DE2620346A1

DE2620346A1 - Rapid braking of async. squirrel cage motors - is achieved by short circuiting of stator windings and by switching loading resistors into one or more phases (NL 9.11.77)

Info

Publication number: DE2620346A1
Application number: DE19762620346
Authority: DE
Inventors: Herbert Hansen; Franz-Josef Krebs
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1976-05-07
Publication date: 1977-11-17
Also published as: SE7705317L; NL7705005A

Abstract

The object is to give reliable and rapid braking under conditions of low or extreme temperature which can adversely affect conventional magnetic brakes. The braking is accomplished by short circuiting the motor stator windings (1, 2, 3) immediately following disconnection from the supply. To give a measure of control loading resistors (13) may be incorporated either in one phase only or in all three. The stored magnetic energy is thus utilised for retardation. The switching of supply and short circuits can be accomplished by the use of triacs. This contactless form of control is especially useful where many operations are required, and it also gives fast switching times.

Description

Verfahren zum schnellen Abbremsen Quick deceleration method

von Asynohron-Kurzs ohluß-Motoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Abbremsen des Kurzschlußläufers eines Asynchronmotors. von Asynohron-Kurzs ohluß-Motoren The invention relates to a method for rapid braking of the squirrel cage rotor of an asynchronous motor.

Asynchronmotoren werden zu den verschiedensten Zwecken als Antriebsmittel verwandt. In vielen dieser Fälle kommt es darauf an, die Motoren in möglichst kurzer Zeit von der vollen Drehzahl aur Stillstand abzubremsen und dies mit hoher Zuverlässigkeit und reproduzierbaren Bremszeiten innerhalb weiter Temperaturbereiche. Asynchronous motors are used as drive means for a wide variety of purposes related. In many of these cases it is important to run the engines in as short a time as possible Time to slow down from full speed to standstill and this with high reliability and reproducible braking times within wide temperature ranges.

So wird z.B. in der Kühltechnik beim Einsatz von Kontaktfrostern, in denen Gefriergut tiefgefroren wird, verlangt, daß die zum Einbringen der abgepackten Gefriergutportionen in die einzelnen Fächer der Kontaktfroster dienenden Hubbühnen exakt in die den Fächern entsprechenden Positionen gesteuert werden können Die zum Antrieb der Hubbühnen verwendeten Asynohronmotoren müssen folglich innerhalb sehr kurzer Zeiten abgebremst werden k8nnen. Bisher wurde dies mit Hilfe mechanischer Magnetbremsen getan, deren Bremsgenauigkeit aber besonders bei tiefen Temperaturen stark zu wünschen übrig ließ. For example, in cooling technology when using contact freezers, where frozen food is frozen requires that the packaged items be brought in Frozen food portions in the individual compartments of the contact freezer Lifting platforms can be precisely controlled into the positions corresponding to the compartments The Asynohronmotoren used to drive the lifting platforms must therefore be within can be braked for a very short time. So far this has been done with the help of mechanical Magnetic brakes are done, but their braking accuracy is particularly good at low temperatures left much to be desired.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Methode zuentwiokeln, die unabhängig von der Temperatur ein mdglichst exaktes und schnelles Abbremsen von Asynchron-Kurzschluß-Motoren erlaubt. The object of the present invention was therefore to develop a method the most precise and quick braking possible regardless of the temperature allowed by asynchronous short-circuit motors.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unmittelbar nach Trennen der Ständerwicklungen von der Versorgungsspannung eine oder mehrere Seänderwioklungen kurzgesehlossen werden. According to the invention, this object is achieved in that directly after disconnecting the stator windings from the supply voltage, one or more Seänder windings are short-circuited.

Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung für die dreiphasigen Ständerwicklungen bleibt im Eisenkern des Kurzschlußläufers eine starke Magnetisierung zurück, da während der Betriebsdauer des Motors in den Läuferstäben hohe Strdme fließen. Durch Ausnutzung dieser im Läufer gespeicherten magnetischen Energie wird auf die im folgenden geschilderte Weise ein Bremsmoment erzeugt: As Umfang des. auslaurenden Läufers besteht ein örtlich periodisch veränderliches Magnetfeld, durch das aufgrund der Relativbewegung gegenüber dem Ständer in den Ständerwicklungen eine Spannung induziert wird, deren Höhe von der Größe des induzierenden Magnetfeldes und der UmlauRgeschwindigkeit des Läufers abhängt. Die bei Kurzachluß der Ständerwicklungen in diese fließenden Ströme erzeugen ein Magnetfeld, durch das über wiederum in den Läuferstäben induzierte Ströme und deren Magnetfeld eine Bremswirkung auf den rotierenden Läufer ausgeübt wird. After switching off the supply voltage for the three-phase Stator windings remain in the iron core of the squirrel-cage rotor, a strong magnetization back, since high currents in the rotor bars during the operating time of the motor flow. By utilizing this magnetic energy stored in the rotor, a braking torque generated in the manner described below: As the scope of the. laurening rotor is a locally periodically variable magnetic field, through due to the relative movement with respect to the stand in the Stator windings a voltage is induced, the magnitude of which depends on the magnitude of the inducing magnetic field and the speed of rotation of the runner. The one at short circuit of the stator windings in these currents flowing create a magnetic field through which in turn in the Rotor bars induced currents and their magnetic field have a braking effect on the rotating Runner being exercised.

Da die in den Ständerwicklungen induzierten Ströme mit fallender Drehzahl des Läufers abnehmen, ist die Bremswirkung umso besser, Je schneller der Kurzschluß der Ständerwicklungen aur das Abschalten der Versorgungsspannungen folgt. Since the currents induced in the stator windings fall with Reduce the speed of the rotor, the better the braking effect, the faster the The stator windings are short-circuited and the supply voltages are switched off.

Diese Art der Bremsung ist lastunabhängig, da sich bei Laständerung al Motor die Stromauftahme und damit die magnetische Energie ebenfalls ändern.This type of braking is independent of the load as it changes when the load changes al motor the current consumption and thus the magnetic energy also change.

Die Stärke der Bremswirkung kann noch dadurch beeinflußt werden, daß die in den kurzgeschlossenen Ständerwicklungen induzierten Ströme durch in den Kurzschlußleitungen vorgesehene, einstellbare Widerstände begrenzbar sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, daß sowohl die in den Kurzschlußleitungen liegenden einstellbaren Widerstände als auch die Ständerwicklungen im Stern geschaltet sind. The strength of the braking effect can still be influenced by that the currents induced in the short-circuited stator windings through in the Short-circuit lines provided, adjustable resistors can be limited. Included it can be useful that both the adjustable ones lying in the short-circuit lines Resistors and the stator windings are star-connected.

Schnelligkeit und Lebensdauer der Bremsvorrichtung lassen sich dadurch erhdhen; daß die Kurzschlüsse mittels in, den Kurzschlußleitungs- liegender Triacs hergestellt werden, die von in den Spannungsversorgungsleitungen der Ständerwicklungen liegenden Triacs angesteuert werden. Die Durch schaltung der Triaca kann im Millisekundenbereich erfolgen, so daß die gespeicherte magnetische Energie für die Erzeugung eines möglichst großen Bremsmomentes optimal genutzt werden kann Aufgrund der leistungslosen Abschaltung der Versorgungsspannung erhöht sich die Lebensdauer der Schalter. Speed and service life of the braking device can thereby increase; that the short circuits by means of triacs located in the short circuit lines getting produced, those of in the power supply lines the stator windings lying triacs are controlled. The connection of the Triaca can be done in the millisecond range, so that the stored magnetic Energy can be optimally used to generate the greatest possible braking torque Due to the powerless shutdown of the supply voltage increases the life of the switches.

Zur Durchführung des Erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen verschiedenen Ausführungsformen sind mehrere unters chiedliche Sohaltungsanordnungen vorgeaehen. To carry out the method according to the invention with its various Several different holding arrangements are provided in various embodiments.

Die einfachste Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch im Stern geschaltete Ständerwicklungen, in deren Spannungsvers orgungs le itungen gemeinsam zu betätigende Schalter angeordnet sind, sowie eine Kurzschlußleitung, die einer der Ständerwicklungen zugeordnet ist, und in der ein Kurzschlußschalter sowie ein einstellbarer Widerstand vorgesehen sind. The simplest circuit arrangement is indicated by an asterisk switched stator windings in their power supply lines together to be operated switches are arranged, as well as a short-circuit line, the one the stator windings is assigned, and in which a short-circuit switch and a adjustable resistance are provided.

In diesem einfachsten Falle wird also nur eine der Ständerwicklungen kurzgeschlossen und die gespeicherte ugnetische Energie somit nicht voll genutzt. Eine für die volle Nutzung der gespeicherten magnetischen Energie ausgebildete Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch im Stern geschaltete StKnderw icklungen, in deren Spannungsversorgungsleitungan gene insam zu betätigende Schalter angeordnet sind, sowie in Stern geschaltet, einstellbare WiderstKnde, die Ueber Kurzschlußleitungen und Kurzschlußschalter Je mit den Ständerwicklungen verbunden sind. Beide Schaltungs anordnungen können weiterhin so ausgebildet sein, daß die Kurzschlußschalter als Triacs ausgebildet und gegebenenfalls in den Spannungsversorgungsleitungen der Ständerwicklungen zusätzlich die Triacs in den Kurzschlußleitungen ansteuernde weitere Triacs vorgesehen sind.In this simplest case, only one of the stator windings is used short-circuited and the stored ugnetic energy is therefore not fully used. A circuit arrangement designed for the full use of the stored magnetic energy is characterized by star-connected stator windings in their power supply line genes are arranged in total to be operated switches, as well as connected in star, adjustable Resistors over short-circuit lines and short circuit switch Are each connected to the stator windings. Both circuit arrangements can continue to be designed so that the short-circuit switches are designed as triacs and, if necessary, in the voltage supply lines of the stator windings the triacs in the short-circuit lines controlling further triacs are provided.

Bei allen obengenannten Schaltungsanordnungen» die nicht mit Triacs ausgestattet sind, ist es zweckmäßig, wenn die gemeinsam zu betätigenden Schalter in den Spannungsversorgungsleitungen der Ständerwicklungen einerseits und die Kurzschlußschalter andererseits mechanisch starr und so mit einander gekoppelt sind, daß die Kurzschlußschalter geöffnet sind, wenn die Schalter in den Spannungsversorgungsleitungen der Ständerwicklungen geschlossen sind, und umgekehrt. With all of the above circuit arrangements »those not with triacs are equipped, it is useful if the switches to be operated together in the voltage supply lines of the stator windings on the one hand and the short-circuit switch on the other hand, mechanically rigid and coupled to one another in such a way that the short-circuit switches are open when the switches in the voltage supply lines of the stator windings are closed and vice versa.

Im folgenden sind die für die Durchführung des erf indungs gemäßen Verfahrens vorgeschlagenen Schaltungs anordnungen anhand von Abbildungen näher erläutert. The following are those for carrying out the invention Method proposed circuit arrangements explained in more detail with reference to illustrations.

Es zeigen: Abbildung 1: eine Schaltungsanordnung mit einer kurzgeschlossenen Ständerwicklung, Abbildung 2s eine Schaltungsanordnung mit drei kurzgeschlossenen Ständerwicklungen und Zusatzelementen für die Umkehr der Läuferdrehrichtung, Abbildung 3: eine Schaltungsanordnung mit einer kurzgeschlossenen Ständerwicklung sowie Triacs in der Kurzschlußleitung und in den Versorgungsleitungen, Abbildung 4t eine Schaltungsanordnung mit drei kurzgeschlossenen Ständerwicklungen sowie Triacs in den Kurzschluß leitungen und den Vers orgungs leitungen.They show: Figure 1: a circuit arrangement with a short-circuited Stator winding, Figure 2s a circuit arrangement with three short-circuited Stator windings and additional elements for reversing the direction of rotation of the rotor, Illustration 3: a circuit arrangement with a short-circuited stator winding and triacs in the short-circuit line and in the supply lines, Figure 4t shows a circuit arrangement with three short-circuited stator windings and triacs in the short-circuit lines and the supply lines.

Gleiche Bauelemente sind in allen Abbildungen mit denselben Bezugssymbolen versehen. Allen dargestellten Schalt tungsanordnungen gemeinsam sind die im Stern geschalteten drei Ständerwioklungen 1, 2 und 3, die über die Arbeitskontakte 8, 9, 10 eines zum An- und Abschalten des Motors dienenden Schutzes 7 und die Spannungsversorgungsleitungen 4, 5, 6 an die dreiphasige Vorsorgungsapannung gelegt werden können. The same components have the same reference symbols in all figures Mistake. Common to all circuit arrangements shown are those in the star switched three stator coils 1, 2 and 3, which via the working contacts 8, 9, 10 of a protection 7, which is used to switch the motor on and off, and the voltage supply lines 4, 5, 6 can be connected to the three-phase supply voltage.

In der Schaltungsanordnung der Abbildung 1 kann die Ständerwicklung 1 über die Kurzschlußleitung 11 mittels des Kurzschlußschalters 12 kurzgeschlossen werden. Der Kurzschlußschalter 12 ist mechanisch starr mit den gemeinsam zu betätigenden Arbeitskontakten 8, 9, 10 des Schützen 7 verbunden. In the circuit arrangement of Figure 1, the stator winding 1 short-circuited via the short-circuit line 11 by means of the short-circuit switch 12 will. The short-circuit switch 12 is mechanically rigid with the jointly operated Working contacts 8, 9, 10 of the contactor 7 connected.

Dies hat zur Folge, daß der Kurzschluß der Ständerwicklung 1 gleichzeitig mit dem Trennen der drei Ständerwicklungen von der Versorgungsspannung nach Abfallen des Schützes 7 hergestellt wird. Mit Hilfe des einstollbaren Widerstandes 13 kann die Höhe des Kurzschlußstromes variiert und damit die Stärke der Eremswirkung beeinflußt werden.This has the consequence that the short circuit of the stator winding 1 at the same time with the disconnection of the three stator windings from the supply voltage after dropping out of the contactor 7 is made. With the help of the stollable resistance 13 can the level of the short-circuit current varies and thus influences the strength of the braking effect will.

In der Schaltungsanordnung nach Abbildung 2 kennen alle drei Ständerwicklungen 1, 2, 9 gemeinsam kurzgeschlossen werden. Zusätzlich enthält die Schaltungsanordnung die Möglichkeit zur Umkehr der Drehrichtung des Läufers. Dazu dienen der Schütz 28 mit seinen Arbeitskontakten 25, 26, 27 in den Leitungen 29, 30, 31. Beim Umschalten von einem Schütz auf den anderen werden Je zwei Phasen vertauscht und so die Drehrichtung des umlaufenden Magnetfeldes sowie die Drehriohtung des Läufers umgekehrt. Diese Zusatzanordnung für die Umkehr der Läuferdrehrichtung kann in entßpreenender Weise auch bei allen anderen dargestellten Schaltungsanordnungen vorgesehen sein. In the circuit arrangement according to Figure 2, all three stator windings know 1, 2, 9 are short-circuited together. In addition, the circuit arrangement contains the possibility of reversing the direction of rotation of the rotor. The contactor is used for this 28 with its working contacts 25, 26, 27 in lines 29, 30, 31. When switching From one contactor to the other, two phases are swapped and so the direction of rotation of the rotating magnetic field and the rotation of the rotor reversed. These Additional arrangement for reversing the direction of rotation of the rotor can be used in a corresponding manner can also be provided in all other circuit arrangements shown.

In den Abbildungen 3 und 4 kann der Kurzschluß mit Hilfe von Triacs besonders schnell vorgenommen werden. In Figures 3 and 4, the short-circuit can be achieved with the help of triacs can be done particularly quickly.

Die bei Abbildung 3 in den Spannungsversorgungsleitungen 4, 5, 6 der Ständerwicklungen liegenden Triacs 32, 33, 3B sind bei Betrieb des Motors durchgesteuert. Soll der Motor abgeschaltet werden, so werden zunächst die drei Triacs gelöscht und die Ständerwicklungen so von der Versorgungsspannung getrennt. Gleichzeitig wird der Triac. 35 gezündet und die Ständerwicklung 1 somit über den einstellbaren Widerstand 13 kurzgeschlossen. sobald der Läufer zum Stillstand kommt, wird auch der Tr£a: 35 gelöscht und erst danach das Sohlltz 7 abgeschaltet. Auch beim Einschalten des Motors wird das Schütz 7 bereits vor dem Sanden der drei Triacs 32, 33, 34 eingeschaltet. Diese Verfahrensweise bietet den Vorteil der leistungslosen An- und Abschaltung des Motors und somit eine Verlängerung der Lebensdauer des SchUtzes. FUr den Bremsvorgang ist Jedoch entscheidend, d die Herstellung des Eurzschlusses mit Hilfe der Triacs wesentlich schneller vorgenommen werden kann als mit mechanisch zu betätigenden Schaltkontakten. The in Figure 3 in the power supply lines 4, 5, 6 Triacs 32, 33, 3B lying on the stator windings are switched through when the motor is in operation. If the motor is to be switched off, the three triacs are first deleted and the stator windings are thus separated from the supply voltage. Simultaneously becomes the triac. 35 ignited and the stator winding 1 thus over the adjustable Resistor 13 shorted. as soon as the runner comes to a standstill, so will the door: 35 deleted and only then switched off the floor 7. Even when switching on of the engine the contactor 7 already before the sanding of the three triacs 32, 33, 34 switched on. This procedure offers the advantage of the unpowered Switching on and off the motor and thus an extension of the service life of the contactor. For the braking process, however, it is crucial that the connection is made can be done much faster with the help of the triacs than with the mechanical one switch contacts to be operated.

In Abbildung 4 ist die Möglichkeit dargestellt, alle drei Ständerwicklungen analog zu Abbildung 3 mit Hilfe von Triacs 35, 36, 37 kurzzuschließen. Figure 4 shows the possibility of all three stator windings to be short-circuited analogously to Figure 3 with the help of triacs 35, 36, 37.

Die Schaltungsanordnungen der Abbildungen 1 und 3 können insoweit miteinander kombiniert werden, als der Kurzschlußschalter 12 der Abbildung 1 durch das Triac 35 der Abbildung 3 ersetzt werden kann. Auch dies bietet den Vorteil einer besonders schnellen Herstellung des Kurzschlusses. The circuit arrangements of Figures 1 and 3 can to this extent are combined with each other, as the short-circuit switch 12 of Figure 1 through the triac 35 of Figure 3 can be replaced. This also offers the advantage of a particularly quick creation of the short circuit.

Claims

Claims 1. A method for rapid braking of the short-circuit rotor an asynchronous motor, characterized in that immediately after separating the Stator windings from the supply voltage one or more stator windings short-circuited werden0 2. The method according to claim 1, characterized in that the currents induced in the short-circuited stator windings through in the short-circuit lines provided, adjustable resistances can be limited.

9. The method according to claim 2, characterized in that both the adjustable resistors lying in the short-circuit lines as well as the stator windings are held in the star.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that that the short circuits are produced by means of triacs located in the short-circuit lines which may be in the power supply lines of the stator windings Logging triacs can be controlled 5. Circuit arrangement for implementation the method according to claims 1 or 2, characterized by star-connected Stator windings (1, 2, 3) in their power supply lines (4, 5, 6) together to be operated switches (8, 9, 10) are arranged, as well as a short-circuit line (11), which is assigned to one of the stator windings (1), and in which a short-circuit switch (12) and an adjustable resistor (13) are provided.

6. Circuit arrangement for performing the method according to the claims 1 to 3, characterized by star-connected stator windings (1, 2, 3), switches to be operated jointly in their power supply lines (4, 5, 6) (8, 9, 10) are arranged, as well as star-connected, adjustable resistors (13, 14, 15) via short-circuit lines (16, 17, 18) and short-circuit switches (19, 20, 21) are each connected to the stator windings.

7. Circuit arrangement according to claim 5 or 6, for performing the Method according to Claim 4, characterized in that the short-circuit switches (13, 14, 15) designed as triacs (35, 36, 37) and optionally in the voltage supply lines of the stator windings additionally controlling the triacs in the trzsehlußlinien further triacs (32, 33 ,.

34) are provided.

8. Circuit arrangement according to claims 5 or 6, characterized in that that the jointly operated switch (8, 9, 10) in the voltage supply lines the stator windings on the one hand and the short-circuit switches (19, 20, 21) on the other mechanically rigid and are coupled to one another in such a way that the short-circuit switch is opened are when the switches in the voltage supply lines 16 of the stator windings are closed and vice versa.