DE1295067B

DE1295067B - AC machine with speed-dependent DC braking

Info

Publication number: DE1295067B
Application number: DEL52372A
Authority: DE
Inventors: Falk; Dipl-Ing Dr Karl; Bubek Volker
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1965-12-14
Publication date: 1969-05-14

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselstrommaschine mit drehzahlabhängiger Gleichstrombremsung, bei der der Bremsgleichstrom selbsttätig durch drehzahlabhängig auftretende Stromänderungen in einer dem Maschinenfeld ausgesetzten feststehenden Wicklung beeinflußt ist.The present invention relates to an alternating current machine with speed-dependent DC braking in which the DC braking current is automatic due to changes in current that occur as a function of the speed in a machine exposed to the machine field fixed winding is affected.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Steuerung der Gleichstrombremsung die Strom- oder Spannungsschwankungen, die im Augenblick des Motorstillstandes im Gleichstromkreis auftreten, benutzt werden. Diese Änderungen sind jedoch von der Größe des die Motorwicklung durchfließenden Gleichstromes abhängig. Sie sind also sehr unterschiedlich groß, wenn von ein und demselben Motor verschieden große Bremsmomente erzeugt werden sollen, da dann auch die Gleichströme quadratisch im Momentenverhältnis geändert werden müssen. Sie sind aber auch bei konstanter Gleichspannung verschieden groß, und der praktische Fall ist die Speisung mit konstanter Gleichspannung, nicht mit konstantem Gleichstrom, da der von der Wicklung aufgenommene Gleichstrom in diesem Fall direkt vom ohmschen Widerstand und damit direkt von der Temperatur der Motorwicklung abhängt. Der Strom und damit die Stromänderungen sind also im kalten Zustand des Motors je nach Isolationsklasse um 30 bis 40 % größer als im betriebswarmen.A method is known in which to control DC braking the current or voltage fluctuations that occur at the moment of the motor standstill in DC circuit occur. However, these changes are from the The size of the direct current flowing through the motor winding depends on. so you are very different in size when braking torques of different magnitudes from one and the same motor should be generated, since then the direct currents are also quadratically in the torque ratio need to be changed. But they are different even with constant DC voltage large, and the practical case is the constant DC voltage supply, not with constant direct current, since the direct current consumed by the winding is in in this case directly from the ohmic resistance and thus directly from the temperature of the Motor winding depends. The current and with it the current changes are therefore in the cold Condition of the motor, depending on the insulation class, is 30 to 40% greater than when it is at operating temperature.

Damit ist es bei diesem Verfahren meistens notwendig, die Empfindlichkeit der benutzten Relais, welche die gewünschte Steuerung herbeiführen sollen, im Betrieb zu verändern bzw. den veränderten Gleichstromgrößen anzupassen.With this procedure it is usually necessary to increase the sensitivity of the relays used, which are to bring about the desired control, during operation to change or to adapt to the changed direct current quantities.

Des weiteren ist ein Verfahren bekannt, bei dem die in der freien Ständerphase auftretenden Strom-oder Spannungsänderungen für die Beeinflussung des Bremsgleichstromes ausgenutzt werden.Furthermore, a method is known in which the in the free Stator phase occurring current or voltage changes for influencing the DC braking current can be used.

Die hier auftretenden Änderungen sind ebenfalls wieder über das magnetische Feld der im Läufer fließenden Ströme vom Gleichstrom abhängig. Sie sind verschieden groß bei unterschiedlichen Bremsmomenten und ändern sich deshalb unter dem Einfluß der Wicklungstemperatur. Auch hier ist es notwendig, die für die Steuerung benutzten Relais in der Empfindlichkeit umzuschalten, wenn an einem Antrieb je nach Wahl mit unterschiedlich großen Momenten gebremst werden soll.The changes that occur here are also back on the magnetic Field of the currents flowing in the rotor depends on the direct current. They are different large at different braking torques and therefore change under the influence the winding temperature. Here, too, it is necessary to use the ones used for the control Relay toggle in sensitivity when using a drive depending on your choice different large moments should be braked.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Wechselstrommaschine mit selbsttätig beeinflußter Bremsung durch Gleichstrom die obengenannten störenden Einflüsse zu beseitigen und die Beeinflussung des Bremsvorganges ausschließlich von der Drehzahl abhängig zu machen.The object of the invention is, in an alternating current machine, with automatic Braking influenced by direct current to the above-mentioned disturbing influences and that the braking process is only influenced by the speed to make dependent.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Maschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die feststehende Wicklung mit einer konstanten Wechselspannung gespeist ist und der in dieser Wicklung fließende, den drehzahlabhängigen Magnetisierungszustand der Maschine wiedergebende Strom zur Beeinflussung des Bremsgleichstromes dient.This object is achieved according to the invention in the machine mentioned at the beginning solved in that the fixed winding with a constant alternating voltage is fed and the speed-dependent magnetization state flowing in this winding The current reproducing the machine is used to influence the DC braking current.

Die Erfindung benutzt also zur Feststellung der Größe der Drehzahl, insbesondere der Drehzahl Null, den Magnetisierungszustand der Maschine. Der Bremsgleichstrom wird nämlich beim Lauf des Motors zum überwiegenden Teil für den Aufbau des Bremsmomentes verwendet. Nur der dann noch verbleibende Rest kann die Maschine magnetisieren. Deshalb wird erst im Stillstand der volle Gleichstrom für die Magnetisierung herangezogen. Der Magnetisierungszustand muß nur in eine entsprechende elektrische Größe umgewandelt werden. Gemäß der Erfindung erfolgt dies, indem man die freie Ständerphase oder eine andere feststehende, in den Nuten des Blechpakets liegende Wicklung mit einer fremden konstanten Wechselspannung speist. Der in dieser feststehenden Wicklung sich ausbildende Wechselstrom ist in seinem Effektivwert hauptsächlich abhängig von der Induktivität dieser Wicklung. Diese wiederum hängt von dem magnetischen Zustand der Maschine ab. Sie ist groß im ungesättigten Zustand - wie er sich naturgemäß bei beliebig großen Gleichströmen im Lauf der Maschine einstellt -, verkleinert sich mit abnehmender Drehzahl und fällt auf einen sehr kleinen Wert, wenn der Stillstand erreicht ist, weil dann - wie beschrieben - der volle Gleichstrom für die Magnetisierung zur Verfügung steht.The invention therefore uses to determine the size of the speed, especially zero speed, the magnetization state of the machine. The DC braking current is mainly used to build up the braking torque when the engine is running used. The machine can only magnetize the remainder. Therefore, the full direct current is only used for magnetization when the machine is at a standstill. The magnetization state only has to be converted into a corresponding electrical quantity will. According to the invention, this is done by the free stand phase or another fixed winding located in the grooves of the laminated core with a external constant alternating voltage feeds. The one in this fixed winding developing alternating current is mainly dependent in its effective value on the inductance of this winding. This in turn depends on the magnetic State of the machine. It is large in the unsaturated state - as it is naturally set with any large direct currents in the running of the machine -, reduced decreases with decreasing speed and falls to a very small value when the standstill is reached because then - as described - the full direct current for the magnetization is available.

Es ist bekannt, daß bei Wechselstrommaschinen unmittelbar nach dem Abschalten des speisenden Netzes durch die abklingende magnetische Energie eine Spannung in der Maschine erzeugt wird, die vom vollen Wert der Netzspannung exponentiell mit der Zeit mit meist nicht genau bestimmbarer Geschwindigkeit abklingt. Solche abklingenden Spannungen, die als Restspannungen bezeichnet werden, treten auch in der dem Maschinenfeld ausgesetzten feststehenden Wicklung auf und können eine Stromspitze zur Folge haben, die das für die Abschaltung der Gleichstromerregung vorgesehene Relais vorzeitig zum Ansprechen bringen würde. Hier kann man jedoch Abhilfe schaffen, indem man als Abschaltrelais für die Gleichstromerregung ein zeitverzögertes Relais verwendet, beispielsweise ein Gleichstromrelais, welches durch den gleichgerichteten Wechselstrom der feststehenden Wicklung betätigt wird.It is known that in AC machines immediately after Shutdown of the feeding network by the decaying magnetic energy Voltage generated in the machine is exponential from the full value of the mains voltage decays over time, usually at a rate that cannot be precisely determined. Such decaying stresses, which are referred to as residual stresses, also occur in the fixed winding exposed to the machine field and can generate a current peak result in the one provided for switching off the DC excitation Relay would trigger prematurely. Here, however, you can find a remedy by using a time-delayed relay as a switch-off relay for the DC excitation used, for example a DC relay, which is rectified by the AC current of the fixed winding is operated.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer in der Zeichnung dargestellten, als Ausführungsbeispiel anzusehenden Schaltung näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to a shown in the drawing, as an exemplary embodiment explained in more detail circuit.

Die Schaltung zeigt schematisch einen Drehstrommotor 1 mit drei in Stern geschalteten Wicklungen U, V, W, welche an die entsprechenden Phasen R, S, T eines Drehstromnetzes angeschlossen werden können. Das Drehstromnetz enthält weiterhin einen Nulleiter Mp, so daß jeweils zwischen einer Phase und diesem Nulleiter die Phasenspannung abgenommen werden kann. Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung aller Schaltelemente ist der Motor weder an das Drehstromnetz noch an die zur Bremsung vorgesehene Gleichspannung angeschlossen. Soll der Motor eingeschaltet werden, so ist der Einschalter S zu betätigen, wodurch die Spule eines Motorschützes 2 über einen bereits geschlossenen Schalter 5 b zwischen die Netzleitungen R und Mp geschaltet wird. Das Motorschütz 2 spricht dadurch an und schließt die Schalter 2 a und 2 b, während 2 c geöffnet wird. Da der Motor 1 über den dreipoligen Schalter 2 a mit dem Drehstromnetz verbunden ist, läuft er an. Gleichzeitig wird die Spule eines Hilfsschützes 3 über den nunmehr geschlossenen Schalter 2 b und den bereits geschlossenen Schalter 4 a mit den Leitungen R und Mp des Netzes verbunden. Dadurch spricht das Hilfsschütz 3 an und schließt den zweipoligen Schalter 3 a.The circuit shows schematically a three-phase motor 1 with three star-connected windings U, V, W, which can be connected to the corresponding phases R, S, T of a three-phase network. The three-phase network also contains a neutral conductor Mp, so that the phase voltage can be tapped between a phase and this neutral conductor. In the position of all switching elements shown in the drawing, the motor is neither connected to the three-phase network nor to the DC voltage provided for braking. If the motor is to be switched on, the on switch S is to be operated, whereby the coil of a motor contactor 2 is switched between the power lines R and Mp via an already closed switch 5b. The motor contactor 2 responds and closes the switches 2 a and 2 b, while 2 c is opened. Since the motor 1 is connected to the three-phase network via the three-pole switch 2a, it starts up. At the same time, the coil of an auxiliary contactor 3 is connected to the lines R and Mp of the network via the now closed switch 2 b and the already closed switch 4 a. As a result, the contactor relay 3 responds and closes the two-pole switch 3 a.

Soll nun der Motor stillgesetzt werden, so wird der Schalter S geöffnet, dadurch wird das Motorschütz 2 stromlos und bringt die Schalter 2 a, 2 b, 2 c in die in der Zeichnung dargestellte Lage. Der Schalter 3 a bleibt jedoch geschlossen, weil die Spule des Hilfsschützes 3 weiterhin über diesen und den geschlossenen Schalter 4 a mit den Netzleitungen R und Mp verbunden ist. Durch das Schließen des Schalters 2 c ist nunmehr aber auch das Bremsschütz 5 an die Leitungen R und Mp angeschlossen, so daß der dreipolige Schalter 5 a geschlossen und der Schalter 5 b geöffnet wird. über den Schalter 5 a werden die Phasen V und W des Motors 1 mit einer Gleichspannungsquelle 6 verbunden, gleichzeitig wird die nicht zur Gleichstrombremsung benutzte Wicklung U des Motors über die Spule eines Abschaltrelais 4 mit einer konstanten Wechselspannungsquelle 7 verbunden. Durch den in den Wicklungen V und W des Motors fließenden Gleichstrom wird dieser nun abgebremst und, wenn kurz vor dem Erreichen des Stillstandes der magnetische Kreis des Motors so weit gesättigt ist, daß infolge der abnehmenden Induktivität in der als feststehenden Wicklung verwendeten Wicklung U der Wechselstrom in der Spule des Abschaltrelais 4 ansteigt, so öffnet das Abschaltrelais 4 den Schalter 4 a, wodurch die Spule des Bremsschützes 5 stromlos und der Schalter 5 a geöffnet wird, so daß die Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 6 und den Wicklungen V, W des Motors unterbrochen wird. Gleichzeitig fällt auch das Hilfsschütz 3 ab und bringt den Schalter 3 a wieder in die in der Zeichnung dargestellte Lage. Nach Abschalten des Gleichstromes verschwindet auch der Wechselstrom in der Phase U des Motors und damit im Abschaltrelais 4, so daß der Schalter 4 a wieder schließt und sämtliche Schaltelemente die in der Zeichnung dargestellte Ausgangslage einnehmen, worauf das Spiel von neuem beginnen kann.If the motor is now to be stopped, the switch S is opened, thereby de-energizing the motor contactor 2 and bringing the switches 2 a, 2 b, 2 c into the position shown in the drawing. The switch 3 a remains closed, however, because the coil of the auxiliary contactor 3 is still connected to the power lines R and Mp via this and the closed switch 4 a. By closing the switch 2 c, however, the brake contactor 5 is now also connected to the lines R and Mp, so that the three-pole switch 5 a is closed and the switch 5 b is opened. Phases V and W of motor 1 are connected to a DC voltage source 6 via switch 5a, while the winding U of the motor, which is not used for DC braking, is connected to a constant AC voltage source 7 via the coil of a cut-off relay 4. The direct current flowing in the windings V and W of the motor slows it down and, shortly before it comes to a standstill, the magnetic circuit of the motor is so saturated that the alternating current due to the decreasing inductance in the winding U used as a fixed winding In the coil of the cut-off relay 4 increases, the cut-off relay 4 opens the switch 4 a, whereby the coil of the brake contactor 5 is de-energized and the switch 5 a is opened, so that the connection between the DC voltage source 6 and the windings V, W of the motor is interrupted will. At the same time, the auxiliary contactor 3 drops out and brings the switch 3 a back into the position shown in the drawing. After switching off the direct current and alternating current disappears in the phase U of the motor and thus the shutdown relay 4, so that the switch 4 a closes again and all the switching elements take the starting position shown in the drawing, can begin after which the game again.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß dieses Verfahren erlaubt, ohne Umschaltung der Relais auch bei verschieden großen Werten des Gleichstromes auszukommen, da die zur Erzeugung von brauchbaren Bremsmomentgrößen erforderlichen Gleichströme in jedem Fall im Stillstand die Maschine in den Sättigungszustand der Magnetisierungskennlinie bringen, im Lauf auf jeden Fall das Material nur im geraden Teil seiner Magnetisierungskennlinie beanspruchen. Aus demselben Grund hat auch die Erwärmung keinen Einfluß auf die Steuerung, da die temperaturbedingten Änderungen des Gleichstromes den Magnetisierungszustand nur unwesentlich verändern.The advantages achieved by the invention are that this Procedure allowed without switching the relays, even with different values of the direct current, since the generation of useful braking torque values required direct currents in any case when the machine is at a standstill in the saturation state the magnetization characteristic, in any case the material only in the run claim even part of its magnetization curve. For the same reason the heating also has no effect on the control, since the temperature-related Changes in the direct current change the state of magnetization only insignificantly.

Weiter kann die Wirkung der in der freien Ständerphase induzierten Spannung unterdrückt werden, indem man die Fremdspannung in der richtigen Größe wählt, damit die induzierte gegenüber der aufgedrückten Spannung klein wird.Furthermore, the effect can be induced in the free stand phase Voltage can be suppressed by getting the external voltage in the right size selects so that the induced voltage is small compared to the applied voltage.

Durch die Wahl der Fremdspannung kann eine beliebig starke Stromänderung erzwungen werden. Damit kann das Verfahren ohne Verstärkung im Steuerkreis arbeiten; der Schaltungsaufwand wird geringer.By choosing the external voltage, an arbitrarily strong change in current can be achieved be forced. This means that the process can work without amplification in the control circuit; the circuit complexity is lower.

Claims

Claims: 1. AC machine with speed-dependent DC braking, in which the DC braking current is automatically generated by current changes that occur as a function of the speed in a stationary winding exposed to the machine field is influenced thereby characterized in that the fixed winding with a constant alternating voltage (7) is fed and the speed-dependent magnetization state flowing in this winding The current reproduced by the machine is used to influence the DC braking current.

2. AC machine according to claim 1, characterized in that as a fixed Winding the machine winding or a part of it is used.

3. AC machine according to claim 1, characterized in that the winding flowing in the stationary winding Current indirectly, if necessary, a time-delayed cut-out relay actuated.