DE2855330A1

DE2855330A1 - Steuerungseinrichtung fuer en-aus- schalten und bremsung eines ds-asynchronmotors

Info

Publication number: DE2855330A1
Application number: DE19782855330
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Boeckeler; Eduard Ing Grad Kuntz; Horst Ing Grad Scholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1980-07-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für Ein-Aus-
Schalten und Bremsung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit schneller Schaltfolge entsprechend dem Oberbegriff des Pa--tentanspruchs 1, und zwar Ein-Aus-Schalten mittels zweier Thyristorschalter, die in zwei Drehstromphasenleitern ange ordnet sind, und Bremsung des Asynchronmotors mittels Gleichstrom, welche vinrichtung einen ersten Steuerungsteil zum Ein-Aus-Schalten und einen zweiten zur Bremsung des Motors enthält, sowie ferner einen ersten Schließerkontakt als Steuerbefehlsgeber für Ein-Aus-Schalten und einen zweiten Schließerkontakt als Steuerbefehlsgeber für die Bremsung des Asynchronmotors enthält, die gegenseitig verriegelt sind.
Eine derartige Einrichtung für Drehstrom-Asynchronmotorenmit Gleichstrombremsung ist im Prinzip bekannt, z.B. durch Garbe-Lahmeyer, "Handbuch" Grundlagen elektrischer Antriebe, S.234.
Durch die Druckschrift "Elektronische Bremsgeräte für Motoren", Herausgeber Industrial Elektronik Mintard GmbH + Co. KG Essen -Seite 5 Abbildung 2, ist eine derartige Einrichtung in den Einzelheiten und mehr speziell bekannt.
Dieser bekannten Einrichtung ist eine besondere Einheit, ein Stromversorgungsgleichrichter, für die Bremsung des Asynchronmotors zugeordnet. Der Stromversorgungsgleichrichter speist die Ständerwicklungen des DS-Asynchronmotors mit Gleichstrom ein und wird durch ein Bremsbefehlsignal mittels mechanischer Schütze eingeschaltet.
Mit der für die bekannte Steuerungeinrichtung verwendeten Gleichstrombremseinheit ist ein beträchtlicher Materialaufwand gegeben. Die Standzeit der Einrichtung ist verhältnismäßig gering, insbesondere wenn mechanische Schütze zum Ein-Aus-Schalten des Asynchronmotors dienen.
Durch DE-OS 20 16 124 ist ein Drehstrom-Vollwellenschalter mit Thyristorschaltern aus je zwei gegenparallelen Thyristoren bekannt, die ebenfalls nur in zwei Drehstromphasen liegen. Ein derartiger Drehstromschalter (in Sparschaltung mit nur zwei Thyristorschaltern) ist zum Schalten eines Drehstrom-Asynchronmotors vollauf geeignet. Gegenstand der oben genannten DE-OS jedoch ist ein Arbeitsverfahren zum Zu-und Abschalten eines Drehstrom-Vollwellenschalters, an dem ein Verbraucher über einen Dreiphasentransformator angeschlossen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungseinrichtung der eingangs angegebenen Art zum Schalten eines DS-Asynchronmotors mittels ebenfalls nur zwei Drehstromphasen zugeordneter Thyristorschalter zu schaffen, die auch zur Gleichstrombremsung des Asynchronmotors ohne den bekannten Aufwand einer besonderen Gleichstrombremseinheit eingerichtet und einsetzbar ist. Damit soll ein Drehstrom-Asynchronmotor, speziell ein Umwuchtmotor, mit schneller Ein-Aus-Schaltfolge betrieben werden können, wobei durch die Gleichstrombremsung die Auslaufzeit des Motors herabgesetzt werden soll, damit erhöhter Naschinendurchsatz erhalten wird.
Die oben dargelegte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Mittel und Merkmale.
Einer weiteren Ausbildung der Erfindung entsprechend ist nach Patentanspruch 2 und 3 der zweite Steuerungsteil entweder für eine gesteuerte Bremsung des Asynchronmotors ausgebildet oder es ist die Schließzeit des zweiten Schließerkontaktes und Steuerbefehlsgebers für die Motorbremsung festgelegt, so daß die Bremsung mit einer vorgegebenen Stromflußdauer des Bremsgleichstromes durchführbar ist, wenn das Auslaufmoment des Motors bekannt ist.
Mit der Steuerungseinrichtung gemäß der Erfinlung wird das Ein-Aus-Schalten der dreiphasigen Last des DS-Asynchronmotors mittels der zwei Thyristorschalter, die in zwei Drehstromphasen des Drehstromsystems liegen, solange durch den ersten Steuerungsteil gesteuert wie diesem der Steuerbefehl "Ein-" zugeführt ist. Auf den Steuerbefehl 11Bremsen" wird die Wegnahme der durch die Steuerungsteile erzeugten Steuerimpulse für die Thyristoren der Thyristorschalter bewirkt, so daß die Thyristorschalter gesperrt werden. Anschließend wird von den Tliyristorschaltern nur einer (Bremsthyristor) durch die zweite Steuereinheit gezündet und damit ein Bremsgleichstrom eingeschaltet, der so lange aufrechterhalten wird wie der Steuerbefehl "Bremsen" andauert.
Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind die Ausgänge des zweiten ßteuerungsteils wie die Ausgänge des ersten Steuerungsteils über galvanische Trennmittel mit den Steuerelektroden des iremsthyristors und des Freilaufthyristors verbunden. Ferner ist den zwei Steuerungsteilen sowie den als Steuerbefehlsgeber verwendeten Schließerkontakten eine Stromversorgungsquelle gemeinsam zugeordnet (Anspruch 5).
Zweckmäßig ist die Verwendung eines Stromversorgungsgleichrichters mit Dreiphaseneingang zum Anschluß an das Drehstromsystem, an dem üfber die erwähnten hyristorschalter die dreiphasige Motorlast (die Ständerwicklungen des Asynchronmotors) betrieben wird.
Es werden die durch die Erfindung erzielten Vorteile darin gesehen, daß eine Steuereinrichtung der eingangs angegebenen Art einfach zu realisieren und mit weniger Kosten als bisher erstellbar ist. Ferner ergibt sich durch die damit mögliche gesteuerte Motorbremsung und die Abbremsung des Auslaufmomentes ein hoher Maschinendurchsatz und durch die damit mögliche schnelle Stillsetzung des Motors auch mehr Sicherheit beim Auftreten von Betriebsstörungen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, das nachstehend beschrieben wird.
In der Zeichnung rechts in ein dreiphasiger, schaltbarer Betriebsstromkreis für einen Drehstrom-Asynchronmotor M wiedergegeben. Den Betriebsstromkreis bilden drei Phasenleiter L1 L2, B3, die an ein Drehstromsysten R, S, T angeschlossen sind und die die drei Drehstromphasen mit drei phasen-zugeordneten Ständerwicklungen W1, w2, w3 des Asynchronmotors M, die in Sternschaltung zusammengeaßt sind, verbinden. Von diesen ist Beispielsweise w2 und W3 ein Freilaufthyristor 7 zugeordnet, der mit dem Thyristorschalter 6 unmittelbar in Reihe liegt und zwar gegenpolar zum Thyristor 62. Die Phasenleiter sind im folgenden als die Drehstromphasen bezeichnet. In zwei von den drei Drehstromphasen L1, L2, L3 liegt je ein Thyristorschalter 5 und 6, bestehend aus zwei gegenparallelen Thyristoren 51, 52 bzw.
61, 62.
Dem Betriebsstromkreis ist eine Steuerungseinrichtung zugeordnet, die links in der Zeichnung wiedergegeben ist. Sie enthält zwei Steuerungsteile 2 und 3, ferner zwei diesen Steuerungsteilen vorgeordnete Steuerbefehlsgeber, die mechanische Schließerkontakte S1 und S2 sind. Der erste Steuerungsteil 2 steuert das Ein-Aus-Schalten mittels der Thyristorschalter 5 und 6, der zweite Steuerungsteil 3 steuert die Bremsung des Drehstrom-Asynchronmotors oder das Ein-Ausschalten des Thyristors 62.
Der erste Steuerungsteil 2 hat drei Ausgänge 21, 22, 23, welche einzeln mit den Steuerelektroden der Thyristoren 51, 52 und 61 verbunden sind. Der zweite Steuerungsteil 3 hat zwei Ausgänge (31, 32); diese sind getrennt mit den Steuerelektroden der hyristoren 62 und 7 verbunden. Die Ausgänge der zwei Steuerungsteile 2 und 3 sind sämtliche Steuerimpulsausgänge, die einzeln durch Übertrager 4 mit den Steuerelektroden der Thyristoren der Thyristorschalter verbunden sind. Der erste Steuerungsteil 2 hat einen Eingang und der zweite Steuerungsteil 3 hat zwei voneinander unabhängige Steuereingänge. Der Eingang von 2 ist mit dem ersten Schließerkontakt S1 unmittelbar verbunden, die Eingänge von 3 hingegen sind durch eine Verriegelungslogik 1 mit dem ersten und dem zweiten Schließerkontakt und S2 verbunden. Die Steuerbefehle der Schließerkontakte sind Gleichspannungssignale, die im Schließzustand erzeugt werden.
Steuerbefehle des ersten Kontaktes S1 sind dem Eingang des ersten Steuerungsteils 2 unmittelbar sowie auch den zwei Eingängen des zweiten Steuerungsteils 3 über die Verriegelungslogik 1 zugeführt. Desgleichen sind Steuerbefehle des zweiten Kontaktes S2 den Eingängen des zweiten Steuerungsteils über die Verriegelungslogik zugeführt. Zur Gleichstromversorung der zwei Steuerungsteile 2, 3 sowie für die Erzeugung der erwähnten Steuerbefehle ist diesen Teilen ein Stromversorgungsgleichrichter 8 gemeinsam zugeordnet. Dieser ist eingangsseitig an zwei Phasen des Drehstromsystems angeschlossen.
Der Betriebsstromkreis- des Asynchronmotors M ist vom Drehstromsystem abgeschaltet, wenn keiner von den Thyristoren der zwei Thyristorschalter angesteuert wird Dies ist der Fall, wenn keiner von den Kontakten S1 und S2 geschlossen ist. Durch Schließung des Schließerkontaktes S1 wird der Betriebsstrom für den Asynchronmotor eingeschaltet. Dabei wird, wie oben erläutert, der Steuerungsteil 2 direkt angesteuert, und der Steuerungsteil 3 wird über das Disjunktionsglied 1 mittelbar angesteuert. Solange die Steuerungsteile 2, 3 angesteuert 31 sind, werden an deren Ausgängen 21, 22, 23, zyklisch wiederholte Steuerimpulse in solcher Zeitfolge erzeugt, daß den Thyristoren 52, 51, 61 und 62 jeweils bei einem Polaritätswechsel einer verketeten Spannung des Drehstromsystenis R, S, g in die Vorwärtsrichtung ein Steuerimpuls zugeführt wird. Währenddessen kann in den drei Phasen des Petriebsstromkreises ein lückenfreier Arbeitsstrom fließen. Die Steuerimplszyklen werden unterbrochen, wenn der Schließerkontakt S1 geöffnet, der Steuerbefehl "Einschaltenl' also beendet wird. Dadurch werden die Thyristoren der Thyristorschalter 5 und 6 gesperrt.
Durch die Verknüpfung der Steuerbefehle mittels 1 ergibt sich, daß der Steuerbefehl für das Ein-Aus-Schalten vorrangig ausgeführt wird. Die Schließerkontakte S1 und S2 sind gegenseitig mechanisch verriegelt, damit die Thyristoren auch dann gesperrt werden, wenn während der Ansteuerung der Thyristoren und der Stromversorgung des Asynchronmotors der Steuerbefehl zur Bremsung des Motors durch den Kontakt S2 gegeben wird. Beim Steuerbefehl "Bremsen" werden dann für eine vorgesehene Bremszeit über die Logik 1 der Steuerungsteil 3 und durch diesen nur der Thyristor 62 des Thyristorschaltgliedes 6 und zugleich auch der Thyristor 7 angesteuert. Über die verketteten Ständerwicklungen w2 und w3 des Asynchronmotors M fließt nun ein Gleichstrom von der Drehstromphase S zur Phase T. Durch den Gleichstrom wird im Motor ein stationäres Magnetfeld erzeugt, durch das die noch fortdauernde Rotation des Motorankers begrenzt wird.
Die Bremsung des Motors kann dadurch vorgenommen werden, daß die Stromfließzeit des Gleichstromes nach Maßgabe des Motor-Auslaufmomentes und der Höhe des Gleichstromes vorgegeben wird. Dementsprechend ist die Schließzeit des Steuerbefehlsgebers und Schließerkontaktes S2 festzulegen.

Claims

"Steuerungseinrichtung für Ein-Aus-Schalten und Bremsung eines DS-Asynchronmotors" Patentansprüche 1. Einrichtung für Ein-Aus-Schalten eines Drehstromsynchronmotors mit schneller Schaltfolge mittels zweier Thyristorschalter, die in zwei Drehstromphasenleitern angeordnet sind, und zur Bremsung des Asynchronmotors mittels Gleichstrom, welche Einrichtung einen ersten Steuerungsteil zum Ein-Aus-Schalten und einen zweiten Steuerungsteil zur Bremsung des Motors enthalt se erner einen ersterl ochließerRontakt für Sin-Au-Schalten, und einen zweiten Sch.ließerkontakt für die Bremsung des Asynchronmotors enthält, die gegenseitig verriegeld sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (S1) und der zweite Schließerkontakt (S2) durch eine Verriegelungslogik (1) mit den Eingängen des zweiten Steuerungsteils 13) verbunden sind, welcher zwei voneinander unabhängige Eingänge und Ausgänge, die einander zugeordnet sind, hat, der erste Ausgang (31) des zweiten Steuerungsteils mit der Steuerelektrode eines Thyristors der zwei Thyris-torschalter (5, 6), der als Bremsthyristor arbeitet, und der zweite Ausgang (32) des Steuerungsteils 3) mit der Steuerelektrode eines Thyristors (7) verbun-71en ist, der mit dem Bremsthyri.stor gege!pjolar in Reihe liegt und z¢sei 2,tänterwicklungen des Drehstrom-Asynchronmotors als geschaltete Freilauf-Div-de (Freilaufthyristor) zugeordnet Rist, 2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der zweiLe Steuerung steil (3) ziir gesteuerten Breinsung des Asynchronmotors ausgebildet ist.

3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließzeit des Schließerkontaktes (S2) festgelegt ist 4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (31, 32) des zweiten Steuerungsteile (3) wie die Ausgänge (21, 22, 23) des ersten Steuerungsteils (2) über galvanische Trennmittel (4) mit den Steuerelektrodes des Bremsthyristors (62) und des Freilaufthyristors (7) verbunden sind 5. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerungsteilen (2, 3) und den Schließkontakten (S1, S2) eine Stromversorgungsquelle (8) gemeinsam zugeordnet ist.