DE2537236C2

DE2537236C2 - Anordnung mit einem läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor

Info

Publication number: DE2537236C2
Application number: DE19752537236
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing 7331 Faurndau Schöntag
Original assignee: Elektra-Faurndau Elektro-Maschinenbau Gmbh, 7331 Faurndau
Priority date: 1975-08-21
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2537236B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor mit einer Bürstenverstellvorrichtung und einer zusätzlichen, ebenfalls den Sekundärkreis beeinflussenden Einrichtung zur Änderung der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie.

Für Antriebsaufgaben, welche eine stufenlose Ändcrung der Drehzahl erforderlich machen, werden in zunehmendem Maße primärseitig mittels Halbieiterventile gesteuerte Asynchronmotoren mit Kurzschlußläufer, Gleichstrommotoren, Asynchronmotoren mit Schleifringläufer und mit gesteuertem Sekundärkreis als untersynchrone Kaskade eingesetzt. Diese Entwicklung beeinträchtigt auch die Konkurrenzfähigkeit des Drehstromncbenschlußmotors. Zwar weist er gegenüber den primärseitig elektronisch gesteuerten Motoren den Vorteil auf, daß er keine im Netz störend in Erscheinung tretende Oberwellen erzeugt und einen geringen Netzblindstromanteil im gesamten Last- und Drehzahlbereich hat. Der durch Bürstenverstellung erzielte normale Steuerbereich des Drehstromnebenschlußmotors ist jedoch wesentlich kleiner, und auch eine Erweiterung dieses Sleuerbereiches durch eine Änderung der wirksamen Windungszaal im Sekundärkreis oder Verwendung eines Transformators (DT-PS 5 80 153) oder von Widerständen (DT-PS 5 90 740) reicht nicht immer aus, um die gestellten Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere ist es auch mit einem erweiterten Steuerbereich zumindest schwierig, sehr tief liegende Drehzahlen, also sogenannte Kricchdrehzahlen, bei schwankendem Lastmoment stabil einzustellen. Hinzu kommt noch, daß die Bürstenverstellung nur mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit vorgenommen werden kann, so daß eine schnelle Drehzahländerung, wie sie für viele Rcgelaufgaben benötigt wird, nicht erreichbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem Drehstromnebenschlußmotor zu schaffen, mit der Drehzahländerungen und Korrekturen schnell durchführbar sind. Bei der Anordnung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zusätzliche Einrichtung in den Sekundärkreis geschaltete, steuerbare Halbleiterventile aufweist.

Mit Hilfe solcher Halbleiterventile läßt sich durch eine Änderung des Zündzeitpunktes der Ventile das Drehzahl-Drehmoment-Verhalten des Motors im untersynchronen Bereich in sehr weiten Grenzen verändern. Es ist daher ohne Schwierigkeiten möglich, sehr tief liegende Kriechdrehzahlen einzustellen, und zwar auch bei Motoren mit normalem Stcuerbereich ohne eine Vorrichtung zur Änderung der wirksamen Windungszahl der Sekundärseite. Dies ist insofern von erheblichem Vorteil, als dadurch keine Drehmomenterniedrigung für den mittels der Bürstenverstellung erreichbaren Drehzahlbereich in Kauf genommen zu werden braucht.

Gegenüber primärseitig mittels Halblciterventilen gesteuerien Motoren ergibt sich der Vorteil, daß die Rückwirkung durch Oberwellen auf das Netz infolge der galvanischen Trennung von Sekundär- und Primärkreis ausreichend gedämpft wird. Ferner ist vorteilhaft, daß die Blindleistungsaufnahme aus dem Netz durch die erfindungsgemäße Steuerung mittels der Halbleiterventile nicht vergrößert wird.

Ein weiterer, erheblicher Vorteil besteht darin, daß mit Hilfe der Halbleiterventile wesentlich rascher als mit Hilfe der Bürstenverstellvorrichtung Drehzahländerungen bewirkt bzw. ausgeglichen werden können. Die Halbleiterventile eröffnen daher auch die Möglichkeit einer schnellen Regelung. Von Vorteil ist hierbei, daß in der Regel die Regelleistung sehr gering gehalten werden kann, da nur Abweichungen von der mit Hilfe der Bürstenverstellvorrichtung einstellbaren Drehzahl eingestellt bzw. ausgeregelt zu werden brauchen. Auch kann in besonderer Ausführungsform die durch die Halbleiterventile gegebene zusätzliche Steuer- oder Regelbarkeit der Drehzahl die Verwendung von beweglichen bzw. übergreifenden Bürstensätzcn entbehrlich machen, was insofern vorteilhaft ist, als die für einen solchen Bürstensatz notwendige Länge des Stromwenders geringer ist, da hierbei alle Bürsten in einer einzigen Radialebene des Stromwenders stehen können.

Mittels der Halbleiterventile können auch im Pulsbetrieb Widerstände zu- und abgeschaltet werden, was dann besonders vorteilhaft ist, wenn diese Widerstände aus anderen Gründen vorgesehen oder bereits vorhanden sind, beispielsweise für eine Gleichstrombremsung oder eine Begrenzung der Einschaltströme.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und zusätzlicher für eine Steuerung oder Regelung in Frage kommender Baugruppen,

F i g. 2 ein Drehzahldrehmomentdiagramm des Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein die Abhängigkeit des Stromes im Sekundärkreis vom Zeitpunkt der Zündung der Halbleiterventile zeigendes Diagramm.

Der als Ganzes mit 1 bezeichnete, läufergespeiste Drehstromnebenschlußmotor ist hinsichtlich seines mechanischen Aufbaus und der Ausbildung seiner Wicklungen in üblicher Weise ausgeführt. Sein Läufer 2 trägt sowohl eine an Schleifringe 3 herausgeführte dreiphasige Wicklung, die in F i g. 1 nicht dargestellt ist,

als auch eine an einen Stromwender 4 angeschlossene, ebenfalls nicht dargestellte Stromwenderwicklung. Von den mit dem Stromwender 4 zusammenarbeitenden Bürsten 5 ist in F i g. 1 nur eine einzige dargestellt. Die Bürsten 5 können in bekannter Weise mittels einer nicht dargestellten Verstellvorrichtung in Umfangsrichtung des Stromwenders 4 verstellt werden. Der Stator 6 trägt eine nicht dargestellte Wicklung, die im Ausfiihrungsbeispiel keine Änderung der wirksamen Windungszahl durch Umschaltung von Wicklungsteilen. Anzapfungen od. dgl. zuläßt

Die Bürsten 5 sind, wie dies in Pig. I für eine einzige Phase dargestellt ist, über ein steuerbares Halblciterventil 7 mit der im Stator liegenden Wicklung verbunden. Die Halbleiterventile 7 werden mittels eines Steuerteils 8 gesteuert, der die Zündimpulse erzeugt. Mittels eines an den Steuerteil 8 angeschlossenen, von Hand betätigbaren .Stellers 9 wird de·· Zündwinkel \, also der Zeitpunk! eingestellt, zu dein die I hilbJeiterventile 7 jeweils gezündet werden.

Wie F i g. 3 zeigt, kann der Zündwinkel λ von 0 bis nahezu 180" verändert werden. Der von den I lalbleiterventilen 7 gesteuerte Sekundärstrom /2 kann daher, wie F i g. i erkennen läßt, in sehr weiten Grenzen gegenüber seinem Maximalwert bei einem Zündwinkel > = 0 vermindert werden. Den kleinsten einstellbaren Sekundärstrom erhält man beim Zündwinkel \,,,,_η.

Den Einfluß des Zündwinkels α auf die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Drehstromnebcnschlußmotors 1 zeigt F i g. 2. Die Leerlaufdrehzahl n_o wird mit Hilfe der Bürstenverstellvorrichtung auf den gewünschten Wert eingestellt. Bei dem Zündwinkel \ = 0 erhält man die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 10, bei einem Zündwinkel .■v = .\,„_a, beispielsweise die Kennlinie 11. Der Bereich, in dem die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie verändc-t werden kann, ist also sehr groß.

Infolge der galvanischen Trennung des Sekundärkreises vom Primärkreis werden die beim Schalten der 1 lalbleiterventile 7 auftretenden Schaltoberwellen stark gedämpft, so daß sie keine störende Rückwirkung aul das speisende Netz haben, mit dem die Schleifringw icklung über Schaltschütze 12 verbindbar ist.

Statt mittels des Stellers 9 oder zusätzlich kann der Zündwinkel λ mit Hilfe eines Reglers Π eingestellt werden, der beispielsweise den von einem Tachogenerator 14 erzeugten Istwert mit dem von einem Sollwertgeber 15 vorgegebenen Sollwert vergleicht und bei einer Abweichung den Zündwinkel \ entsprechend verändert. Dem Regler kann aber auch, wie durch die Vcrbindungsieitung 16 angedeutet ist, als Istwert eine dem Sekundärstrom proportionale Größe zugeführt werden. Ferner besteht beispielsweise die Möglichkeit, aufgrund des Netzstromes und der Netzspannung mit Fiilfe eines Leistungsrechners 17 einen Istwert zu ermitteln und diesen dem Regler 13 zuzuführen.

Sind beispielsweise für eine Gleichstrombremsung des Drehstromnebenschlußmotors oder zur Begrenzung hoher Einschaltströme im Sekundärkreis Zusatzwiderstände (R _em) erforderlich oder werden solche Zusatzwiderslände aus anderen Gründen vorgesehen, so läßt sich mit diesen, vornehmlich im untersynchronen Drehzahlbereich, ebenfalls die Drehzahl-Drehmomentkennlinie beeinflussen, indem diese je nach Größe der Zusatzwiderstände mehr oder weniger steil abgesenkt wird, wie F i g. 2 zeigt. Diese Zusatzwiderstände können mittels der steuerbaren Halbleiterventile gepulst, d. h.

kontaktlos zu- und abgeschaltet werden. Flierdurch ist ebenfalls ein Einstellen insbesondere tiefer Drehzahlen und ein schnelles Ausregeln der mitteis der Bürstenverstellvorrichtung eingestellten Betriebsdrehzahl bei schwankendem Lastmoment möglich. Wie F i g. 1 zeigt, ist im Ausführungsbeispiel jedes Halbleiterventil 7 einem zusätzlichen Widerstand 18 parallelgeschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung mit einem läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor mit einer Bürstenverstellvorrichtung und einer zusätzlichen, ebenfalls den Sekundärkreis beeinflussenden Einrichtung zur Änderung der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (7, 8) in den Sekundärkreis geschaltete, steuerbare Halbleiterventile (7) aufweist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung mittels der Halbleiterventile (7) zu- und abschaltbare Widerstände (18) aufweist.

J. Motor nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch einen von Hand betätigbaren Steller (9) für einen die Steuersignale für die Halbieiterventile (7) erzeugenden Steuerteil (8).

4. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterventile (7) über einen Steuerteil (8) an einen Regler (13) angeschlossen sind.