DD249135A1

DD249135A1 - ARRANGEMENT FOR SPEED CONTROL OF A DRIVE SYSTEM WITH ASYNCHRONOUS MOTORS

Info

Publication number: DD249135A1
Application number: DD29029686A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schulze; Peter Lange; Klaus Schulz
Original assignee: Zentr Reparatur U Ausruestungs
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1987-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines aus einer oder mehreren Asynchronmaschinen bestehenden Antriebssystems zur Realisierung unterschiedlicher technologisch bedingter Antriebsdrehzahlen. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Drehstromnebenschlussmotor zur Speisung eines oder einer Gruppe von Asynchronmaschinen mit einer ueber Drehstromstelltransformator steuerbaren Spannung in einem bestimmten Frequenzbereich eingesetzt wird.The invention relates to an arrangement for speed control of a drive system consisting of one or more asynchronous machines for realizing different technologically related drive speeds. This is achieved by employing a three-phase shunt motor for feeding one or a group of asynchronous machines with a voltage that can be controlled by a three-phase variable transformer in a specific frequency range.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines aus einer oder mehreren Asynchronmaschinen bestehenden Antriebssystems zur Realisierung unterschiedlicher technologisch bedingter Antriebsdrehzahlen, insbesondere zur Realisierung einer umschaltbaren Normal- und einer Schleichdrehzahl für Transporteinrichtungen.The invention relates to an arrangement for speed control of an existing one or more asynchronous drive system for realizing different technologically related drive speeds, in particular for the realization of a switchable normal and a slow speed for transport devices.

Characteristic of the known technical solutions

Drehstrom-Asynchronmotören sind aufgrund ihres einfachen, robusten und wartungsarmen Aufbaus und ihrer Zuverlässigkeit die am meisten angewandten Motoren. Nachteilig bei diesen Motoren ist der erhebliche technische Aufwand zur Realisierung einer Drehzahleinstellung. Dem Stand der Technik entsprechend werden dafür Transistor- oder Thyristerfrequenzumrichter eingesetzt. Durch Erzeugung einer in ihrer Frequenz veränderlichen Speisespannung wird eine Veränderung der Drehfeldgeschwindigkeit und damit eine Drehzahlstellung erreicht. Ein erheblicher Nachteil derartiger Stellsysteme ist der technische Aufwand zur Projektierung, Inbetriebnahme und Wartung, der insbesondere dann nicht gerechtfertigt ist, wenn nur eine Drehzahlabstufung gefordert wird, die aber nicht mehr mit einem polumschaltbaren Motor realisiert werden kannThree-phase asynchronous motors are the most widely used motors because of their simple, robust and low-maintenance design and their reliability. A disadvantage of these engines is the considerable technical effort to realize a speed adjustment. In accordance with the state of the art, transistor or thyristor frequency converters are used for this purpose. By generating a variable in their supply voltage supply, a change in the rotating field speed and thus a speed position is achieved. A significant disadvantage of such control systems is the technical complexity for project planning, commissioning and maintenance, which is not justified in particular if only a speed grading is required, but which can not be realized with a pole-changing motor

Außerdem müssen für die Bremsung des Motors, um einen"schnellen Drehzahlübergang zu gewährleisten, besondere Maßnahmen getroffen werden. In addition, special measures must be taken to brake the engine to ensure a "fast speed transition.

Die Anwendung mechanischer Schaltgetriebe ist technisch aufwendig und für eine automatische Umschaltung der Drehzahlen nicht geeignet. Beim Einsatz hydraulischer Antriebe ist ebenfalls der technische Aufwand für die Erzeugung eines veränderlichen Druckstroms für die hydraulischen Antriebsmotoren erheblich.The application of mechanical gearbox is technically complex and not suitable for automatic switching of the speeds. The use of hydraulic drives also the technical complexity for the generation of a variable pressure flow for the hydraulic drive motors is considerable.

In der DE-AS 2537236 wird eine Anordnung mit einem läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor beschrieben, bei der die Änderung der Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie und damit die Drehzahl durch steuerbare Halbleiterventile erreicht wirdIn DE-AS 2537236 an arrangement with a rotor-powered three-phase shunt motor is described in which the change in the speed-torque characteristic and thus the speed is achieved by controllable semiconductor valves

Diese Lösung ist für den beschriebenen Einsatzfall, in dem mehrere Motoren in ihrer Drehzahl gestellt werden sollen, aufgrund eines großen technischen Aufwandes nicht einsetzbar. Die Drehstromnebenschlußmaschine wird bei diesem Einsatzfall motorisch betrieben. This solution is not applicable for the application described, in which several motors are to be made in their speed, due to a large technical effort. The three-phase shunt machine is operated by a motor in this application.

In der DD-PS 21182 wird eine Anordnung eines Asynchronmotors in Mehrfrequenzbetrieb für den Antrieb von Zuckerzentrifugen beschrieben, bei der die von der Netzfrequenz abweichenden Frequenzen durch ein zusätzliches Motor-Generatorsystem mit Asynchronmaschine als Motor und Schleifringläufermaschine als Generator erzeugt werden. Eine derartige Lösung ist technisch aufwendig und auch energetisch ungünstig.In DD-PS 21182 an arrangement of an asynchronous motor in multi-frequency operation for the drive of sugar centrifuges is described, in which the frequency deviating frequencies are generated by an additional motor-generator system with asynchronous motor and slip-ring rotor as a generator. Such a solution is technically complex and energetically unfavorable.

Ein Asynchronmotor mit mehreren wahlweise einschaltbaren Drehzahlen ist in der DE-OS 3022929 beschrieben. Dabei handelt es sich um einen speziellen Antrieb, der mehrere getrennt schaltbare Wicklungen enthält, die einzeln oder kombinatorisch von einer Drehzahlregelanordnung mit Phasenanschnitt gespeist werden. Derartige Antriebe sind aufgrund ihrer speziellen Ausführung nur bei großen Stückzahlen wirtschaftlich einzusetzen.An asynchronous motor with several optionally switchable speeds is described in DE-OS 3022929. It is a special drive that contains several separately switchable windings, which are fed individually or combinatorially by a speed control arrangement with phase control. Such drives are economical to use only in large quantities due to their special design.

Die Erfindung DE-OS 2251843 betrifft eine Streckzwirnmaschine, derein elektrisches Maschinenaggregat zur gleichzeitigen Speisung einer Vielzahl von Synchronmotoren zugeordnet ist, die Fadentransportorgane der Streckzwirnmaschine antreiben und möglichst winkeltreu anlaufen und zum Stillstand kommen sollen, wobei das elektrische Maschinenaggregat einen Frequenzgenerator aufweist, dessen Ausgangsfrequenz proportional zur Läuferdrehzahl ist, der von einem Gleichstrommotor antreibbar ist, dessen Drehzahl stufenlos verstellbar ist.The invention DE-OS 2251843 relates to a draw-twisting machine, which is associated with an electric machine unit for simultaneous feeding of a plurality of synchronous motors, drive the yarn transport elements of the draw-twisting machine and start as angle-faithful and come to a standstill, wherein the electric machine unit has a frequency generator whose output frequency proportional to Rotor speed is driven by a DC motor whose speed is infinitely adjustable.

Nachteil hierbei ist wieder der technische Aufwand für das Frequenzumformeraggregat bestehend aus einem Frequenzgenerator und einem über ein Stellglied in der Drehzahl veränderlichen Gleichstrommotor.Disadvantage here is again the technical complexity of the Frequenzumformeraggregat consisting of a frequency generator and a variable speed via a variable speed DC motor.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand ein in der Drehzahl umschaltbares Antriebssystems mit Asynchronmotoren zu schaffen, um damit große Drehzahlabstufungen (> 1:4) zu realisieren.The aim of the invention is to provide with little effort a switchable in the speed drive system with asynchronous motors, so as to realize large speed gradations (> 1: 4).

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem zu entwickeln, das aus Asynchronmotoren besteht und von der Netzspannung auf eine Speisespannung mit niedriger Frequenz umgeschaltet werden kann, um damit eine Drehzahlumschaltung zu erreichen. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß eine manuelle oder automatische Drehzahlumschaltung bei Asynchronmaschinen mit geringem mechanischem und elektrischem Aufwand erreicht wird.The invention has for its object to develop a drive system consisting of induction motors and can be switched from the mains voltage to a supply voltage with low frequency in order to achieve a speed changeover. The inventive solution ensures that a manual or automatic speed change in asynchronous machines with low mechanical and electrical effort is achieved.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt den Aufbau · der erfindungsgemäßen Anordnung am Beispiel einer Beschickungseinrichtung für eine Rohrdrehmaschine 7. Bei der Beschickung der Rohrdrehmaschine 7 mit bis zu 12m langen Rohren 5 ist es notwendig, eine schnelle Transportgeschwindigkeit V₁- und eine langsame Positioniergeschwindigkeit V_P zu realisieren. Die schnelle Transportgeschwindigkeit wird gewählt, um die Beschickungszeiten klein zu halten, während die Positioniergeschwindigkeit Vp für die Fixierung des Rohres 5 in bearbeitungsgerechter Lage 8 in der Rohrdrehmaschine 7 notwendig ist. Durch Speisung der Drehstromasynchronmotoren 4 mit Spannung unterschiedlicher Frequenz (z.B. Netzfrequenz U₁ mit 50Hz) und einer einstellbaren Versorgungsspannung U2 mit veränderlicher Frequenz 0-50Hz können unterschiedliche Drehzahlen n_Aund damit unterschiedliche Rohrgeschwindigkeiten mit der Beschickungseinrichtung 6 realisiert werden. Die Bereitstellung der niedrigen, z.B. 6Hz-Versorgungsspannung erfolgt durch einen Drehstromnebenschlußkommutatormotor 1, der als Frequenzwandler eingesetzt wird und der gleichzeitig zur Frequenzwandlung eine Spannungswandlung vornimmt. Bei Übereinstimmung der von der Drehstromkommutatormaschine 1 gelieferten Spannung U₂ mit der notwendigen Speisespannung der Asynchronmaschinen 4, bei von der Netzfrequenz abweichenden Frequenzen, kann auf eine Spannungsanpassung durch den Drehstromsteiltransformator 9 verzichtet werden.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The drawing shows the structure of the inventive arrangement using the example of a feeding device for a pipe lathe 7. When feeding the pipe lathe 7 with up to 12m long pipes 5, it is necessary to realize a fast transport speed V ₁ and a slow positioning speed V _P. The fast transport speed is selected to keep the feed times small, while the positioning speed Vp is necessary for the fixation of the tube 5 in the machining-capable layer 8 in the tube lathe 7. By feeding the three-phase asynchronous motors 4 with voltage of different frequency (eg power frequency U ₁ with 50Hz) and an adjustable supply voltage U2 with variable frequency 0-50Hz different speeds n _A and thus different pipe speeds can be realized with the charging device 6. The provision of the low, eg 6Hz supply voltage is effected by a three-phase commutator motor 1, which is used as a frequency converter and at the same time performs a voltage conversion for frequency conversion. If the voltage supplied by the three-phase commutator machine 1 U ₂ match the necessary supply voltage of the asynchronous machines 4, at frequencies other than the mains frequency, can be dispensed with a voltage adjustment by the three-phase partial transformer 9.

Die Einstellung der gewünschten Speisefrequenz im Bereich 0—50Hz erfolgt durch Bürstenverstellung am Drehstromnebenschlußkommutatormotor. Hierbei wird, wie im motorischen Betriebsfall auch, die Drehzahl des Drehstromnebenschlußkommutatormotors n_K und damit die abgegebene Frequenz beeinflußt. Die Umschaltung von Netzspannung Ui auf Versorgungsspannung U₂ und umgekehrt erfolgt durch die Zuschalteinrichtungen 2 und 3. Der Übergang von der Transportgeschwindigkeit V_T zur Positioniergeschwindigkeit V_P erfolgt durch übersynchrones Bremsen innerhalb kurzer Zeit ohne zusätzliche Bremseinrichtungen.The setting of the desired supply frequency in the range 0-50Hz is carried out by adjusting the brush on the three-phase commutator motor. Here, as in the case of engine operation, the speed of the Drehstromnebenschlußkommutatormotors n _K and thus the output frequency influenced. The switchover from mains voltage Ui to supply voltage U ₂ and vice versa is effected by the switching devices 2 and 3. The transition from the transport speed V _T to the positioning speed V _P takes place by means of super-synchronous braking within a short time without additional braking devices.

Durch den Einsatz eines BürstenverstellmotorsiO.und entsprechender steuerungstechnischer Kopplung mit dem Verstellmotor für den Drehstromsteiltransformator 11 kann automatisch die Einstellung unterschiedlicher Drehzahlabstufungen mit selbständiger Spannungsanpassung realisiert werden. Mit dieser Anordnung ist eine kontinuierliche Drehzahlstellung über den gesamten Stellbereich möglich. Weiterhin ist eine Lösung möglich, bei der eine Drehzahlabstufung wie beschrieben vorgenommen wird und anschließend die Drehzahl kontinuierlich auf Null gebracht wird. Damit soll eine Feinpositionierung erreicht und gleichzeitig durch den Asynchronmotor im Stillstand ein Haltemoment erzeugt werden. Durch Erweiterung der Anordnung durch eine den Drehstromnebenschlußmotor antreibende Maschine können Frequenzen größer als 50Hz erzeugt werden, die eine entsprechend höhere Drehzahl der Asynchronmotoren zur Folge haben. Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:By using a BürstenverstellmotorsiO.und appropriate control technology coupling with the adjusting motor for the three-phase transformer part 11, the setting of different speed gradations with independent voltage adjustment can be automatically realized. With this arrangement, a continuous speed position over the entire control range is possible. Furthermore, a solution is possible in which a speed graduation is performed as described and then the speed is continuously brought to zero. This is intended to achieve a fine positioning and at the same time a holding torque is generated by the asynchronous motor at standstill. By expanding the arrangement by a machine driving the three-phase current motor, frequencies greater than 50 Hz can be generated, which result in a correspondingly higher speed of the asynchronous motors. The invention provides the following advantages:

1. Minimierung des Beschickungszeitaufwandes und damit Verbesserung des Verhältnisses Maschinenarbeitszeit zu Beschickungszeit und damit Steigerung der Warenproduktion pro Zeiteinheit.1. Minimization of the loading time and thus improve the ratio of machine working time to loading time and thus increase the production of goods per unit time.

2. Rohrpositionierung in bearbeitungsgerechter Lage bei verringertem Havarierisiko.2. Pipe positioning in a position suitable for machining with reduced risk of damage.

3. Technisch-ökonomische Vorteile gegenüber anderen Varianten zur Drehzahlstellung von Asynchronmaschinen.3. Technical-economic advantages over other variants for speed setting of asynchronous machines.

4. Erweiterungsfähig für weitere Antriebssysteme mit Asynchronmaschinen.4. Expandable for further drive systems with asynchronous machines.

5. Zu betreiben ohne zusätzliche Bremseinrichtungen beim Geschwindigkeitsübergang und ohne zusätzliche Systeme zur Spannungsanpassung in einem bestimmten Frequenzbereich.5. Operate without additional braking devices at the speed transition and without additional systems for voltage adjustment in a certain frequency range.

6. Möglichkeit der Kombination von Drehzahlabstufung mit kontinuierlicher Drehzahlverstellung.6. Possibility of combining speed graduation with continuous speed adjustment.

Claims

- ι - ita ι oo claim for invention:

1. Arrangement for speed control of a drive system with asynchronous motors (4), characterized
characterized in that a Drehstrombenbenschlußkommutator motor (1) to the variable frequency
Feeding one or a group of asynchronous motors (4) using a
Three-phase partial transformer (9) is used.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that one or more speed gradations
can be realized.

3. Arrangement according to item 1, characterized in that at the frequency 0 Hz, a holding torque is generated in the induction motor. '

4. Arrangement according to item 1, characterized in that the supply of further drive systems takes place.

5. Arrangement according to item 1, characterized in that a one- or two-phase operation is realized.

6. Arrangement according to item 1, characterized in that when driving the
Three-phase shunt commutator motor (1) can be provided by a separate motor, frequencies greater than 50Hz for feeding asynchronous motors.

7. Arrangement according to item 1, characterized in that at a selected
Speisefrequenzbereich no three-phase partial transformer is used.