DE1908968B2

DE1908968B2 - Drehzahlsteuer- und Regeleinrichtung von Drehstrommotoren mit elektrischer Gleichstrombremsung unter Anwendung von antiparallel geschalteten Ventilen

Info

Publication number: DE1908968B2
Application number: DE19691908968
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 6233 Kelkheim Kuemmel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-02-22
Filing date: 1969-02-22
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE1908968A1; DE1908968C3

Description

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In der Antriebstechnik finden Drehstrommotoren, deren Drehzahl einstellbar ist, zunehmende Anwendung. Hierbei handelt es sich meist um Schleifringläufermotoren, deren Drehzahl durch einen Widerstand im Läuferkreis oder mit Hilfe von Wirbelstrombremsen beeinflußt werden kann. Bei Verwendung von Thyristoren ist es möglich, die Drehzahlbeeinflussung dadurch über den Ständerkreis vorzunehmen, daß in die Dreh-Stromzuleitungen antiparallele Zellen gelegt werden, von denen drei als Silicium-Dioden und die ihnen entgegengeschalteten Zellen als Thyristoren ausgeführt werden Durch Anschnittsteuerung der Thyristoren kann die am Motor wirksam werdende Drehspannung zwischen Null und ihrem vollen Wert eingestellt werden Dadurch läßt sich die Drehzahl stufenlos zwischen Null und ihrem Nennwert verändern.

Die Ausbildung der Anordnung kann dabei so sein, daß bei der Verzögerung des Motors, in bekannter Weise elektrische Leistung an das Drehstromnetz zurückgeliefert wird. Bei dem dann herrschenden Wechselrichterbetrieb können jedoch im praktischen Betrieb Schwierigkeiten auftreten, da bei Netzspannungsabsenkungen während des Bremsbetriebes kurzschlußartige Überströme auftreten können. Es ist daher vorteilhafter auf die elektrische Nutzbremsung und den dabei auftretenden Wechselrichterbetrieb zu verzichten.

Andererseits besteht aber ein Bedürfnis, nach einer wirksamen elektrischen Bremsung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlsteuer- und Regeleinrichtung von Drehstrommotoren mit elektrischer Gleichstrombremsung unter Anwendung von antiparallelgeschalteten Ventilen in den Drehstromzuleitungen, von denen das eine Ventil steuerbar i-nd das andere nicht steuerbar ist.

Es ist bereits bekanntgeworden. Drehstrommotoren mit zwei Wicklungen zu versehen, von denen die eine der Antriebssteuerung und die andere der Bremssteuerung zugeordnet ist. Dies erfordert aber Sonderausführungen von Motoren.

Die Erfindung hat es sich demgemäß zur Aufgabe gemacht, Drehstrommotoren serienmäßiger Ausführung in Gestalt von Schleifringläufer- oder Käfigläufermotoren anzuwenden, wobei sowohl die Treibsieue rung wie auch die Bremssteuerung auf die gleiche Drehstromwicklung einwirken und nur eine einzige Drehzahlregeleinrichtung erforderlich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Verringerung der erforderlichen Anzahl der Ventile.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht. daß für die Gleichstrombremsung ein Transformator vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung eine Mittenanzapfung aufweist, die unmittelbar oder über antipar allelgeschaltete Ventile mit der Motorklemme der einen Phase verbunden ist, während die Enden der Sekundärwicklung über Thyristoren mit den Motorklemmen der beiden anderen Phasen verbunden sind.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß für den Treib- und den Bremsbetrieb getrennte Stromregler vorgesehen sind. die über Impulssteuergeräte die Treibventile bzw. die Bremsventile aussteuern und ein einziger, für den Treib- und Bremsbetrieb wirksamer Drehzahlregler vorgesehen ist, der sowohl den Stromregler des Treibzweiges als auch des Bremszweiges aussteuert.

Um sicherzustellen, daß immer eines der Impulssteuergeräte zur Steuerung der Thyristoren gesperrt ist, werden gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an den Impulssteuergeräten Kurzschließer vorgesehen. An Stelle der Anwendung getrennter Thyristoren, über welche die Enden der Sekundärwicklung mit den Motorklemmen der beiden anderen Phasen als die mit der Mittenanzapfung des Transformators verbundene verbunden sind, können für die Bremssteuerung auch zwei der für die Drehspannungssteuerung vorgesehenen steuerbaren Ventile bei Abschaltung der zu diesen antiparallelliegenden nicht steuerbaren Ventile, verwendet werden.

Vorteilhaft erfolgt die Umschaltung vom Treibbetrieb auf den Bremsbetrieb und umgekehrt ersj d^nn,

wenn die Regelabweichung einen bestimmten Wert überschritten hat, das Impulssteuergerät zur Sperrung 4er Thyristoren in die N ullage gebracht worden ist, die Netzschalter geöffnet sind und der Regelsinn umgepolt worden ist

Ein weiteres Merkmal der vorlegenden Erfindung besteht darin, daß ein und derselbe Drehzahlregelkreis Sowohl für den Treibbetrieb als auch für den Bremsbetrieb wirksam ist, wobei für den Bremsbetrieb eine Umkehrung des Regelsinnes erfolgt

Die Erfindung ist in den F i g. 1 bis 4 beispielsweise dargestellt

In der F i g. 1 ist ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt Die Speisung des Motors 1 aus den Phasen R, S, T, erfolgt über die Thyristören 2.1, 12 und 23 und über die zu diesen Thyristoren antiparallelliegenden Dioden, insbesondere Siliziumdioden Al, 32 und 33.

Zur Ermöglichung der Umkehr der Drehrichtung sind noch Phasenwendeschütze 4.1 und 4.2 vorgesehen. Für die Gleichstrombremsung ist ein besonderer Transformator 5 vorhanden, dessen Primärwicklung 20 beispielsweise von den Phasen Sund Tgespeist wird, während die Sekundärwicklung 22 mit einer Mittenanzapfung 24 versehen ist, die mit der Klemme 5 des Motors verbunden ist

Die Enden der Sekundärwicklung 5 liegen über Thyristoren 6.1 und 62 unmittelbar an den zu den Motorklemmen R und Tführenden Leitungen.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Regelan-Ordnung für die Anordnung nach der Fig.]

Mit dem Motor 1 ist eine Tachometermaschine 7 gekuppelt, deren Ausgang als Drehzahlistwert entgegen dem Drehzahlsollwert ns am Eingang des Drehzahlreglers 10 liegt

Der Ausgang des Drehzahlreglers 10 wird mit dem über die Strommeßeinrichtung 8 erfaßten Ankerstrom dem Stromregler 11, der für den Treibbetrieb wirksam ist, zugeführt Der Stromregler 11 steuert über das Impulssteuergerät 12 die Thyristoren 2 aus. Der von der Strommeßeinrichtung 8 erfaßte Ankerstromwert wird als Stromsignal über den Gleichrichter 9 gleichgerichtet und dem Sollwert des Stromes aus dem Drehzahlregler 10 entgegengeschaltet.

Das Impulssteuergerät 12 ist mit einer Gittersperre 16 verbunden, die im geschlossenen Zustand die Impulse in einer Phasenlage festhält, bei der die Thyristoren 2 voll gesperrt sind.

Während des Bremsbetriebes ist die Gittersperre 16 geschlossen und es werden über den weiter vorgesehenen Stromregler 13 und ein weiteres Impulssteuergerät

14 die für die Bremsung vorgesehenen Thyristoren 6 ausgesteuert Dabei ist die diesem Kreis zugeordnete Gittersperre 15 geöffnet

Durch die wechselseitige Freigabe der Gittersperren

15 und 16 wird sichergestellt, daß nur die Treibthyristoren 2 oder die Bremsthyristoren 6 Strom führen.

Bei der in F i g. 3 dargestell'en Schaltungsanordnung werden für die Bremssteuerung keine besonderen Thyristoren benötigt Hierbei ist der Speisetransformator 5, der ebenfalls mit einer Mittenanzapfung 23 versehen ist, zwischen dem Netz und einem Paar der antiparalle!- geschalteten Zellen, hierbei ebenfalls mit der Phase S verbunden.

Die Enden der Sekundärwicklung 22, 24 liegen an zwei Umschaltern 6, die in den Phasen R, T die Dioden 3.1 und 33, während des Treibbetriebes antiparallel zu den in den gleichen Phasen liegenden Thyristoren 2.1 und 23 schalten und während des Bremsbetriebes die Sekundärwicklung 22, 24 des Speisetransformators 5 mit den Thyristoren 2.1 und 23 verbinden.

Die Regelungsanordnung zu der Schaltung des Leistungskreises nach F i g. 3 geht aus der F i g. 4 hervor. Hierbei sind im Gegensatz zu der Anoiu=.jng nach der F i g. 2 nur ein einziger Stromregler 11 und ein einziges Impulssteuergerät 12 vorgesehen.

Beide sind sowohl während des Treib-, wie auch des Bremsbetriebes, wirksam. Die Wirkungsweise von Drehzahl- und Stromregler entspricht der in Verbindung mit der Anordnung nach F i g. 2 erläuterten. Es ist jedoch hierbei zum Übergang vom Treibbetrieb auf den Breinsbetrieb ein Umschalter 26 vorgesehen, der in der einen Stellung die Differenz des Drehzahlsollwertes ns und des von dem Tachogenerator 7 abgegebenen Stromistwertes unmittelbar und in der anderen Stellung über einen Umkehrverstärker 14 dem Drehzahlregler 10 zuführt.

Die zum Drehzahlregler 10 und den Stromreglern 11, 13 parallelliegenden AiC-Glieder 28 dienen zur Stabilisierung der Regelkreise.

Die Erfindung ermöglicht es, auf einfache Weise und durch Anwendung serienmäßiger Drehstrommotoren einen Treibbetrieb und einen wirksamen Bremsbetrieb auszuführen, wobei nur ein geringer Geräteaufwand erforderlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehzahlsteuer- und Regeleinrichtung von Drehstrommotoren mit elektrischer Gleichstrombremsung unter Anwendung von antiparallelgeschalteten Ventilen in den Drehstromzuleitungen, von denen das eine Ventil steuerbar und das andere nicht steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gleichstrombremsung ein Transformator vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung eine Mittenanzapfung aufweist, die unmittelbar oder über antiparallelgeschaltete Ventile (22, 32) mit der Motorklemme der einen Phase verbunden ist, während die Enden der Sekundärwicklung über Thyristoren (Zl, 23 bzw. 6.1, 62) mit den Motorklemmen der beiden anderen Phasen verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Treib- und den Bremsbetrieb getrennte Stromregler (U, 13) vorgesehen sind, die über Impulssteuergeräte (12,14) die Treibventile (2) bzw. die Bremsventile (6) aussteuern und ein einziger, für den Treib- und den Bremsbetrieb wirksamer Drehzahlregler (10) vorgesehen ist, der sowohl den Stromregler des Treibzweiges (11) als auch des Bremszweiges (13) aussteuert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kurzschließer (15, 16) sicherstellen, daß im Betrieb immer eines der Impulssteuergeräte (12,14) gesperrt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bremssteuerung zwei der für die Drehspannungssteuerung vorgesehenen steuerbaren Ventile (2.1, 23), bei Abschaltung der zu diesen ar.tiparallelliegenden nicht steuerbaren Ventile, verwendet werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung vom Treibbetrieb auf den Bremsbetrieb und umgekehrt erst dann erfolgt, wenn die Regelabweichung einen bestimmten Grenzwert überschritten hat, das Impulssteuergerät (12) zur Sperrung der Thyristoren (2) in die Nullage gebracht worden ist, die Netzschalter (4.1, 4.2) geöffnet sind, und der Regelsinn umgepolt worden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Drehzahlregelkreis (10) sowohl für den Treibkreis als auch für den Bremsbetrieb wirksam ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Bremsbetrieb eine Umkehrung des Regelsinnes erfolgt.