DE1563461C - Automatische Vorrichtung zur Steue rung des Anlassens von an einem Wechsel stromnetz hegenden Emphasen oder Mehrphasen Induktionsmotoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine automatische Vorrichtung einer weiteren Steuervorrichtung und zwei weiterer

zur Steuerung des Anlassens von an einem Wechsel- gesteuerter Dioden zusätzlich zur Arbeitsweise als

stromnetz liegenden Einphasen- oder Mehrphasen- Anlaßvorrichtung auch als Vorrichtung zur Umkehr

Induktionsmotoren mittels antiparallelgeschalteter, ge- der Drehrichtung des Motors. Außerdem kann die

steuerter Dioden. Eine solche Vorrichtung ist beispiels- 5 Vorrichtung zusätzlich eine Diodensteuervorrichtung

weise durch die Patentschrift Nr. 31 846 des Amtes für einen Überlastungsstrom und eine automatische

für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin für die Umschaltung nach dem Anlassen aufweisen.

Steuerung des Stroms der Anlaufhilfswicklungen von Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit

Einphasenmotoren bekannt. der Zeichnung an Hand von zwei Ausführungs-

Bei der Steuerung des einem ein- oder mehrphasigen io formen beschrieben, deren Schaltbilder in F i g. 1 Induktionsmotor zugeführten Stroms durch Steuer- und 2 dargestellt sind. Gemäß F i g. 1 ist in Reihe bare Dioden, z. B. Thyristoren, werden die Dioden zwischen eine Netzleitungsphase F₁L und eine Motorbeim Anlaßvorgang zeitweise gesperrt und mit einem phase F₁M ein Widerstand R₁ von ausreichender Größe bestimmten Verzögerungswinkel mit Bezug auf die geschaltet, der so bemessen ist, daß der durch ihn Nulldurchgangszeiten der Phasenspannung abwech- 15 begrenzte Motorstrom nicht in der Lage ist, den Anselnd durchgeschaltet. Dabei besteht der Nachteil, lauf des Motors zu bewirken. Parallel zum Widerstand daß der magnetische Kreis des Motors zu Beginn R₁ sind zwei steuerbare Dioden Th₁ und Th₂ vorgeeiner Halbperiode auf Grund des Stromfiusses in der sehen, die antiparallel geschaltet sind,
vorhergehenden Halbperiode noch in der entgegen- Die steuerbaren Dioden Th₁ und Th₂ werden durch gesetzten Richtung vormagnetisiert ist. Dadurch geht 20 zwei Transformatoren gesteuert, wobei die Primärein großer Teil des Anlaufstrcms verloren, da ein wicklung P₂ des einen Transformators direkt an die großer Teil zur Ummagnetisierung des Feldes und Netzleitungsphasen F₂L und F₃L angeschlossen ist, r>\ nur ein kleiner Teil zur Erzeugung des Anlaufdreh- während die Primärwicklung P₁ des zweiten Transmomentes verwertet wird. Dieser Nachteil kann auch formators parallel zum Widerstand R₁ liegt,
nicht durch die bekannte Verwendung von sättigbaren 25 Die Sekundärwicklungen S₁, S₂ und S₁, S₂ der Drosseln bei Steuerung durch die Spannung an den beiden Transformatoren sind miteinander verbunden Klemmen des Motors beseitigt werden. und zusammen mit den Steuerelektroden der Dioden

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, 7"A₁ bzw. Th₂ in d,eren Steuerkreise geschaltet,
diesen Nachteil, nämlich daß ein großer Teil des Beim Einschalten der Netzspannung liegt, wenn der Anlaufstromes nicht zur Drehmomentbildung, sondern 30 Motor stillsteht, die Netzspannung fast völlig am zur Ummagnetisierung des Feldes benötigt wird, zu Widerstand R₁, während nur ein sehr kleiner Teil der vermeiden, wird an der eingangs bezeichneten Vor- Spannung an der Motorwicklung abfällt. Die Spanrichtung dadurch gelöst, daß dieselbe für jede Motor- nung am Widerstand R₁ befindet sich mit der Netzphase umfaßt: spannung in Phase.

35 Daher ist die Spannung an der Primärwicklung des

a) einen in Reihe zwischen die Netzleitungsphase parallel zum Widerstand R₁ liegenden Transformators und die Motorphase geschalteten Widerstand, der Spannung der Sekundärspule des anderen Transder so bemessen ist, daß der durch ihn begrenzte formators nahezu entgegengerichtet, so daß die Dioden Motorstrom nicht in der Lage ist, den Anlauf immer dann eingeschaltet werden, wenn die Differenz des Motors zu bewirken; 4° der Phasenwinkel der Spannungen der beiden Trans-

b) zwei antiparallelgeschaltete gesteuerte Dioden, formatoren das Zünden der Dioden ermöglicht,
parallel zum Widerstand geschaltet, die durch Durch das Zünden der Dioden wird der Motoreine Steuervorrichtung derart gesteuert sind, daß wicklung ein solcher Strom zugeführt, so daß ein den dem Motor, von einem Grundwert ausgehend, Läufer in Umdrehung versetzendes Drehmoment automatisch durch Veränderung des Zündwinkels 45 auftritt. Der in Reihe geschaltete Widerstand liefert der Dioden nach und nach ansteigend, propor- dabei nicht nur die Bezugsspannung an der Primärtional zur Steigerung der Drehzahl des Motors wicklung P₁ des einen Transformators, sondern auch eine steigende Spannung zugeführt ist, bis, einen Vormagnetisierungsstrom an die Phasenwicklung sobald der Motor eine normale Betriebsdrehzahl des Motors.

erreicht hat, die volle Netzspannung am Motor 50 Durch die vorstehende Beschreibung wird nur der

liegt, und erste Vorgang beim Anlaufenlassen des Motors

c) eine Steuervorrichtung für die die Dioden steu- erläutert. Anschließend beginnt sich der Motor zu ernde Steuervorrichtung, um die Höhe der drehen, wodurch der Strom der betrachteten Strommaximalen Anlaßstromspitze voreinzustellen. phase phasenverschoben wird. Diese Phasenverzöge-

55 rung hat eine Vorverlegung des Zündzeitpunktes der

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Dioden und somit einen vergrößerten Stromdurchfluß den zwischen die Netzleitungsphase und die Motor- zur Folge, was wiederum zu einer Erhöhung der phase geschalteten Widerstand zu Beginn einer Halb- Motordrehzahl führt. Die Drehzahl des Motors periode bzw. beim Durchschalten der zugehörigen nimmt immer mehr zu, wodurch der Strom der beDiode der dieser Phase zugeordnete Kreis des Motors 60 trachteten Phase immer mehr phasenverschoben wird, schon von dem vom Widerstand begrenzten Strom Dies geht so lange vor sich, bis die normale Drehzahl durchflossen wird, so daß die während der vorher- erreicht ist, die Dioden dauernd eingeschaltet sind gehenden Halbperiode hervorgerufene Vormagneti- und infolgedessen die volle Netzspannung am Motor sierung beseitigt ist und praktisch der gesamte Zünd- liegt.

winkel der zugehörigen Diode zur Erzeugung des 65 Beim Erreichen der normalen Drehzahl sind die

Anlaufdrehmomentes zur Verfügung steht. Dioden noch eingeschaltet. Dadurch ist die Spannung

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Er- an der Primärwicklung P₁ des parallel am Widerstand

findung arbeitet die Vorrichtung unter Hinzufügung R₁ liegenden Transformators praktisch Null. Daraus

ergibt sich, daß auch bei Änderung der normalen Betriebsbedingungen des Motors die Dioden nicht mehr abschalten können. Um sie abzuschalten, ist es vielmehr nötig, den Netzstrom abzuschalten, damit ein neuer Anlaufzyklus beginnen kann.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich nur auf eine Motorphase. Die beschriebene Vorrichtung hat jedoch in ihrer praktischen Ausführungsform für jede Motorphase, auf die sie angewendet wird, einen Stromkreis gemäß der obigen Beschreibung. Für die Steuerung des Anlaßstromes ist parallel zu den Netzanschlüssen F₂L, F₃L ein Potentiometer RT geschaltet, so daß nur ein Teil der Netzspannung an der Primärwicklung P₂ liegt. Die Potentiometer der drei Phasen sind mechanisch gekoppelt, um die gleiche Steuerung bei jeder Phase zu erzielen.

Durch die Erfindung wird eine optimale Vormagnetisierung erreicht, da bei jeder Umkehr der Sinuswelle der zugeführten Spannung durch den Widerstand R₁ und durch die Ständerwicklung ein mit der Phase der Sinuswelle phasengleicher Strom fließt, der unter Aufhebung des vorherigen Feldes eine Vormagnetisierung in der richtigen Richtung bewirkt, die, obwohl sie klein ist, eine Umsetzung der nachfolgenden Sinuswelle in mechanische Leistung mit einem besseren Wirkungsgrad ermöglicht.

Gemäß F i g. 2 ist ein Widerstand R₁ von zweckentsprechender Größe in Reihe zwischen eine Netzleitungsphase F₁L und eine Motorphase F₁M geschaltet. Zwischen nur einen der Widerstände JR₁ und nur eine der Motorphasen F₁M ist ein Stromtransformator TR₂ geschaltet. Parallel zum Widerstand R₁ liegt eine aus Dioden D₁, D₂, D₃, D₄ bestehende Brückenschaltung, wobei der Strom aus der Netzleitungsphase F₁L bei 1, d. h. zwischen den Dioden D₁ und D₄, zugeführt und bei 3, d. h. zwischen den Dioden D₂ und D₃, weggeführt wird. Parallel zur anderen Diagonalen der Brücke, d. h. parallel zu den Klemmen 2 und 4, ist eine steuerbare Diode Th geschaltet.

An den positiven Pol der Brücke ist eine Serienschaltung aus einem Widerstand R₁₀ und einer Zenerdiode Z₁ sowie die Anode der steuerbaren Diode Th angeschlossen.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R₁₀ und der Zenerdiode Z₁ ist an eine Diode D₉ und über einen Widerstand R_a an die eine Basis B₂ einer Doppelbasisdiode UJT (Unijunction-Transistor) angeschlossen, dessen andere Basis zusammen mit der anderen Klemme der Zenerdiode Z₁ an den negativen Pol 4 der Brückenschaltung angeschlossen ist.

Die Ausgangsklemme der Diode D₉ ist mit einem Widerstand?, einem Kondensator C₂, dem Emitter eines Transistors T₁, einem Widerstand R₅, dessen anderes Ende mit der Basis des Transistors T₁ verbunden ist, einem Kondensator C₃ und dem positiven Pol 8 einer weiteren, aus Dioden D₅, D₆, D₇ und D₈ bestehenden Brückenschaltung verbunden.

Die Klemme 4 der aus den Dioden D₁, D₂, D₃ und D₄ bestehenden Brückenschaltung, von der eine negative Polarität abgeleitet wird, ist direkt mit dem negativen Pol der steuerbaren Diode Th, der Sekundärwicklung Tr₁" eines Steuertransformators der steuerbaren Diode Th, dem Widerstand R_s, dem negativen Pol der Zenerdiode Z₁, der Basis B₁ der Doppelbasisdiode UJT, über die Primärwicklung TR₁ des Steuertransformators für die Zündung der steuerbaren Diode Th mit der negativen Klemme eines Auslösekondensators C₁ und ferner mit der negativen Klemme des Kondensators C₂ und einer Klemme eines Widerstandes R₁₃ verbunden.

Die Beschreibung des Schaltdiagramms wird weiter unten vervollständigt. Zunächst wird im folgenden die Funktionsweise beschrieben.

Wenn die Netzleitung mit einem Magnetanlasser eingeschaltet wird, gelangt nur der durch den sehr hohen Wert des Widerstandes R₁ nicht unterdrückte Teil der ersten Sinuswelle an die Phasenwicklung, ίο während fast die gesamte Spannung an den Klemmen 1 und 3 der aus den Dioden D₁, D₂, D₃ und D₄ bestehenden Brückenschaltung abfällt. Die gleiche Spannung, allerdings gleichgerichtet, erscheint an den Klemmen 2 und 4 der gleichen Brückenschaltung und speist daher über den Widerstand R₁₀ die gesamte Steuervorrichtung.

Daher fließt durch den Widerstand R₁₀ nur eine

Reihe von einsinnig gerichteten Halbwellen, die ihrerseits bei Durchfließen der Zenerdiode Z₁ in der Amplitude auf die Zenerspannung der Diode begrenzt werden. Die durch die Zenerdiode Z₁ begrenzten Halbwellen werden dann über den Widerstand R₉ der Basis .S₂ der Doppelbasisdiode UJT zugeführt, wodurch eine Synchronisierung zwischen der Netzleitung und der Doppelbasisdiode UJT erzielt wird.

Durch die Diode D₉ wird der Kondensator C₂ auf die Zenerspannung der Zenerdiode Z₁ aufgeladen, ohne daß dadurch die Sinuswellen bei ihrem Nulldurchgang gestört werden.

Die Diode D₉ stellt daher eine Schranke zwischen dem Stromkreisteil vor der Diode, der infolge der Brückenschaltung D₁, D₂, D₃, D₄ mit pulsierendem Strom arbeitet, und dem Teil hinter der Diode dar, dem eine durch den Kondensator C₂ geglättete Spannung zugeführt wird.

Die in Reihe liegenden Widerstände i?₇ und JR₈ sind

der Diode R₉ nachgeschaltet. An ihrer Verbindungs-

■ stelle liegt der Emitter eines Transistors T₂, dessen Kollektor mit dem Emitter der Doppelbasisdiode UJT sowie mit dem Auslösekondensator C₁ der steuerbaren Diode Th verbunden ist. Die andere Klemme des Auslösekondensators C₁ ist über die Primärwicklung Tr₁ an den negativen Pol angeschlossen.

Der Transistor T₂ arbeitet als Verbraucherwiderstand, der über die Basis variabel und steuerbar ist. Dies bewirkt eine mehr oder weniger schnelle Aufladung des Auslösekondensators C₁.

Der Steuerstrom der Basis des Transistors T₂ wird über einen Widerstand JR₁₁ der Mitte^: eines aus zwei Widerständen JR₁₂ und .R₁₃ aufgebauten Spannungsteilers zugeführt. Die Basis,. des Transistors T₂ ist ferner über einen Widerstand R^ an den Kollektor des Transistors T₁ angeschlossen, während sein Emitter direkt an den positiven Pol angeschlossen ist. Die Basis des Transistors T₁ ist ferner über den Widerstand R₅ an den positiven Pol angeschlossen und über eine Zenerdiode Z₂ und einen Widerstand JR₄ mit dem negativen Pol der aus den Dioden D₅, D₆, D₇, D₈ bestehenden Brückenschaltung verbunden, die den Steuerstrom des Stromtransformators TR₂ gleichrichtet. Dieser Steuerstrom wird seinerseits der Sekundärwicklung des Transformators HR₃ entnommen, durch die Brückenschaltung D₆, D₆, D₇, D₈ gleichgerichtet, deren positiver Pol an den allgemein positiven Pol angeschlossen ist, und durch einen mit dem Widerstand i?₄ verbundenen Glättungskondensator C₃ gefiltert. Die Primärwicklung des Transformators TR₃ erhält ihre Spannung von der Sekundärwicklung des

Stromtransformators TR₁ und wird durch das Potentiometer R₃ gesteuert.

Da die Spannung am Kondensator C₃ proportional zu dem durch die Primärwicklung des Stromtransformators TR₂ fließenden Strom ist, solange sie nicht die Größe der Zenerspannung der Zenerdiode Z₂ übersteigt, wird die Basis des Transistors T₁ nicht angesteuert, so daß der Transistor T₁ nicht leitet.

Andererseits erhält der Transistor T₂ den Strom, der nötig ist, ihn völlig leitend zu machen, wodurch der Kondensator C₁ schnell aufgeladen wird. Wenn daher zu Beginn der Sinuswelle die Spannung die zur Auslösung der Doppelbasisdiode UJT notwendige Amplitude erreicht hat, wird der Kondensator C₁ schnell über die Primärwicklung Tr₁ und die Basis-^-Emitter-Strecke der Doppelbasisdiode UJT entladen.

Der durch die Primärwicklung des Transformators Tr₁ fließende Stromimpuls ruft einen impuls in der Sekundärwicklung hervor, der ausreicht, die steuerbare Diode Th zu zünden.

Wenn diese gezündet hat, fällt die Sinuswelle auf Null ab, so daß sich der Kondensator C₁ nicht mehr über die Basis-^-Emitter-Strecke der Doppelbasisdiode UJT entladen kann, sondern über den Transistor T₂ wieder aufgeladen wird.

Wenn jedoch der dem Motor zugeführte Stromimpuls den vorbestimmten Schwellwert übersteigt, dann fließt ein Strom durch die Zenerdiode Z₂ zur Basis des Transistors Ti, der dadurch mehr oder weniger leitend wird, je nachdem, ob der Strom den durch das Potentiometer R₃ vorbestimmten Wert mehr oder weniger übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt verursacht der Transistor T₁ einen Stromfluß durch die Widerstände .R₁₁ und R_ß, wodurch der Basisstrom des Transistors T₂ abnimmt. Der Kollektorstrom des Transistors T₂ wird der Reihe nach reduziert, wodurch die Entladezeit des Auslösekondensators C₁ vergrößert und die Zündzeit der Doppelbasisdiode UJT und damit der steuerbaren Diode Th in Richtung immer kleinerer Spannungsamplituden verschoben wird, um die Stromstärke wieder auf den vorbestimmten Mindestwert zu bringen.

Der Widerstand R₁ begrenzt den Motorstrom auf einen geringen Wert, so daß in dem Motor eine Vormagnetisierung, aufgebaut wird, die bereits in Phasenübereinstimmung mit der Vormagnetisierung ist, die unmittelbar darauf durch Zündung der gesteuerten Diode Th erzeugt wird.

Für die Steuerung des Anlaßstromes ist auf der Sekundärseite des Stromtransformators TR₂ (einzeln für alle drei Phasen) ein Potentiometer vorgesehen, dessen Spannung zur Ansteuerung der Diodenbrücke D₅, D₆, D-, D_s durch den Transformator TR₃ hindurch verwendet wird, der eine einzige Primärwicklung für alle drei Phasen hat.

Aus vorstehendem Beispiel läßt sich entnehmen, daß die obige, für eine Phase gegebene Beschreibung mit Ausnahme des Stromtransformators TR₂, des Potentiometers R₃ und der Primärwicklung des Transformators TR₃, die einzeln für die drei Phasen vorgesehen sind, auch für die übrigen Phasen der Vorrichtung gilt, die in ihrer praktischen Ausführungsform für jede Motorphase eine Schaltungsanordnung gemäß der obigen Beschreibung besitzt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Automatische Vorrichtung zur Steuerung des Anlassens von an einem Wechselstromnetz liegenden Emphasen- oder Mehrphasen-Induktionsmotoren mittels antiparallelgeschalteter, gesteuerter Dioden, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe für jede Motorphase umfaßt:

a) einen in Reihe zwischen die Netzleitungsphase und die Motorphase geschalteten Widerstand, ( { der so bemessen ist, daß der durch ihn be- ^V; '■ grenzte Motorstrom nicht in der Lage ist, den Anlauf des Motors zu bewirken;

b) zwei antiparallelgeschaltete gesteuerte Dioden, parallel zum Widerstand geschaltet, die durch eine Steuervorrichtung derart gesteuert sind, daß dem Motor, von einem Grundwert ausgehend, automatisch durch Veränderung des Zündwinkels der Dioden nach und nach ansteigend, proportional zur Steigerung der Drehzahl des Motors eine steigende Spannung zugeführt ist, bis, sobald der Motor eine normale Betriebsdrehzahl erreicht hat, die volle Netzspannung am Motor liegt, und

c) eine Steuervorrichtung für die die Dioden steuernde Steuervorrichtung, um die Höhe der maximalen Anlaßstromspitze voreinzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Hinzufügung einer weiteren Steuervorrichtung und zwei weiterer (^j gesteuerter Dioden zusätzlich zur Arbeitsweise als Anlaßvorrichtung auch als Vorrichtung zur Umkehr der Drehrichtung des Motors arbeitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Diodensteuervorrichtung für einen Überlastungsstrom und eine automatische Umschaltung nach dem Anlassen aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen