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Brerasschaltung für Drehstrom-Asynchronmotoren Zum Abbremsen von Drehstrom-Asynchronmotoren
bzw. zum Senken durchziehender Lasten bei Kranhubwerken werden in neuerer Zeit in
steigendem Maße Ventilzellen verwendet, weil diese Hilfsmittel einerseits ruhende
Gebilde darstellen, die verschleißfrei arbeiten und demzufolge keiner Wartung und
Pflege bedürfen, und die andererseits selbst den höchsten Betriebs- und Klimabedingungen
im vollen Umfange gewachsen sind. Es sind zwar schon die verschiedensten Vorschläge
für den Einsatz von Ventilzellen bekanntgeworden, um Drehstrom-Asynehronmotoren
ohne Abtrennung vom speisenden Netz bzw. ohne Umschaltung auf andere Energiequellen
als Bremsmaschinen verwenden zu können. Den sämtlichen bekanntgewordenen Schaltungen
haftet jedoch der große Nachteil an, daß das hierfür erforderliche Bremsfeld nicht,
wie erwünscht, im Raum stillsteht, sondern mehr oder weniger pendelt.
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Dies führt bekanntermaßen zu Rüttelschwingungen und beeinträchtigt
die Laufruhe des Motors. Es ist ferner auch schon bekanntgeworden, Drehstrom-Asynchronmotoren
mit Gleichstrom zu erregen, um
diese als Bremsmaschinen benutzen zu können.
Durch diese Maßnahmen läßt sich wohl ein im Raum stillstehendes Bremsfeld erzeugen.
Nachteilig dabei ist aber, daß die beim übergang vom Normalbetrieb in den Bremsbetrieb
und umgekehrt notwendigen Umschaltvorgänge, wie dies insbesondere im Hebezugbetrieb
mit hoher Schalthäufigkeit der Fall ist, wegen der Freif allgefahr während der Umschaltpausen
meist als störend wirken.
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Bei einer bekannten Drehstromsenkschaltung mit Gleichstrornüberlagerung
ist zwar die Freifallstellung vermieden, indem beim übergang die Zuleitung, in der
die Gleichstromquelle liegt, nicht abgeschaltet wird, während die beiden anderen
Phasen des Motors nacheinander erst auf die entsprechenden Netzklemmen umgelegt
werden. Eine solche Anordnung ist kompliziert und erfordert viel Aufwand.
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Weiter bekannt ist eine Bremsschaltung, bei der zwei Wicklungsstränge
der Motorprimärwicklung jeweils über Ventilzellen mit gleicher Durchlaßrichtung
für jeden der beiden Wicklungsstränge an zwei der drei Netzzuleitungen angeschlossen
wurden. Hierbei wurde jeweils jeder Wicklungsstrang nur von einer bestimmten Netzphase
gespeist. Ein im Raum stillstehendes Gesamtfeld ist damit nicht erreichbar und somit
auch ein rüttelschwingungsfreier Betrieb nicht gewährleistet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache und billige Weise eine
Bremsschaltung für Drehstrom-Asynchronmotoren mit Gleichstromerregung der Motorprimärwicklungen
aus dem Drehstroinnetz über Ventilzellen und Widerstände anzugeben, bei der im Bremsbetrieb
zwar auch zwei Strangwicklungen der Motorprimärwicklung jeweils über Ventilzellen
mit gleicher Durchlaßrichtung für jeden der beiden Wicklungsstränge an zwei der
drei Netzleitungen angeschlossen sind, mit der aber auf rein schaltungstechnischern
Wege das erforderliche, im Raum stillstehende Bremsfeld erzeugbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die zwei über
Ventile ans Netz angeschlossenen Wicklungsstränge im Bremsbetrieb gleichstromseitig
parallel geschaltet sind.
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Mit besonderem Vorteil kann die angegebene Schaltung auch bei Mehrmotorenbetrieb
verwendet werden, indem z. B. die Primärwicklungen der Motoren, die in bekannter
Weise bei reinem Kraftbetrieb parallel geschaltet sind, bei reinem Bremsbetrieb
in Reihe oder parallel, vorzugsweise in Reihe, geschaltet sind. Auch ist die Schaltung
für den sogenannten Schleichbetrieb verwendbar, bei dem in an sich bekannter Weise
beispielsweise ein Motor im antreibenden Sinne und ein anderer Motor über Ventile
und Widerstände im bremsenden Sinne vom Netz gespeist wird.
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An Hand der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsbeispiele zeigt,
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert: In dem in F i g. 1 gezeigten
Schaltbild ist M ein Drehstrom-Asynchronmotor, der mit seinen primären Wicklungssträngen
U, T7, W über einen Netzschalter N,
bzw. statt dessen
über einen Umschalter für Drehrichtungsumkehr an die drei Netzphasen R,
S, T anschließbar ist. Im Zuge der Netzanschlußleitungen 1
und
2 der Primärwicklungsstränge U und Y ist je eine
Ventilzelle
Z sowie ein damit in Reihe geschalteter, vorzugsweise regelbarer Vorschaltwiderstand
V" eingeschaltet. Die Reihenschaltung von Ventilzellen und Vorschaltwiderstand ist
durch einen vorgesehenen zweipoligen Schalter B" der als Betriebsschalter bezeichnet
wird, überbrückbar. Mittels eines dreipoligen Schalters Brs, der als Bremsschalter
dient, sind die beiden Primärwicklungsstränge U und V parallel schaltbar,
während über den dritten Kontakt dieses Bremsschalters ein Dämpfungswiderstand D"
parallel zu dem dritten Primärwicklungsstrang W schaltbar ist. Mit AW sind die üblichen
Anlaßwiderstände des Motors angedeutet.
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Die Schaltung wirkt folgendermaßen-. Im Normalbetrieb sind die Schalter
N, und B, eingeschaltet, 'während der Schalter Br, geöffnet ist. Bei stufenweiser
Veränderung des Anlaßwiderstandes A" ergeben sich demzufolge die üblichen
bekannten Kennlinien. Wird nunmehr auf Bremsbetrieb übergegangen, dann bleibt der
Schalter N, eingeschaltet, und der Schalter B, wird geöffnet, während der
Schalter Br, eingeschaltet wird. Durch diesen Schaltvorgang werden die Ventile Z
und die Vorschaltwiderstände V" wirksam und führen den beiden über den Schalter
Br, miteinander verbundenen Wicklungssträngen U und V den Strom zu, der im
Rhythmus der Netzfrequenz, abwechselnd von den Netzphasen R und S
kommend, die beiden angeschlossenen Strangwicklungen durchfließt, um über
den dritten Wicklungsstrang W und den ihm durch Schließen des Schalters Br, nunmehr
parallel geschalteten Dämpfungswiderstand D, zur Netzphase T abzufließen.
In diesem Betriebszustand setzen sich die drei Feldachsen zu einem resultierenden
Gesamtfeld zusammen, dessen räumliche Lage infolge der Potentialkopplung der Eingänge
U und Y über den geschlossenen Schalter Br, stehenbleibt, und zwar unabhängig
davon, ob die Netzphase R oder S
zeitlich gesehen einspeist. Da die
Netzphase T infolge der Sperrwirkung der Ventile nicht einspeisen kann, ergibt sich
zwar, über den Zeitraum 2n gesehen, ein erregungsloser Zustand von der Zeitdauer
2n
3
so wie dies aus der -F i g. 2 ersichtlich ist. Eine Einbuße
an Kraftfluß und Bremswirkung infolge dieser zeitweise aussetzenden Erregung tritt
jedoch wegen der magnetischen Zeitkonstante praktisch kaum auf, zumal der an der
Netzphase T liegende dritte Wicklungsstrang W mit seinem parallegeschalteten Dämpfungswiderstand
D" einen Dämpfungskreis bildet, der das Abklingen des Feldes verzögert und damit
die Erregungslücke von der Zeitdauer 2n annähernd 3
überbrückt. Dem
Widerstand D, kommt eine doppelte Bedeutung zu, da er einerseits einen Teil des
erwähnten Dämpfungskreises bildet und andererseits als ParaHelwiderstand zu dem
Wicklungsstrang W dazu dient, die Stromdichte in den einzelnen Wicklungssträngen
auf annähernd gleicher Höhe zu bringen. Die Vorschaltwiderstände V" dagegen stehen
in keinem ursächlichen Zusammenhang mit der Wirkungsweise der Schaltung, da sie
lediglich der Strombegrenzung und Dosierung der Bremsmomente dienen. Unter Umständen,
d. h. bei passender Wahl der Speisespannung, können diese Widerstände V"
gegebenenfalls sogar bis auf Null verkleinert werden, also entfallen, so daß sich
geringere Verlustleistungen im Erregerkreis ergäben. Die verschiedensten Bremskennlinien,
wie diese aus F i g. 3 ersichtlich sind, lassen sich auch beim Bremsbetrieb
genau wie beim Normalbetrieb durch Veränderung des Anlaßwiderstandes A W
erreichen.
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Die für einen Einmotorantrieb beschriebene Bremsschaltung läßt sich
selbstverständlich auch bei Mehrinotorenantrieb in gleich vorteilhafter Weise verwenden.
Dabei ist lediglich erforderlich, daß bei reinem Bremsbetrieb die Primärwicklungen
der an der Bremsung beteiligten Motoren in Reihe geschaltet werden und über Ventilzellen
und einstellbare Vorwiderstände als Bremsmaschinen gespeist werden. Hierbei hat
jede der Bremsmaschinen die in F i g. 4 mit b bezeichnete Bremskennlinie.
Bei mechanischer Kupplung der Motoren, z. B. von angenommen zwei Motoren, erhält
man dann die in F i g. 4 mit B bezeichnete Kennlinie. Natürlich ist es auch
möglich, die Primärwicklungen der Motoren parallel zu schalten. Dies bedingt zwar
höhere Ventilkosten, führt aber zu den gleichen Kennlinien wie die Reihenschaltung.
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Besonders wichtig ist es, daß mit der erfindungsgemäßen Schaltung
sich auch unschwer ein sogenannter Schleichbetrieb durchführen läßt, bei dem beispielsweise
bei einem angenommenen Zweimotorenantrieb der eine Motor gemäß der Kennlinie a oder
a' der F i g. 4 antreibt, während der andere Motor aber entsprechend der
Kennlinie b
(F i g. 4) bremst. Dadurch läßt sich sodann wahlweise die
resultierende Kennlinie S bzw. S' erzielen. Eine Schaltanordnung für
diesen Betrieb, und zwar mit zwei Motoren, zeigt die F i g. 5. In dieser
sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen. Es
sind M, und M2 Drehstrom-Asynchronmaschinen, deren beide Primärwicklungen über einen
Netzschalter Ns (bzw. Drehrichtungsumkehrschalter Us) an das Drehstromnetz
R, S, T angeschlossen sind. Die beiden SchalterA, bzw. A 2
dienen zum Abtrennen der Motoren vom Netz. Dem an die Netzphase T angeschlossenen
dritten Wicklungsstrang ist bei beiden Motoren ein Dämpfungswiderstand DW, bzw.
DW2 parallel schaltbar, und zwar über einen Schaltkontakt der dreiphasigen Schalter
B, und B,.
Außerdem ist noch in diesem den Dämpfungswiderstand enthaltenden
Zweig ein Schalter X vorgesehen. Da, angenommenerweise, nur der Motor Mi Bremsbetrieb
machen soll, sind in die Zuleitungen zu den Wicklungssträngen U und V
je eine Ventilzelle, Z und damit in Reihe geschaltete, vorzugsweise regelbare
Vorschaltwiderstände V" eingeschaltet und liegen parallel zu den zugehörigen Kontakten
des SchaltersA1, mit dem die Reihenschaltung von Ventilzellen und Vorschaltwiderständen
überbrückbar ist. Mittels des Schalters BI sind die beiden Primärwicklungsstränge
U und V parallel schaltbar. Im Zuge der Netzleitungen zum Motor M 2 ist ebenfalls
ein dreipoliger Schalter A 2 eingeschaltet, und mittels eines dreipoligen
Schalters B, kann einerseits der DämpfungswiderstandDW 2 parallel zum Wicklungsstrang
W gelegt werden, und andererseits können die beiden anderen Wicklungsstränge V und
W parallelliegend an die Netzphase T gelegt werden.
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 5 wirkt, sofern die beiden
Motoren in Reihe geschaltet und miteinander mechanisch gekuppelt sind, folgendermaßen:
Bei Normalbetrieb sind die beiden SchalterA.- und A, geschlossen. Die SchalterB,
und B2 sowie der SchalterX sind dagegen geöffnet. Beim übergang zum Bremsbetrieb
werden die SchalterA, und A.,
geöffnet und die Schalter
B., B2 und ein an den Vorwiderständen befindlicher Schalter Y, mit dem ein Teil
des Vorwiderstandes überbrückbar ist, geschlossen. Die Ventile Z und die durch Einlegen
des Schalters Y nunmehr verkleinerten Vorschaltwiderstände V" sowie die DämpfungswiderständeDW,
und DW, sind nunmehr wirksam. Werden die Schalter B2 und Y geöffnet, während der
Schalter A, und X geschlossen werden, dann bremst der Motor Mi allein
weiter, und zevar gemäß Kennlinie b (F i g. 4), während der Motor
M, gemäß Kennlinie a oder a' antreibt, so daß sich die resultierende Kennlinie
S oder S' gewinnen läßt.