DE2319317A1

DE2319317A1 - Bremsschaltung fuer asynchronmotoren

Info

Publication number: DE2319317A1
Application number: DE19732319317
Authority: DE
Inventors: Heinz-Fritz Gueldener
Original assignee: GUELDENER HEINZ FRITZ
Current assignee: GUELDENER HEINZ FRITZ
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1974-10-24
Also published as: CH563685A5; FR2226775B3; FR2226775A1; GB1456450A

Description

Heinz-Fritz GÜLDEHER, Ingenieur, 6951 Rittersbach, Killersweg

Bremsschaltung für Asynchronmotoren

Die Erfindung betrifft einen Bremsschalter für Asynchronmotoren, hei der in Bremsstellung eines mehrfachen Kombinationsschalters der Ständer von den Leitern des Betriebsstromnetzes abgetrennt ist und ein mindestens einer Ständerwicklung parallel geschalteter Induktionsstromgleichrichter mit einem Netzstromgleichrichter gegenpolig in Reihe an einen Wechselspannungsabgriff des Betriebsstromnetzes angeschlossen ist.

Der nach Abschalten des Betriebsstromnetzes auslaufende Motor erzeugt einen Induktionsstrom, der bei Bremsschaltungen dieser Art in dem Induktionsstromgleichrichter gleichgerichtet wird und abbremsend wirkt. Der Induktionsstromgleichrichter ist ein Einweggleichrichter und deshalb ist der gleichgerichtete Induktionsstrom ein pulsierender Gleichstrom. Der ebenfalls als Einweggleichrichter ausgebildete Fetzstromgleichrichter richtet die vom Wechselspannungsabgriff abgegriffene Wechselspannung zu einem ebenfalls pulsierenden Gleichstrom gleich. Diese beiden pulsierenden Gleichströme sind gegeneinander um etwa 18o Grad phasenyersetzt und ; addieren sich zu einem hinreichend geglätteten Bremsstrom. Die

409843/0213

- 2 ■ ■ P 19 7o5

Energiebilanz ist bei Bremsschaltungen dieser Art deshalb sehr günstig, weil zur Erzeugung des Bremsgleichströme der durch den auslaufenden Motor generierte Induktionsstrom verarbeitet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schaltung dieser Art sicherzustellen, daß der Bremsstrom auf einfache Weise im optimalen Zeitpunkt abgeschaltet .werden kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungsabgriff nach Ablauf der durch ein Zeitglied bestimmten Zeitspanne im Anschluß an die Umschaltung ,des Kombinationsschalters in Bremsstellung unterbrochen wird.

Da der Induktionsstrom bei stillstehendem Motor*nicht mehr entsteht, genügt es, den Wechselspannungsabgriff und damit die Erzeugung der aus dem Netzstromgleichrichter stammenden Gleichstromkomponente bei oder kurz nach Stillsetzen des Motors zu unterbrechen.

Nach einer Weiterbildung, die Gegenstand des Anspruchs 2 ist, gehört zu dem Zeitglied ein Kondensator, dessen Lädestrom durch einen der sowieso vorgesehenen Gleichrichter, vorzugsweise den Indukttionsstromgleichrichter, gleichgerichtet wird, so daß man für die Kondensatorladung keinen zusätzlichen Gleichrichter benötigt. Bemerkenswert ist auch, daß nur ein einfacher Relaisschalter, nämlich ein Schließerschalter erforderlich ist.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 läßt sich schaltungstechnisch sehr einfach verwirklichen, wie es Gegenstand des Anspruchs 3 ist. Nach Anspruch 3 ist nur ein einziger zusätzlicher Umschalter des Kombinationsschalters erforderlich.

Schaltungstechnisoh am einfachsten ist es, den Schließerschalter gemäß Anspruch 4 in die Leitung für den WechselSpannungsabgriff zu legen. Das hat aber zur Folge, daß mit dem Schließerschalter dann verhältnismäßig hohe Ströme geschaltet werden müssen. Das vermeidet man bei bevorzugten Ausgestaltungen, wie sie im Anspruch 5 und 6 gekennzeichnet sind. Bei diesen bevorzugten Ausgestaltungen ist der Netzstromgleichrichter durch einen Steuerstrom ein- und

409843/0213

- 3 P 19 7o5

abschaltbar und es genügt dann, mit dem Schließerschalter den wesentlich kleineren Steuerstrom zu schalten.

In manchen Fällen ist es wünschenswert, den BremsgleichBtrom und damit den Auslauf des .Motors einstellbar zu machen. Das kann sehr einfach über den Steuerstrom für den steuerbaren Netzstromgleichrichter erfolgen, wie es Gegenstand des Anspruchs 6 ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

409843/0213

P 19 7ο5

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bremsschaltung nach der Erfindung, bei der der Schließer-Bchalter mit dem lietzstromgleichrichter in Reihe liegt,

Figur 2 ein zweites Ausfüfarungsbeispiel, bei dem der

Scbließerschalter in der Steuerstromleitung für den als Thyristor ausgebildeten Netzstromgleichrichter liegt, und

Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem ein besonderer Steuerstromerzeuger für den als Thyristor ausgebildeten lietzstromgleichrichter vorgesehen ist und der Schließerschalter in der Stromversorgung für diesen Steuerstromerzeuger liegt.

In allen Zeichnungen sind mit R, S, T die drei Phasenleiter eines Drehstromnetzes bezeichnet und mit MP ist der zugehörige Null-Leiter dieses Drehstromnetzes bezeichnet.

Gemäß Figur 1 ist mit 2 der Ständer eines Asynchronmotors bezeichnet, dessen drei Ständerwicklungen 3» 4 und 5 im Stern geschaltet sind. Die Erfindung ist in der gleichen Weise anwendbar auf in Dreiecksschaltung geschaltete Ständerwicklungen. Der Ständer 2 ist über den dreipoligen Netzschalter 1o an die drei Phasen R, S, T des Drehstromnetzes anschließbar. Über einen zweipoligen Bremsschalter 11 ist den beiden Ständerwicklungen 3, 4 ein Induktionsgleichrichter 6 parallel schaltbar, der mit seinem einen Pol am Null-Leiter MP und mit seinem anderen Pol in Reihe mit einem gegenpolig geschalteten Netzstromgleichrichter 7 und einem Schließerschalter 9 an den Phasenleiter R angeschlossen ist. Der Schließerschalter 9 wird von einem Relais 8 betätigt, ist also bei erregtem Relais 8 geschlossen und bei stromlosem Relais 8 geöffnet. Ein Kondensator 13 und ein Ladewiderstand 14 bilden mit dem Induktionsstromgleichrichter '6 einen Ladekreis für das Relais 8, der nur dann errichtet ist, wenn der Umschalter 12 in seine nicht dargestellte Schaltstellung geschaltet ist. Der Ladekreis führt dann von dem Null-Leiter MP über den Induktionsgleichrichter 6, den Kondensator 13» den

409843/0213

Ladewiderstand 14 und den Umschalter 12 zum Phasenleiter R. In der dargestellten Schaltstellung des Umschalters 12 ist ein Erregerstromkreis für das Relais 8 errichtet, zu dem der Kondensator und der Ladewiderstand 14 sowie die beiden Entladewiderstände 15 und 16 und die Erregerspule des Relais 8 gehören. Der. Entladewiderstand 15 ist einstellbar. Stattdessen oder zusätzlich dazu kann auch der Entladewiderstand 16 einstellbar sein. Durch Verändern des Widerstandswertes des einen oder beider Entladewiderstände . wird die Entladezeit und damit die Zeitspanne, während derer das Relais 8 erregt ist, auf den gewünschten Wert eingestellt.

Der Netzschalter 1o, der Bremsschalter 11 und der Umschalter 12 werden, wie durch strichpunktierte Linien in der Zeichnung angedeutet, von einem zentralen Schalterbetätigungselement 1 betätigt, das zusammen mit den Schaltern 1o, 11 und 12 den allgemein mit bezeichneten Kombinationsschalter bildet. Bei dem Kombinationsschalter kann es sich um einen Handschalter, einen Relaisschalter - also ein Schütz - oder dergleichen handeln.

In sämtlichen Zeichnungen sind alle Schalter in" der Schaltstellung gezeichnet, die sie in Bremsstellung des Kombinationsschalters bei bereits abgelaufener Bremse einnehmen. Das ist gleichzeitig die Ruhestellung aller Teile. In dieser Ruhestellung ist der Netzsohalter Io geöffnet, der Bremsschalter 11 geschlossen, durch den Umschalter 12 der Erregerstromkreis für das Relais 8 eingeschaltet und der Schließerschalter wieder geöffnet, nachdem die Bremse durch Verbrauchen der Ladung des Kondensators 13 abgelaufen ist.

Soll der Motor in Betrieb gesetzt werden, dann wird der Kombinationsschalter 2o in seine Betriebsstellung geschaltet, wodurch der Netzschalter 1o geschlossen, der Bremsschalter 11 geöffnet und der Umschalter 12 in die nicht gezeichnete Stellung umgeschaltet" wird. Der Ständer 2 ist jetzt vollständig von den Schaltelementen der Bremsschaltung abgetrennt und wird wie üblich betrieben. Er kann zum Beispiel mit weiteren vorgesehenen Schaltstellungen des Kombinationsschalters auf andere Betriebsarten, Dreiecksschaltung, : Zweipolbetrieb und so weiter umgeschaltet werden. Währenddessen ist der Ladekreis für den Kondensator 13 eingeschaltet, so daß dieser sich auflädt. Wird der Kombinationsschalter 2o zum Stillsetzen des Motors in seine Bremsstellung umgeschaltet, dann wird

409843/0213

der Ständer dreipolig von den drei Phasenleitern R, S, T des Betriebsstromnetzes durch den" Netzschalter 1o getrennt und die Bremsschaltung wird bremsend wirksam. Durch den nun errichteten Erregerstromkreis entlädt sich der Kondensator 13 über die Erregerspule des.Relais 8, das nun für eine durch die Zeitkonstante des Erregerkreises bestimmte Zeitspanne erregt bleibt und den Schließerschalter 9 so lange geschlossen hält. Aufgrund des nun geschlossenen Schließerschalters 9 und des ebenfalls geschlossenen Bremsschalters 11 gelangt ein Bremsgleichstrom in den Ständer 2, der sich zusammensetzt aus dem im Induktionsgleichrichter 6 einweggleichg'erichteteh Induktionsstrom und dem im Netzstromgleichrichter 7 einweggleichgerichteten Fetzstrom. Diese beiden einweggleichgerichteten Ströme addieren sich, da. sie zueinander um etwa 18o Grad phasenversetzt sind, zu einem hinreichend geglätteten Bremsgleichstrom. Mit dem auslaufenden Motor wird die Induktionsstromkomponente dieses Bremsgleichstroms schwächer und verschwindet schließlich' bei stillstehendem Motor, während die Netzstromkomponente so lange bestehenbleibt, wie der Schließerschalter 9 geschlossen ist, also bis zum Ablauf der Zeitkonstante des Erregerstromkreises für das Relais 8, die an dem verstellbaren Entladewiderstand 15 so eingestellt ist, daß das Relais 8 abfällt und den Schlli^tVcftfnet kurz nachdem der angeschlossene Motor seinen Stillstand erreicht hat. Die optimale Größe dieser Zeitkonstante hängt von den Gegebenheiten des angeschlossenen Motors ab und wird gegebenenfalls empirisch ermittelt und auf den jeweils angeschlossenen Motor unter Berücksichtigung der mit diesem Motor beim Bremsen mit abzubremsenden Massen durch Probieren ermittelt. Zweckmäßig wird die Zeitkonstante mit einer Sicherheitszugabe eingestellt.

Die Schaltung nach Figur 2 unterscheidet sich von der aus Figur 1 nur durch die nachfolgend beschriebenen Besonderheiten. Für den Netzstromgleichrichter ist nach Figur 2 ein Thyristor 37 vorgesehen, dessen Steuerstrom über den Schließerschalter 39 des Relais 38 am Schaltknoten 51 abgegriffen wird. In der Steuerstromleitung befindet sich außerdem ein Schutzwiderstand 48 und ein Gleichrichter 47. Der Thyristor 37 sperrt in beiden Richtungen, wenn der Steuerstrom durch den geöffneten Schließerschalter 39 unterbrochen ist. Ist der Schließerschalter 39 geschlossen, dann arbeitet der Thyristor 37 als Einweggleichrichter. Der Steuerstrom wird vom

409843/0213

- 7 ρ 19 7ο5

Schaltknoten 51, also vom Induktionsstrom des auslaufenden Motors, abgegriffen. Der Stromfluß durch den Netzstromgleichrichter, also den Thyristor 37, wird ebenso, wie bei der Schaltung nach Figur 1, unterbrochen, wenn die Zeitkonstante des Erregerstromkreises für das Relais 38 abgelaufen ist und der Schließerschalter 39 sich öffnet, Bemerkenswert ist, daß der Schließerschalter 39 nach Figur 2 nur den verhältnismäßig kleinen Steuerstrom schalten muß, während der Schließerschalter 9 nach Figur 1 die verhältnismäßig große Netzgleichstromkomponente schalten muß.

Die Schaltung nach Figur 3 unterscheidet sich von der Schaltung nach Figur 2 nur durch die nachfolgend beschriebenen Einzelheiten. Nach Figur 3 ist zur Erzeugung des Steuerstroms für den als Thyristor' 67 ausgebildeten Netzstromgleichrichter ein besonderer Steuerstromerzeuger 79 vorgesehen, der zu seiner Stromversorgung unter Zwischenschaltung des vom Relais 68 betätigten Schließerschalters 69 an den Phasenleiter R und den Null-Leiter MP angeschlossen ist. Dieser Steuerstromerzeuger blendet aus dem bei geschlossenem Schliesserschalter 69 eingespeisten Wechselstrom einen dazu frequenzgleichen synchronen Impulsstrom aus, der als "Steuerstrom an die Steuerelektrode des Thyristors 67 gelangt. Die Impulsbreite dieses Steuerstroms ist einstellbar. Ist der Schließerschalter 69 geöffnet, dann entsteht kein Steuerstrom und der Thyristor 67 ist in beiden Richtungen geschlossen. Ist der Schließerschalter 69 geschlossen, dann entsteht ein Steuerstrom und der Thyristor ist während der Impulse dieses Steuerstroms in seiner Durchlaßrichtung geöffnet. Durch Verstellen der Impulsdauer dieser Steuerstromimpulse am Steuerstromerzeuger wird der Stromfluß, der in jeder Wechselstromperiode den Thyristor 67 passiert, variiert. Es ist mithin möglic , durch Verstellen der Impulsbreite die integrale Stromgröße der den Thyristor. 67 passierenden Bremsgleichstromkomponente einzustellen. Damit wird auch die Wirkung der Bremse, also die durch die Bremsschaltung hervorgerufene negative Beschleunigung des abzubremsenden Rotors, verstellbar.

409843/0213

Claims

P 19 7ο5

ANSPRÜCHE

i) Bremsschalter für Asynchronmotoren, bei der in Bremsstellung eines mehrfachen Kombinationsschalters der Ständer von den Leitern des Betriebsstromnetzes abgetrennt ist und ein mindestens einer Ständerwicklung parallel geschalteter Induktionsstromgleichrichter mit einem Netzstromgleichrichter gegenpolig in Reihe an einen Wechselspannungsabgriff des Betriebsstromnetzes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungsabgriff (MP, R)naeh Ablauf der durch ein Zeitglied ( 13 bis 16) bestimmten Zeitspanne im Anschluß an die Umschaltung des Kombinationsschalters ( 2o ) in Bremsstellung unterbrochen wird.
2. Bremsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselepannungsabgriff (MP, R)nur bei geschlossenem Schließerschal t.er ( 9 ) eines Relais ( 8 ) angeschlossen ist, dessen Erregerspule in Bremsstellung aus einem Kondensator ( 13 ) eines Erregerkreises ( 13, H, 16 ) gespeist wird und zur Errichtung eines Ladekreises ( 13, 14 ) für den Kondensator in Betriebsstellung des Kombinationsschalters ( 2o ) unter Zwischenschaltung des einen der Gleichrichter ( 6 ) an den Wechselspannungs-. abgriff (MP, R)angeschlossen ist.

409843/0213

! ' ·^! P 19 7ο5
3. Bremsschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Betriebsstellung des Kombinationsschalters ( 2o ) der Induktionsstromgleichrichter ( 6 ) beidpolig von den Ständerwicklungen ( 3, 4, 5 ) getrennt ist und über einen Umschalter ( 12 ) des Kombinationsschalters ( 2o ) in Reihe mit dem Ladekreis ( 13» H ) an den Wechselspannungsabgriff (MP, R ) angeschlossen ist, welcher Umschalter ( 1.2 ) in Bremsstellung des Kombinationsschalter ·( 2o ) den Ladekreis ( 13, 14 ) für den Kondensator ( 13 ) unterbricht und den Erregerkreis ( 13» 14» 16) für das Relais ( 8 ) schließt.
4. Bremsschaltung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Schließerschalter ( 9 ) in der Leitung zum Anschluß des in Reihe geschalteten Induktionsstromgleichrichters ( 6 ) und Netzstromgleichrichters ( 7 ) an den Wechselspannungsabgriff (MP, R ) liegt. (Figur 1 )
5. Bremsschaltung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Netzstromgleichrichter ( 37, 67 ) ein Thyristor oder dergleichen steuerbarer Gleichrichter ist und daß der Schließerschalter ( 39, 69 ) des Relais in einer Leitung zur Steuerstromversorgung für den Netzstromgleichrichter ( 37, 67 ) liegt. (Figur 2, 3 ) ■
6. Bremsschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Steuerstromerzeuger ( 79 ) für den Netzstromgleichrichter ( 67 ) vorgesehen ist, in dessen an den Wechselspannungsabgriff (MP, R) angeschlossene Stromversorgungsleitungen der · Schließerschalter ( 69 ) liegt. (Figur 3 )

409843/0213

Leerse ite