DE2652217B2

DE2652217B2 - Anordnung mit einer Teilwicklungsschaltung zum Verändern des Drehmomentes einer Asynchronmaschine

Info

Publication number: DE2652217B2
Application number: DE2652217A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg Auinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1976-11-16
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE2652217C3; FR2371088B1; BE860860A; NO141531B; NO141531C; NO773810L; DE2652217A1; FR2371088A1; GB1587919A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Teilwicklungsschaltung zum Verändern des Drehmomentes einer Asynchronmaschine, bei der an das Netz ⁿ anschaltbare, fest miteinander verbundene Wicklungsteile sowie zusätzliche, gesondert parallel schaltbare Wicklungsteile vorgesehen sind, die einseitig mit den netzseitigen Enden der anderen Wicklungsteile fest verbunden sind. ^w

Solche Teilwicklungsschaltungen sind aus »Die Wicklungen elektrischer Maschinen« von Sequenz, 3. Band »Wechselstromsonderwicklungen«, Springer-Verlag Wien (1954), Seiten 359 bis 364 für das Anlassen eines Asynchronmotors bekannt. Beim Anlauf- ⁴"⁾ Vorgang des Asynchronmotors sind dabei die in fester Sternschaltung an das Netz gelegten Wicklungsteile allein wirksam. Erst nach dem Hochlauf des Asynchronmotors werden die zusätzlichen Wicklungsteile dem erstgenannten durch Schalter in Sternschaltung ^r'^l> voll parallel geschaltet. Dabei ergeben sich im Momentenverlauf durch Oberwellen bedingte Sattelmomente, die ein Hängenbleiben des Asynchronmotors bei gewissen Drehzahlen unterhalb der Nenndrehzahl zur Folge haben können. Eine Steuerung des Dreh- ^v> momentes während des Anlaufvorganges und im Dauerbetrieb ist hierbei weder vorgesehen noch möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Drehmoment einer Asynchronmaschine stufenlos t>o steuern zu können, um sowohl einen Sanftanlauf mit konstanten und über dem Nennmoment liegenden Drehmoment zu ermöglichen, als auch während des Dauerbetriebes eine stufenlose Drehmomenteinstellung vornehmen zu können, wobei die aus der Strom- <>5 und Spannungsbelastung der Schaltmittel resultierende Dimensionierungsleistung nur einen Bruchteil der Maschinenleistung betragen soll.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die zusätzlichen Wicklungsteile über lediglich für den in ihnen fließenden Strom ausgelegte stufenlos steuerbare Halbleiterventilanordnungen mit einem Mittelpunktsleiter verbunden sind.

Im Vergleich mit bekannten, z. B. in den »AEG-Mitteilungen« 54 (1964) Heft 1/2, Seiten 126 ff. beschriebenen Schaltungen zur stufenlosen Drehzahl- und Drehmomentsteuerung von Asynchronmotoren mit Schleifringläufern durch antiparallelgeschaltete Thyristoren im Ständerkreis unterliegen hier die Thyristoren nicht der vollen Spannungsbeanspruchung und müssep auch nicht für die volle Maschinenleistung dimensioniert werden.

Bei Asynchronmotoren mit Käfigläufern zum Antrieb schwerer Lasten, insbesondere von Förderbändern, ist es vorteilhaft, die Größenverhältnisse der dauernd eingeschalteten und der zusätzlichen parallelgeschalteten Wicklungsteile so zu wählen, daß das Drehmoment während des Hochlaufs im Bereich von etwa Nennmoment bis etwa l,3fachen Nennmoment konstantgehalten werden kann und auch beim Durchlauf durch das Kippmoment der letztgenannte Momentenwert nicht überschritten wird.

Die Wicklungsteile können hierzu beispielsweise bei einer opoligen Asynchronmaschine im Verhältnis 3 : 3,4 : 2 oder 5 : 1 aufgeteilt sein. Bei gleich großen Wicklungsteilen hat z. B. beim Anlaufvorgang die Ständerimpedanz den doppelten Wert wie bei Normalbetrieb mit Nennmoment. Die Ausnutzung der Asynchronmaschine im Nennbetrieb mit solchen Ständerwicklungen bleibt praktisch unverändert.

Durch stufenlose Parallelschaltung der zusätzlichen Wicklungsteile ist eine stufenlose Steuerung des Drehmomentes möglich, wobei die antiparallelen Halbleiterventile der Halbleiterventilanordnungen entweder

a) einer Anschnittsteuerung unterliegen, bei der sie während einer bestimmten Dauer in jeder Halbperiode stromdurchlässig sind,

b) einer periodischen Steuerung unterliegen, bei der sie während einer bestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Perioden voll stromdurchlässig und danach während einer bestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Perioden stromsperrend sind,

c) in allen Strängen einer gleichen symmetrischen oder einer unsymmetrischen Steuerung unterliegen, und/oder jeweils

d) symmetrisch oder unsymmetrisch für die positiven und negativen Halbwellen gesteuert werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Teilwicklungsschaltung nach der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltung mit gemeinsam steuerbaren Halbleiterventilanordnungen,

Fig. 2 eine Schaltung mit gesondert steuerbaren Halbleiterventilanordnungen,

Fig. 3 den Drehmomentverlauf mit und ohne steuerbare Wicklungsteile.

In jedem Fall sind Wicklungsteile A einerseits an ein Netz N angeschlossen und andererseits miteinander fest in Stern geschaltet. Gesonderte Wicklungsteile B sind einerseits ebenfalls mit dem Netz verbunden, mit ihren anderen Enden aber über jeweils eine steuerbare Halbleitenentilanordnung K₁, K₂, K₃, bestehend aus antiparalldgeschalteten und zumindest in

einem Zweig mit steuerbaren Halbleiterventilen, wie Dioden, Thyristoren, Transistoren oder dergleichen, geführt. Sie können für alle drei Stränge in gleicher Weise von einer gemeinsamen Steuervorrichtung ST stufenlos vom stromsperrenden in den voll stromdurchlässigen Zustand gesteuert werden. Da die Halbleiterventile betriebsmäßig stets auf dem Potential des Mittelpunktleiters M₁ liegen, sind sie nur für die inneren Spannungsabfälle der Maschine zu bemessen, die etwa eine Zehnerpotenz kleiner sind ais die Klemmenspannung. Da sie außerdem nur vom Strom der Wicklungsteile B durchflossen werden, beträgt ihre Dimensionierungsleistung vielfach nur etwa 5% der Maschinenleistung.

Durch entsprechende gerneinsame Steuerung da Halbleiterventilaiiordnungen V₁, V„ V_y kann bei stromlosen Wicklungsteilen B das Drehmoment nach Kennlinie I der Fig. 3 oder bei voll stromdurchlässigen Wicklungsteilen B das höhere Drehmoment nach Kennlinie II erhalten werden. Bei teildurchlässig ausgesteuerten Halbleiterventilanordnungeii kann jeder Zwischenwert im schraffierten Bereich erreicht werden. Der Momentenunterschied zwischen den Kennlinien II und 1 hängt vom Aufteilungsverhältnis der Wicklungsteile A : B ab.

Bei der Schaltung nach Fig. 2, bei der übereinstimmende Teile mit Fig. 1 die gleichen Bezugs/eichen haben, ist jede Halbleiterventilanordnung V₁, V,. l·', von einer gesonderten Steuervorrichtung .VT, < .S"/',, .VT₃ für sich steuerbar.

So kann das in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Brenismoment durch eine Steuerung nach der vorerwähnten Möglichkeit d) dadurch erreicht werden, daß alle positiven Halbwellen gesperrt und alle negativen Halbwellen voll (z. B. über eine ungesäuerte Diode) oder teilweise durchgelassen werden. Durch diese unsymmetrische Steuerung fließen in den Wicklungsteilen B pulsierende Gleichströme. Wenn die Gleichstromkomponenten aller Stränge gleich groß sind und gleiche Richtung haben (Nullsystem), entsteht ein relativ schwaches Bremsmoment von dreifacher Polzahl. Wenn dagegen nicht alle Gleichstromkomponenten die gleiche Richtung haben, entstehen wesentlich stärkere Bremsmomente von einfacher Polzahl.

Insbesondere bei den symmetrisch gesteuerten Schaltungen nach der Erfindung kann auch die in Fig. 2 strichpunktiert dargestellte Verbindung zu einem gemeinsamen Sternpunkt der Wicklungsteile A und B mit dem Mitlelpunktsleiter M_p vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung mit einer Teilwicklungsschaltung zum Verändern des Drehmomentes einer Asynchronmaschine, bei der an das Netz anschaltbare, fest miteinander verbundene Wicklungsteile sowie zusätzliche, gesondert parallel schaltbare Wicklungsteile vorgesehen sind, die einseitig mit den netzseitigen Enden der anderen Wicklungsteile fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Wicklungsteile (B) über lediglich für den in ihnen fließenden Strom ausgelegte stufenlos steuerbare Halbleiterventilanordnungen (K₁, K₂, K₃) mit einem Mittelpunktsleiter (M,) verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Halbleiterventilanordnungen ( K₁, K₂, K₃) aus aniiparallelen steuerbaien Halbleiterventilen besteht und jeder Halbleiterventilanordnung eine gesonderte Steuervorrichtung (ST₁, ST₂, ST₃) zugeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Verbindungspunkt der Wicklungsteile (A) ständig mit dem Mittelpunktsleiter (M_p) verbunden ist.