Einrichtung zur Abbremsung eines Induktionsmotors
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abbremsen eines Induktionsmotors mit Schaltmitteln, welche mindestens eine Kapazität mit der Primärwicklung des Motors zum Abbremsen desselben verbinden.
Es ist bekannt, einen Induktionsmotor dadurch abzubremsen, dass eine kapazitive Reaktanz über eine oder mehrere Phasen der Primärwicklung des Motors gelegt wird, wenn die Speisung unterbrochen wird, so dass sich der Motor selbst erregt. Das gilt sowohl für mehrphasige als für einphasige Induktionsmotoren. Solche Anordnungen, wie sie bisher vorgeschlagen worden sind, erfordern die Verwendung eines mehrpoligen Kontaktschalters, der einige Kontakte aufweist, die normalerweise offen sind, und einige Kontakte, die normalerweise geschlossen sind.
Ist der Motor eingeschaltet, so ist die Relaiswicklung des Kontaktschalters erregt, um die normalerweise offenen Kontakte zu schliessen und die Primärwicklung mit der Speisung zu verbinden und die normalerweise geschlossenen Kontakte gleichzeitig zu öffnen, um die kapazitive Reaktanz von der Primärwicklung abzuschalten. Ist der Motor abgeschaltet, so ist die Relaiswicklung entregt, so dass die normalerweise offenen Kontakte wieder die normalerweise offene Stellung einnehmen und die Primärwicklung von der Speisung abtrennen, während die normalerweise geschlossenen Kontakte wieder die geschlossene Stellung einnehmen und die kapazitive Reaktanz mit der Primärwicklung verbinden, so dass die Abbremsung bewirkt wird.
Die Entregung der Relaiswicklung durch Abschaltung der Speisung bewirkt somit die Öffnung der normalerweise offenen Kontakte und das Schliessen der normalerweise geschlossenen Kontakte.
Ein Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, dass im Handel erhältliche, mehrpolige Schalter normalerweise ihre Kontakte geöffnet haben, so dass die oben beschriebenen Anordnungen speziell gefertigte Sonderschalter erfordern, die üblicherweise nicht ohne weiteres erhältlich und die ausserdem relativ teuer sind. Hinzu kommt, dass dann, wenn der Motor in einer sehr kurzen Zeit zum Stillstand gebracht werden soll, relativ grosse Ströme erzeugt werden, und somit müssen besonders konstruierte Schalter gefertigt werden, die immer wieder solchen grossen Strömen standhalten müssen, was natürlich zu einem Anstieg der Fertigungskosten führt. Andererseits sind kommerziell erhältliche Schalter mit normalerweise offenen Kontakten ohne Schwierigkeiten und zu relativ geringen Preisen erhältlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nach- teile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und billige, keine Sonderanfertigungen darstellende und im Handel leicht erhältliche Schalter zu verwenden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung weist Schaltmittel auf, welche mindestens eine Kapazität mit der Primärwicklung des Motors zum Abbremsen desselben verbinden und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel in ihrem Ruhezustand nicht leitend sind, und dass auf die Unterbrechung der Speisung des Motors ansprechende Mittel vorgesehen sind, die unter dem Einfluss von in der Primärwickhlng des Motors durch die Trägheit desselben induzierten Ströme die erwähnten Schaltmittel in-den leitenden Zustand bringen, bis der Motor stillsteht.
Die Unterbrechung oder der Ausfall der Speisung können also dazu führen, dass die in der Primärwicklung induzierten Ströme einen wenn unerregt offenen Schalter schliessen, um so die kapazitive Reaktanz mit der Primärwicklung zu verbinden und die Abbremsung zu bewirken.
Dadurch sind im Handel erhältliche Schalter mit wenn unerregt offenen Kontakten verwendbar, um die Primärwicklung mit der Speisung und die kapazitive Reaktanz mit der Primärwicklung mit der Speisung und die kapazitive Reaktanz mit der Primärwicklung zu verbinden. Anstelle der hier erwähnten Kontaktschalter können natürlich auch andere Schaltmittel verwendet werden, z. B.
unerregt nichtleitende Transistor- oder Thyristorschalter.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Fig. I zeigt eine Schaltung einer Motorbremseinrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung, die im wesentlichen der gemäss Fig. 1 entspricht, jedoch einige Abwandlungen enthält und
Fig. 3 zeigt eine Schaltung einer Einrichtung, die im wesentlichen der gemäss Fig. 1 entspricht, bei der jedoch anstatt Kontaktschalter Thyristorschalter benutzt werden.
Bei der Einrichtung gemäss Fig. list ein Dreiphaseninduktionsmotor M mit seinen aus drei Wicklungen (nicht dargestellt) bestehender, in Stern oder Dreieck geschalte ter Primärwicklung mit Klemmen A, B und C zur Speisung des Motors verbunden. Diese Klemmen A, B und C sind jeweils über wenn unerregt offene dreipolige Schalter I mit drei Speiseleitungen L1, L2 und L3 eines 415-Volt
Dreiphasennetzes verbunden. In den Leitungen L1, und L3 ist ein Trennschalter dargestellt, und der Schalter I kann weiter ausser Betracht bleiben.
Drei getrennte Kondensatoren S, T und U sind über einen getrennten wenn unerregt offenen, dreipoligen Schalter 11 über die Klemmen A,
B und C geschaltet, so dass dann, wenn der Schalter 11 geschlossen ist, jeder Kondensator S, T und U über eine einzelne Phase der Primärwicklung des Motors M geschaltet ist. Über jeden Kondensator S, T und U liegt jeweils parallel ein Entladewiderstand. Ein dritter, wenn unerregt offener, dreipoliger Schalter 111 liegt über den Klemmen A, B und C, um in geschlossenem Zustand die Phasenwicklungen der Primärwicklung kurzzuschliessen.
Zwischen den Klemmen B und C liegt ein Graetz Gleichrichter V, der eine Vollweggleichrichtung bewirkt.
Ein Kondensator Q (der nicht wesentlich ist) ist über einen Widerstand quer über die andere Diagonale des Graetz-Gleichrichters V geschaltet. Eine Relaiswicklung RL liegt in Reihe zu einem festen Widerstand, und ein Potentiometer P liegt parallel zu dem Kondensator Q. Parallel zu dem Potentiometer P liegt der wenn unerregt offene Pol eines Kontaktes la mit zwei Schaltstellungen.
Eine Relaiswicklung 112 ist durch eine Diode a überbrückt und in Reihe zu dem wenn unerregt geschlossenen Pol des Kontaktes la und parallel zu dem Kondensator Q geschaltet. Ein Spannungsteiler in Form zweier in Reihe geschalteter Widerstände F, und F, liegt parallel zu dem Kondensator Q. Die Widerstände F, und F2 haben ein Verhältnis zueinander von ungefähr 10:1. Dioden c und b sind untereinander in Reihe und zusammen parallel zu dem Widerstand F, geschaltet, und die Diode c ist in Reihe zu einem Kondensator Z mit diesem zusammen parallel zu dem Widerstand F2 geschaltet.
Zwischen der Speiseleitung L, und dem Nulleiter N liegen in Reihe wenn unerregt geschlossene Kontakte lla, lila, ein wenn unerregt geschlossener Stoppschalter, der mit dem Vermerk Stopp versehen ist, ein wenn unerregt offener Startschalter, der mit dem Vermerk Start versehen ist, sowie eine Relaiswicklung 1L Der Startschalter ist durch einen wenn unerregt offenen Kontakt Ib überbrückt. Ausserdem liegen in Reihe zwischen der Speiseleitung L, und dem Nulleiter N ein wenn unerregt offener Kontakt ld, eine Diode d, und ein Spannungsteiler in Form zweier Widerstände F3 und F4, deren Widerstandswerte sich ungefähr wie 10:1 verhalten. Ein Kondensator X ist über eine Diode f parallel zu dem Widerstand F4 geschaltet.
Ein weiterer Kondensator Y ist über einen Widerstand F5 und eine Diode e parallel zu einem Kondensator X geschaltet. Eine Relaiswicklung 111L ist über einen wenn unerregt geschlossenen Kontakt Ic und einen wenn unerregt offenen Kontakt Illb parallel zu dem Kondensator Y geschaltet. Der Kondensator Y ist ausserdem über den wenn unerregt geschlossenen Pol eines Schalter Ra mit zwei Schaltstellungen parallel zu der Relaiswicklung IIIL und dem Kontakt Ic und über den wenn unerregt offenen Kontakt des Schalters Ra und einen Widerstand Fb parallel zu dem Spannungsteiler F3 und F4 geschaltet.
Es ist zu beachten, dass in Fig. 1 alle Schalter in der Schaltstellung gezeigt sind, in der der Motor nicht läuft.
Es ist ausserdem zu beachten, dass die Relaiswicklung RL den Schalter Ra steuert, dass die Relaiswicklung 1L den Schalter I zusammen mit Kontakten la und Id betätigt, dass die Relaiswicklung llj den Schalter 11 zusammen mit Kontakt lla betätigt, und dass ide Relaiswicklung 1111 den Schalter 111 und Kontakte Illa und Illb betätigt.
Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt:
Durch Schliessen des Startschalters wird die Relaiswicklung 1 erregt, die den Schalter I schliesst, der die Primärwicklung des Induktionsmotors M an die Phasen des Speisenetzes anschaltet und den Motor in Lauf setzt.
Kontakt la ändert seine Schaltstellung und schliesst das Potentiometer P kurz, erregt die Relaiswicklung R,, und Kontakt Ib schliesst und hält die Relaiswicklung 1L in erregtem Zustand. Kontakt Ic öffnet und Kontakt Id schliesst und lädt den Kondensator X auf. Die Erregung der Relaiswicklung Rl bewirkt die Änderung der Stellung des Schalters Ra und lädt den Kondensator Y auf, während der Kondensator X lediglich über den Widerstand F4 geschaltet wird. Der Kondensator Z wird über die Diode c auf einen Wert aufgeladen, der durch das Teilerverhältnis der Widerstände F, und F2 bestimmt ist, die einen Spannungsteiler bilden.
Durch die Betätigung des Startschalters speist dieser die Relaiswicklungen 1L und RS und hält die Relaiswicklungen 11 und 111, entregt. Ist es erwünscht, den Induktionsmotor M anzuhalten, so wird der Stoppschalter betätigt (dies kann ein Mikroschalter sein, der durch ein Werkstück betätigt ist), wodurch die Relaiswicklung 11 entregt wird und der Schalter I und Kontakte la bis Id die Stellung gemäss Fig. 1 einnehmen.
Dadurch wird der Induktionsmotor M von der Speisung abgetrennt und die Relaiswicklung 11L über Kontakt la parallel zu dem Kondensator Q und dem Graetz-Gleichrichter V gelegt, der nun mit dem Strom gespeist wird, der in der Primärwicklung durch Rotation des Induktionsmotors M aufgrund dessen eigener Trägheit induziert wird. Dadurch wird der Schalter 11 geschlossen, und die Kondensatoren S, T und U werden zu den Phasenwicklungen der Primärwicklung parallel geschaltet, wodurch der Motor in den selbsterregten Bremszustand übergeht.
Nimmt die Geschwindigkeit des Motors ab, so fällt auch der durch ihn erzeugte Strom oder die Spannung, und es wird nach einer bestimmten Zeitspanne ein Punkt erreicht, der durch die Einstellung des Potentiometers P bestimmt ist, an dem die Relaiswicklung R ungenügend erregt wird, um den Schalter Ra zu halten, und dieser fällt ab und legt den Kondensator Y parallel zu der Relaiswicklung IIIL, um diese zu erregen.
Dadurch wird der Schalter 111 betätigt und ein Kurzschluss über den Phasenwicklungen der Primärwicklung hergestellt, was den Motor stillsetzt. Die Kondensatoren X und Z dienen dazu, die Relaiswicklungen 11L und 111, über Dioden e und b erregt und die Schalter 11 und 111 geschlossen zu halten. Sie haben eine ausreichende Kapazität, um diese Bedingungen für eine Zeit aufrechtzuerhalten, die länger als die gesamte Stoppzeit des Motors ist.
Sind die Kondensatoren X und Z genügend entladen, so nehmen die Schalter 11 und 111 wieder die offene Stellung ein, und die Kontakte lla und Illa nehmen wieder die geschlossene Stellung ein und bringen die Anordnung wieder in die Lage, in der der Funktionszyklus erneut durchlaufen werden kann.
Die beschriebene Anordnung arbeitet ausfallsicher für den Fall des Ausfalls der Speisung, da die in den Kondensatoren X, Y und Z gespeicherte Energie immer zur Verfügung steht, um die Schalter 11 und III im richtigen Augenblick unabhängig von der Hauptspannung zu betätigen.
Die in Fig. 2 beschriebene Anordnung ist in vieler Hinsicht gleich der gemäss Fig. 1, jedoch ist in diesem Fall der Schalter 111 nicht dazu verwendet, die Phasenwicklungen des Induktionsmotors M kurzzuschliessen, sondern um einen weiteren Satz von Kondensatoren Si, T1 und U, damit parallel zu schalten, so dass zwei Stufen von Kapazitätsbremsung zur Verfügung stehen, wodurch die Anordnung angemessener einen Motor mit grossen äusseren Trägheiten abbremsen kann. Zusätzlich erfolgt eine Gleichstromeinspeisung über einen zweipoligen, wenn unerregt offenen Schalter IV.
Somit sind die Klemmen A, B und C des Motors mit Speiseleitungen Ll, L2 und L3 über den Schalter 1, mit Kondensatoren S, T und U über den Schalter II und mit Kondensatoren Sl, T und U über den Schalter III verbunden. Die Speiseleitungen L1 und L3 sind über Schalter IV, Transformator TR und Graetz Gleichrichter V1 mit Klemmen B und C verbunden. Wie beim vorhergehenden Beispiel ist ein Graetz-Gleichrichter V mit Vollweggleichrichtung an die Klemmen B und C angeschlossen, und über diesen liegt ein glättender Kondensator Q.
Zwei Relaiswicklungen R" und R2, sind jeweils in Reihe mit einem Potentiometer P, und P2 parallel zu dem Kondensator Q geschaltet, und Relaiswicklung 112 ist über den wenn unerregt geschlossenen Kontakt la mit zwei Schaltstellungen zu dem Kondensator Q parallel geschaltet. Der wenn unerregt offene Kontakt la ist über die Diode b mit der Relaiswicklung R" und über die Diode c mit der Relaiswicklung R7 verbunden. Die Relaiswicklung II ist von der Diode a überbrückt. Ein Kondensator X liegt über Diode d parallel zu dem Kondensator Q, und die Relaiswicklung 111} liegt über wenn unerregt geschlossenen Kontakten lb und R,., und Diode d parallel zu dem Kondensator Q.
Die Relaiswicklung 111L ist durch die Diode e überbrückt.
Die Relaiswicklung 12 liegt in Reihe mit wenn unerregt geschlossenen Kontakten lla, llla und IVa, dem wenn unerregt geschlossenen Stoppschalter und dem wenn unerregt offenen Startschalter zwischen der Speiseleitung L, und dem Nulleiter N. Der Startschalter ist durch den wenn unerregt offenen Kontakt Ic überbrückt.
Zwischen der Speiseleitung L1 und dem Nulleiter liegt ausserdem eine Relaiswicklung R3 in Reihe mit einem Widerstand und Diode f und wenn unerregt offenem Kontakt Id. Die Relaiswicklung R3 ist durch einen Kondensator Y überbrückt. Ausserdem liegt zwischen der Speiseleitung L, und dem Nulleiter N eine Relaiswicklung IV, in Reihe mit wenn unerregt offenen Kontakten llb, Illb und R3 und dem wenn unerregt geschlossenen Kontakt R21.
Die Schaltung gemäss Fig. 2 arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, dass alle Relaiswicklungen entregt sind und sich alle Schalter und Schaltkontakte in der gezeigten Stellung befinden. Durch Schliessen des Startschalters wird Relaiswicklung 11L erregt und Schalter I geschlossen und der Motor zum Anlaufen gebracht. Kontakt Ic schliesst und hält die Relaiswicklung 1l, während er die Relaiswick lungen R" und R2 über die Dioden b und c erregt, die so bemessen sind, dass die Relaiswicklungen RIL und R21 ihre jeweiligen Kontakte abfallen lassen können, wenn der
Motor bei verschiedenen Spannungen abbremst, die durch die Einstellung der Potentiometer P1 und P2 bestimmt sind.
Kondensator X lädt sich auf volle Spannung auf, und auch Kontakt Ib öffnet und hält die Relaiswicklung IIIL entregt. Kontakt Id schliesst und erregt Relaiswicklung R3 und lädt Kondensator Y auf, der zusammen mit der
Relaiswicklung R3L ein Verzögerungsrelais bildet, um alle
Schaltkreise in die dargestellte Stellung zurückzuführen, nachdem der Motor zum Stillstand gebracht ist. Wird der
Stoppschalter betätigt, so ist die Relaiswicklung 1L entregt, die die Kontakte Ia in die dargestellte Stellung bringt und die Relaiswicklung 11L mit der Spannung oder dem Strom erregt, die in den Phasenwicklungen durch Drehung des Motorläufers aufgrund der Trägheit des Systems induziert wird.
Dies schliesst den Schalter II und legt die Kondensatoren S, T und U parallel zu den Phasenwicklungen, wodurch der Motor in den selbsterregenden Bremszustand gebracht wird. Wenn sich der Motor verlangsamt, so fällt die Spannung oder der Strom, der in den Phasenwicklungen induziert wird, ab, bis ein Wert erreicht wird, der durch die Einstellung des Potentiometers P, bestimmt ist, bei der die Relaiswicklung RIL nicht mehr ihre zugehörigen Kontakte in der Arbeitsstellung halten kann. Somit schliessen die Kontakte Rla, und die in dem Kondensator X gespeicherte Energie kann die Relaiswicklung lIli erregen und den Schalter III schliessen, wodurch die zweite Stufe von Kondensatoren Sa, T1 und U an die Klemmen A, B und C angeschaltet wird.
Diese erhöhte Kapazität setzt den Motor in die Lage, seinen selbsterregten Bremszustand bis zu einer niedrigeren Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, bei der die Spannung oder der Strom, die in den Phasenwicklungen induziert werden, so gering ist, dass die Relaiswicklung R2L nicht mehr ausreichend erregt ist, um die zugehörigen Kontakte im betätigten Zustand zu halten.
Dadurch schliesst Kontakt R2.1, und da die Kontakte llb und Illb durch die Erregung der Relaiswicklungen Ilt und 1111 geschlossen und Kontakte R3;, wegen der Erregung der Relaiswicklung R3L durch die in den Kondensator Y gespeicherte Energie geschlossen sind, ist der Stromkreis für die Relaiswicklung IVI geschlossen, und diese Relaiswicklung IVL wird erregt und schliesst den Schalter IV, wodurch ein Gleichstrom in die Phasenwicklungen eingespeist wird. Dieser eingespeiste Gleichstrom entspricht ungefähr dem normalen Speisestrom und bringt den Motor zum Stillstand.
Die Relaiswicklung R3 ist dann abfallverzögert und wird erst später entregt (durch Wählen eines passenden Wertes für den Kondensator Y). Dadurch öffnet Kontakt R3.1, und die Relaiswicklung IVl wird entregt, so dass der Schalter IV öffnet und die Gleichstromeinspeisung unterbricht. Dieser in den Phasenwicklungen induzierte Spannungs- oder Stromabfall führt zu einer Entregung der Relaiswicklungen 11L und 111, so dass alle Stromkreise wieder in den normalen Ausgangszustand versetzt sind, in dem der nächste Zyklus beginnen kann.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 3 sind die Schalter des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels durch Thyristorschalter ersetzt. Die Klemme A des Motors ist über einen Thyristor THYI, dem eine entgegengesetzt gerichtet Diode D, nebengeschlossen ist, mit der Speiseleitung L, verbunden. Die Basis des Thyristors THY, ist mit seiner Zündelektrode über einen wenn unerregt offenen Kontakt R2. eines Zungenschalters und über einen Begrenzungswiderstand verbunden. In gleicher Weise ist die Klemme B des Motors mit der Speiseleitung L2 über einen Thyristor THY2 verbunden, der in entgegengesetzter Richtung durch eine Diode D2 überbrückt ist und dessen Basis über einen normalerweise offenen Kontakt R2b des gleichen Zungenschalters und einen Begrenzungswiderstand mit seiner Zündelektrode verbunden ist.
Die Klemme C des Motors ist mit der Speiseleitung L3 über einen Thyristor THY3 verbunden, der in umgekehrter Richtung durch eine Diode D3 überbrückt ist, und dessen Basis über einen wenn unerregt offenen Kontakt R2C des gleichen Zungenschalters und einen Begrenzungswiderstand mit seiner Zündelektrode verbunden ist. Drei Kondensatoren U, S und T sind einmal an die Klemmen A, B und C und einmal an die Kathoden von drei Dioden a, b und c angeschlossen. deren Basen oder Anoden sternförmig zusammengeschaltet sind, wie das bei einem Halbwellen- Dreispasenbrückengleichrichter der Fall ist.
Die Kondensatoren U, S und T sind ausserdem mit den Basen oder Anoden von drei Dioden e, f und g verbunden, deren Kathoden sternförmig zusammengeschaltet sind, so dass ein weiterer Halbwellen-Dreiphasenbrückengleichrichter gebildet ist, so dass die beiden Brückengleichrichter zusammen einen Vollweg- oder Doppelwegbrückengleichrichter bilden. Die gemeinsamen Punkte der beiden Dreiphasenbrückengleichrichter sind über einen Thyristor THY4 miteinander verbunden, dessen Zündelektrode über einen wenn unerregt geschlossenen Kontakt R3C eines Zungenschalters und über einen Begrenzungswiderstand mit seiner Basis verbunden ist.
Eine gleiche Anordnung von Dreiphasenbrückengleichrichtern B, und B2, einem Thyristor THY i und einem wenn unerregt geschlossenen Kontakt R4 mit einem Begrenzungswiderstand dient dazu, die Phasenwicklungen des Induktionsmotors M anstelle des Schalters III gemäss Fig. 3 kurzzuschliessen.
Zwischen der Speiseleitung L, und dem Nulleiter N liegt die Primärwicklung eines Transformators TR, dessen Sekundärwicklung in einer Diagonalen eines Vollwegbrükkengleichrichters oder Graetz-Gleichrichters V liegt. In der anderen Diagonalen des Graetz-Gleichrichters V liegt ein Glättungskondensator Q in Reihe mit einem Widerstand. Ausserdem liegt in dieser anderen Diagonalen oder am Ausgang des Graetz-Gleichrichters V eine Wicklung R,, eines Zungenschalters, die normalerweise offene Kontakte R und R,la steuert und die in Reihe mit einem wenn unerregt geschlossenen Stoppschalter und einem wenn unerregt offenen Startschalter liegt. Der letztere ist durch Kontakte R1 überbrückt. Am Ausgang des Graetz Gleichrichters V liegen ausserdem Spulen R2, R3 und R4 weiterer Zungenschalter.
Die Spule R2 liegt in Reihe mit wenn unerregt offenen Kontakten R31, und R4b. Die Spule R, ist durch einen Kondensator X und durch ein Potentiometer P. in Reihe mit wenn unerregt offenen Kontakten R, überbrückt. Die Spule R4 ist durch einen Kondensator Y und durch ein Potentiometer P4 in Reihe mit wenn unerregt offenen Kontakten R4, überbrückt.
Die Schaltung gemäss Fig. 3 arbeitet in der folgenden Weise:
Durch Schliessen des Startschalters wird die Spule R, erregt, die den Haltekontakt Rl, sowie den Kontakt R,l, schliesst. Dadurch werden die Spulen R3 und R4 erregt, die so Kontakte R3, und R4 und ausserdem Kontakte R,,, und RljE schliessen sowie Kontakte R3 und R4 öffnen.
Durch Schliessen der Kontakte R3 und R4b wird die Spule R2 erregt, die die Kontakte R2;, R2b und R2 schliesst, so dass die Thyristoren THY1, THY2 und THY3 gezündet, die Klemmen A, B und C des Motors mit den Phasen des Speisenetzes verbunden werden und der Motor in Lauf gesetzt wird. Während der Motor läuft, werden die Kondensatoren Y und Y auf einen Wert aufgeladen, der durch die Einstellung der zugehörigen Potentiometer P3 und P4 bestimmt ist.
Wird der Stoppschalter geöffnet, so wird die Spule R, entregt, so dass Kontakte Rih öffnen und Spulen R2, R3 und R4 vom Ausgang des Graetz-Gleichrichters V abgetrennt werden. Dadurch wird die Spule R2 entregt, so dass die Kontakte R2 > , R2b und R2C öffnen, wodurch die Thyristc ren THY,, THY2 und THY3 beim Strom Null in beispielsweise 10 ms. erlöschen. Die Spule R3 bleibt für eine kurze weitere Zeitspanne aufgrund der in dem Kondensator Xi gespeicherten Ladung entsprechend der Einstellung des
Potentiometers P3 erregt. Somit wird eine kurze Zeit, z. B.
2 ms. nachdem die Thyristoren THY,, THY2 und THY3 erloschen sind, die Spule R3 entregt, so dass Kontakte R3a und R3 offen und Kontakte R3± geschlossen sind. Das letztere bewirkt ein Zünden des Thyristors THY4 und eine Anschaltung der Kondensatoren U, S und T an die Klemmen A, B und C des Motors, so dass die Abbremsung eingeleitet wird. Es ist zu beachten, dass bei geschlossenem Kontakt R3, der Thyristor gezündet, also leitend gemacht ist, und zwar durch die Spannung oder den Strom, der in den Phasenwicklungen aufgrund der Trägheit des Motorläufers und der zugehörigen, angetriebenen Teile induziert wird.
Nach einer weiteren Zeitspanne, die durch den Kondensator Y und das Potentiometer P4 bestimmt ist, wird die Spule R4 entregt, so dass Kontakte R4 und R4b öffnen und Kontakte R4 schliessen, wobei die letzteren die Zuführung der in den Phasenwicklungen induzierten Spannung oder des Stroms zur Zündung des Thyristors THY5 bewirken, wodurch die Phasenwicklungen kurzgeschlossen werden und der Motor zum Stillstand gebracht wird.
Der Strom oder die Spannung, der in den Phasenwicklungen induziert wird, fällt auf Null, so dass die Thyristoren THY4 und THY, abschalten und die Schaltung wieder für den nächsten Zyklus bereit ist. Das beschriebene System arbeitet ausfallsicher für den Fall, dass die Speisung ausfällt.
Die beschriebenen Anordnungen haben sich als sehr zweckmässig beim wiederholten Abbremsen und genauen Stillsetzen eines Motors in einer äusserst kurzen Zeitspanne erwiesen, um ein Werkstück nacheinander zu einer Zahl von Bearbeitungsstellen zu bringen. Eine sehr zweckmässige Anwendung hat sich beim Bohren von Nietlöchern in Bremsbelägen ergeben.
Device for braking an induction motor
The invention relates to a device for braking an induction motor with switching means which connect at least one capacitance to the primary winding of the motor for braking the same.
It is known to slow down an induction motor by applying a capacitive reactance across one or more phases of the primary winding of the motor when the supply is interrupted, so that the motor is self-excited. This applies to both multi-phase and single-phase induction motors. Such arrangements as heretofore proposed require the use of a multi-pole contact switch having some contacts that are normally open and some contacts that are normally closed.
When the motor is switched on, the relay winding of the contact switch is energized to close the normally open contacts and to connect the primary winding to the supply and to open the normally closed contacts at the same time to switch off the capacitive reactance from the primary winding. If the motor is switched off, the relay winding is de-energized, so that the normally open contacts take up the normally open position again and disconnect the primary winding from the supply, while the normally closed contacts take up the closed position again and connect the capacitive reactance to the primary winding, so that the deceleration is effected.
De-energizing the relay winding by switching off the supply thus opens the normally open contacts and closes the normally closed contacts.
A disadvantage of the known arrangement is that commercially available, multipole switches normally have their contacts open, so that the arrangements described above require specially manufactured special switches which are usually not readily available and which are also relatively expensive. In addition, if the motor is to be brought to a standstill in a very short time, relatively large currents are generated, and thus specially designed switches must be manufactured that have to withstand such large currents again and again, which of course leads to an increase in the Manufacturing costs leads. On the other hand, commercially available switches with normally open contacts are readily available and at relatively low prices.
The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known arrangements and of using inexpensive switches which are not custom-made and which are readily available commercially.
The device according to the invention has switching means which connect at least one capacitance to the primary winding of the motor for braking it and is characterized in that the switching means are non-conductive in their idle state, and that means are provided which respond to the interruption of the supply of the motor under the influence of currents induced in the primary winding of the motor by the inertia of the same, bring the switching means mentioned into the conductive state until the motor comes to a standstill.
The interruption or failure of the supply can lead to the currents induced in the primary winding closing a switch that is open when not energized in order to connect the capacitive reactance to the primary winding and to bring about the deceleration.
As a result, commercially available switches can be used with contacts that are open when de-energized to connect the primary winding to the supply and the capacitive reactance to the primary winding to the supply and the capacitive reactance to the primary winding. Instead of the contact switches mentioned here, other switching means can of course also be used, e.g. B.
non-excited, non-conductive transistor or thyristor switches.
The invention is to be explained in more detail using exemplary embodiments using the drawing.
Fig. I shows a circuit of an engine braking device.
FIG. 2 shows a circuit which corresponds essentially to that according to FIG. 1, but contains some modifications and
FIG. 3 shows a circuit of a device which essentially corresponds to that according to FIG. 1, but in which thyristor switches are used instead of contact switches.
In the device according to Fig. List a three-phase induction motor M with its three-winding (not shown) existing, in star or delta connected primary winding connected to terminals A, B and C for supplying the motor. These terminals A, B and C are each connected to three-pole switches I with three feed lines L1, L2 and L3 of a 415 volt when de-energized
Three-phase network connected. A circuit breaker is shown in lines L1 and L3, and switch I can still be disregarded.
Three separate capacitors S, T and U are connected via a separate three-pole switch 11, which is open when de-energized, via terminals A,
B and C are switched so that when the switch 11 is closed, each capacitor S, T and U is switched across a single phase of the primary winding of the motor M. A discharge resistor is connected in parallel across each capacitor S, T and U. A third three-pole switch 111, which is open when de-energized, is located across terminals A, B and C in order to short-circuit the phase windings of the primary winding in the closed state.
A Graetz rectifier V, which effects full-wave rectification, is located between terminals B and C.
A capacitor Q (which is not essential) is connected across the other diagonal of the Graetz rectifier V through a resistor. A relay winding RL is in series with a fixed resistor, and a potentiometer P is parallel to the capacitor Q. In parallel with the potentiometer P is the open pole of a contact la with two switching positions when de-energized.
A relay winding 112 is bridged by a diode a and is connected in series with the pole of contact 1 a, which is closed when deenergized, and in parallel with capacitor Q. A voltage divider in the form of two series-connected resistors F 1 and F 1 is parallel to the capacitor Q. The resistors F 1 and F 2 have a ratio of approximately 10: 1 to one another. Diodes c and b are connected in series with one another and together in parallel with the resistor F 1, and the diode c is connected in series with a capacitor Z with the latter together in parallel with the resistor F2.
Between the feed line L and the neutral conductor N there are in series when de-energized closed contacts lla, lilac, a stop switch which is closed when de-energized and is marked with the note stop, a start switch that is open when de-energized and marked with the note start, and one Relay winding 1L The start switch is bridged by a contact Ib that is open when de-energized. In addition, a contact ld, a diode d, and a voltage divider in the form of two resistors F3 and F4, whose resistance values are approximately 10: 1, are connected in series between the feed line L and the neutral conductor N. A capacitor X is connected in parallel to the resistor F4 via a diode f.
Another capacitor Y is connected in parallel to a capacitor X via a resistor F5 and a diode e. A relay winding 111L is connected in parallel to the capacitor Y via a contact Ic which is closed when de-energized and a contact Illb which is open when de-energized. The capacitor Y is also connected via the when de-energized closed pole of a switch Ra with two switching positions parallel to the relay winding IIIL and the contact Ic and via the open contact of the switch Ra when de-energized and a resistor Fb parallel to the voltage divider F3 and F4.
It should be noted that in FIG. 1 all switches are shown in the switch position in which the engine is not running.
It should also be noted that the relay winding RL controls the switch Ra, that the relay winding 1L actuates the switch I together with contacts la and Id, that the relay winding llj actuates the switch 11 together with contact lla, and that the relay winding 1111 actuates the switch 111 and contacts Illa and Illb operated.
The circuit described works as follows:
By closing the start switch, the relay winding 1 is energized, which closes the switch I, which connects the primary winding of the induction motor M to the phases of the supply network and starts the motor.
Contact la changes its switching position and short-circuits the potentiometer P, excites the relay winding R ,, and contact Ib closes and keeps the relay winding 1L in the excited state. Contact Ic opens and contact Id closes and charges the capacitor X. The excitation of the relay winding Rl changes the position of the switch Ra and charges the capacitor Y, while the capacitor X is only switched via the resistor F4. The capacitor Z is charged via the diode c to a value which is determined by the dividing ratio of the resistors F 1 and F 2, which form a voltage divider.
When the start switch is actuated, it feeds the relay windings 1L and RS and keeps the relay windings 11 and 111 de-energized. If it is desired to stop the induction motor M, the stop switch is actuated (this can be a microswitch actuated by a workpiece), whereby the relay winding 11 is de-energized and the switch I and contacts la to Id are in the position shown in FIG. 1 take in.
As a result, the induction motor M is disconnected from the supply and the relay winding 11L is connected via contact la in parallel to the capacitor Q and the Graetz rectifier V, which is now fed with the current that is generated in the primary winding by the rotation of the induction motor M due to its own inertia is induced. As a result, the switch 11 is closed and the capacitors S, T and U are connected in parallel to the phase windings of the primary winding, whereby the motor goes into the self-excited braking state.
If the speed of the motor decreases, the current or voltage generated by it also falls, and after a certain period of time a point is reached which is determined by the setting of the potentiometer P at which the relay winding R is insufficiently excited hold the switch Ra, and it drops out and places the capacitor Y in parallel with the relay winding IIIL to energize it.
This actuates the switch 111 and creates a short circuit across the phase windings of the primary winding, which shuts down the motor. The capacitors X and Z serve to energize the relay windings 11L and 111 via diodes e and b and to keep the switches 11 and 111 closed. They have sufficient capacity to maintain these conditions for a time longer than the total stopping time of the motor.
If the capacitors X and Z are sufficiently discharged, the switches 11 and 111 assume the open position again, and the contacts 11a and 11a again assume the closed position and bring the arrangement back into the position in which the functional cycle is run through again can.
The described arrangement works fail-safe in the event of a failure of the supply, since the energy stored in the capacitors X, Y and Z is always available to operate the switches 11 and III at the right moment regardless of the main voltage.
The arrangement described in FIG. 2 is in many respects the same as that according to FIG. 1, but in this case the switch 111 is not used to short-circuit the phase windings of the induction motor M, but to provide a further set of capacitors Si, T1 and U, to be connected in parallel so that two levels of capacity braking are available, whereby the arrangement can more appropriately brake a motor with large external inertia. In addition, direct current is fed in via a two-pole switch IV, which is open when de-energized.
Thus, the terminals A, B and C of the motor are connected to supply lines Ll, L2 and L3 via switch 1, with capacitors S, T and U via switch II and with capacitors S1, T and U via switch III. The feed lines L1 and L3 are connected to terminals B and C via switch IV, transformer TR and Graetz rectifier V1. As in the previous example, a Graetz rectifier V with full-wave rectification is connected to terminals B and C, and a smoothing capacitor Q is across it.
Two relay windings R ″ and R2 are each connected in series with a potentiometer P, and P2 in parallel with the capacitor Q, and relay winding 112 is connected in parallel to the capacitor Q via the contact Ia, which is closed when de-energized, with two switching positions Contact la is connected to relay winding R "via diode b and to relay winding R7 via diode c. The relay winding II is bridged by the diode a. A capacitor X is parallel to the capacitor Q via diode d, and the relay winding 111} is via contacts Ib and R,., Closed when de-energized, and diode d parallel to the capacitor Q.
The relay winding 111L is bridged by the diode e.
The relay winding 12 is in series with contacts lla, llla and IVa, which are closed when de-energized, the stop switch closed when de-energized and the start switch open when de-energized, between the feed line L and the neutral conductor N. The start switch is bridged by the contact Ic, which is open when de-energized.
Between the feed line L1 and the neutral conductor there is also a relay winding R3 in series with a resistor and diode f and, when unexcited, contact Id. The relay winding R3 is bridged by a capacitor Y. In addition, a relay winding IV is located between the feed line L and the neutral conductor N, in series with contacts 11b, IIIb and R3 which are open when inactive and the contact R21 which is closed when inactive.
The circuit according to FIG. 2 works as follows: It is assumed that all relay windings are de-energized and all switches and switching contacts are in the position shown. Closing the start switch energizes relay winding 11L and closes switch I and starts the motor. Contact Ic closes and holds the relay winding 1l, while he energizes the relay windings R "and R2 via the diodes b and c, which are dimensioned so that the relay windings RIL and R21 can drop their respective contacts when the
Motor brakes at different voltages, which are determined by the setting of potentiometers P1 and P2.
Capacitor X charges to full voltage, and contact Ib also opens and keeps relay winding IIIL de-energized. Contact Id closes and energizes relay winding R3 and charges capacitor Y, which together with the
Relay winding R3L forms a delay relay to all
Return circuits to the position shown after the engine has stopped. Will the
If the stop switch is actuated, the relay winding 1L is de-energized, which brings the contacts Ia into the position shown and energizes the relay winding 11L with the voltage or current that is induced in the phase windings by the rotation of the motor rotor due to the inertia of the system.
This closes the switch II and places the capacitors S, T and U parallel to the phase windings, whereby the motor is brought into the self-exciting braking state. As the motor slows down, the voltage or current induced in the phase windings will drop until a value is reached, determined by the setting of the potentiometer P, at which the relay winding RIL no longer has its associated contacts can hold in the working position. Thus the contacts Rla close, and the energy stored in the capacitor X can excite the relay winding IIIi and close the switch III, whereby the second stage of capacitors Sa, T1 and U is connected to the terminals A, B and C.
This increased capacity enables the motor to maintain its self-excited braking condition down to a lower speed at which the voltage or current induced in the phase windings is so low that the relay winding R2L is no longer sufficiently energized to keep the associated contacts in the actuated state.
As a result, contact R2.1 closes, and since the contacts llb and Illb are closed by the excitation of the relay windings Ilt and 1111 and contacts R3; are closed due to the excitation of the relay winding R3L by the energy stored in the capacitor Y, the circuit for the Relay winding IVI closed, and this relay winding IVL is excited and closes switch IV, whereby a direct current is fed into the phase windings. This direct current fed in corresponds approximately to the normal feed current and brings the motor to a standstill.
The relay winding R3 then has a drop-out delay and is only de-energized later (by selecting a suitable value for the capacitor Y). This opens contact R3.1, and the relay winding IVl is de-energized, so that switch IV opens and interrupts the direct current feed. This voltage or current drop induced in the phase windings leads to de-energization of the relay windings 11L and 111, so that all circuits are returned to the normal starting state in which the next cycle can begin.
In the arrangement according to FIG. 3, the switches of the embodiment described above are replaced by thyristor switches. Terminal A of the motor is connected to feed line L via a thyristor THYI, which is shunted by an oppositely directed diode D. The base of the thyristor THY is connected to its ignition electrode via a contact R2 which is open when de-energized. a reed switch and connected via a limiting resistor. In the same way, the terminal B of the motor is connected to the supply line L2 via a thyristor THY2, which is bridged in the opposite direction by a diode D2 and whose base is connected to its ignition electrode via a normally open contact R2b of the same reed switch and a limiting resistor.
Terminal C of the motor is connected to supply line L3 via a thyristor THY3, which is bridged in the opposite direction by a diode D3, and whose base is connected to its ignition electrode via a contact R2C of the same reed switch, which is open when de-energized, and a limiting resistor. Three capacitors U, S and T are connected once to the terminals A, B and C and once to the cathodes of three diodes a, b and c. whose bases or anodes are interconnected in a star shape, as is the case with a half-wave three-phase bridge rectifier.
The capacitors U, S and T are also connected to the bases or anodes of three diodes e, f and g, the cathodes of which are connected in a star shape, so that a further half-wave three-phase bridge rectifier is formed, so that the two bridge rectifiers together form a full wave or Form full-wave bridge rectifiers. The common points of the two three-phase bridge rectifiers are connected to one another via a thyristor THY4, the ignition electrode of which is connected to its base via a contact R3C of a reed switch, which is closed when de-energized, and via a limiting resistor.
An identical arrangement of three-phase bridge rectifiers B and B2, a thyristor THY i and a contact R4 with a limiting resistor, which is closed when deenergized, is used to short-circuit the phase windings of the induction motor M instead of the switch III according to FIG.
The primary winding of a transformer TR, whose secondary winding lies in a diagonal of a full-wave bridge rectifier or Graetz rectifier V, is located between the feed line L and the neutral conductor N. In the other diagonal of the Graetz rectifier V there is a smoothing capacitor Q in series with a resistor. In addition, in this other diagonal or at the output of the Graetz rectifier V there is a winding R ,, of a reed switch which controls normally open contacts R and R, la and which is in series with a stop switch that is closed when de-energized and a start switch that is open when de-energized. The latter is bridged by contacts R1. At the output of the Graetz rectifier V there are also coils R2, R3 and R4 of further reed switches.
The coil R2 is in series with when de-energized open contacts R31, and R4b. The coil R, is bridged by a capacitor X and a potentiometer P. in series with contacts R, which are open when de-energized. The coil R4 is bridged by a capacitor Y and a potentiometer P4 in series with contacts R4, which are open when de-energized.
The circuit according to Fig. 3 operates in the following way:
By closing the start switch, the coil R i is excited, which closes the holding contact Rl and the contact R, l. As a result, the coils R3 and R4 are excited, which thus close contacts R3 and R4 and also contacts R ,,, and RljE and open contacts R3 and R4.
By closing the contacts R3 and R4b, the coil R2 is excited, which closes the contacts R2 ;, R2b and R2, so that the thyristors THY1, THY2 and THY3 are ignited, the terminals A, B and C of the motor are connected to the phases of the supply network and the engine is started. While the motor is running, the capacitors Y and Y are charged to a value that is determined by the setting of the associated potentiometers P3 and P4.
If the stop switch is opened, the coil R 1 is de-energized, so that contacts Rih open and coils R2, R3 and R4 are disconnected from the output of the Graetz rectifier V. As a result, the coil R2 is de-energized, so that the contacts R2>, R2b and R2C open, whereby the thyristors THY, THY2 and THY3 at zero current in, for example, 10 ms. go out. The coil R3 remains for a short further period of time due to the charge stored in the capacitor Xi according to the setting of the
Potentiometer P3 energized. Thus, a short time, e.g. B.
2 ms. after the thyristors THY ,, THY2 and THY3 have gone out, the coil R3 is de-energized, so that contacts R3a and R3 are open and contacts R3 ± are closed. The latter causes the thyristor THY4 to fire and the capacitors U, S and T to be connected to terminals A, B and C of the motor, so that braking is initiated. It should be noted that when contact R3 is closed, the thyristor is ignited, i.e. made conductive, by the voltage or current that is induced in the phase windings due to the inertia of the motor rotor and the associated driven parts.
After a further period of time, which is determined by the capacitor Y and the potentiometer P4, the coil R4 is de-energized, so that contacts R4 and R4b open and contacts R4 close, the latter supplying the voltage or current induced in the phase windings Trigger the thyristor THY5, short-circuiting the phase windings and bringing the motor to a standstill.
The current or voltage induced in the phase windings drops to zero so that the thyristors THY4 and THY turn off and the circuit is again ready for the next cycle. The system described works fail-safe in the event that the supply fails.
The arrangements described have proven to be very useful for repeated braking and precise shutdown of a motor in an extremely short period of time in order to bring a workpiece to a number of processing points one after the other. A very useful application has been found in drilling rivet holes in brake linings.