DE1814374C3

DE1814374C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung eines Drehstrommotors

Info

Publication number: DE1814374C3
Application number: DE19681814374
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. 7100 Heilbronn Doerr; Hermann Dipl.-Ing. 6522 Osthofen Glaser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-12-12
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1978-03-16
Also published as: FR2025998A1; DE1814374B2; GB1245327A; DE1814374A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung eines Drehstrommotors mittels der Ständerwicklung vorgeschalteter, in Phasenanschnittsteuerung gesteuerter erster Halbleitergleichrichter in Antiparallelschaltung für Rechts- und Linkslauf und mittels einer Bremswicklung, die über gesteuerte zweite Halbleitergleichrichter an das die Ständerwicklung speisende Netz angeschlossen ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der ersten französischen Zusatzpatentschrift 88 992 zum -to französischen Patent 14 39 784 bekannt. Sie ist in erster Linie für einen Drehstrommotor zum Antrieb eines Aufzuges bestimmt. Sie kann aber auch für andere maschinelle Einrichtungen verwendet werden, z. B. für Zentrifugen. Sie weist eine dreiphasige Bremswicklung auf. Beide Wicklungen werden gleichzeitig eingeschaltet. Die Schaltungsanordnung zielt auf die Herstellung von einstellbaren, stationären Drehzahlen mittels einer hochpoligen und einer niederpoligen Drehstromwicklung ab. so

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 60 074 ist eine Thyristorenschaltung zur Drehrichtungsumkehr von Asynchronmaschinen bekannt.

Zum Stand der Technik gehören schließlich eintourige Motoren für Schiffskräne, mit welchen ein möglichst kurzes Arbeitsspiel erreicht werden soll, wobei es in bestimmten Bereichen, z. B. beim Absenken der Last auf das Schiffsdeck, auf eine genaue Abbremsung der Last auf Stillstand ankommt (ASEA Journal, 1968, VoI, 41, Nr. 6 bis 7, S. 91 bis 92).

Von Spindelschlagpressen werden mit zunehmender Automatisierung immer größere Schlagzahlen gefordert. Bei modernen, schnellen Pressen hat man daher den Friktionsantrieb aufgegeben und setzt langsam laufende Motoren in Schirmbauweise direkt auf die hs Presse, wobei die verlängerte Rotorwelle als Spindel ausgebildet wird. Neuerdings wird bei den Spindelder Schlagstärke gefordert. Man ist dadurch in der Lage, die Standzeiten der Werkzeuge zu erhöhen. Meist müssen bei einem Arbeitsspiel au-h noch Schläge mit verschieden großen Schlagstärken ausgeführt werden, die mittels einer Programmsteuerung in die Steuerung der Presse eingegeben werden. Bei einer bekannten Ausführung wird die Schlagslärkedosierung dadurch erzielt, daß man den Motor in Abhängigkeit von der Stempelgeschwindigkeit oder vom zurückgelegten Stempelweg abschaltet. Auch wurden bereits Schaltungen ausgeführt, bei welchen in eine Motorzuleitung zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren eingeschaltet werden und diese je nach gewünschter Schlagstärke mehr oder weniger weit gesteuert werden. Mit diesen Antrieben, insbesondere aber mit den zuletzt genannten, kann eine weitgehendst befriedigende Schlagstärkedosierung erzielt werden; die genannten Steuerungen bedingen jedoch aui jeden Fall eine Reduzierung der Schlagzahl der Presse.

Die Motoren der bislang ausgeführten Presseanlagen wurden alle über Schützensteuerungen geschaltet. Dies ist insofern nachteilig, als die Schütze bei schnellen Programmabläufen in bezug auf die Schlagstärkeregelung wegen ihrer relativ großen Massen träge sind, wobei auch ihre Schaltzeiten keineswegs mehr als konstant angesehen werden können. Insbesondere bei der zunächst beschriebenen Art einer Steuerung beeinflussen die Schaltzeitdifferenzen der Schütze die Schlagstärke der Presse so, daß die Genauigkeit dieser Steuerung zum großen Teil von den Schaltzeitdifferenzen der Schütze abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Spindelschlagpresse durch genau dosierte Ansteuerung der beiden Wicklungen vorgeschalteten, gesteuerten Halbleitergleichrichter eine ganz bestimmte, definierte Schlagstärke bei kürzestmöglicher Schlagzeit zu erzielen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei einer Schaltungsanordnung der eingangs geschilderten Art darin, daß erfindungsgemäß der zum Antrieb einer Spindelschlagpresse dienende Drehstrommotor in Schirmbauweise ausgeführt ist, dessen Ständerantriebswicklung eine hohe Polzahl besitzt und die Bremswicklung einphasig ausgeführt ist, und daß über die Halbleitergleichrichter die Antriebs- und Bremsmomente für jeden Schlag innerhalb eines Arbeitsspieles durch eine Programmsteuerung getrennt einstellbar sind. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind somit die Motoren nicht mehr über Schützen, sondern ausschließlich über Halbleitergleichrichter, z. B. Thyristoren, gesteuert. Kurz vor dem Aufschlag der Spindelpresse werden die Motoren zusätzlich mittels an sich bekannter Wirbelstrombremsung entsprechend der geforderten Schlagenergie abgebremst. Die erfindungsgemäße Motorsteuerung vermittelt gleichzeitig drei Vorteile:

1. Die Schlagstärken können durch eine programmierte Phasenanschnittsteuerung variiert und genauestens dosiert werden;

2. die Schlagzahlen können durch die Wirbelstrombremsung kurz vor dem Aufschlag des Stempels erheblich gesteigert werden;

J. Temperatur-, Spannungs- und sonstige Einflüsse auf die Schlagstiirke können durch geeignete Kompensationsschaltungen eliminiert werden.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung

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A b b. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Steuerung und

A b b. 2 schematisch die Anbringung von Initiatoren an einer Spindelschlagpresse.

RSTs'ind die drei Netzzuleitungen, mit Pr,, Ps, sind die beiden Thyristorpaare der R- ur.d S-Phase für Rechtslauf des Motors, mit Pr₁, Ps₁ die entsprechenden für Linkslaufund mit Pr das Tnyrisiorpaar der 7"-Phase bezeichnet. Um. Vm. W_m ist die Drehstromwicklung des Motors, Pb und Nb stellt eine halbgesteuerte Gleichrichterbrücke und Ue. Vs die einphasig ausgeführte Bremswicklung des Motors dar. Stn,_r und Strtni sind die Steuergeräte für die Thyristoren für Rechts- und Linkslauf einschließlich der nicht näher bezeichneten Temperatur-, Spannungs- und eventuell weiteren Kompensationsschaltungen. Schließlich sind mit Pr die Programmsteuerung der Presse und mit l_r, la, und h» Initiatoren bezeichnet, die am Pressengestell angeordnet sind und die Programmsteuerung wegabhängig beeinflussen.

In Abb. 2 ist die Anbringung dieser Initiatoren skizzenhaft dargestellt.

Die Funktionsbeschreibung der Steuerung soll an Hand eines aus drei Teilschlägen bestehenden programmierten Arbeitsspieles erfolgen. Ein solches wird z. B. in der keramischen l,...ustrie gefordert, wenn die Preßinasse mittels eines weichen Schlages entlüftet, sodann mittels eines härteren vorverdichtet und schließlich mit voller Schlagenergie ausgepreßt werden soll.

Bei Spielbeginn steht der Stempel etwas üLier Initiator /»,. Es werden nun die Thyristoren für die Abwärtsrichtung (z. B. Rechtslauf) mit einer definierten Teilaussteuerung gezündet. Der Stempel beschleunigt sich dadurch definiert abwärts. Durchläuft der Stempel den Initiator /</. so werden die Thyristoren für den Rechtslauf gesperrt und die Bremsthyristoren mit definierter Aussteuerung gezündet. Der Stempel wird nun definiert gebremst und trifft mit der gewünschten Schlagenergie auf das Preßgut auf. Durch Initiator //./ wird weiterhin ein Zeitglied eingeschaltet, welches nach einer definierten Zeit die Bremsthyristoren sperrt und die Thyristoren für Linkslauf (Aufwärtsrichtung) bei vollem Steuerwinkel zündet. Der Stempel bewegt sich nunmehr mit der größtmöglichen Beschleunigung nach oben, bis er den Initiator /o, durchläuft. letzt werden die Thyristoren für Linkslauf gelöscht und die Bremsthyristoren eingeschaltet. Gleichzeitig wird ein Zeitglied eingeschaltet, welches nach einer delinierten Zeit die Löschung der Bremsthyristoren bewirkt und die Zündung der Thyristoren für Rechtslauf veranlaßt. Der Siernpel kehrt somit in seiner ursprünglichen Ausgangsstellung seine Richtung um und beschleunigt sich wieder abwärts, bis am Initiator //,/ wieder die Bremsung .!■iri'.cizi und das Zeitglied für die Beendigung der Bremsung und die Einleitung der Aufwärtsbewegung des Stempels eingeschaltet wird. Selbstverständlich können die Ansteuerwinkel für Motor- und Bremsthyrisioren für den zweiten Schlag anders als für den ersten programmiert werden, so daß die Schlagstärken in einfacher Weise an die Erfordern sse des Arbeitsprozesses angepaßt werden können. Nach Ablauf des Zeitgliedes werden wieder die Thyristoren für die Abwärtsbewegung des Stempels bei vollem Steuerwinkcl gezündet, so daß sich der Stempel mit größtmöglicher Beschleunigung wieder nach oben bewegt, und zwar bis zu Initiator /<>>; v>ie Initiator /<>, bewirkt auch dieser die Sperrung der Thyristoren für die Aufwär'.srichtung und die Zündung der Bremsthyristoren sowie die Einschaltung eines Zeitgliedes zur Löschung der Breinsthyristoreri und zur Zündung der Thyristoren für Rechtslauf nach einer definierten Zeit. Der Stempel kehrt damit an einer durch Initiator IcJ₂ festgelegten Stelle seine Bewegungsrichtung um und führt nunmehr, durch Ansteuerwinkel und Weg bestimmt, den in seiner Schlagenergie genau definierten dritten Schlag aus. Da es sich dabei meistens um einen sehr kräftigen Schlag handelt, wird hier bei Erreichen von Initiator Ii meist nicht mehr elektrisch gebremst; jedoch bewirkt Initiator /; ein ADschalten des motorischen Rechtslaufes und über das Zeitglied ein Einschalten des Linkslaufes, wodurch der Stempel wieder in seine ursprüngliche Ausgangsposition gebracht wird. Natürlich besteht auch noch die Möglichkeit, einen Nachschlag mit gewünschter Schlagstärke zu programmieren. Auch ist es möglich, das vorerwähnte Programm in jeder gewünschten Weise zu variieren, so daß praktisch jedes auftretende Problem optimal gelöst werden kann.

Die Temperatur-, Spannungs- und eventuell weiteren Kompensationsschaltungen, die in den Ansteuergeräten für die Thyristoren untergebracht sind, wurden hier nicht näher beschrieben, da diese Einrichtungen für sich gesehen bekannte Schaltungen darstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung eines Drehstrommotors mittels der Ständerwicklung vorgeschalteter, in Phasenanschnittsteuerung gesteuerter erster Halbleitergleichrichter in Antiparallelschaltung für Rechts- und Linkslauf und mittels einer Bremswicklung, die über gesteuerte zweite Halbleitergleichrichter an das die Ständerwicklung speisende Netz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Antrieb einer Spindelschlagpresse dienende Drehstrommotor in Schirmbauweise ausgeführt ist, dessen Ständerantriebswicklung eine hohe Polzahl besitzt und die Bremswieklung einphasig ausgeführt ist, und daß über die Halbleitergleichrichter die Antriebs- und Bremsmomente für jeden Schlag innerhalb eines Arbeitsspieles durch eine Programmsteuerung getrennt einschaltbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur-, Spannungs- und sonstige Einflüsse, die die Schlagstärke ändern können, in den Ansteuergeräten für die Halbleitergleichrichter kompensierbar sind.