CH462932A - Schaltungsanordnung zur Veränderung der Drehmoment-Drehzahlkennlinie eines Asynchronmotors - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Veränderung der Drehmoment-Drehzahlkennlinie eines Asynchronmotors

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CH462932A
CH462932A CH1363467A CH1363467A CH462932A CH 462932 A CH462932 A CH 462932A CH 1363467 A CH1363467 A CH 1363467A CH 1363467 A CH1363467 A CH 1363467A CH 462932 A CH462932 A CH 462932A
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circuit arrangement
asynchronous motor
torque
arrangement according
diode
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CH1363467A
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Steinger Heinz
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Landis & Gyr Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/04Single phase motors, e.g. capacitor motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description


      Schaltungsanordnung        zur    Veränderung der     Drehmoment-Drehzahlkennlinie    eines     Asynchronmotors       Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur  Veränderung der     Drehmoment-Drehzahlkennlinie    eines       Asynchronmotors.     



  Für     Regelungs-    und Steuerungsanlagen,     Haushal-          tungsmaschinen    und viele weitere Anwendungsgebiete  werden kleine Motoren mit veränderlicher Drehzahl  benötigt. Bisher werden für solche Aufgaben vorwiegend       Kollektormotoren    verwendet. Ein     Kollektormotor    ist  aber verhältnismässig teuer in der Herstellung, erfordert  eine Wartung (Kohlen, Kollektor) und verursacht Fun  ken, deren Auswirkungen nur mit einem zusätzlichen  Aufwand an Schaltelementen reduziert werden kön  nen.  



       Asynchronmotoren    mit Kurzschlussankern sind billi  ger als     Kollektormotoren,    annähernd wartungsfrei und  verursachen keine Funken. Es ist bekannt, dass sich die  Drehzahl eines     Asynchronmotors    durch verschiedene  Frequenzen der Speisespannung, durch Polumschaltung  oder in kleinen Grenzen auch durch Herabsetzen der  Speisespannung     verändern    lässt. Verschiedene Frequen  zen können durch rotierende oder durch elektronische       Frequenzumformer    erzeugt werden. Diese Verfahren sind  jedoch für kleine Anlagen und Apparate wegen des  hohen Aufwandes an Schaltmitteln nicht geeignet.

   Ein  polumschaltbarer     Asynchronmotor    benötigt einen Um  schalter mit zahlreichen Kontakten oder für jede Dreh  zahl eine eigene     Statorwicklung.    Die dadurch entstehende  Verteuerung schliesst seine Anwendung für kleine Anla  gen und Apparate ebenfalls aus. Durch Herabsetzen der  Speisespannung ist nur eine geringe Drehzahlverände  rung möglich, welche für die meisten Anwendungen nicht  ausreicht.  



  Es ist auch bekannt, einen     Asynchronmotor    mit  einem Bremsmagneten auszurüsten, der im Rotor Wir  belströme erzeugt und dadurch den Motor auf eine  geringere Geschwindigkeit abbremst. Der Bremsmagnet  kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein,  dessen Wicklung von einem Gleichstrom durchflossen  wird. Ein Permanentmagnet muss zur Drehzahlverände  rung mechanisch verstellt werden können. Beide Ausfüh  rungen     erfordern    eine     Sonderanfertigung    der Motoren.  



  Es wurde nun nach einer Lösung gesucht, wie die  Drehzahl eines handelsüblichen     Asynchronmotors    mit    dem geringsten Aufwand an Schaltmitteln innerhalb eines       grossen    Bereiches verändert werden kann.  



  Die     vorliegende    Erfindung zeigt eine Lösung mit  einer Schaltungsanordnung zur Veränderung der Dreh  moment-Drehzahlkennlinie eines     Asynchronmotors,    bei  der die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen  dadurch vermieden sind, dass die     Statorwicklung    des       Asynchronmotors    mit einem Steuerglied mit nichtlinearer       Strom-Spannungskennlinie    in Reihe geschaltet ist.  



  Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel  der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:       Fig.    1 eine Schaltungsanordnung und       Fig.    2 ein Diagramm.  



  In der     Fig.    1 sind 1 und 2 Anschlussklemmen, welche  zum Anschluss eines     Einphasen-Asynchronmotors    3 mit  einem in Reihe dazu liegenden Steuerglied 4 an eine       Wechselspannungsquelle    bestimmt sind. Der     Einphasen-          Asynchronmotor    3 besitzt zwei     Statorwicklungen    5 und 6  und einen Kondensator 7 als Phasenschieber. Das Steuer  glied 4 besteht hier aus einer Parallelschaltung einer  Diode 8 mit einem Widerstand 9. Der Widerstand 9 kann  ein stetig oder stufenweise veränderbarer Widerstand  sein. Ein Verbindungspunkt 10 verbindet den     Einphasen-          Asynchronmotor    3 mit dem Steuerglied 4.  



  Die     Fig.    2 zeigt     Drehmomentkurven    11, 12, 13, 14  und 15 in     Abhängigkeit    von der Drehzahl mit dem  Widerstandswert des Widerstandes 9 als Parameter. Eine  gestrichelte Linie 16 deutet ein konstantes Drehmoment  an.  



  <I>Wirkungsweise der Schaltung nach der</I>     Fig.   <I>1</I>  Wird an den Anschlussklemmen 1 und 2 eine Wech  selspannung angelegt und ist der Wert des Widerstandes  9 auf Null eingestellt, dann erhält der     Einphasen-          Asynchronmotor    3 die volle Wechselspannung. Seine       Drehmoment-Drehzahlkennlinie    verläuft für diese Wider  standseinstellung nach der Kurve 11     (Fig.    2).  



  Wird der Widerstand 9 verstellt, so dass sein Wert  grösser als derjenige der Diode 8 in     Durchlassrichtung     ist, dann fliessen jeweils die einen Halbwellen im wesent  lichen über die Diode 8 und die anderen über den  Widerstand 9. Die Diode 8 lässt die einen Halbwellen      annähernd vollständig durch, während der Widerstand 9  die anderen Halbwellen begrenzt; dadurch wird dem  Wechselstrom eine Gleichstromkomponente überlagert,  so dass im     Stator    des Motors 3 ein umlaufendes und  gleichzeitig ein stehendes Magnetfeld entstehen. Auf den  Rotor des Motors wirken daher ein Drehmoment und  gleichzeitig ein Bremsmoment. Das Bremsmoment ent  steht durch     Wirbelstrombildung    in dem sich drehenden  Rotor, wodurch dessen Drehzahl abnimmt.

   Vergrössern  des Widerstandes 9 erhöht die Gleichstromkomponente  und damit auch das Bremsmoment.  



  Die Kurven 11 bis 15 in der     Fig.    2 zeigen     Drehmo-          ment-Drehzahlkennlinien    in Abhängigkeit von der     Grös-          se    des Widerstandes 9. Es ist daraus ersichtlich, dass bei  gleichbleibendem Drehmoment, wie es     z.B.    durch die  gestrichelte Linie 16 angedeutet ist, die Drehzahl in  weiten Grenzen verändert werden kann, was bei einem       Asynchronmotor    in Normalausführung und mit einem  gleich geringen Aufwand an zusätzlichen Schaltelementen  sonst nicht möglich ist.  



  <I>A</I>     usf        ichrungsvarianten          Im    Beispiel nach der     Fig.    1 ist das Steuerglied 4 aus  der Diode 8 und dem Widerstand 9 gebildet. Der  Widerstand 9 kann stetig veränderbar -     z.B.    als Drehwi  derstand - oder stufenweise veränderbar,     z.B.    durch  Verwendung von umschaltbaren     Widerständen,    ausge  führt werden. Das Steuerglied 4 kann aber auch aus  anderen Steuerelementen mit nichtlinearer     Strom-Span-          nungskennlinie    gebildet sein.

   Der Diode 8 kann ein  steuerbares Halbleiterbauelement,     z.B.    ein Transistor, ein       Thyristor    oder ein     lichtabhängiger    Widerstand parallelge  schaltet werden.  



  Ein Transistor oder ein     Thyristor    werden als     Verstär-          kerelemente    bevorzugt, wenn der Motor durch weitere  vorgeschaltete Steuerelemente gesteuert werden soll. Ein  lichtabhängiger Widerstand kann sehr vorteilhaft sein,  wenn eine galvanische Trennung zwischen dem Motor  stromkreis und dem Steuerstromkreis notwendig ist. Der  lichtabhängige Widerstand kann durch eine in ihrer  Helligkeit veränderbare Lichtquelle gesteuert werden.  



  Das Steuerglied 4 kann auch aus einem einzigen       Halbleiter-Bauelement,    wie     z.B.    einem     Fünfschicht-          Schaltelement    oder einer     Zenerdiode    gebildet sein. Ein       Fünfschicht-Schaltelement,        z.B.    ein     Fünfschicht-Thyris-          tor,    muss entsprechend gesteuert werden, damit es wahl  weise zwei gleich grosse oder zwei verschieden grosse  Halbwellen     durchlässt.    Eine     Zenerdiode    lässt zwei ver  schieden grosse Halbwellen durch. Sie kann zur Erzie  lung der vollen Motordrehzahl überbrückt werden.  



  Welches der erwähnten Steuerelemente verwendet  wird, hängt von der Motorleistung, der zur Verfügung  stehenden Steuerleistung, der Spannung, der .Schaltungs  anordnung und von weiteren, je nach Anwendung ver  schiedenen Faktoren ab.  



  Das Steuerglied 4 ist in der     Fig.    1 über den Verbin  dungspunkt 10 mit dem Motor 3 verbunden. Zur Dreh  richtungsumkehr kann dasselbe oder ein zweites Steuer  glied an den Verbindungspunkt zwischen der     Statorwick-          lung    6 und dem Kondensator 7 angeschlossen werden.  



  Das Schaltungsbeispiel nach der     Fig.    1 zeigt einen       Einphasen-Asynchronmotor.    Es ist aber ebenfalls denk  bar, das gleiche Prinzip auch für einen     Dreiphasen-          Asynchronmotor    anzuwenden.  



       Anwendungsbeispiele     Die Anwendungsgebiete für einen.     Asynchronmotor     mit veränderlicher Drehzahl sind so vielseitig, dass hier  nur wenige Beispiele erwähnt werden können.    Die Eigenschaften eines Reglers,     z.B.    eines Tempera  tur-, Luftfeuchte-, Druck- oder Helligkeitsreglers lassen  sich wesentlich verbessern, wenn der     Stellantrieb    mit  veränderlicher     Stellgeschwindigkeit    laufen kann. Bekannt  ist diese Tatsache durch pneumatische Regler, deren       Stellantriebe    mit veränderlicher     Stellgeschwindigkeit    lau  fen.

   Bei einer grossen Regelabweichung ist die     Stellge-          schwindigkeit    gross und nimmt mit kleiner werdender  Regelabweichung ab. Auch beim Ein- und Ausschalten  einer Anlage können lange Laufzeiten, die wegen der  Regelstabilität erforderlich waren, nun verkürzt werden.  Nahezu alle bekannten     Stellantriebe    mit     Einphasen-          Asynchronmotor    können mit der beschriebenen Dreh  zahlregelung versehen werden. Vorteilhaft wird das zur  Veränderung der     Stellgeschwindigkeit    dienende Steuer  glied 4 unmittelbar in einen Regler eingebaut.  



  Zur Steuerung von     Fensterstoren    ist es zweckmässig,  wenn der     Stellantrieb    für die Auf- und Abwärtsbewegung  schnell und für die     Lamellenverstellung    langsam laufen  kann. Hier genügt     z.B.    eine Umschaltung auf zwei  verschiedene     Stellgeschwindigkeiten,    die ebenfalls nach  der in der     Fig.    1 gezeigten Schaltungsanordnung ausführ  bar ist.  



  Steuerungseinrichtungen an Werkzeugmaschinen er  fordern oft eine Grob- und eine Feineinstellung, die sich  ebenfalls nach der vorliegenden Erfindung ausführen  lassen. Weitere Anwendungsbeispiele sind Aufzüge, Krä  ne, Waschmaschinen, Ventilatoren und Versteileinrich  tungen verschiedener Art.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zur Veränderung der Drehmo- ment-Drehzahlkennlinie eines Asynchronmotors, da durch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (5, 6) des Asynchronmotors (3) mit einem Steuerglied (4) mit nichtlinearer Strom-Spannungskennlinie in Reihe ge schaltet ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (4) ein Netz werk ist, das aus einer Diode (8) und einem Widerstand (9) besteht. 2.
    Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (4) ein Netz werk ist, das aus einer Diode (8) und einem dieser parallel geschalteten stetig veränderbaren Widerstand (9) besteht. 3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (4) ein Netz werk ist, das aus einer Diode (8) und umschaltbaren Widerständen besteht. 4. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (4) ein Netz werk ist, das aus einer Diode und einem steuerbaren Halbleiterbauelement besteht. 5. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass das steuerbare Halbleiterbau element ein Transistor, ein Thyristor oder ein lichtabhän giger Widerstand ist. 6.
    Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (4) ein Fünf schicht-Thyristor ist. 7. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (4) eine Zenerdiode ist.
CH1363467A 1967-09-29 1967-09-29 Schaltungsanordnung zur Veränderung der Drehmoment-Drehzahlkennlinie eines Asynchronmotors CH462932A (de)

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Cited By (3)

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