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Vorrichtung zum Bremsen eines Schleifring-Asynchronmotors Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Bremsen eines Schleifring-Asynchronmotors durch Gleichstromerregung
der Primärwicklung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.