DE1277998B - The speed-adjustable drive arrangement with two electrodynamic systems - Google Patents
The speed-adjustable drive arrangement with two electrodynamic systemsInfo
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Description
In der Drehzahl regelbare Antriebsanordnung mit zwei elektrodynamischen Systemen Die Erfindung geht aus von einer Antriebsanordnung mit einem Asynchronmotor, dessen Schlupfleistung bei Regelung seiner Drehzahl ausgenutzt wird.The speed-adjustable drive arrangement with two electrodynamic Systems The invention is based on a drive arrangement with an asynchronous motor, whose slip power is used when regulating its speed.
Bei einer bekannten Antriebsanordnung dieser Art ist die Sekundärwicklung der Asynchronmaschine an einem Wechselstromnetz über eine Stromrichterschaltung derart angeschlossen, daß die Schlupfleistung zum Netz zurückgeführt wird. Wenn die Maschine mit einer her abgeregelten Drehzahl als Motor läuft und ein Drehmoment abgibt, wird dem Netz eine Leistung aus der Sekundärwicklung zugeführt. Eine Erhöhung der Drehzahl über die gewünschte und eingestellte Drehzahl hinaus bewirkt, daß die Maschine als Asynchrongenerator arbeitet und über ihre Primärwicklung Leistung an das Netz abgibt, womit ein Abbremsen der Maschine erreicht wird. Eine solche Arbeitsweise kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Antriebsanordnung außer einer Synchronmaschine zwei Stromrichter enthält, deren Gleichstromseiten miteinander verbunden sind. Bei untersynchronem Betrieb wird eine Leistung von der Sekundärseite des Motors entnommen. Diese Leistung wird in dem einen Stromrichter gleichgerichtet und dem als Wechselrichter arbeitenden zweiten Stromrichter zugeführt und von diesem zum Wechselstromnetz geliefert. Bei übersynchronem Betrieb wird eine Leistung vom Netz zum zweiten Stromrichter geliefert, der entsprechende Strom wird dort gleichgerichtet, dann im ersten Stromrichter wechselgerichtet und dem Sekundärkreis des Motors zugeführt. Um einen genügend großen Regelbereich der Drehzahl zu erhalten, ist es bei dieser Anordnung notwendig, einen für volle Motorleistung bemessenen Regeltransformator zu benutzen, der entweder zwischen dem zweiten Stromrichter und dem Wechselstromnetz oder zwischen der Sekundärseite des Motors und dem ersten Stromrichter eingeschaltet ist. Ferner müssen beide Stromrichter je mit einem entsprechenden Winkelsteuergerät für die Frequenzsteuerung versehen sein. Weil es notwendig ist, die Leistung in der einen oder der anderen Richtung leiten zu können, muß jeder der Stromrichter mit mindestens sechs gesteuerten Ventilen ausgeführt und für eine Stromstärke bemessen sein, die der vollen Leistung der Antriebsanordnung entspricht.In a known drive arrangement of this type, the secondary winding is the asynchronous machine on an alternating current network via a converter circuit connected in such a way that the slip power is fed back to the network. if the machine runs with a regulated speed as a motor and a torque delivers power from the secondary winding to the network. An increase the speed beyond the desired and set speed causes the The machine works as an asynchronous generator and uses its primary winding to generate power the network emits, with which a braking of the machine is achieved. Such a way of working can e.g. B. can be achieved in that the drive arrangement except for a synchronous machine contains two converters whose DC sides are connected to one another. at In sub-synchronous operation, power is drawn from the secondary side of the motor. This power is rectified in one converter and the one as an inverter working second converter supplied and supplied from this to the AC network. In oversynchronous operation, a power is transferred from the network to the second converter supplied, the corresponding current is rectified there, then in the first converter inverted and fed to the secondary circuit of the motor. To a big enough To get the control range of the speed, it is necessary with this arrangement to use a to use a regulating transformer rated for full motor power, either between the second converter and the AC network or between the secondary side of the motor and the first converter is switched on. Furthermore, both converters must each provided with a corresponding angle control device for frequency control be. Because there is a need for performance in one direction or the other To be able to conduct, each of the converters must have at least six controlled valves be designed and dimensioned for a current intensity that corresponds to the full power of the drive assembly is equivalent to.
Bei einer weiteren bekannten Antriebsanordnung wird das Prinzip ausgenutzt, die Schlupfleistung eines Asynchronmotors in eine mechanische Leistung in einem an der Sekundärwicklung angeschlossenen Motor umwandeln zu lassen, der mechanisch mit der Welle des Asynchronmotors gekuppelt ist. Dieses Prinzip wurde früher für eine bekannte Antriebsanordnung mit einem Asynchronmotor angewandt, dessen Schlupfleistung einem ungesteuerten Gleichrichter und von diesem den Rotorklemmen einer mit dem Asynchronmotor mechanisch gekuppelten Gleichstrommaschine zugeführt wird, deren Feldwicklung von einem Gleichrichter mit veränderlicher Spannung gespeist ist.Another known drive arrangement makes use of the principle the slip power of an asynchronous motor into mechanical power in one To convert the motor connected to the secondary winding, the mechanical is coupled to the shaft of the asynchronous motor. This principle was used earlier for a known drive arrangement with an asynchronous motor applied, its slip power an uncontrolled rectifier and of this the rotor terminals one with the Asynchronous motor mechanically coupled DC machine is supplied, whose Field winding is fed from a rectifier with variable voltage.
Bei der letztgenannten bekannten Anordnung kann jedoch keine der beiden Maschinen generatorisch wirken, und man bekommt beim Überschreiten der gewünschten eingestellten Geschwindigkeit kein selbsttätiges Abbremsen des Motors.In the latter known arrangement, however, neither of the two can Machines act as a generator, and when you exceed the desired set speed no automatic braking of the motor.
Eine andere bekannte Antriebsanordnung enthält zwei mechanisch gekuppelte, mit Dreiphasenwicklungen versehene Rotoren, wobei die beiden Rotorwicklungen sterngeschaltet und an drei ungesteuerten einphasigen Gleichrichterbrücken so angeschlossen sind, daß die eine Wechselstromklemme an einer Brücke mit einem freien Phasenende des einen Rotors und die andere an einem freien Phasenende des anderen Rotors angeschlossen ist. Die eine Statorwicklung ist eine Dreiphasenwicklung, die andere eine Gleichstromwicklung, die über einen Regelwiderstand an einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. Bei dieser Antriebsanordnung kann nur die eine der beiden Maschinen antreibend sein, was in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig ist. Die Ventile müssen für den ganzen Antriebsstrom bemessen werden, ein Abbremsen des Motors ist nicht möglich und die Geschwindigkeit ist sehr belastungsabhängig.Another known drive arrangement contains two mechanically coupled, rotors provided with three-phase windings, the two rotor windings being star-connected and are connected to three uncontrolled single-phase rectifier bridges in such a way that that the one AC terminal on a bridge with a free phase end of the one rotor and the other connected to a free phase end of the other rotor is. One stator winding is a three-phase winding, the other a DC winding, which is connected to a direct current source via a variable resistor. at of this drive arrangement only one of the two machines can be driving, which is disadvantageous in economic terms. The valves must for the entire drive current can be measured, braking the motor is not possible and the speed is very dependent on the load.
Ferner gibt es eine bekannte Antriebsanordnung, die zwei dreiphasige Asynchronmaschinen enthält, deren Läufer mechanisch und elektrisch unmittelbar miteinander verbunden sind, während der eine Ständer direkt, der andere über einen Umrichter mit steuerbarer Frequenz und einem zu diesem gehörenden Transformator am Wechselstromnetz angeschlossen ist. Dabei kann nur eine der beiden Asynchronmaschinen antreibend sein, so daß es notwendig ist, jede Maschine, den Umrichter und den Transformator für die volle Leistung der Antriebsanordnung zu bemessen. Dazu kommt, daß man ein ziemlich kompliziertes und kostspieliges Winkelsteuergerät benötigt. Trotz der vielen kostspieligen Komponenten ist diese Antriebsanordnung mangelhaft, was die Betriebseigenschaften betrifft, denn es ist nicht möglich, eine Geschwindigkeitsverminderung durch Abbremsen zu erreichen.There is also a known drive arrangement, the two three-phase Contains asynchronous machines whose rotors are mechanically and electrically directly connected to one another connected, while one stator directly, the other via a converter with controllable frequency and an associated transformer on the AC network connected. Only one of the two asynchronous machines can drive so it is necessary to each machine, the converter and the transformer to be dimensioned for the full power of the drive arrangement. In addition, you have a requires quite a complicated and expensive angle controller. Despite the many costly components, this drive arrangement is deficient, which affects the operating properties concerns, because it is not possible to reduce the speed by braking to reach.
Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung der beschriebenen Antriebsanordnung und eine Verbesserung ihrer Antriebseigenschaften. Bei einer Antriebsanordnung gemäß der Erfindung wird ein selbsttätiger Übergang vom treibenden zum bremsenden Zustand erreicht, wenn die Belastung plötzlich antreibend wirkt, und zwar ohne Anwendung besonderer Geber für die Drehzahl oder für das Belastungsmoment und mit diesen zusammenarbeitenden Reglern. Weiter wird mit einer Anordnung gemäß der Erfindung erreicht, daß die gesteuerten Ventile, deren Zahl kleiner oder dieselbe ist wie bei der bekannten Anordnung, nur für die halbe Stromstärke der Ventile der bekannten Anordnung bemessen werden müssen, da das gesamte Treibmoment auf beide elektrodynamische Systeme verteilt wird. Hierdurch wird eine wesentliche Verbilligung der Anordnung erreicht, weiter auch dadurch, daß Regeltransformatoren und Schleifringe in Fortfall kommen.The invention aims to simplify the drive arrangement described and an improvement in their propulsion properties. With a drive arrangement according to the invention is an automatic transition from the driving to the braking state achieved when the load suddenly has a driving effect, without application special encoder for the speed or for the load torque and cooperating with them Regulators. It is further achieved with an arrangement according to the invention that the controlled Valves, the number of which is less than or the same as in the known arrangement, only must be dimensioned for half the current strength of the valves of the known arrangement, because the entire driving torque is distributed to both electrodynamic systems. Through this a substantial reduction in the cost of the arrangement is achieved, further also by that regulating transformers and slip rings are no longer available.
Die Erfindung geht von einer in ihrer Drehzahl regelbaren Antriebsanordnung mit einem ersten und einem zweiten elektrodynamischen System aus, mit je einer Stator- und einer Rotorwicklung, bei der die Rotorwicklungen beider Systeme als Phasenwicklungen, vorzugsweise Dreiphasenwicklungen, ausgeführt sind und mit Hilfe einer mechanischen Verbindung mit einem festen gegenseitigen Drehzahlverhältnis rotieren, die Statorwicklung des ersten Systems als Mehrphasenwicklung ausgebildet und an einem Wechselstromnetz angeschlossen ist, die Stromstärke in der Statorwicklung des zweiten Systems durch ein die Drehzahl regelndes Organ einstellbar ist, die beiden Rotorwicklungen über Gleichrichter an zwei Gleichstromschienen angeschlossen sind und wenigstens die eine Rotorwicklung mit den Gleichstromschienen über steuerbare Ventile in Wechselrichterschaltung verbunden ist. Diese Anordnung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Statorwicklung des ersten elektrodynamischen Systems ein rotierendes Feld mit der Rotationsrichtung des zugehörigen Rotors erzeugt, während die Statorwicklung des zweiten elektrodynamischen Systems derart ausgeführt und angeschlossen ist, daß das Statorfeld stillstehend ist oder gegen die Rotationsrichtung des zugehörigen Rotors rotiert, und daß den in Wechselrichterschaltung angeordneten steuerbaren Ventilen je eine Steuerspanüung der Frequenz der in der angeschlossenen Rotorwicklung induzierten Spannung in der Weise zugeführt ist, daß jeder Steuerstromkreis dieser Ventile zwischen der zu dem jeweiligen Ventil gehörenden Rotorphase und einer Anzapfung eines zwischen die Gleichstromschienen geschalteten Spannungsteilers angeschlossen ist.The invention is based on a drive arrangement that can be regulated in terms of its speed with a first and a second electrodynamic system, each with a stator and a rotor winding, in which the rotor windings of both systems are used as phase windings, preferably three-phase windings, are carried out and with the help of a mechanical Rotating connection with a fixed mutual speed ratio, the stator winding of the first system designed as a multi-phase winding and connected to an alternating current network is connected, the current in the stator winding of the second system through an organ regulating the speed is adjustable, the two rotor windings via Rectifiers are connected to two DC busbars and at least the a rotor winding with the DC busbars via controllable valves in an inverter circuit connected is. According to the invention, this arrangement is designed so that the stator winding of the first electrodynamic system a rotating field with the direction of rotation of the associated rotor generated, while the stator winding of the second electrodynamic System is designed and connected in such a way that the stator field is stationary is or rotates against the direction of rotation of the associated rotor, and that the Controllable valves arranged in an inverter circuit each have a control voltage the frequency of the voltage induced in the connected rotor winding in the Way is supplied that each control circuit of these valves between the to the rotor phase belonging to the respective valve and a tapping one between the direct current rails switched voltage divider is connected.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung beschrieben, in der F i g. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen einer Antriebsanordnung nach der Erfindung und F i g. 3 den Spannungsverlauf in den an den Wechselrichterschaltungen angeschlossenen Wicklungsphasen zeigen.The invention is shown below with reference to a schematic drawing described in FIG. 1 and 2 two different embodiments of a drive arrangement according to the invention and FIG. 3 shows the voltage curve in the inverter circuits show connected winding phases.
F i g. 4 und 5 stellen bei zwei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung die induzierten Rotorspannungen als Funktion der Drehzahl dar.F i g. 4 and 5 represent two different embodiments of FIG Invention, the induced rotor voltages as a function of the speed.
In F i g. 1 bezeichnet 1 die drei am Wechselstromnetz angeschlossenen Phasen der Primärwicklung eines Asynchronmotors und 2 die drei Phasen der Sekundärwickung desselben Motors. In Reihe mit der Sekundärwicklung liegen die Dioden 3, die den Strom von der Sekundärwicklung zu den Gleichstromschienen 4 und 5 gleichrichten, wobei 4 der positive und 5 der negative Pol ist. Zwischen 4 und 5 liegen die Widerstände 6 und 7 in Reihe mit dem Thyristor B. Durch den Ladewiderstand 9 und den mit diesem reihengeschalteten Schutzwiderstand 10 fließt, wenn die Primärwicklung 1 an das Netz angeschlossen wird, ein Strom, der den Thyristor 8 zu zünden vermag. Strom fließt dann durch die Widerstände 6 und 7, die so bemessen sind, daß der Motor ein geeignetes Startmoment bekommt. Der Motor kommt hierdurch zum Anlauf.In Fig. 1 denotes 1 the three connected to the AC network Phases of the primary winding of an asynchronous motor and 2 the three phases of the secondary winding the same engine. In series with the secondary winding are the diodes 3, the Rectify current from secondary winding to DC busbars 4 and 5, where 4 is the positive and 5 is the negative pole. The resistances are between 4 and 5 6 and 7 in series with the thyristor B. Through the charging resistor 9 and the one with this Series-connected protective resistor 10 flows when the primary winding 1 is connected to the Network is connected, a current that is able to ignite the thyristor 8. current then flows through resistors 6 and 7, which are dimensioned so that the motor is a gets a suitable starting moment. The motor starts up as a result.
Die Wicklung 11 ist die Erregerwicklung in einer Hilfsmaschine, deren Arbeitswicklung 12 im Rotor liegt und dreiphasig ist. Die beiden Rotoren 2 und 12 sind mechanisch miteinander gekuppelt. Die Erregerwicklung 11 wird mit Gleichstrom von den Dioden 13 gespeist, und die Größe des Gleichstroms kann mittels des einstellbaren Widerstands 14 eingestellt werden. Wenn das Motoraggregat rotiert, wird in der Wicklung 12 eine Spannung induziert, die bei konstantem Strom in der Wicklung 1! der Rotationsgeschwindigkeit proportional ist. Durch die Kondensatoren 15 wird die Potentiallage der Wicklungsphasen im Verhältnis zum Mittelpotential zwischen der positiven Schiene 4 und der negativen Schiene 5 aufrechterhalten. Das Mittelpotential, d. h. das Potential der Schiene 20, wird von den vier reihengeschalteten Widerständen 16, 17, 18 und 19 bestimmt, wobei 16 und 19 und auch 17 und 18 einander gleich sind.The winding 11 is the excitation winding in an auxiliary machine, the working winding 12 of which is located in the rotor and has three phases. The two rotors 2 and 12 are mechanically coupled to one another. The excitation winding 11 is fed with direct current from the diodes 13, and the magnitude of the direct current can be adjusted by means of the adjustable resistor 14. When the motor unit rotates, a voltage is induced in the winding 12 which, with a constant current in the winding 1! is proportional to the speed of rotation. The capacitors 15 maintain the potential position of the winding phases in relation to the mean potential between the positive rail 4 and the negative rail 5 . The mean potential, ie the potential of the rail 20, is determined by the four series-connected resistors 16, 17, 18 and 19, 16 and 19 and also 17 and 18 being equal to one another.
Die Phasen R, S, T der Wicklung 12 sind an den Gleichstromschienen 4 und 5 und Hilfsschienen 20, 21, 22 je über eine Ventilgruppe angeschlossen, die zwei Thyristoren in Antiparallelschaltung und Kondensatoren enthält. Die Ventilgruppen- sind genau gleich im Aufbau und der Anschlußart. Jede Ventilgruppe enthält einen »Plusteil«, einen zwischen den Wicklungsphasen und der Mittelschiene 20 angeschlossenen Kondensator und einen »Minusteil«, dessen Komponenten gleich dem »Plusteil« sind und diesem funktionell entsprechen.The phases R, S, T of the winding 12 are on the direct current rails 4 and 5 and auxiliary rails 20, 21, 22 each connected via a valve group that contains two thyristors in anti-parallel connection and capacitors. The valve group are exactly the same in structure and type of connection. Each valve group contains one "Plus part", one connected between the winding phases and the middle rail 20 Capacitor and a "minus part", the components of which are the same as the "plus part" and correspond to this functionally.
Der gleichgerichtete Strom von der Wicklung 2 kann der Arbeitswicklung 12 über die an den Wicklungsphasen R, S, T angeschlossenen Ventilgruppen zugeführt werden. Der Widerstand 17 wird so gewählt, daß er 30 bis 35 % der Summe der Widerstände 17 und 16 entspricht. Die Hilfsschiene 21 erhält dadurch ein Potential, das 30 bis 35 % über dem Mittelpotential der Mittelschiene liegt. Dasselue Potential haben von Anfang an die beiden Beläge des Kondensators 23 S. Wenn das Klemmenpotential der Phase S der Wicklung 12 durch Induzierung höher als das Potential des Kondensators 23 S wird, kann ein Strom von der Klemme der Phase S durch die Diode 24 S zu der Steuerelektrode des Thyristors 26 S fließen und von dort zu dem Kondensator 23 S. Der Thyristor 26 S zündet, und wenn die gleichgerichtete Spannung von der Wicklung 2 größer ist als die gleichgerichtete Spannung von der Wicklung 12, fließt ein Strom von der positiven Schiene in die Wicklungsphase S hinein, d. h. so, daß die Maschine 11, 12 ein Motormoment erhält. In ähnlicher Weise entsteht in der einen der übrigen Phasen ein Strom von der Phase zu der negativen Schiene.The rectified current from the winding 2 can be fed to the working winding 12 via the valve groups connected to the winding phases R, S, T. The resistor 17 is chosen so that it corresponds to 30 to 35% of the sum of the resistors 17 and 16. The auxiliary rail 21 thereby receives a potential which is 30 to 35% above the mean potential of the central rail. Dasselue potential have 23 P. If the terminal potential of the phase S of the winding 12 is higher than the potential of the capacitor 23 S from the start, the two plates of the capacitor by inducing a current from the terminal of the phase S through the diode 24 S can the control electrode of the thyristor 26 S flow and from there to the capacitor 23 S. The thyristor 26 S ignites, and when the rectified voltage from the winding 2 is greater than the rectified voltage from the winding 12, a current flows in from the positive rail the winding phase S in, ie so that the machine 11, 12 receives a motor torque. Similarly, in one of the remaining phases, a current is created from the phase to the negative rail.
Die Sinuskurven R, S, T in F i g. 3 stellen die Spannungen der Phasenklemmen R, S, T dar. Die Spannungen sind längs der Ordinatenachse und die Zeit längs der Abszissenachse angegeben. Die dicker gezeichneten Kurventeile entsprechen stromleitenden Intervallen. Die Kurve M stellt das Potential der Mittelschiene 20 dar, wenn der Y-Punkt der Wicklung 12 das Potential 0 hat.The sine curves R, S, T in FIG. 3 represent the voltages of the phase terminals R, S, T. The voltages are indicated along the ordinate axis and the time along the abscissa axis. The parts of the curve drawn in thicker lines correspond to current-conducting intervals. The curve M represents the potential of the center rail 20 when the Y point of the winding 12 has the potential 0.
Wenn die über die Dioden 3 den Gleichstromschienen 4 und 5 aufgedrückte Spannung größer als die Gegenspannung von der Wicklung 12 ist, fließt also ein Strom von der Schiene 4 zur Phase S in der Wicklung 12. Beim Zeitpunkt x wird der Potentialunterschied zwischen der Phasenklemme T in der Wicklung 12 und der Schiene 21 positiv, und der Thyristor 26 T zündet in derselben Weise, wie der Thyristor 26 S 120 elektrische Grade früher gezündet hat. Da die Spannung dabei bedeutend niedriger in der Phase T als in der Phase S ist, wird der Strom durch den an die Phase S angeschlossenen Thyristor 26 Null, und dieser Thyristor hört auf, leitend zu sein. Er kann auch nicht wieder zünden, bevor der Kondensator 23 S das Potential der Schiene 21 auf seinen Belag A aufgenommen hat, was über den Ladewiderstand 27 S und die Diode 28 S geschieht.If the voltage impressed on the direct current rails 4 and 5 via the diodes 3 is greater than the counter voltage from the winding 12, a current flows from the rail 4 to the phase S in the winding 12. At time x, the potential difference between the phase terminal T in the winding 12 and the rail 21 positive, and the thyristor 26 T ignites in the same way as the thyristor 26 S ignited 120 electrical degrees earlier. Since the voltage is significantly lower in phase T than in phase S , the current through the thyristor 26 connected to phase S becomes zero and this thyristor ceases to be conductive. Nor can it re-ignite before the capacitor 23 S has picked up the potential of the rail 21 on its coating A, which happens via the charging resistor 27 S and the diode 28 S.
Wenn die Maschinell, 12 Strom aufnimmt, entsteht ein Spannungsabfall über dem Widerstand 29, und der Thyristor 30 zündet. Dabei entlädt sich der Kondensator 31 (der über den Ladewiderstand 9 geladen wird), und der Thyristor 8 wird stromlos und hört dabei auf, leitend zu sein. Die Widerstände 6 und 7 werden ausgeschaltet.When the machine, 12 draws current, there is a voltage drop across the resistor 29, and the thyristor 30 ignites. The capacitor discharges in the process 31 (which is charged via the charging resistor 9), and the thyristor 8 is de-energized and stop being a leader. The resistors 6 and 7 are switched off.
Die Motorwicklungen 12 nehmen Schlupfleistung von der Rotorwicklung 2 auf, und das elektrodynamische System 11, 12 arbeitet wie ein Motor bei einer Drehzahl, die vom Erregerstrom in der Wicklung 11 bestimmt wird. Je höher die Erregung, desto niedriger wird die Drehzahl. Wenn die Maschine von einer äußeren Kraft zu einer so hohen Drehzahl heraufgetrieben wird, daß die induzierte Spannung über den Klemmen der Wicklung 12 höher wird als die induzierte Spannung über der Wicklung 2, kann keine Leistung in Richtung von 2 zu 12 übertragen werden. Der Strom ändert seine Richtung in den Sammelschienen 4 und 5 und wird von der Wicklung 12 zu den Widerständen 16 bis 19 durch die Dioden 32 fließen. Über dem Widerstand 33 entsteht ein Spannungsfall, der dem in Reihe mit dem relativ hochohmigen Widerstand 36 über die Gleichstromschienen angeschlossenen Thyristor 34 einen Zündimpuls gibt, der den Kondensator 35 entlädt und dabei den Thyristor 30 löscht. Dann zündet der Thyristor 8, und die Widerstände 6 und 7 werden stromführend. Die Maschinell, 12 funktioniert als Bremse, die Maschine 1, 2 läuft in Leerlauf. Wenn die übergeschwindigkeit aufhört, wendet der Strom, und der Thyristor wird, wie früher beschrieben, wieder leitend.The motor windings 12 take slip power from the rotor winding 2, and the electrodynamic system 11, 12 works like a motor in a Speed, which is determined by the excitation current in the winding 11. The higher the excitement the lower the speed becomes. When the machine is from an outside force too is driven up to such a high speed that the induced voltage across the Clamping the winding 12 is higher than the induced voltage across the winding 2, no power can be transferred in the direction of 2 to 12. The current changes its direction in the busbars 4 and 5 and is from the winding 12 to the Resistors 16 to 19 flow through the diodes 32. The resistor 33 arises a voltage drop that corresponds to that in series with the relatively high-resistance resistor 36 the thyristor 34 connected to the direct current rails gives an ignition pulse which discharges the capacitor 35 and thereby clears the thyristor 30. Then the thyristor ignites 8, and the resistors 6 and 7 become live. The machine, 12 works as a brake, the machine 1, 2 runs in idle. When the overspeed stops the current is applied and the thyristor becomes conductive again, as described earlier.
Weil man die Schlupfleistung ausnutzt, wird -wenn als höchste Drehzahl des Aggregats die halbe synchrone Drehzahl des Hauptmotors 1, 2 gewählt wird - die Typenleistung der zu der Antriebsanordnung gehörenden Thyristoren und Dioden die Hälfte der maximal entnommenen Leistung pro Phase. Das Aggregat kann aus zwei völlig getrennten Maschinen bestehen, die miteinander mechanisch gekuppelt sind, wobei auf beiden Rotoren Schleifkontakte erforderlich sind. Die Thyristoren werden jedoch von der in der Wicklung 12 induzierten Spannung gesteuert, weshalb Thyristoren, Dioden und die übrigen Schaltungselemente, die zum Rotorkreis gehören, zweckmäßig mit diesem rotieren können. Die Wicklungen 1 und 11 können in dieselben Nuten eines gemeinsamen Statorkerns gelegt werden, wobei das Polzahlverhältnis 1:2 zweckmäßig sein dürfte. In den Rotoren liegen dann die Wicklungen 2 und 12 in denselben Nuten im Rotorkern. Eine so ausgebildete Maschine enthält weder Schleifringe noch Bürsten und wird über die Dioden 13 durch den Widerstand 14 in der Drehzahl gesteuert.Because the slip power is used, -if is the highest speed of the unit half the synchronous speed of the main motor 1, 2 is selected - the Type power of the thyristors and diodes belonging to the drive arrangement Half of the maximum drawn power per phase. The aggregate can consist of two entirely separate machines that are mechanically coupled to one another, whereby sliding contacts are required on both rotors. The thyristors will, however controlled by the voltage induced in winding 12, which is why thyristors, Diodes and the other circuit elements that belong to the rotor circuit are useful can rotate with this. The windings 1 and 11 can one in the same slots common stator core, whereby the number of poles ratio 1: 2 is expedient should be. The windings 2 and 12 then lie in the same slots in the rotors in the rotor core. A machine designed in this way contains neither slip rings nor brushes and is controlled via the diodes 13 through the resistor 14 in the speed.
In F i g. 4 stellt die Kurve I die in den Rotorwicklungen 2 induzierte E.M.K. als Funktion der Drehzahl und Il die entsprechende Kurve für die Rotorwicklung 12 dar. Solange die Kurve I höher liegt als die Kurve II, gibt das Antriebssystem ein treibendes Moment, und wenn die Kurve 1I höher als I liegt, wirkt die Antriebsanordnung als Bremse. Die Maschine 11, 12 wirkt dann als Generator und liefert Leistung an die reihengeschalteten Teile 6 und 7 des Belastungswiderstandes. Durch Variieren des Stromes in der Statorwicklung kann man der Kurve II verschiedene Neigungswinkel geben und dadurch die gewünschte Drehzahl einstellen.In Fig. 4, the curve I represents the EMF induced in the rotor windings 2 as a function of the speed and II the corresponding curve for the rotor winding 12. As long as the curve I is higher than the curve II, the drive system gives a driving torque, and if the curve 1I higher than I, the drive arrangement acts as a brake. The machine 11, 12 then acts as a generator and supplies power to the series-connected parts 6 and 7 of the load resistor. By varying the current in the stator winding, curve II can be given different angles of inclination and thus the desired speed can be set.
Besonders dann, wenn während des Bremsens relativ große Energiemengen umgesetzt werden sollen, ist die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform vorteilhafter als die oben beschriebene, da auch die Bremsleistung ausgenutzt wird. In F i g. 2 bezeichnet 41 die Statorwicklung einer ersten Asynchronmaschine und 42 die Rotorwicklung. Die Wicklungsphasen der Wicklung 41 sind mit den Wicklungsphasen der Statorwicklung 43 einer zweiten Asynchronmaschine reihengeschaltet, deren Rotorwicklung mit 44 bezeichnet ist. Die Statorphasen sind miteinander derart reihengeschaltet, daß die beiden Statorfelder verschiedene Rotationsrichtungen im Verhältnis zur Rotationsrichtung der Maschinenwelle bekommen, und die drei Gruppen aus jeweils zwei in Reihe geschalteten Statorphasen sind Y-geschaltet und an einem Wechselstromnetz angeschlossen. Die Statorwicklung 43 ist an einem Steuergerät 45 angeschlossen, das variierbare, mit jeder der Wicklungsphasen der Wicklung 43 parallel geschaltete Impedanzen enthält. Die beiden Rotoren sind mechanisch gekuppelt. 4 und 5 bezeichnen die positive und die negative Gleichstrommaschine und 20, 21, 22 Hilfsschienen, deren Potentiale im Verhältnis zu den Gleichstromschienen 4 und 5 in derselben Weise wie in F i g. 1 von ihren Anschlüssen an den zwischen den Schienen 4 und 5 reihengeschalteten Widerständen 16, 17, 18, 19 bestimmt werden.Particularly when relatively large amounts of energy are to be converted during braking, the one shown in FIG. The embodiment shown in FIG. 2 is more advantageous than the one described above, since the braking power is also used. In Fig. 2 designates 41 the stator winding of a first asynchronous machine and 42 the rotor winding. The winding phases of the winding 41 are connected in series with the winding phases of the stator winding 43 of a second asynchronous machine, the rotor winding of which is denoted by 44. The stator phases are connected in series with one another in such a way that the two stator fields have different directions of rotation in relation to the direction of rotation of the machine shaft, and the three groups of two series-connected stator phases are Y-connected and connected to an alternating current network. The stator winding 43 is connected to a control device 45 which contains variable impedances connected in parallel with each of the winding phases of the winding 43. The two rotors are mechanically coupled. 4 and 5 denote the positive and negative direct current machines and 20, 21, 22 auxiliary rails, the potentials of which are in relation to the direct current rails 4 and 5 in the same way as in FIG. 1 can be determined by their connections to the resistors 16, 17, 18, 19 connected in series between the rails 4 and 5.
Die Rotorwicklung 44 ist mit ihren Phasen R, S, Z' an den Schienen 4, 5, 20, 21, 22 in genau derselben Weise angeschlossen wie bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform. Die an der Phase R angeschlossene Stromventilgruppe ist in der Figur gezeigt, während die an den Phasen S und T angeschlossenen Gruppen, die genau gleich der erstgenannten Gruppe sind, nur durch die Symbole 46 und 47 angedeutet sind.The rotor winding 44 is connected with its phases R, S, Z 'to the rails 4, 5, 20, 21, 22 in exactly the same way as in the case of the one in FIG. 1 embodiment shown. The flow control valve group connected to phase R is shown in the figure, while the groups connected to phases S and T, which are exactly the same as the first-mentioned group, are only indicated by symbols 46 and 47.
Im Gegensatz zu der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform sind hier die beiden Rotorwicklungen an den Schienen in derselben Weise angeschlossen, d. h., die Phasen U, V, W der Rotorwicklung 42 sind an Haupt- und Hilfsschienen in genau derselben Weise angeschlossen wie die Phasen R, S, T der Rotorwicklung 44. In F i g. 2 ist nur die an der Phase W angeschlossene Stromventilgruppe gezeigt, während die an den Phasen U und V angeschlossenen Gruppen durch die Symbole 48 und 49 dargestellt sind.In contrast to the one shown in FIG. 1, the two rotor windings are connected to the rails in the same way, that is, the phases U, V, W of the rotor winding 42 are connected to the main and auxiliary rails in exactly the same way as the phases R, S, T of the rotor winding 44 . In F i g. 2 only the flow control valve group connected to phase W is shown, while the groups connected to phases U and V are represented by symbols 48 and 49.
In der Statorwicklung 44 wird die für eine Wechselrichtersteuerung erforderliche E.M.K. auch bei Stillstand induziert, weshalb die an den Phasen R, S, T angeschlossenen Ventilgruppen ihre Wechselrichterfunktion schon beim Ingangsetzen der Antriebsanordnung ausführen können. Ein an der Rotorwicklung 42 angeschlossener Startwiderstand ist somit nicht erforderlich, da der von dieser Wicklung den Schienen 4 und 5 zugeführte Startstrom wechselgerichtet und der Wicklung 44 zugeführt wird. Das Steuergerät 45 kann beim Anlassen auf maximalen Impedanzwert eingestellt werden, wobei auch die Maschine 43, 44 zum Startmoment der Antriebsanordnung voll beitragen kann. Gewünschte Drehzahl erhält man durch Einstellen eines zweckmäßigen Impedanzwertes auf den zum Steuergerät 45 gehörenden variierbaren Induktanzspulen 50. Wenn die Drehzahl die eingestellte Drehzahl übersteigt, wird die in der Wicklung 44 eingestellte E.M.K. die in der Wicklung 43 eingestellte E.M.K. überwiegen. Die Thyristoren in den an die Phasen R, S, T angeschlossenen Stromventilgruppen bekommen keine erforderliche Zündspannung und hören auf zu zünden, und die Stromleitung wird von den zu den Stromventilgruppen gehörenden, zwischen den Wicklungsphasen und den Gleichstromschienen angeschlossenen Dioden übernommen. In der Figur sind solche Dioden als an der Phasenwicklung R angeschlossen gezeigt und mit 32 bezeichnet. Die von der Wicklung 44 zu den Gleichstromschienen 4 und 5 übertragene Leistung wird in den an der Wicklung 42 angeschlossenen Stromventilgruppen wechselgerichtet, während den zu den Ventilgruppen gehörenden Thyristoren eine Steuerspannung mit derselben Frequenz wie die in der Wicklung 42 induzierte E.M.K. zugeführt wird. Die Asynchronmaschine 41, 42 wirkt dabei wie ein Generator und speist die Bremsleistung zurück zum Netz.The EMF required for an inverter control is induced in the stator winding 44 even at standstill, which is why the valve groups connected to the phases R, S, T can already perform their inverter function when the drive arrangement is started. A starting resistor connected to the rotor winding 42 is therefore not required, since the starting current supplied to the rails 4 and 5 by this winding is inverted and supplied to the winding 44. The control device 45 can be set to the maximum impedance value when starting, with the machine 43, 44 also being able to fully contribute to the starting torque of the drive arrangement. The desired speed is obtained by setting an appropriate impedance value on the variable inductance coils 50 belonging to the control device 45. If the speed exceeds the set speed, the EMF set in the winding 44 will outweigh the EMF set in the winding 43. The thyristors in the current valve groups connected to the phases R, S, T do not get the required ignition voltage and stop igniting, and the current line is taken over by the diodes that belong to the current valve groups and are connected between the winding phases and the direct current rails. In the figure, such diodes are shown connected to the phase winding R and denoted by 32. The power transmitted from the winding 44 to the direct current rails 4 and 5 is inverted in the current valve groups connected to the winding 42, while the thyristors belonging to the valve groups are supplied with a control voltage at the same frequency as the EMF induced in the winding 42. The asynchronous machine 41, 42 acts like a generator and feeds the braking power back to the network.
In F i g. 5 ist die in der Maschine 41, 42 induzierte E.M.K. mit der Kurve I dargestellt, und die in der Maschine 24, 44 mit der Kurve 1I. Bei verschiedenen Einstellungen des Steuergeräts 45 wird die Steilheit der Kurve II in geringerem Grade auch für die Kurve I geändert, wobei verschiedene Drehzahlen eingestellt werden.In Fig. 5, the EMF induced in the machine 41, 42 is shown with the curve I, and that in the machine 24, 44 with the curve 1I. With different settings of the control device 45 , the steepness of the curve II is changed to a lesser extent for the curve I, with different speeds being set.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1277998X | 1963-04-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1277998B true DE1277998B (en) | 1968-09-19 |
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ID=20422938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEA45810A Pending DE1277998B (en) | 1963-04-24 | 1964-04-20 | The speed-adjustable drive arrangement with two electrodynamic systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1277998B (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE763916C (en) * | 1938-02-15 | 1953-05-04 | Aeg | Device for speed control of low-power induction motors |
| FR1297794A (en) * | 1961-05-15 | 1962-07-06 | Electric servo motor | |
| FR1300775A (en) * | 1961-05-15 | 1962-08-10 | Variable speed electric motor | |
| FR1315778A (en) * | 1961-11-15 | 1963-01-25 | Electronique Et D Automatique | Improvements to cascade machines |
-
1964
- 1964-04-20 DE DEA45810A patent/DE1277998B/en active Pending
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