrenzung des Stromes der Diode 32 eingebaut werden kann. Erzeugt der Wechselrichter beispielsweise 100 Hz, so kann man mit zweipoligen Motoren 6000 U/min erreichen.
Durch Regeln des Stromes im Rotorkreis kann diese Drehzahl bis auf Null verringert werden, ohne dass grosse Verluste auftreten. Im Stillstand des Motors wirkt letzterer als Transformator, dessen Sekundärenergie über die Tastschaltung in die Span nungsquelle Uo zurückgeleitet wird. Um bei kleinen Umdrehungszahlen den Gleichrichter und die Tast- schaltung zu entlasten, kann man die Frequenz des Wechselrichters einstellbar machen, und zwar muss bei Herabsetzung der Frequenz auch die Spannung herabgesetzt werden, damit der Fluss im Motor ange nähert konstant bleibt.
Stattdessen kann man auch die Spannung konstant halten und die Statorwicklung des Motors umschalten, beispielsweise von Dreieck auf Stern. Letzteres würde einer Herabsetzung der Spannung auf fast die Hälfte entsprechen. Wenn man bei dem gezeichneten Wechselrichter die Dioden 13 bis 18 durch gesteuerte Trioden ersetzt, kann man den Wechselrichter in der Spannung regelbar machen, so dass man mit abnehmender Frequenz die Span nung, jedenfalls in gewissen Grenzen, ebenfalls ver ringern kann, so dass auch ohne Regelung durch die Tastschaltung die Umdrehungszahl des Motors ent sprechend der geringeren Frequenz geringer wird.
Wenn man die Frequenz des Wechselrichters über die der augenblicklichen Umdrehungszahl des Mo tors entsprechenden Frequenz hinaus erhöht, so lie fert der Motor über die Blindleistungsventile 19 bis 24 Energie in die Spannungsquelle Uo zurück. Will man die Drehrichtung des Motors umkehren, so braucht man nur die Zündfolge zweier Phasen des Wechselrichters zu vertauschen. Natürlich kann man statt der gezeichneten Batterie Uo auch eine andere Gleichspannungsquelle verwenden, sofern sie in der Lage ist, nicht nur Energie abzugeben, sondern auch Energie aufzunehmen, wie dies beispielsweise bei einer Antiparallelschaltung, die von einem Dreh stromnetz gespeist wird, der Fall ist.
Da die Regelung nach der Erfindung verlustarm arbeitet, ist sie auch für grosse Antriebe brauchbar, insbesondere wird man von der Verringerung der Grösse der Drehstrommo- toren mit steigender Frequenz Gebrauch machen, indem man als höchste Wechselrichterfrequenz eine Frequenz über 50 Hz, beispielsweise 100 bis 1000 Hz, verwendet. Man kann die Erfindung auch mit polum schaltbaren Motoren kombinieren und auf diese Wei se den erforderlichen Frequenzbereich bzw. Regel bereich der Tastschaltung verringern.
Statt der ge zeichneten einfachen Löschschaltung für die Triode 33 können auch andere bekannte Löschschaltungen verwendet werden, die Impulsfrequenzen von 1000 Hz oder mehr zulassen, so dass die Drossel 31 einen weitgehend konstanten Gleichstrom führt.
Asynchronous motor with slip ring rotor for variable speed It is known to regulate the speed of an asynchronous motor with slip ring rotor by means of variable resistances in the rotor. This method is lossy. It is also known not to destroy the rotor energy in a resistor, but to recycle it usefully as mechanical or electrical power.
The invention relates to an asynchronous motor with a slip ring rotor for variable speed. Invention according to the stator is fed via an inverter from a DC voltage source, and the rotor returns energy to the DC voltage source via a rectifier and a pushbutton circuit, the amount of this energy return and thus the number of revolutions of the motor is controlled or at least in part by the latching circuit is regulated.
In the simplest case, the inverter generates a fixed frequency and a fixed voltage, the frequency being expediently selected to be higher than 50 Hz. Depending on the number of revolutions, a voltage of variable frequency arises in the rotor, which is fed via a rectifier to a pushbutton circuit which works back on the DC voltage source. The key circuit consists of an erasable, controlled semiconductor cell,
which breaks down the direct current to be returned into pulses and in this way allows the return of energy to be regulated independently of the voltage conditions. With this process, there is basically no or only slight energy loss.
In a drawing, a schematic exemplary embodiment of the invention is shown. A voltage source Uo feeds a self-commutated inverter in a three-phase bridge circuit. This inverter generates a three-phase voltage RST at the stator terminals of the motor. The inverter consists of controllable semiconductor triodes 1 to 6, which are erased from the capacitors shown by current surges as soon as the subsequent phase ignites. The resistors 7 to 12 are used to recharge the capacitors in the correct sense.
In series with the triodes 1 to 6, diodes 13 to 18 are connected, which make the current reversal process independent of the conditions in the consumer circuit. The diodes 19 to 24 serve as reactive power diodes, i. H. they make it possible to temporarily or permanently return power from the motor to the voltage source Uo. The rotor of the motor feeds a rectifier consisting of diodes 25 to 30 in a three-phase bridge circuit, which works back to DC voltage Uo via a choke 31 and a diode 32.
So that the reverse work current can be regulated in any way, an erasable semiconductor triode 33 is provided, which charges the choke 31 with short-circuit-like currents and after it is extinguished with the help of the quenching capacitor 34 and the quenching triode 35, the current of the choke 31 via the diode 32 pushes into the DC voltage source Uo. The quenching capacitor 34 is recharged in a known manner by the diode 36 and the choke 37, which form an oscillating circuit.
If the grids of the triodes 33 and 35 are fed with the control pulses from a controller, the current in the diode 32 and thus the number of revolutions of the motor can be regulated in this way without the rotor energy as a whole being lost in resistances. Appropriately, depending on the requirements placed on the motor, the regulator is controlled by the desired number of revolutions of the motor, it being possible to install a limitation of the current of the diode 32 in a known manner. If the inverter generates 100 Hz, for example, you can achieve 6000 rpm with two-pole motors.
By regulating the current in the rotor circuit, this speed can be reduced to zero without major losses occurring. When the motor is at a standstill, the latter acts as a transformer, the secondary energy of which is fed back into the voltage source Uo via the push button circuit. In order to relieve the load on the rectifier and the pushbutton circuit at low speeds, the frequency of the inverter can be adjusted. When the frequency is reduced, the voltage must also be reduced so that the flux in the motor remains more or less constant.
Instead, you can also keep the voltage constant and switch the stator winding of the motor, for example from triangle to star. The latter would correspond to a reduction in voltage to almost half. If you replace the diodes 13 to 18 with controlled triodes in the inverter shown, you can make the voltage of the inverter adjustable so that the voltage can also be reduced with decreasing frequency, at least within certain limits, so that even without Control by the key circuit, the speed of the motor accordingly the lower frequency is lower.
If the frequency of the inverter is increased beyond the frequency corresponding to the current number of revolutions of the motor, the motor delivers energy back to the voltage source Uo via the reactive power valves 19 to 24. If you want to reverse the direction of rotation of the motor, you only need to swap the firing order of two phases of the inverter. Of course, you can use another DC voltage source instead of the battery Uo shown, provided it is able to not only deliver energy but also absorb energy, as is the case, for example, with an anti-parallel connection that is fed by a three-phase network.
Since the control according to the invention works with little loss, it can also be used for large drives Hz is used. The invention can also be combined with pole-changing motors and in this way reduce the required frequency range or control range of the push-button circuit.
Instead of the simple quenching circuit for the triode 33, it is also possible to use other known quenching circuits which allow pulse frequencies of 1000 Hz or more, so that the choke 31 carries a largely constant direct current.