DE1413997B2 - Verfahren zur steuerung oder regelung der drehzahl eines drehststromschleifringlaeufermotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines Drehstromschleifringläufermotors, dessen Läuferspannung gleichgerichtet wird und auf einen Widerstand mit festem Ohmwert arbeitet.

Es ist bereits eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines Drehstromschleifringläufermotors bekannt (FR-Zeitschrift »Electricite«, 1951, Seiten 266/267), bei welcher der Läuferstrom und damit die Motordrehzahl durch die Gegenspannung einer über eine Gleichrichter-Drehstrombrückenschaltung im Läuferkreis liegende Batterie bestimmt wird. Um die Motordrehzahl verändern zu können, ist die Batterie mit Spannungsabgriffen ausgestattet, die durch einen Drehschalter einstellbar sind.

Es ist fernerhin bereits eine Einrichtung zur Regelung eines Asynchronmotors mit Schleifringen unter Verwendung von steuerbaren Schalteinrichtungen ohne bewegliche Teile bekannt (österreichische Patentschrift 204139), bei der der Motor primärseitig an der Netzspannung liegt und die Anschlüsse der Sekundärwicklung über Stromrichter, Transduktoren oder Halbleiter betriebsmäßig kurzgeschlossen oder voneinander galvanisch getrennt sind, wobei das Verhältnis der Kurzschlußzeit zur Trennungszeit regelbar ist, so daß eine stetig veränderbare und in gewünschter Größe fixierbare Drehzahlregelung erzielbar ist.

Diese bekannten Anordnungen zur Drehzahlregelung oder Steuerung eines Motors erfordern zur Erfüllung ihrer Aufgabe einen hohen Aufwand an Regel- oder Steuergeräten. Dies wird bedingt durch die Notwendigkeit der vorgeschlagenen Lösungen, mehrere steuerbare Ventile im Sekundärkreis des Motors vorzusehen.

Es ist nun ebenfalls bekannt (M. G. Tschilikin, »Elektromotorische Antriebe«, Berlin 1957, Seiten 114 bis 118), eine Veränderbarkeit eines Widerstandes mit festem Ohmwert dadurch zu erreichen, daß man parallel zu dem Widerstand ein elektronisches Schaltelement anordnet, das diesen Widerstand periodisch kurzschließt. Bei diesem Pulsbetrieb wird der wirksame Widerstand von Null bis zu seinem vollen Ohmwert verändert.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen wird bei Anwendung der vorgenannten Maßnahme lediglich ein steuerbares Halbleiterventil benötigt, wodurch eine aufwandgeringe Anordnung möglich wird.

Es lassen sich jedoch mit einer derartigen Anordnung auf dem Regelungswege nicht alle Bereiche eines jeden der vier Quadranten eines Drehzahl-Drehmomentkennlinienfeldes erreichen, da der feste Widerstand nicht groß sein darf und deshalb zwangläufig der Läuferstrom nicht unter den Wert geregelt werden kann, der sich aus dem Quotienten der Ankerspannung und dem festen Widerstand ergibt.

Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, ein

Verfahren anzugeben, mit dem die Drehzahl bzw. das Drehmoment eines Drehstromschleifringläufermotors in allen Bereichen der einzelnen Quadranten des Drehzahl-Drehmomentkennlinienfeldes gesteuert oder geregelt werden kann. Dadurch wird insbesondere ein Einsatz dieser Motoren für Krane, Aufzüge, Bagger sowie Werkzeugmaschinen u. a. ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nun, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren, dadurch gelöst, daß die Größe des Gleichstromes durch intermittierendes Kurzschließen des Widerstandes mit elektronischen Schaltmitteln gesteuert oder geregelt wird und daß gleichzeitig eine Veränderung der Amplitude der Primärspannung erfolgt.

Es sind bereits Verfahren bekanntgeworden, bei denen eine Drehzahlregelung über eine Beeinflussung der Primärspannung erfolgt. So wurde beispielsweise eine Beeinflussung der Ständerspannung durch Transformatoren jeglicher Art oder durch Vorschalten von Widerständen oder unter Einsatz von Transduktoren durchgeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun das intermittierende Kurzschließen des Widerstandes durch Maßnahmen zur Veränderung der Amplitude der Primärspannung ergänzt. Hierdurch wird die an sich unvollkommene, aber aufwandgeringe Drehzahl-Drehmomentsteuerung bzw. -regelung für den gesamten Bereich des dem Betriebszustand entsprechenden Quadranten des Drehzahl-Drehmomentenkennlinienfeldes erschlossen, und es ergibt sich weiterhin bei kleinen Drehmomenten eine Verminderung des Leerlaufstromes und der Eisenverluste der Asynchronmaschine.

Die Veränderung der Spannung für die Asynchronmaschine kann über einen elektronischen Regler mit dem periodisch betätigten Schaltmittel automatisch gekuppelt werden, so daß es möglich ist, gewünschte Motorkennlinien zu erzielen. Im Statorkreis vorgesehene Schalter können an sich bekannte motorisch angetriebene Nockenschalter sein, die lichtbogenarm oder mit Hilfe von Halbleiterelementen und Synchronbetätigung lichtbogenfrei schalten.

Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Antrieb eines Drehstromschleifringläufermotors, gespeist über einen Generator, dessen Ausgangsspannung infolge einer regelbaren Erregung veränderlich ist,

F i g. 2, wie die den Stator des Drehstromschleifringläufermotors speisende Spannung, z. B. durch

einen Stern-Dreieckschalter, verändert werden kann. In der F i g. 1 treibt ein an einem Drehstromnetz 1 netz 1 liegender Asynchronmotor 2 einen Synchrongenerator 3, dessen Ausgangsspannung t/, infolge einer einstellbaren Erregung verändert werden kann.

Zu diesem Zweck ist eine Erregerwicklung 4 vorgesehen, deren Strom von einem Regler 8 vorgegeben wird. Die veränderliche Spannung CZ₁ wird dem Stator eines Drehstromschleifringläufermotors 5

zugeführt. Die Drehzahl bzw. das Drehmoment seines Läufers wird durch Veränderung des Läuferstromes I₂ mit Hilfe einer Tastschaltung geregelt. Zu diesem Zweck wird der Läuferstrom in einer Anordnung 6 gleichgerichtet, über eine Induktivität L geleitet und dann wahlweise, je nach dem Schaltzustand eines steuerbaren Halbleiterelementes 1, über dieses oder über den festen Widerstands geführt. Der Schaltzustand des steuerbaren Halbleiterelementes 7 wird von einem Regler 8 beeinflußt, der entsprechend einem vorgegebenen Sollwert gleichzeitig den Erregerstrom für den Synchrongenerator 3 im Sinne einer optimalen Gesamtregelung vorgibt.

Die F i g. 2 zeigt eine entsprechende Anordnung. Der Induktionsmotor 5 wird jedoch entsprechend dieser Darstellung mit einer veränderlichen Spannung gespeist, die z. B. mit Hilfe eines Stern-Dreieckumschalters 9 erzeugt wird. Es lassen sich jedoch auch Polumschaltungen, Reihenparallelschaltungen oder andere Wicklungsumschaltungen vorsehen, bzw. es läßt sich die Speisespannung durch dem Stand der Technik angehörende Maßnahmen verändern.

In der Zeichnung nicht näher dargestellt sind Anordnungen zur Phasenumschaltung, die den Betrieb in verschiedenen der vier Quadranten eines Drehzahl-Drehmomentenkennlinienfeldes ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines Drehstromschleifringläufermotors, dessen Läuferspannung gleichgerichtet wird und auf einen Widerstand mit festem Ohmwert arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Gleichstromes durch intermittierendes Kurzschließen des Widerstandes mit elektronischen Schaltmitteln gesteuert oder geregelt wird und daß gleichzeitig eine Veränderung der Amplitude der Primärspannung erfolgt.