DE2834257A1

DE2834257A1 - Mechanically coupled motor to measure async. machine slip - uses slip-ring voltage to give slip between rotor and stator

Info

Publication number: DE2834257A1
Application number: DE19782834257
Authority: DE
Inventors: Hans Lohest; Gerhard Dr Ing Dr Martens
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1978-08-04
Filing date: 1978-08-04
Publication date: 1980-02-21

Abstract

The system measures the slip between the rotor and stator fields of a loaded asynchronous machine. The rotor of a slip-ring motor (4) is mechanically coupled to that of the asynchronous machine (3) and the stator windings are connected in parallel. The slip-ring motor is connected to the three-phase rectifier (5) which delivers and d.c. voltage corresponding to the actual slip value. A controller (7) uses this to regulate the motor speed. A small slipring motor is used since it only delivers the measuring voltage and is otherwise unloaded.

Description

#Meßawerterfassung mittels Schleifringläufer-Motor"# Acquisition of measured values by means of a slip ring motor "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.The invention relates to a device of the preamble of the first claim specified type.

Um bei Asynchronmotoren den zwischen dem Drehfeld im Stator und im Rotor vorhandenen Schlupf zu erfassen, sind verschiedene Wege denkbar. Es kann beispielsweise die Drehzahl des Läufers gemessen werden und aus der den Statorwicklungen zugeleiteten Frequenz aufgrund der Anzahl der Pole der Maschine die synchrone Drehzahl ermittelt werden und sodann der Schlupf berechnet werden. Dies erfordert jedoch einen großen technischen Aufwand und ist zudem mit Fehlern behaftet, da die gewonnenen Meßwerte nicht direkt verarbeitet werden können.With asynchronous motors, in order to avoid the difference between the rotating field in the stator and in the Different ways are conceivable to detect the slip that is present in the rotor. It can for example the speed of the rotor can be measured and from that fed to the stator windings Frequency determines the synchronous speed based on the number of poles of the machine and then the slip can be calculated. However, this requires a large one technical effort and is also subject to errors, since the measured values obtained cannot be processed directly.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der bei Asynchronmotoren der Schlupf zwischen dem Statordrehfeld und dem Rotor zuverlässig erfaßt werden kann.The object of the invention is to provide a device with the slip between the stator rotating field and the rotor in asynchronous motors is reliable can be detected.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Kennzeichens des ersten Anspruchs gelöst.The object of the invention is achieved by the features of the label of the first claim solved.

Der Vorteil bei der Verwendung eines SchleifrinslEufer-Motors besteht darin, daß an den Schleifringen eine der Größe des Schlupfes proportionale Spannung abgegriffen werden kann.The advantage of using a SchleifrinslEufer motor is there in that on the slip rings a voltage proportional to the size of the slip can be tapped.

Damit ist der Schlupf fehlerfrei zu ermitteln. Ebenso entfällt dadurch der Aufwand für Differenzglieder, die üblicherweise verwendet werden müssen, um den Schlupf, d.h. die Differenz zwischen der Drehfeldfreguenz des Stators und der des Läufers, zu berechnen. Der nach der Erfindung gewonnene Wert kann sofort digital oder analog angezeigt werden.The slip can thus be determined without errors. This also eliminates the need the effort for differential terms that usually have to be used to the slip, i.e. the difference between the rotating field frequency of the stator and the of the runner. The value obtained according to the invention can immediately be digital or can be displayed in the same way.

Es ist aber auch möglich, ihn einer Regeleinrichtung vorzugeben, in der er mit einem vorcreaebenen Spannunqssollwert verglichen wird (Anspruch 2). Bei möglichen Abweichungen kann eine Korrektur des zu dem Asynchronmotor fließenden Ständerstrom vorgenommen werden, in dem das magnetische Feld des Motors verstärkt oder geschwächt wird und dadurch der Motor das Schlupfverhalten ändert.But it is also possible to specify it to a control device in which it is compared with a pre-creep voltage setpoint (claim 2). at possible deviations can be a correction of the flowing to the asynchronous motor Stator current can be made in which the magnetic field of the motor is strengthened or is weakened and the motor changes its slip behavior as a result.

Es ist offensichtlich, daß der Schleifrinqläufer-rlotor - da er nur eine MePspannuns abaeben muß - sehr klein ausgelegt werden kann, da er praktisch keine Leistung abgeben muß. Dadurch wird auch von dem Asynchronmotor nahezu keine Leistuna zum Betrieb dieses Meßmotors aDverlanst, so daß er bei einer Leistungsbilanz nicht ins Gewicht fällt.It is obvious that the grinding ring rotor - since it only a MePspannuns must abaeben - can be designed very small because it is practical does not have to give up any performance. As a result, there is almost no of the asynchronous motor Power to operate this measuring motor aDverlanst, so that it is at a power balance does not matter.

Es sei noch darauf hinqewiesen, daß auch ein Vergleich der Phasenlagen des Drehfeldes im Stator und im Rotor ebenso möglich ist wie die messung der Periodendauer. Desweiteren ist eine Vertauschung von Stator und Rotor möalich.It should also be pointed out that a comparison of the phase positions of the rotating field in the stator and in the rotor is just as possible as the measurement of the period duration. It is also possible to swap the stator and rotor.

Im folgenden wird die Vorrichtung und ihre Arbeitsweise anhand eines Beispiels näher erläutert.In the following the device and its mode of operation is based on a Example explained in more detail.

In der einzigen Abbildung ist schematisch die Steuerung eines Asynchronmotors mit Regelkreis nach der Frfindung wiedergegeben. Aus dem Versorgunasnetz 1, welches ein Dreiphasen-Drehstromnetz ist, wird ein Umrichter 2 versorgt.The single figure shows the control of an asynchronous motor reproduced with control loop after the discovery. From the supply network 1, which is a three-phase three-phase network, a converter 2 is supplied.

An dem Umrichter 2 ist der Asynchronmotor 3 angeschlossen.The asynchronous motor 3 is connected to the converter 2.

Der Umrichter 2 bewirkt, daß die von dem Versorgungsnetz 1 mit konstanter Frequenz angelieferte Spannung in eine mit einstellbarer Frequenz bereitgestellt wird. Zum Finstellen der Frequenz ist an dem Umrichter 2 der Stellmechanismus 8 angeordnet.The converter 2 causes that of the supply network 1 with constant Frequency supplied voltage provided in an adjustable frequency will. To adjust the frequency, the adjusting mechanism 8 is on the converter 2 arranged.

Mit dem Asynchronmotor 3 ist mechanisch und elektrisch der Schleifringläufer-Motor 4 verbunden. Hierbei sind die Läufer der beiden Motoren mechanisch über eine Welle verbunden, während beide Statorwicklungen parallelgeschaltet vom Umrichter 2 gespeist werden. Im Betrieb des Asynchronmotors 3 kann an den Schleifringen des Schleifrinalaufer-rlotors t ein Drehstrom abgegriffen werden, wenn zwischen den im Stator umlaufenden Drehfeld und dem im angetriebenen Läufer induzierten Drehfeld eine Umlaufdifferenz vorhanden ist.The asynchronous motor 3 is mechanically and electrically the slip ring motor 4 connected. The rotors of the two motors are mechanically connected to a shaft connected, while both stator windings connected in parallel are fed from the converter 2 will. When the asynchronous motor 3 is in operation, the slip rings of the slip ring runner t a three-phase current can be tapped when between the rotating field rotating in the stator and the rotating field induced in the driven rotor, there is a difference in rotation is.

Die abgeariffene Spannung an den Schleifringen ist proportional dieser Differenz, die dem Schlupf entspricht, d.h.The tapped voltage on the slip rings is proportional to this Difference corresponding to the slip, i.e.

ist der Schlupf beispielsweise Null, so liegt auch keine Spannung an den Schleifringen an.if the slip is zero, for example, there is also no voltage on the slip rings.

Asynchronmaschinen müssen einen Schlupf aufweisen, wenn an ihrer Welle ein Moment abgegriffen werden soll. Dieser Schlupf ist üblicherweise 1 % bis 3 % der synchronen Drehzahl, je nach Belastung. Im Betrieb des Asynchronmotors wird also immer eine Spannung an den Schleifringen des Schleifrinaläufer-Motors 4 abgegriffen werden können.Asynchronous machines must have a slip when on their shaft a moment should be tapped. This slip is usually 1% to 3% the synchronous speed, depending on the load. When the asynchronous motor is in operation so a voltage is always tapped on the slip rings of the slip ring rotor motor 4 can be.

Um einen Regelkreis aufzubauen, der den Schlupf des Asynchronmotors 3 überwacht, kann die an den Schleifringen anlieqende Drehspannunrr in eine Gleichspannung umgewandelt werden, oder einem Pulsformer zugeführt werden, damit die Regeleinrichtung sie verarbeiten kann.To build a control loop that controls the slip of the asynchronous motor 3 monitored, the three-phase voltage applied to the slip rings can be converted into a direct voltage be converted, or fed to a pulse shaper, so that the control device she can handle.

Dazu kann der Gleichrichter 5 dienen. Der Ausgang des Gleichrichters 5 liefert - von der Regeleinrichtung aus gesehen -den Istwert des Schlupf es. Diese Istwert-Spannung wird auf einen Summenpunkt geführt, wohin ebenfalls die von einem als Sollwertgeber arbeitenden Widerstand 6 abgegriffene Spannung geleitet wird. Der Regler 7 erfaßt den Sollwert und den Istwert. Bei einer Abweichung liefert er ein Signal in den Umrichter 2 derart, daß dessen Ausgangsspannung erhöht wird, wenn der Istwert kleiner als der Sollwert und dessen Ausgangsspannung erniedrigt wird, oder wenn der Istwert größer als der Sollwert ist. Dadurch ändert sich die Drehzahl des Asynchronmotors, so daP an den Schleifringen des Schleifringläufer-Motors 4 eine neue Spannung abqeqriffen werden kann.The rectifier 5 can be used for this purpose. The output of the rectifier 5 supplies - as seen from the control device - the actual value of the slip es. These The actual value voltage is fed to a summation point, where that of a as a setpoint generator working resistor 6 tapped voltage is passed. The controller 7 detects the setpoint and the Actual value. In the event of a discrepancy it supplies a signal to the converter 2 in such a way that its output voltage increases is when the actual value is less than the setpoint and its output voltage is reduced or if the actual value is greater than the setpoint. This changes the Speed of the asynchronous motor, so that the slip rings of the slip ring motor 4 a new voltage can be tapped.

Claims

Claims 1. Vorrichtunn for measuring the slip between the stator and rotor rotating field in asynchronous machines, characterized in that at the to measuring asynchronous machine (3) a grinding ring rotor (4) is arranged, whereby the stator windings of both machines (3, 4) are electrically connected in parallel and their rotors are mechanically coupled to one another.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the to the slip rings of the slip ring motor (4) tapped into a voltage known voltage regulating device (5, 6, 7) is passed, which with is electrically connected to the asynchronous motor.