DE19610709C2 - Wicklungskonzept zur Steuerung von Drehstrommaschinen - Google Patents

Description

Es ist bekannt daß bei Drehstrommaschinen die Drehrichtungsänderung durch vertauschen von zwei Netzzuleitungen erfolgt.

Zum häufigen Wechsel der Drehrichtung werden Schaltelemente verwendet, beispielsweise Wendeschütze (Buch von Herbert Franken "Schütze und Schützen­ steuerung" Abb. 195).

Bei hoher Schalthäufigkeit und elektrischen Bremsvorgängen z. B. bei Reversier­ betrieb oder linearen Schwingantrieben entstehen besondere mechanische und elektrische Belastungen. An jeden Schaltvorgang sind 2 Drittel der Wicklung beteiligt und die dabei auftretenden hohen Ströme müssen von den Schaltelementen übertragen werden.

Aus der EP 0 354 155 A2 ist ein Steuerverfahren für die Drehrichtung eines Einphasenmotors mit Kondensatoren bekannt.

Die Erfindung zielt auf eine Verringerung des Aufwandes zur Änderung der Dreh­ richtung bei Drehstrommaschinen Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Durch die Beschränkung des Schaltvorganges auf die Steuerphase verbleiben die beiden anderen Phasen am Netz und werden nicht in den Schaltvorgang mit einbezogen.

Das Prinzip beruht auf folgendem grundsätzlichen Aufbau des Wicklungssystems:

Zwei Phasen der Primärwicklung (Ständer) werden symmetrisch zueinander in einen Teil der zur Verfügung stehenden Nuten so angeordnet, daß bei Stillstand des Sekundärteils (Läufer) kein Drehmoment wirksam wird bzw. sich die Momente in ihrer Wirkung aufheben.

Je eine Wicklung der dritten Phase wird einmal für Rechtslauf und einmal für Linkslauf so in die verbleibenden Nuten zwischen den beiden anderen Phasen integriert das je nach gewünschter Drehrichtung das Drehfeldes ergänzt und ein Anlaufmoment erzeugt.

Die Wirkungsweise ist auch an einem als Anlage beigefügten Schaubild ersichtlich.

Ebenfalls als Anlage beigefügt ist ein Wickelschema nachdem ein Asynchron- Kurzschlußläufermotor bewickelt wurde (Ständer = 24 Nuten, Läufer = 29 Nuten).

Bei der Erprobung hat sich der im Patentanspruch dargelegte Sachverhalt wie folgt bestätigt.

• 1. Der Anlauf erfolgte in der durch die Steuerphase gewählte Drehrichtung.
• 2. Die Umkehr der Drehrichtung erfolgte durch Umschalten der Steuerphase.
• 3. Bei abgeschalteter Steuerphase läuft der Antrieb stabil weiter, jedoch mit geringerer Leistung.
• 4. Beim Bremsvorgang (Anhalten) ist eine Stillstandskontrolle erforderlich (Abschaltung bei n = 0)

Dieses Wirkprinzip ist auch auf Linearantriebe anwendbar. Besonders bei Linear­ antrieben von Schwingsystemen ergibt sich dabei der Vorteil, daß das einmal in Bewegung gesetzte System ohne Schaltvorgänge weiter schwingt. Durch die Steuerphase ist die Möglichkeit des Anlaufes gegeben. Bremsvorgänge (Anhalten) bedürfen auch hier der Stillstandskontrolle.

Durch die direkte Steuerung der Drehrichtung mit nur einer Phase ergeben sich bessere Möglichkeiten beim Einsatz von Stellgliedern in der Steuerung- und Regelungstechnik (Einsparung bzw. Vereinfachung von Schaltelementen, Parallel­ betrieb).

Die mit Hilfe der Steuerphase realisierbaren Betriebszustände wie:

• - Vorlauf
• - Rücklauf
• - Leistungsreduzierter Zweiphasenlauf
• - Möglichkeit der Leistungsanpassung durch Manipulation bzw. Zu- oder Abschaltung der Steuerphase
  lassen dieses Antriebssystem besonders für den Maschinenbau und Fahrzeugbau als geeignet erscheinen.

Eine Anwendung auf dem Gebiet der Mechatronik wäre denkbar.

Die zur Beschreibung gehörende Zeichnung zeigt in:

Fig. 1: Ein Schaltschema des Liniearantriebes mit Steuerphase

Fig. 2: Schematische Darstellung der Wicklungsanordnungen im Ständer und Läufer eines Liniearantriebes

Fig. 3: Schaltungsanordnung einer Dreiphasenschaltung-Einschichtwicklung mit Steuerphase

Fig. 4: Wicklungskonzept zur Steuerung von Drehstromsystemen-Rechtslauf

Fig. 5: Wicklungskonzept zur Steuerung von Drehstromsystemen-Linkslauf

Claims (3)

1. Wicklungskonzept zur Steuerung von Drehstrommaschinen mittels Steuerphase, bei dem zwei Phasen einer Drehstromwicklung zueinander symmetrisch im zur Verfügung stehenden Wickelraum eines Primärteils angeordnet sind und zwei Wicklungen für die dritte Phase als Steuerphase für die Drehrichtung zwischen die beiden anderen Phasen in den Zwischenräumen untergebracht sind.

2. Wicklungskonzept nach Anspruch 1, bei dem zwei Phasen der Wicklung so anzuordnen sind, daß die dritte Phase einmal für Rechtslauf und einmal für Linkslauf so in die Nuten zwischen den beiden anderen Phasen integriert wird, daß sie, je nach Wunsch, das Drehfeld manipuliert oder ergänzt und ein Anlauf­ moment oder ein Bremsmoment erzeugt.

3. Verwendung des Wicklungskonzeptes nach Anspruch 1 oder 2 für Linearantriebe.