DE1182339B - Vorrichtung zum Bremsen eines Schleifring-Asynchronmotors - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Bremsen eines Schleifring-Asynchronmotors Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bremsen eines Schleifring-Asynchronmotors durch Gleichstromerregung der Primärwicklung.
• Es ist an sich bekannt, einen Asynchronmotor durch Speisung zweier vom Drehstromnetz abgeschalteter Phasen seiner Ständerwicklung mit Gleichstrom und Belastung des Rotors über regulierbare Widerstände abzubremsen. Im einfachsten Falle erfolgt die Speisung der Ständerwicklungen aus einer vom Netz unabhängigen Gleichstromquelle. Einmal angeregt läuft der Bremsvorgang lastunabhängig ab. Um einen ausgeglichenen Verlauf der Bremsung zu erreichen, ist es notwendig, die Rotorwiderstände der vorhandenen Drehzahl anzupassen. Dennoch ist ein solches Abbremsen für viele praktisch vorkommende Fälle ungeeignet.
• Die Entnahme des Bremsgleichstromes über Gleichrichter aus dem Läufer des Motors bringt hinsichtlich des Bremsvorganges wesentliche Verbesserungen, da hier die Gleichstromerregung bereits in Abhängigkeit vom Strom der Rotorwiderstände gesteuert und damit eine Kompensation des Lasteinflusses auf den Verlauf der Bremsung erreicht wird. Diese Anordnung ist sozusagen selbstgesteuert; sie bedarf einer Grunderregung, welche den Bremsvorgang einleitet, und läuft -dann nach inneren Gesetzmäßigkeiten ab. Eine gewisse Fremdsteuerung des Bremsvorganges kann dadurch erzielt werden, daß die den Rotorwicklungen zugeordneten Widerstände von außen geregelt werden. Es ist klar, daß eine solche Regelung träge; ungenau und für viele praktische Anwendungen unbefriedigend ist, da der Ablauf des Bremsvorganges hart und ungleichmäßig erfolgt.
• Die Praxis hat beispielsweise bei Antrieben für Aufzüge gezeigt, daß eine Regulierung des Bremsstromes mit Hilfe von verschiebbaren Widerständen, die auf bekannte Weise in Abhängigkeit der Kabinenposition von der Zielhaltestelle beeinflußt werden, einen völlig ungenügenden Fahrkomfort ergeben. Dieser ungenügende Fahrkomfort rührt davon her, daß infolge der Trägheit der Regulierungsmittel keine Regulierung des Bremsstromes nach einem vorbestimmten Programm vorgenommen werden kann. Solche feinen Regulierungen sind aber nicht nur bei Aufzugsantrieben notwendig, sondern werden auch bei industriellen Antrieben, beispielsweise hydraulischen Steuerungen, benötigt.
• Gerade für solche Anlagen ist es auch erwünscht, daß das volle Drehmoment bis nahe an den Stillstand aufrechterhalten bleibt. Als diesbezügliches Kriterium für die jeweiligen Anlagen können die bekannten Drehmomentdiagramnge herangezogen werden. Im eingangs erwähnten ersten Fall würde dieses Diagramm ein schmales Maximum darstellen, im anderen Fall wäre das Maximum bereits wesentlich breiter, aber für den erstrebten Zweck immer noch ungeeignet.
• Es ist weiter bekannt, bei Schaltungen für den Anlauf an Stelle von regulierbaren Rotorwideiständen Anordnungen von ungesteuerten und/oder gesteuerten Ventilen zu verwenden, die eine Beeinflussung des Anlaufdrehmomentes und eine Rückspeisung der nicht benötigten Rotorenergie. an das Netz erlauben. Für das Bremsen sind solche Schaltungen dagegen nicht bekannt.
• Diese ungünstige,Dremomentverteilung, der harte Bremseinsatz sowie das Fehlen einer möglichst trägheitsfreien Fremdsteuerung, die eine genaue und schnell wirkende Programmierung des Bremsablaufes gestattet; sind somit die wesentlichen Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen.
• Diese Nachteile können erfindungsgemäß dadurch beseitigt werden, daß in Reihe mit der an die Schleifringe angeschlossenen ungesteuerten Ventilanordnung eine steuerbare; mit dem Wechselspannungsspeisenetz in Verbindung stehende Ventilanordnung liegt, über die notwendige Initialenergie für den Ständer vom Speisenetz bezogen und die überschüssige Rotorenergie beim Bremsen an das Speisenetz geliefert wird. Die .steuerbare Ventilanordnung kann hierbei aus einer durch.eine Bremsprogrammsteuerung gesteuerte Graetz-Brücke bestehen und mit einer an die Schleifringe der Rotorwicklung angeschlossenen, aus urgesteuerten Ventilen bestehenden Graetz-Brücke in Serie geschaltet sein.
• Im folgenden sind an Hand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 ein Schema der Vorrichtung mit äußerer Gleichstromquelle, F i g. 2 ein Diagramm der verschiedenen Statorströme des Motors und F i g. 3 ein Schema der Vorrichtung ohne äußere Gleichstromquelle.
• Die Vorrichtung besteht aus einem Asynchronmotor M mit dem Stator S, dem Rotor R und den Rotorschleifringen B. Die drei Statorphasen sind am Dreiphasen-Ortsnetz Ra über einen Schützenschalter a angeschlossen. Die Schleifringe B sind mit einer aus sechs Gleichrichterventilen Vr bestehenden Graetz-Brücke Ps verbunden. Eine andere Graetz-Brücke Pt, bestehend aus sechs gittergesteuerten Thyratronröhren, liegt in Reihe mit der Brücke Ps aus urgesteuerten Gleichrichterventilen Vr. Die rein schematisch angedeutete Gittersteuereinrichtung der Thyratronröhren ist mit CG bezeichnet. Diese Einrichtung ist ihrerseits durch ein ebenfalls schematisch angedeutetes Bremsprogramm PF gesteuert. Der durch die Gleichrichterbrücke PS gleichgerichtete Strom I beaufschlagt über das Schaltschütz c zwei Phasen des Stators S. Diese beiden Phasen werden andererseits auch mit dem Gleichstrom i aus einer weiteren Gleichrichterbrücke Re über das Schaltschütz b gespeist. Der Gleichrichter Re ist seinerseits an das Speisenetz Ra angeschlossen.
• Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt: Beim Bremsen wird das Schaltschütz a geöffnet und dadurch der Stator, des Motors M vom Netz Ra getrennt. Gleichzeitig schließt das Schaltschütz b zwei Phasen der Statorwicklung S über den Gleichrichter Re an das Netz Ra, worauf in diesem ein Strom i entsteht. Dieser durch den Gleichrichter Re gelieferte Erregerstrom wird durch eine Selbstinduktion 1, geglättet, die überdies die Aufgabe hat, den Kreis magnetisch zu entkoppeln. Der Strom i muß, beispielsweise um den nominalen Leerlauf-Kraftfluß des Motors zu erzielen, geregelt sein.
• Sobald der Strom i entsteht, tritt an den Motorschleifringen B eine Spannung auf, und die Graetz-Brücke Ps kann Strom liefern. Der Schützenschalter c tritt in Tätigkeit, indem seine Kontakte 1 und 2 schließen und der Kontakt 3 öffnet, wodurch die zwei Phasen der Statorwicklung S des Motors in Serie mit der Brücke Ps geschaltet werden. Der gleichgerichtete, durch die Brücke Ps gelieferte Strom I durchfließt somit die Statorwicklung. Auf diese Weise addiert sich der Strom I zum Strom i, proportional zu dem im Rotor R induzierten Strom, so daß die Ankerrückwirkung der Maschine kompensiert wird, wodurch ein sehr hohes maximales Bremsmoment erzielbar ist, das dem mehrfachen Nennbremsmoment der Asynchronmaschine entspricht.
• Die Kurven der F i g. 2 zeigen die verschiedenen Ströme in Funktion des Rotorstromes Ir. Man erkennt daraus, daß der Strom i in Funktion des Stromes Ir sehr rasch abnimmt. Der totale Erregerstrom, d. h. der Strom 1+ i, fällt praktisch mit. l zusammen, wenn I groß ist in bezug auf I + i, wie die Kurve I + i zeigt. F i g. 3 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform, wobei die äußere Gleichstromquelle Re weggelassen wird. Die notwendige Grunderneuerung zur Einleitung des Bremsvorganges kommt dadurch zustande, daß die Brücke Pt der gesteuerten elektrischen Ventile, in F ig. 3 aus Transistoren bestehend, derart beeinflußt wird, daß über die Brücke Pt, die Statorwicklung S des Motors und die Brücke Ps ein minimaler Zirkulationsstrom fließt, der auch ohne Rotorspannung vorhanden ist.
• Die gittergesteuerte Graetz-Brücke Pt ermöglicht, die Intensität des gleichgerichteten Rotorstromes und damit das Bremsmoment zu regeln, also eine Verzögerungskurve in Funktion eines gegebenen Programms zu erzielen.
• Es ist zu bemerken, daß es gelegentlich nötig ist, dem Stator nur einen Teil des gleichgerichteten Rotorstromes zuzuführen. Es ist dann ein Nebenschlußkreis gemäß F i g. 1 mit einem Widerstand r1 und einer Drosselspule 1i vorzusehen. Es ist ferner von Interesse, die Zeitkonstante T --1, dieses Kreises auf den gleichen Wert wie die Zeitkonstante der Statorwicklung des Motors zu regeln. In diesem Fall verteilt sich der Strom auf die Statorwicklung und die Nebenschlußwicklung im gleichen Verhältnis sowohl im stationären Zustand als auch bei zeitlicher Änderung desselben. Auf diese Weise läßt sich durch zweckmäßige Einstellung der Konstanten des Nebenschlußkreises der gleichgerichtete Teilstrom, der die Erregerspule durchfließen muß, nach Belieben dosieren.
• Es ist auch zu erwähnen, daß an Stelle der vorgesehenen Selengleichrichter auch Germanium-Gleichrichter oder Silizium-Dioden verwendbar sind. An Stelle von Thyratronröhren können ferner auch Leistungstransistoren vorgesehen sein. An Stelle der Thyratron-Gittersteuerung wären dann entsprechende Transistorensteuerungen zu verwenden.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Bremsen eines Schleifring-Asynchronmotors durch Gleichstromerregung der Primärwicklung, bei der die Primärwicklung des Schleifring-Asynchronmotors nach ihrer Abschaltung vom Wechselspannungsspeisenetz über eine Ventilanordnung mit dem Wechselspannungsspeisenetz und über eine weitere, bezüglich der Gleichstromrichtung gleichsinnig geschaltete Ventilanordnung und die Schleifringe des .Motors mit der Sekundärwicklung des Schleifring-Asynchronmotors verbunden ist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß in Reihe mit der an die Schleifringe angeschlossenen urgesteuerten Ventilanordnung (PS) eine steuerbare, mit dem Wechselspannungsspeisenetz in Verbindung stehende Ventilanordnung (Pt) liegt, über die notwendige Grunderregungsenergie für den Ständer zum Bremsen vom Speisenetz bezogen und überschüssige Rotorenergie beim Bremsen an das Speisenetz geliefert wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Ventilanordnung aus einer durch eine Bremsprogrammsteuerung (PF) gesteuerten Graetz-Brücke (Pt) besteht und mit einer an die Schleifringe (B) der Rotorwicklung angeschlossenen aus ungesteuerten Ventilen bestehenden Graetz-Brücke (PS) in Serie geschaltet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Erregerkreis der Primärwicklung (S) über ein weiteres Schaltschütz (b) eine zusätzliche Erreger-Gleichstromquelle (Re) angeschlossen ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte, an das Speisenetz angeschlossene Graetz-Brücke (Pt) sechs Transistoren oder Thyratronröhren aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 736 040, 715 391, 682 206; i#lectricite, November 1951, S. 265 bis 270. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1032 842, 1062 805.