DE1900103C3 - Einrichtung zur Steuerung eines als Vorschubmotor von Metallverarbeitungsmaschinen dienenden Drehstromasynchronmotors - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung eines als Vorschubmotor von Metallbearbeitungsmaschinen dienenden Drehstromasynchronmotors, die zwei miteinander gekoppelte Schaltelemente aufweist, durch die entweder die Speisespannung oder die Bremskondensatoren an die Ständerwickliingen des Drehstromasynchronmotors schaltbar sind.

Eine Einrichtung zur Steuerung eines Drehstromasynchronmotors, die zwei miteiander gekoppelte Schaltelemente aufweist, durch die entweder die Speisespannung oder die Bremskondensatoren an die Ständerwicklung des Drehstromasynchronmotors schaltbar sind, ist bereits aus der GB-PS 8 81 983 bekannt. Bei dieser Einrichtung sind Kontaktelemenie vorgesehen, die den Drehstromasynchronmotor entweder an das Speisenetz oder an die Bremskondensatoren anschließen.

Wird der Drehstromasynrtironmotor vom Speisenetz getrennt, verringert sich die Geschwindigkeit des Motors dadurch, daß mehrere Kondensatoren an den Drehstromasynchronmotor angeschlossen werden. Der Nachteil der bekannten Einrichtung liegt in der Verwendung von Schaltelementen mit mechanisch bewegten Kontakten, die ein sehr schnelles Umschalten nicht zulassen und darüber hinaus der Wartung bedürfen.

Weiterhin ist in der FR-PS 14 46 833 eine Vorrichtung beschrieben, mittels derer mit dem Motor entweder ein Dreiphasenspeisenetz oder Bremskondensatoren verbunden sind. Diese Vorrichtung ermöglicht kein unmittelbares Anschalten der Bremskondensatoren an den Motor, da nach dem Trennen der Verbindung zwischen Motor und Speisenetz vorerst eine Kontaktanordnung betätigt werden muß, die die Bremskondensatoren an den Motor anschließt. Auch diese Anordnung verwendet Schaltelemente mit mechanischen Kontakten.

Eii;e Einrichtung zum Einschalten eines über einen Transformator gespeisten Asynchronmotors, bei der die Sekundärwicklung des Transformators zwischen den Ständerwicklungen des Asynchronmotors und den Wechselstromanschlüssen einer Dreiphasengleichrichterbrücke liegen, in deren Gleichstromkreis ein fremdgesteuerter Thyristor liegt, ist aus der FR-PS 12 75 449 bekannt.

Bei der Schaffung einer bei Vorschubmotoren von Metallbearbeitungsmaschinen einzusetzenden Antriebseinrichtung,-bei der der Übergang vom Vorschubauf den Bremsbetrieb verbessert werden soll, treten verschiedene Probleme auf. Das Verhältnis zwischen Einschaltstrom' des Motors und Nennstrom muß zur Verminderung der Erhitzung des Motors beim Vorschubbetrieb verringert werden, während zur Erhöhung der Genauigkeit des Vorschubes der Beginn des Vorschubs mit dem Beginn der Bildung der Zeitverzögerung für den Vorschub synchronisiert werden muß. Das Anschließen der Bremskondensatoren ijt sofort nach dem Abschalten des Motors vorzunehmen, da eine erhöhte Bremseffektivität sowie eine störungsfreie Arbeit des Antriebs erforderlich ist. Eine Umstellung auf statische Kontaktelemente im Hinblick auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Antriebs ist notwendig und muß alle Kontakte umfassen. Schließlich muß zur Vereinfachung der Einrichtung die Schaltung mit einer minimalen Zahl von Spannungsquellen auskommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß das Umschalten von Vorschub- auf Bremsbetrieb nach einer bestimmten Zeitdauer sehr schnell erfolgt und die Einrichtung aus wartungsfreien Schaltelementen aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Speisetransformator vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklungen zwischen den Ständerwicklungen des Drehstromasynchronmotors und denWechselstromanschlüssen einer Dreiphasen-Gleichrichterbrücke liegen, daß im Gleichstromkreis dieser Dreiphasen-Gleichrichterbrücke als erstes Schaltelement ein

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fremdgesteuerter erster Thyristor angeordnet ist, daß die unmittelbar an den Ständerwicklungen des Drehstromasynchronmotors angeschlossenen Bremskondensatoren an den Wechselsiromanschlüssen einer weiteren Dreiphasen-Gleichrichterbrücke mit einem zweiten Thyristor im GleichstroniKreis als zweitem Sehaltelement liegen, daß zur Kopplung der beiden schaltelemente parallel zum ersten Thyristor über einen Kondensator und eine Diode ein Impulstransformator geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung mit ihrem einen £nde über eine Diode an die Steuerelektrode und mit dem anderen Ende an die Kathode des zweiten Thyristors geführt ist, und daß zur Einstellung der Einschaltdauer des Drehstromasynchronmotors in Reihe mit dem ersten Thyristor ein niederohmiger Widerstand liegt, sowie parallel zu letzterem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Zener-Diode und weiterhin zu letzterer parallel die Reihenschaltung eines Einstellwiderstands und eines Kondensators gelegt ist, wobei der Kondensator einerseits über eine weitere Zener-Diode an den Steuereingang eines Löschkreises des ersten Thyristors angeschlossen ist und andererseits zur Entladung während der Sperrphase des ersten Thyristors über eine Diode an dem niederohmigen Widerstand liegt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Löschkreis parallel zum ersten Thyristor liegt, aus der Reihenschaltung eines Kondensators, einer Induktionsspule und aus einer mit einem Löschthyristor, dessen Steuerelektrode mit der Anode der weiteren Zener-Diode verbunden ist, gegenparallel geschalteten Diode besteht.

Der in Reihe mit dem ersten Thyristor geschaltete niederohmige Widerstand erfüllt zwei Funktionen, einmal beschränkt er zusammen mit dem inneren Widerstand der Speicetransformatoren den Einschaltstrom in größerem Maße als den Nennstrom, so daß die Erhitzung während des Betriebs des Antriebs reduziert wird, während andererseits die an dem niederohmigen Widerstand mit Beginn des Vorschubs auftretende Spannung über die Stabilisierungselemente als Speisespannung auf das Verzögerungsglied, den regelbaren Widerstand und den Kondensator gegeben wird. Auf diese Weise wird eine Synchronisierung der Bildung der Zeitverzögerung und des Vorschubs mit dem Beginn des Bremsens erreicht; eine eigene Speisequelle für das Verzögerungsglied ist nicht erforderlich.

Die Erfindung eignet sich vorteilhafterweise insbesondere zur Steuerung von Asynchronelektromotoren geringer Kapazität, die im Vorschubbetrieb arbeiten, wobei sie als kompakte Baueinheit getrennt von den über Steckverbindungen anschließbaren und eventuell für verschiedene Netzspannungen geeigneten Speisetransformatoren gefertigt werden kann.

Da die Bremskondensatoren nur eine geringe, durch die Motorbremszeit bestimmte Zeitdauer arbeiten, können sie für eine wesentlich kleinere Spannung ausgelegt werden, wodurch auch ihre Abmessungen auf ein Mindestmaß reduzierbar sind. Die Leistung der Transformatoren sowie der ersten, in Reihen zu den sekundären Wicklungen des Speisetransformators liegenden Dreiphasen-Gleichrichterbrücke ist vergleichsweise gering, da während des Drehstromasynchronmotors eine zweite Dreiphasen-Gleichrichterbrücke eingeschaltet ist und die Kondensatoren praktisch vom Speisetransformator abgeschaltet sind. Obleich die Erfindung somit eine zweite Dreiphasen-Gleichrichterbrücke sowie einen Speisetransformator aufweist, besitzt sie den Vorteil, daß die Leistung der ersten Dreiphasen-Gleichrichterbrücke beträchtlich reduzier! wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß praktisch keine Kontakte vorgesehen sind und auf diese Weise die Lebensdauer erheblich verlängert wird.

Die Erfindung wird nur in der Gesamtkombination der im Patentanspruch 1 angegebenen Einzelmerkmale gesehen.

ίο Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Prinzipschaltbild der Erfindung dargestellt. Die erfindungsgemäße Steuereinrich-

'5 lung besteht aus einem Drehstrom-Speisetransformator 1, an dessen Sekundärwicklungen ein Drehstromasynchronmotor 2 und Bremskondensatoren 3 angeschlossen sind.
Die Sekundärwicklungen des Speisetransformators 1 und die Bremskondensatoren 3 sind außerdem mit zwei Thyristorschaltungen verbunden, wobei die eine dieser Schaltungen aus einer Drephasen-Gleichrichterbrücke 4 besteht, in deren Gleichstromkreis in Reihenschaltung ein Widerstand 5 und ein Thyristor 6 liegen, während die andere Schaltung aus einer Dreiphasen-Gleichrichterbrücke 7 besteht, in deren Gleichstromkreis sich ein Thyristor 8 befindet.

Parallel zu dem Thyristor 6 liegt eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 9 und einer Induktionsspule 10 sowie gegenparallel geschaltete Diode 11 und Thyristor 12. Darüberhinaus liegt parallel zum Thyristor 6 eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 13 und einem Widerstand 14.

Parallel zum Widerstand 14 ist über eine Diode 15 die Primärwicklung eines Impulstransformators 16 gelegt, dessen Sekundärwicklung über eine Diode 17 an die Steuerelektrode des Thyristors 8 gelegt ist. Parallel zum Widerstand 5 liegt eine Reihenschaltung aus einem Lastwiderstand 18 und einer Zener-Diode 19.

Ein aus einem Einstellwiderstand 20 und einem Elektrolyt-Kondensator 21 bestehender /?C-Integrierkreis liegt parallel zur Zener-Diode 19. Die Steuerelektrode des Thyristors 12 ist über eine Zener-Diode 22 an den Pluspol des Kondensators 21 angeschlossen, der wiederum über eine Diode 23 an den Pluspol der Dreiphasenbrücke 4 angeschlossen ist.

Die Steuereinrichtung arbeitet in der nachstehend erläuterten Weise.

Beim Ausbleiben des Vorschubs (Motor abgesclialtet) ist der Thyristor 6 gesperrt; die gesamte, dem Speisetransformator 1 entnommene Spannung liegt an diesem Thyristor 6 an. In diesem Zustand ist über die Diode 11 der Kondensator 9 aufgeladen. Zum Auslösen des Vorschubs wird ein kurzer Impuls auf die Steuerelektrode des Thyristors 6 gegeben, so daß dieser durchschaltet und die Sekundärwicklungen des Speisetransformators ί in Stern geschaltet sowie die Spannung des Speisetransformators 1 an den Drehstromasynchronmotor 2 und den Thyristor 8 angelegt wird.

Während des Vorschubs sind die Kondensatoren 3 abgeschaltet, da der Thyristor 8 gesperrt ist. Durch den niederohmigen Widerstand 5 fließt ein Strom, während die Spannung dieses Widerstandes über den Lastwiderstand 18 an der Zener-Diode 19 anliegt. Von der Zener-Diode 19 wird die Spannung an den RC-Integrierkreis gelegt, der aus dem Einstellwiderstand 20 für die Motoreinschaltdauer (Vorschubgröße) und dem Kondensator 21 besteht. Nach einer bestimmten Zeit, die

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von der Einstellung des Widerstandes 20 abhängt, wächst die Spannung am Kondensator 21 auf die Durchschlagspannung der Zener-Diode 22 an. Diese wird durchgeschaltet und der Thyristor 12 gezündet.

Da der Kondensator 9 während des Vorschubs aufgeladen bleibt, der Thyristor 12 gesperrt war und die Diode 11 gegenüber dem geladenen Kondensator 9 in nichtleitender Richtung geschaltet ist, entsteht nach dem Durchschalten des Thyristors 12 in dem aus Kondensator 9 und Induktionsspule 10 bestehenden Schwingungskreis eine Schwingung.

Während der ersten Halbperiode wird über den Kreis Kondensator 9 — Induktionsspule 10 — Thyristor 12 — Thyristor 6 — Kondensator 9 der Kondensator 9 auf die entgegengesetzte Polarität umgeladen.

In der folgenden Halbperiode wird der Thyristor 6 über den Kreis Kondensator 9, Thyristor 6, Diode 11, Induktionsspule 10, Kondensator 9 gelöscht und die Spannung des Speisetransformators 1 liegt wieder an den Thyristor 6 an, während der Drehstromasynchronmotor ausläuft.

Gleichzeitig gelangt über den Kreis Kondensator 13 — Diode 15 ein Stromimpuls zur Primärwicklung des Impulstransformators 16. Hierbei wird durch einen von der Sekundärwicklung des Impulstransformators 16 kommenden Impuls über die Diode 17 der Thyristor 8 gezündet, und die Kondensatoren 3 werden in Sternschaltung an den Drehstromasynchronmotor 2 gelegt.

Da der Drehstromasynchronmotor 2 nach dem Abschalten noch ausläuft, erregt er sich selbst durch die Kondensatoren 3, geht in den Generatorbetrieb über

ίο und bremst schnell ab. Der Vorschub wird unterbrochen.

Nach endgültigem Stillstand des Drehstromasynchronmotors 2 wird der Thyristor 8 gesperrt, da an diesem keine Spannung mehr anliegt. Der Kondensator 21 wird über die Diode 23 und den niederohmigen Widerstand 5 entladen, während der Kondensator 9 wieder über die Diode 11 auf die am Thyristor 6 liegende Spannung aufgeladen wird.

Demzufolge gelangt die Steuereinrichtung wieder in ihre Ausgangsstellung zurück. Empfängt dann die Steuerelektrode des Thyristors 6 wieder einen Impuls so wiederholt sich der Vorschub von neuem.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

19 OO Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung eines als Vorschubmotor von Metallbearbeitungsmaschinen dienenden Drehstromasynchronmotors, die zwei miteinander gekoppelte Schaltelemente aufweist, durch die entweder die Speisespannung oder die Bremskondensatoren an die Ständerwicklungen des Drehstromasynchronmotors schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speisetransformator(1) vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklungen zwischen den Ständerwicklungen des Drehstromasynchronmotors (2) und den Wechselstromanschlüssen einer Dreiphasen-Gleichrichterbrücke (4) liegen, daß im Gleichstromkreis dieser Dreiphasen-Gleichrichterbrücke als erstes Schaltelement ein fremdgesteuerter erster Thyristor (6) angeordnet ist, daß die unmittelbar an den Ständerwicklungen des Drehstromasynchronmotors (2) angeschlossenen Bremskondensatoren (3) an den Wechselstromanschlüssen einer weiteren Dreiphasengleichrichterbrücke (7) mit einem zweiten Thyristor (8) im Gleichstromkreis als zweitem Schaltelement liegen, daß zur Kopplung der beiden Schaltelemente parallel zum ersten Thyristor (6) über einen Kondensator (13) und eine Diode (15) ein Impulstransformator (16) geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung mit ihrem einen Ende über eine Diode (17 an die Steuerelektrode und mit dem anderen Ende an die Kathode des zweiten Thyristors (8) geführt ist, und daß zur Einstellung der Einschaltdauer des Drehstromasynchronmotors (2) in Reihe mit dem ersten Thyristor

(6) ein niederohmiger Widerstand (5) liegt, sowie parallel zu letzterem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (18) und einer Zener-Diode (19) und weiterhin zu letzterer parallel die Reihenschaltung eines Einstellwiderstands (20) und eines Kondensators (21) gelegt ist, wobei der Kondensator (21) einerseits über eine weitere Zener-Diode (22) an den Steuereingang eines Löschkreises des ersten Thyristors (6) angeschlossen ist und andererseits zur Entladung während der Sperrphase des ersten Thyristors (6) über eine Diode (23) an dem niederohmigen Widerstand (5) liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkreis parallel zum ersten Thyristor (6) liegt, aus der Reihenschaltung eines Kondensators (9), einer Induktionsspule (10) und aus einer mit einem Löschthyristor (12), dessen Steuerelektrode mit der Anode der weiteren Zener-Diode (22) verbunden ist, gegenparallel geschalteten Diode (11) besteht.