DE1613608C - Schaltung zur Steuerung eines drei phasigen Asynchronmotors - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur gen enthält sowie einen Schaltungsteil zur Versorgung Steuerung eines dreiphasigen Asynchronmotors, von und Steuerung der Gleichstromvormagnetisierung dem zwei Anschlüsse über durch eine gesonderte und einen Polwendeschalter zur Erzielung der geWicklung gleichstromvormagnetisierbare Drosseln wünschten Motordrehrichtung;
oder Transduktoren von der entsprechenden ersten 5 F i g. 2 zeigt eine Schaltung mit zwei Paaren von und zweiten Netzphase gespeist werden, während der Ringkernen, von denen jeder zwei Leistungswicklundritte Anschluß des Motors unmittelbar mit der ddt- gen enthält;
ten Netzphase verbunden ist. Fig. 3 zeigt eine Schaltung mit vier Paaren von

Derartige Schaltungen dienen zum Steuern der Ringkernen, wobei jeder Kern nur eine Leistungs-

Drehrichtung und des Drehmoments der Asynchron- io wicklung enthält;

motoren. Bei einer bekannten derartigen Schaltung F i g. 4 zeigt eine Schaltung mit zwei Paaren von (deutsche Patentschrift 931 300) müssen zur Steue- Ringkernen, von denen jeder Kern nur eine Leirung zweier Phasen des Asynchronmotors vier Dros- stungswicklung enthält, sowie mit einem Polwendeseln oder Transduktoren vorgesehen sein, von denen Schalter.

jede(r) eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung 15 Die Schaltung nach Fig. 1 hat einen Transduktor

enthält. Die vier Drosseln sind nach Art einer wheat- mit zwei Ringkernen 5 und 6, von denen jeder zwei

stoneschen Brücke zusammengeschaltet. Zwei einan- Leistungswicklungen 7 und 8 bzw. 9 und 10 trägt. Die

der gegenüberliegende Brückenanschlüsse liegen an Wicklungen 7 und 9 sind zueinander parallel geschal-

zwei Netzphasen. Die beiden anderen einander gegen- tet. Ihr eines Ende liegt an dem Netzleiter 2.

überliegenden Brückenanschlüsse liegen an den bei- 20 Ebenso sind die Leistungswicklungen 8 und 10

den zu steuernden Motoranschlüssen. Jeweils zwei zueinander parallel geschaltet, und deren eines¹

Drosseln, die in der Brückenschaltung einander dia- Ende liegt an dem Netzleiter 1. Statt dessen könnte

metral gegenüberliegen, werden gemeinsam durch auch eine Reihenschaltung der Wicklungen 7 und 9

einen Steuergleichstrom mehr oder weniger vor- einerseits und der Wicklungen 8 und 10 andererseits

magnetisiert. 25 angewendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Die Wicklungen 7 und 8 sind gleichsinnig gewik-

Zahl der benötigten Transduktoren und Gleichstrom- kelt. Es ist so, als wäre eine einzige Wicklung her-

magnetisierungswicklungen zu verringern. gestellt, an die Netzleiter 1 und 2 angeschlossen und

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- dann halbiert worden. Das gleiche gilt für die Wicklöst, daß jeder Transduktor zwei Ringkerne mit einer 30 lungen 9 und 10.

gemeinsamen Gleichstromvormagnetisierungswick- Die nicht mit den Netzleitern verbundenen Wicklung hat (Ringkernpaar), daß bei Verwendung nur lungsenden sind an eine Überbrückung 11 angeschloseines Transduktors zur Steuerung einer Laufrichtung sen, die hier als Selbstinduktivität dargestellt ist, aber jeder Ringkern zwei Leistungswicklungen für zwei auch ein Widerstand oder ein anderer Bauteil sein Wechselstromphasen, bei Verwendung von zwei 35 kann. Die Überbrückung soll im Falle einer nicht Transduktoren zur Steuerung jeder Laufrichtung, vollständigen elektromagnetischen Symmetrie zwijeder Ringkern eine Leistungswicklung für eine sehen den Wicklungen 7 und 8 bzw. 9 und 10 des Wechselstromphase hat, daß jede der Leistungswick- Transdukors erzwingen, daß die Leistungswicklunlungen mit ihrem einen Ende an eine bestimmte Phase gen 7 bis 10 als Filter wirken und verhindern, daß sie der Netzleiter angeschlossen ist, während das andere 40 als Transformator wirken.

Ende jeder Leistungswicklung parallel oder in Reihe Die Kerne 5 und 6 gemeinsam haben eine Gleich-

mit den Wicklungsenden der zugehörigen Leistungs- stromvormagnetisierungswicklung 25, die aus dem

wicklung des anderen Ringkernes desselben Paares Schaltungsteil links in Fig. 1 mit Gleichstrom ver-

an je einen entsprechenden Anschluß des gesteuerten änderbarer Stärke gespeist wird,

dreiphasigen Asynchronmotors angeschlossen ist, und 45 Dieser Schaltungsteil hat einen Magnetverstärker

daß die beiden Ausgangsleitungen des Transduktors, 13, an dessen Ausgang ein Zweiweggleichrichter 4 an-

die zum Motor führen, durch eine Überbrückung geschlossen ist. Die Leistungswicklungen des Magnet-

miteinander verbunden sind. Verstärkers werden aus den Netzleitern 2 und 3 mit

Nach der Erfindung werden also immer zwei Wechselstrom gespeist. Außerdem liefern die Pha-

Ringkerne gemeinsam durch eine Gleichstromvor- 50 sen 2 und 3 über einen Zweiweggleichrichter 15 einen

magnetisierungswicklung gesteuert. Jeder dieser Ring- Steuergleichstrom für den Magnetverstärker bei einer

kerne kann zwei verschiedene Wechselstromleistungs- Leistung von einigen Watt. Zur Änderung der Si L

wicklungen aufweisen, die an zwei verschiedene Netz- des Steuergleichstroms sind zwei einseitig offene Wi-

phasen gelegt sind. Statt dessen können jedoch auch derstände 16 und 17 vorgesehen, von denen Strom

zwei Paar Ringkerne verwendet werden, wobei jeder 55 durch einen verschiebbaren Abgriff 18 abgenommen

Ringkern nur eine Wcchselstromleistungswicklung werden kann.

enthält. Die Leistungswicklungen des einen Kern- Der Abgriff 18 steht in mechanischer Antriebsverpaares liegen an der einen Phase, die des anderen bindung mit einem Abgriff 21, der über Kontaktstrei-Kcrnpaares an einer anderen Phase. fen 19 und 20 zwei Relaiswicklungen 19' bzw. 20'

Durch die Schaltung nach der Erfindung werden 60 Strom zuführt. Der Abgriff 21 ist so ausgebildet, daß

an allen Motoranschlüssen ununterbrochen Spannun- er in Übergangsstellungen zwischen denKontakt-

gen aufrechterhalten, und zwar sowohl bei ruhendem plättchen 19 und 20 beide berührt. Dagegen berührt

als auch bei laufendem Motor, sowohl bei Antrieb der Abgriff 18 in derartigen Übergangsstellungen kei-

als auch bei Bremsung. nen der Widerstände 16 oder 17.

Ausl'ührungsbcispiele der Erfindung werden im fol- 65 Die Relaiswicklungen 19' und 20' steuern Kontakt-

genden an Hand der Zeichnung beschrieben. paare 22 und 23, die gemeinsam einen Polwende-

Fig. 1 zeigt eine Schaltung mit nur einem Paar schalter für den dreiphasigen Asynchronmotor24

Ringkerne, von denen jeder zwei Leistungswicklun- darstellen. In den Ubergangsstellungen des Abgriffs

21 sind beide Kontaktpaare 22 und 23 geschlossen. Hierdurch werden zwei Anschlüsse des Motors 24 überbrückt. Durch den Blindwiderstand des Transduktors wird ein Kurzschluß zwischen den Netzleitern 1 und 2 vermieden.

Während, wie oben beschrieben, zwei Anschlüsse des Asynchronmotors 24 über den Polwendeschalter und den Transduktor an den Netzleitern I und 2 liegen, ist der dritte Anschluß unmittelbar mit dem Netzleiter.3 verbunden.

Befinden sich die Abgriffe 18 und 21 außerhalb ihrer Übergangs- öder Mittelstellung, so ist nur eines der Kontaktpaare 22 oder 23 geschlossen. Der Motor erhält daher ein Drehfeld in dem einen oder anderen Richtungssinne. Die Stärke des Drehfeldes wird durch die Gleichstromvormagnetisierung der Ringkerne 5 und 6 gesteuert, wodurch die Spannung zwischen zwei Anschlüssen des Motors verändert wird. Je höher die Vormagnetisierung ist, desto geringer wird der Blindwiderstand des Transduktors und um so höher die Motorspannung.

Mit dem Rotor des Motors sind drei Widerstände 26 verbunden, die bei niedrigeren Drehzahlen Energie aufnehmen und vorzugsweise durch ein Gebläse gekühlt werden.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Polwendeschalter vermieden wurde. Statt dessen wurde ein zweiter Transduktor mit Ringkernen 5' und 6' vorgesehen. Dieser Transduktor hat Leistungswicklungen 7' bis 10', die ebenso wie die Leistungswicklungen der Ringkerne 5 und 6 an den Netzleitern 1 und 2 liegen. Die anderen Enden der Leistungswicklungen sind wie die der Leistungswicklungen der Kerne 5 und 6 parallel zu der Überbrückung 11 geschaltet.

Jeder Transduktor hat eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung 25 bzw. 25'. Die Gleichströme für diese Wicklungen körinen unabhängig voneinander eingestellt werden. Die Gleichströme werden so gesteuert, daß immer mindestens einer der Transduktoren nicht vormagnetisiert ist, also einen hohen Blindwiderstand darstellt. Soll der Motor im einen Richtungssinne laufen, so wird der eine Transduktor mit Gleichstrom vormagnetisiert, der andere dagegen nicht vormagnetisiert und umgekehrt.

Die Überbrückung 11 muß so dimensioniert sein, daß sie die Spannung zwischen den Netzleitern 1 und 2 aufnehmen kann und daß sie einen Strom solcher Stärke durchläßt, daß eine Umkehr der Wirkungsweise der Wicklungen? bis 10 und T bis 10' verhindert wird.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2 hat jeder Ringkern zwei Wechselstromleistungswicklungen. Die Ausführungsformen nach den F i g. 3 und 4 zeigen dagegen Transduktoren, bei denen jeder Ringkern nur eine Wechselstromleistungswicklung aufweist.

Nach F i g. 3 sind vier Transduktoren mit je zwei Ringkernen 41 bis 48 vorgesehen. Wiederum haben jeweils zwei Ringkerne eine gemeinsame Gleichstromvormagnetisierungswicklung 51 bis 54.

Als Überbrückung ist hier eine Selbstinduktivität 11 und parallel dazu ein Ringkern 50 mit zwei Wicklungen 51 und 52 vorgesehen. Je ein Ende der Wicklungen 51 und 52 liegt parallel zur Selbstinduktivität 11. Die anderen Enden der Wicklungen 51 und 52 liegen an den Netzleitern 2 bzw. 1. Die Wicklungen 51 und 52 sind gleichsinnig gewickelt, so als ob sie aus einer einzigen Wicklung entstanden wären, die an den Netzleitern 1 und 2 liegt und dann halbiert wurde.

Die Transduktoren haben Leistungswicklungen 6t bis 68, die ebenso geschaltet sind wie die Wicklungen 7 bis 10 und T bis 10' in Fig. 2; und zwar entsprechen die Leistungswicklungen 63 und 64 den dortigen Wicklungen 8 und 10, die Leistungswicklungen 61 und 62 den dortigen Wicklungen 7 und 9. Entsprechend die Wicklungen 65 bis 68 den dortigen Wicklungen 7' bis 10'.

Durch die Gleichstromvormagnetisierung wird dafür gesorgt, daß der Motor entweder aus den beiden linken Transduktoren für die eine Laufrichtung oder aus den beiden rechten Transduktoren für die andere Laufrichtung gespeist wird. Mindestens eines dieser Transduktorpaare darf jeweils nicht gleichstromvormagnetisiert sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist wiederum ein Polwendeschalter mit Kontaktpaaren 22 und 23 vorgesehen. Infolgedessen ist nur das eine Transduktorpaar der F i g. 3 erforderlich. Der Polwendeschalter wird in der gleichen Weise betrieben, wie es oben an Hand der F i g. 1 beschrieben wurde.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 sind miteinander gemeinsam wirkende Leistungswicklungen, z. B. die Wicklungen 61 und 63, auf verschiedene Ringkerne verteilt. Daher sollten die Gleichstromvormagnetisierungen der zugehörigen Ringkerne gleichzeitig beginnen und enden.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2 muß die Überbrückung 11 nicht unbedingt mit den Enden der Leistungswicklungen verbunden sein, sondern kann auch an Anzapfungen zwischen den Wicklungsenden angeschlossen sein. Ferner können die Leistungswicklungen des Transduktors ungleich groß sein, sogar so weit, daß die eine Wicklung ganz verschwindet.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 kann als Überbrückung ein Strombegrenzer vorgesehen sein, nämlich eine kleine gleichstromvormagnetisierte Drossel, deren Eisenkern dauernd gesättigt ist. Dann wird in jedem Betriebszustand der zum Ringkern 50 gehörende Magnetisierungswechselstrom oder etwas mehr durchgelassen, nicht aber ein wesentlich größerer Strom, wenn an den Enden der Drossel die ganze Potentialdifferenz der Netzleitung auftritt.

Schädliche Wirkungen der Phasenverschiebungen, die an zwei Phasen bei der Steuerung des Motors auftreten, können in üblicher Weise durch Zuschaltung von Kondensatoren beseitigt werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltungen zur Steuerung eines dreiphasigen Asynchronmotors, von dem zwei Anschlüsse über durch eine gesonderte Wicklung gleichstromvormagnetisierbare Drosseln oder Transduktoren von der entsprechenden ersten und zweiten Netzphase gespeist werden, während der dritte Anschluß des Motors unmittelbar mit der dritten Netzphase verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transduktor zwei Ringkerne (5, 6, 5', 6', 41 bis 48) mit einer pemcinsamen Gleichstromvormagnetisierungswicklunc! (25, 25', 51 bis 54) hat (Ringkernpaar), daß bei Verwendung nur eines Transduktors zur Steuerung einer Laufrichtung jeder Ringkern zwei Leistungs-

wicklungen (7 bis 10, 7' bis 10') für zwei Wechselstromphasen, bei Verwendung von zwei Transduktoren zur Steuerung jeder Laufrichtung, jeder Ringkern (41 bis 48) eine Leistungswicklung (61 bis 68) für eine Wechselstromphase hat, daß jede der Leistungswicklungen mit ihrem einen Ende an eine bestimmte Phase (1 und 2) der Netzleiter angeschlossen ist, während das andere Ende jeder Leistungswicklung parallel oder in Reihe mit den Wicklungsenden der zugehörigen Leistungswicklung des anderen Ringkernes desselben Paares an je einen entsprechenden Anschluß des gesteuerten dreiphasigen Asynchronmotors (24) angeschlossen ist und daß die beiden Ausgangsleitungen des Transduktors, die zum Motor führen, durch eine Überbrückung (11; 50) miteinander verbunden sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Leistungswicklungen pro Ringkern die beiden Leistungswicklungen (7 bis 10) jedes Ringkernes so gewickelt sind, daß bei Verbindung der beiden nicht an der Netzleitung liegenden Wicklungsenden miteinander die von den Wicklungen erzeugten Flüsse im gleichen Sinne verlaufen.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung (11) derart entweder aus einem Widerstand oder aus einer Selbstinduktivität (50) oder aus einer anderen Vorrichtung gebildet ist, daß die Wicklungen (7 bis 10) der Ringkerne (5 und 6) daran gehindert sind, von ihrer Filterwirkung auf Transformatorwirkung überzugehen.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungswicklungen der Transduktoren an zwei Phasen (1 und 2) der Netzieitung angeschlossen sind, wobei die Ströme, nachdem sie die Transduktorschaltung durchflossen haben, mit Hilfe von zwei Relaisschaltern (22 und 23) in ihrer Folge umgekehrt werden können, bevor sie dem Asynchronmotor (24) zugeführt werden, und daß die Steuerung der Relaisschalter so durchgeführt ist, daß sie nicht gleichzeitig geöffnet sind.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumkehr des Speisestroms für den Motor mit Hilfe der Relaisschalter nur dann durchführbar-ist, wenn die Eisenkerne der Transduktoren vollständig entmagnetisiert sind.

6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Dreiphasenasynchronmotor (24) in Reihe mit seinem Rotor eine Gruppe von drei Widerständen (26) auf₇ weist oder ein anderes geeignetes oder stärker wirkendes Mittel, das eine Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik hervorruft, die vom Schlupf 0 bis zum Schlupf 1 ständig steigt und vom Schlüpf 1 bis zum Schlupf 2 nicht mehr steigt oder leicht fällt.

7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei den Motor (24) speisende Phasen dadurch umkehrt, daß sie nur die magnetische Sättigung·der Ringkerne (5, 6, 5', 6') ändert.

8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuervorrichtung für die Stromstärke zwei Paare von Transduktoren dienen, daß ein Paar von Transduktoren den Speisestrom des Motors (24) in der Folge 1-2-3 durchläßt und das andere Paar in der Folge 2-1-3, wodurch man die beiden Laufrichtungen des Motors erhält.

9. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung (11) aus einer kleinen Drossel und einem dazu parallel liegenden weiteren Ringkern mit zwei Wicklungen (51, 52) gebildet ist, wobei die kleine Drossel immer gesättigt gehalten wird und durch die Wicklungen (51 und 52) einen zur Magnetisierung des weiteren Ringkernes nötigen Wechselstrom fließen läßt, wobei dieser Strom unabhängig von der Potentialdifferenz ist, die an den Wicklungsenden der kleinen Drossel auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen