Einrichtung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines Asynchromnotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines Asyn- chronmotors mit Schleifringläufer, wobei die Läufer spannung gleichgerichtet wird und ein intermittierendes Zu- und Abschalten eines Energieverbrauchers oder Energieumwandlers durch ein elektronisches Schaltele ment erfolgt.
Es ist bekannt, dass sich die Drehzahl eines Asyn- chronmotors durch Widerstände im Läuferkreis beein flussen lässt. Dabei hängt jedoch die sich einstellen de Drehzahl in starkem Masse von dem jeweiligen Dreh moment an der Motorwelle ab. Um bei gegebenen äus- seren Drehmomentverhältnissen bestimmte Drehzahlen zu erhalten, hat man daher bislang in den Rotor kreis Widerstände geschaltet, die durch Schütze in Stu fen gesteuert wurden oder auch als Wasserwiderstände ausgeführt worden sind.
Es ist auch schon der aus der Rotorwicklung kommende Strom zunächst gleichge richtet und dann in einen Widerstand geführt worden, wobei ihm eine von einer weiteren Spannungsquelle erzeugte Spannung entgegengeschaltet wurde. Der Be trag des Widerstandes sollte im wesentlichen unverän dert bleiben.
Es wurde weiterhin bereits ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl von Asynchron motoren mit Schleifringläufern vorgeschlagen, bei dem die Läuferspannung gleichgerichtet wird und auf einen Widerstand arbeitet, dessen Ohmwert fest ist. Es wur de dabei die Grösse des Gleichstroms im Läuferkreis durch intermittierendes Kurzschliessen oder Abschal ten des Widerstandes mit elektronischen Schaltelemen ten gesteuert oder geregelt. Durch jenes Verfahren lässt es sich erreichen, dass der wirksame Widerstand im Läuferkreis in weiten Grenzen schnell veränderbar ist, ohne dass sein Betrag durch Schalter oder durch Gleitkontakte verändert wird.
Weiterhin vorgeschlagen wurde darüber hinaus eine Anordnung, in welcher der Belastungswiderstand des vorgenannten Verfahrens durch eine Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem Kondensator ersetzt wor den ist. Durch Zwischenschaltung des Kondensators war eine Erweiterung des wirksamen Belastungswider standes möglich.
Letztlich wurde es auch bereits vorgeschlagen, dass die gleichgerichtete Spannung des Läuferkreises von Asynchronmaschinen mit Schleifringläufern nicht auf einen Verbraucher arbeitet sondern dass dieselbe in Zusammenarbeit mit eine ebenfalls bereits vorge schlagenen Tastschaltung einen Energieumwandler, z. B. einen Wechselrichter, speist. Die Energie des letzte ren kann dann auf das den Asynchronmotor speisen de Dreiphasennetz zurückggeleitet werden.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steue rung oder Regelung der Drehzahl eines Asynchronmo- tors mit Schleifringläufer, wobei die Läuferspannung gleichgerichtet wird und ein intermittierendes Zu- und Abschalten eines Energieverbrauchers oder Energieum- wandlers durch ein elektronisches Schaltelement erfolgt.
Erfindungsgemäss ist parallel zu dem elektronischen Schaltelement als überspannungsableiter ein steuer bares Halbleiterelement vorgesehen, dessen Zündspan nung mit Hilfe eines Spannungsteilers bestimmt wird, und dass in Reihe mit dem steuerbaren Halbleiter element ein Strombegrenzungswiderstand geschaltet ist.
An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Aus führungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen die Fig. 1 und 2 Beispiele bereits vorgeschlagener Anord nungen, während in der Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verdeutlich wird.
In Fig. 1 ist eine Schaltung zur Durchführung des bereits erwähnten Verfahrens zur Steuerung oder Re gelung der Drehzahl von Asynchronmotoren mit Schleif ringläufern dargestellt. Hierbei arbeitet eine gleichge richtete Läuferspannung auf einen Widerstand. U ist eine aus der Rotorspannung mit Hilfe eines Gleich richters erzeugte Gleichspannung. Solange die ge- steuerten Halbleiterdioden Dl und D2 gesperrt sind, fliesst der Gleichstrom I durch den Widerstand R. Es gilt: I = i2.
Wird die Halbleiterdiode Dl gezündet, so ist der Widerstand R praktisch kurzgeschlossen, und es stellt sich ein sehr viel grösserer Strom I ein, der im wesentlichen nur durch den Widerstand r der Läufer wicklung begrenzt ist. Infolge des grösseren Läuferstro mes stellt sich bei gegebenem Drehmoment eine ande re Drehzahl des Motors ein. Wird die Diode Dl wieder gelöscht, so geht der Strom I auf den kleineren Wert zurück.
Erfolgt das Öffnen und Schliessen der Diode Dl intermittierend mit genügend hoher Frequenz, so stellt sich ein Strom I ein, welcher zwischen den beiden oben genannten Extremwerten liegt, und zwar beträgt der wirksame Widerstand
EMI0002.0012
wobei T2 und T1 die Stromflussdauern im Widerstand R bzw. in der Halbleiterdiode Dl bedeuten.
Infolge der Wirkung einer Drossel L kann dabei der Strom I zeitlich praktisch konstant sein, d. h. er enthält nur we nig Oberwellen. Der Strom in der Läuferwicklung hat infolgedessen die von der Theorie der Gleichrichter bekannte Blockform, die sich mit zunehmender Pha- senzahl des Gleichrichters der Sinusform annähert. In Fig. 1 ist angedeutet, wie in bekannter Weise mit Hilfe eines Löschkondensators C,
der gesteuerten Löschdiode D2 und der Diode Du mit Umladedrossel L' die Haupt diode Dl intermittierend durch Impulse auf das Gitter der Diode Dz gelöscht werden kann. Es lässt sich in der Schaltung der Fig. 1 der wirksame Widerstand R-'\ im Bereich O bis R variieren.
Dabei kann R beispiels weise das 5- bis 10-fache des Läuferwiderstandes r sein, so dass nach der Theorie der Asynchronmotoren be reits ein grosser Geschwindigkeits- bzw. Drehmoment- bereich beherrscht wird.
Die Fig. 2 veranschaulicht eine Anordnung, bei der parallel zu elektronischen Schaltelementen eine Reihen schaltung' bestehend aus Kondensator und Widerstand, vorgesehen ist. Aus einem Dreiphasennetz R, S, T wird ein Asynchronmotor As gespeist. Seine Läu ferströme richtet ein Gleichrichter G gleich. Zwischen den Ausgangsklemmen dieses Gleichrichters herrscht dann die Gleichspannung U. Mit L ist eine Induktivi- tät bezeichnet. In Reihe mit dem Widerstand R ist ein Kondensator CL geschaltet.
Der Strom über die Reihen schaltung dieser beiden Elemente wird durch das steuer bare Halbleiterelement TR gesteuert. An dem Konden sator CL stellt sich selbsttätig eine Gegenspannung ein, die den wirksamen Wert der Widerstandsgrösse des mit einem festen Ohmwert versehenen Widerstandes in der dargestellten Tastschaltung erweitert.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung im Zusammenhang mit einer Anordnung darge stellt, bei welcher die gleichgerichtete Läuferspannung eines Asynchronmotors in Zusammenarbeit mit einer Tastschaltung nicht auf einen Widerstand oder eine Wi derstandskombination, sondern auf einen Energieum- wandler, beispielsweise einen Wechselrichter, arbeitet.
Ein Dreiphasennetz R, S, T speist einen Asyn- chronmotor AS mit einem Schleifringläufer. Dessen Spannungen werden in. dem Gleichrichter G gleichge richtet und arbeiten im Zusammenhang mit einer Tast- schaltung auf einen Wechselrichter W. Der Wechselrich ter gibt seine Energie an das Dreiphasennetz R, S, T zurück.
Bei dieser Anordnung sind in bekannter Weise zwischen den Strängen der Wechselrichterausgangspha- sen Glättungskondensatoren geschaltet. In der vorste hend beschriebenen Anordnung dient als elektronisches Schaltelement ein steuerbares Halbleiterelement Dl.
Tritt nun an dem Wechselrichter W ein Netzaus fall oder ein Fehlimpuls auf, dann treibt die Drossel L in der Tastschaltung die Spannung an dem steuerba ren Halbleiterelement Dl in die Höhe und zündet die se über Durchbruch. Eine Zerstörung der Zelle ist die Folge. Um diese Möglichkeit der Zellenzerstörung aus zuschliessen, ist eine weitere Triode D3 als steuerbarer Überspannungsableiter zu dem gefährdeten Halbleiter element parallelgeschaltet. Dabei ist das Gate über einen Spannungsteiler ST an die Anodenspannung gelegt.
Je nach dem Verhältnis des Spannungsteilers und der Zündspannung ergibt sich der Zündpunkt des über spannungsableiters. Für eine feinere Einstufung des Zündpunktes liesse sich in nicht dargestellter Weise eine Stabilisierung durch eine Zenerdiode oder einen Span- nungstrigger mit angeschlossenem Zündverstärker vor sehen.
Bei dieser Einrichtung ist ein Widerstand Rb mit der Sicherungstriode S3 in Reihe geschaltet um beim Zünden der Sicherungstriode den Strom zu begrenzen.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung be steht darin, dass bei einer angepassten Einstellung des Zündpunktes der Wechselrichter im Betrieb ab- und zugeschaltet werden kann, ohne dass das Halbleiterele ment Dl gefährdet wird. Der Tastschalter tastet dann auf den Vorwiderstand der Sicherungstriode. Das be deutet für Pulskaskaden einen geregelten Weiterlauf der Asynchronmaschinen, wenn der Wechselrichter aus fällt.
Die Parallelschaltung eines überspannungsableiters zu einem elektronischen Schaltelement bietet auch bei einer Anordnung entsprechend der Fig. 2 Vorteile. Wird nämlich infolge einer sehr hohen Tastfrequenz dem Kon densator nicht mehr die Möglichkeit gegeben, sich über das parallele elektronische Schaltelement während der Zeit zu entladen, da letzteres stromdurchlässig ist, dann besteht ebenfalls die Gefahr des Übersteigens der Durch bruchsspannung für das elektronische Schaltelement, und in dieser Folge seine Zerstörung.
Ein zu dem elektro nischen Schaltelement parallelgeschalteter überspan- nungsableiter würde eine Entladung des Kondensators selbst dann möglich machen, wenn das elektronische Schaltelement gesperrt ist.