DE3014371C2

DE3014371C2 - Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors

Info

Publication number: DE3014371C2
Application number: DE19803014371
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Pilz Apparatebau & Co 7302 Ostfildern De GmbH
Current assignee: Pilz Apparatebau & Co 7302 Ostfildern De GmbH
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3014371A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors mitteis eines in wen'gstens eine Phase der Ständerwicklung eingespeisten Gleichstromes, der nach dem Stillstand des Motors abgeschaltet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-OS 25 45 766 ist eine derartige Bremsschaltung für Asynchronmaschinen bekannt. Diese Bremsschaltung enthält einen an das Drehstromnetz einphasig angeschlossenen Voilwellengleichrichter, dessen Ausgangsspannung über einen Schalter an eine Phase der Ständerwicklung der Asynchronmaschine anschaltbar ist. Mit dem Netzschalter der Asynchronmaschine ist ein Zeitkreis verbunden, duich den beim Abschalten der Netzspannung von der Asynchronmaschine der Schalter zwischen dem Vollwellengleichrichter und der entsprechenden Phase der Asynchronmaschine eingeschaltet wird. Beim Einschalten dieses Schalters wird in der entsprechenden Phase der Asynchronmaschine ein Bremsstrom erzeugt, der innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit den Anker bis zum Stillstand abbremst.

Dadurch wird verhindert, daß die Asynchronmaschine nach dem Abschalten der Stromversorgung aufgrund der gespeicherten kinetischen Energie noch verhältnismäßig lange ausläuft. Durch das Abbremsen wird zum einen eine Verringerung der Unfallgefahr und zum anderen, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, eine Verkürzung der Rüstzeit erzielt, weil eben nach einer kürzeren Zeit das Werkstück oder die Werkzeuge aus den zum Stillstand abgebremsten Teilen ausgespannt werden können.

Da andererseits der Bremsstrom üblicherweise oberhalb des Nennstroms der Asynchronmaschine liegt, muß dafür Sorge getragen werden, daß der Bremsstrom auch wirklich nur während der Bremszeit fließt und nicht etwa während der Stillstandszeit des Motors unnötig lange eingeschaltet bleibt, weil sonst eine Überhitzung der Wicklung auftritt und der Motor zerstört werden würde. Die Überhitzung der Wicklung wird bei eigenbelüfteten Motoren insbesondere durch den Wegfall der Lüftung begünstigt. Darüber hinaus tritt auch noch ein Anstieg des Bremsstroms beim Stillstand des Ankers auf.

Bei der bekannten Schaltung wird deshalb, über ein Zeitwerk gesteuert, der Bremsstrom durch die Phase der Asynchronmaschine abgeschaltet, wobei die Zeit, nach der der Bremsstrom abgeschaltet wird, größer sein muß als die Zeit, die zum Abbremsen der Asynchronmaschine erforderlich ist.

Hierbei kann die Zeitsteuerung jedoch nicht unterschiedliche Schwungmomente, die beispielsweise von unterschiedlichen Werkstücken oder unterschiedlichen Werkzeugen herrühren, berücksichtigen, sondern sie muß vielmehr entweder von Hand auf das jeweilige

Schwungmoment eingestellt oder für den ungünstigsten Fall, d.h. das größte möglicherweise auftretende Schwungmoment ausgelegt sein, womit bei kleineren Schwungmomenten unnötig lange der Bremsstrom fließt

Aus dem Aufsatz »Der neue ResonRnzbremswächter RBwI für läufergespeiste Drehstrom-Nebenschlußmotoren« in der Siemens Zeitschrift 1959, H. 4, S. 244 - 246, ist es bekannt, wie der Stillstand des Ankers eines derartigen Motors erkannt werden kann. Hierzu wird der Effekt ausgenutzt, daß die Frequenz der in der Ständerwicklung erzeugten EMK abhängig von der Drehzahl des Ankers ist Die Frequenz dieser Spannung ist im Stillstand gleich der Netzfrequenz und nimmt bis zum Synchronismus bis auf die Frequenz null ab.

Bei dem bekannten Resonanzbremswächter wird deshalb die Frequenz der Spannung in der Ständerwicklung mittels eines auf die Netzfrequenz abgestimmten Serienresonanzkreises ausgewertet, der beim Erreichen der Netzfrequenz ein Relais zum Anzie.^ven bringt, wodurch der Bremsstrom abgeschaltet wird.

Dieses Verfahren zur Stillstandserkennung ist nicht auf Asynchronmotoren übertragbar, weil sie keinen mit Netzspannung über Schleifringe gespeisten Anker aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Gleichstrombremsen einer Asynchronmaschine zu schaffen, bei dem ohne die Verwendung einer gesonderten Drehzahlmeßeinrichtung der Stillstand des Motors erkannt und der Bremsstrom des Motors abgeschaltet wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet, während die zur Durchführung geeignete Schaltung durch die Merkmale des Anspruches 7 gekennzeichnet ist.

Dadurch, daß der Signalverlauf an der Ständerwicklung überwacht und ein bei oder in der Nähe des Motorstillstands auftretendes niederfrequentes Signal ausgesiebt wird, ergibt sich der große Vorteil, daß das Verfahren zum Bremsen bei jedem handelsüblichen Asynchronmotor vorgesehen werden kann, ohne daß an diesem spezielle Änderungen erforderlich sind. Auch ergibt sich der Vorteil, bestehende, durch einen Asynchronmotor angetriebene Einrichtungen aufzurüsten und so entsprechend dem Verfahren bremsen zu können.

Der Asynchronmotor kann hierzu sowohl im Stern als auch im Dreieck geschaltet werden, wobei die Durchführung des Verfahrens besonders einfach wird, wenn das Signal an einer Phase der Ständerwicklung abgegriffen wird.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch, daß die zu filternde Spannung zum Abschalten des Bremsstromes an einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten Phase abgenommen oder der Bremsstrom überwacht wird.

Je nach dem, welche Einrichtungen von dem Motor angetrieben werden, kann es geschehen, daß der Motor nach dem Auftreten des niederfrequenten Signales noch eine gewisse Zeit ausläuft, wenn unmittelbar nach dem Auftreten des Signals der Bremsstrom abgeschaltet wird. In einem solchen Falle kann vorteilhafterweise der Bremsstrom nach dem Auftreten des Signals noch eine vorbestimmte Zeil eingeschaltet bleiben oder erst nach dem Verschwinden des Signales abgeschaltet werden.

Eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens enthält ein Filter, das an einen Wicklungsteil der Asynchronmaschine angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal einem Gleichrichter zugeführt wird, der seinerseits einen Komparator beaufschlagt. Der Komparator gibt beim Auftreten des niederfrequenten Signals am Eingang des Filters ein Schaltsignal ab, das im einfachsten Fall unmittelbar den Strom zum Bremsen des Asynchronmotors abschaltet

Falls bei dem Motorbetrieb zusätzliche extrem niederfrequente Störschwingungen zu erwarten sind, ist es zweckmäßig, das Filter als Bandpaß auszubilden, dessen Bandbreite zwischen 0,5 und 5 Hz liegt. Die Flankensteilheit sollte dann etwa 6 dB/Oktave betragen.

Wenn durch die den Bremsstrom schaltende Schalteinrichtung große Leistungen bzw. Ströme gesteuert werden, liegt zweckmäßigerweise das Schaltsignal des Komparators an einem Schaltertreiber, der seinerseits die Schalteinrichtung betätigt

Wenn durch den Asynchronmotor Einrichtungen angetrieben werden, die dafür sorgen, daß der Motor nach dem Auftreten des niederfrequenten Signales noch eine gewisse Zeit weiterläuft und somit der Bremsstrom zu früh abgeschaltet werden würde, liegt zweckmäßigerweise an dem Ausgang des Komparators eine Verzögerungseinrichtung, die das empfangene Schaltsignal nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit an die Schalteinrichtung weitergibt. Auch ist es möglich, die Verzögerungseinrichtung so auszubilden, daß die Weitergabe des Schaltsignales erst beim Verschwinden des niederfrequenten Signales am Eingang des Filters erfolgt.

Sehr einfach und kostengünstig ist die Schaltung dann aufzubauen, wenn als Filter bzw. Bandpaß ein aktives Filter verwendet wird, dem gegebenenfalls eine Begrenzerstufe vorgeschaltet ist, die auftretende Spannungsspitzen begrenzt und das Filter vor einer Zerstörung bewahrt.

Wenn unmittelbar nach dem Einschalten des Bremsstromes Störungen zu erwarten sind, die die Schaltung falsch steuern würden, kann sie einen Sperreingang aufweisen, über den sie bis kurz nach dem Einschalten des Bremsstromes sperrbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bremsen eines Asynchronmotors,

Fig. 2 ein Oszillogramm der Ausgangsspannung einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten Phase eines Asynchronmotors während des Bremsens,

F i g. 3 eine erfindungsgemäße Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 in einem Blockschaltbild,

Fig.4 die Schaltung nach Fig. 3 mit weiteren Einzelheiten und

F i g. 5 ein Logikschaltbild zur Verzögerung des Ausgangssignals des Komparators um eine feste vorbestimmte Zeit bzw. zur Verzögerung bis zum Abklingen des niederfreuenten Signals.

In F i g. 1 ist stark schematisiert eine Schaltung 1 zum Bremsen mit Gleichstrom eines Drehstromasynchronmotors gezeigt, von dem lediglich die drei Phasen seiner Ständerwicklung 2 veranschaulicht sind. Die drei Phasen der Ständerwicklung 2 sind im Dreieck geschaltet und liegen zwischen den Anschlußklemmen U, Vund VV. In die zwischen den Klemmen U und W liegende Phase wird über einen Schalter 3 ein Gleichstrom eingespeist, der beispielsweise über eine Einweggleichrichtung aus

der Netzspannung erzeugt wird. Hierzu ist ein Transformator 4 mit seiner Primärseite an ein Stromnetz 5 angeschlossen, während die Sekundärseite mit einem Anschluß unmittelbar an der Klemme (,'liegt und der andere Anschluß der Sekundärwicklung an der Anode einer Diode 6, deren Kathode mit dem Schalter 3 verbunden ist. Um die Bremswirkung durch den pulsierenden Gleichstrom zu verbessern und Überspannungen an der Diode 6 abzubauen, ist an die Klemme U die Anode einer weiteren Diode 7 angeschlossen, deren Kathode mit der Kathode der Diode 6 verbunden ist.

Das öffnen des Schalters 3 und damit die Unterbrechung des Bremsgleichstromes durch die zwischen den Klemmen U und W liegende Phase wird durch eine Schaltung 8 gesteuert, deren Eingangsanschlüsse 9 und 10 mit den Klemmen Wund '/verbunden sind.

Das Schließen des Schalters 3 und somit das Einschalten des Bremsgleichstromes durch die zwischen den Klemmen U und W liegende Phase erfolgt beispielsweise automatisch beim Abschalten der Wechselstromversorgung für die Ständerwicklung 2 der Drehstromasynchronmaschine, so daß der Bremsvorgang zwangsläufig eingeleitet wird. Das öffnen des Schalters 3 hingegen wird durch die Schaltung 8 gesteuert, die die Spannung an den Klemmen Wund V überwacht.

Es ist klar, daß anstelle des als mechanischen Schalter gezeichneten Schalters 3 auch elektronische Bauelemente oder Relais verwendet werden können. Der steuernde Einfluß der Schaltung 8 auf den Schalter 3 ist Jo deshalb auch als gestrichelte Linie 11 veranschaulicht und besteht beispielsweise bei einem Thyristor oder Triac als Schalter 3 aus einer elektrischen Verbindung. Der prinzipielle Spannungsvcrlauf, wie er zwischen den Klemmen V und W der Schaltung nach Fig. 1 auftritt, ist in Fig. 2 dargestellt. Der Spannungsverlauf setzt sich dabei im wesentlichen aus einer exponentiell abklingenden höherfrequenten Wechselspannung zusammen, die beim Einschalten der Bremse, d. h. dem Schließen des Schalters 3, einen Maximalwert aufweist ■"> und bis zum Stillstand des Motors auf einen Minimalwert abklingt. Die exponentiell abklingende höherfrequente Wechselspannung ergibt sich aufgrund des verwendeten, durch eine Einweggleichrichtung gewonnenen Gleichstromes und der Nutung des Ankers der « Asynchronmaschine.

In der Nähe des Stillstandes des Ankers der Asynchronmaschine, d. h. wenn die kinetische Energie fast völlig verzehrt ist, geht die exponentiell abklingende Wechselspannung hoher Frequenz in eine Wechselspannung mit verhältnismäßig sehr niedriger Frequenz und im vorliegenden Fall mit verhältnismäßig großer Amplitude über. Dieses niederfrequente Wechselspannungssignal, dem im Beispiel wieder Spannungsspitzen mit einer Wiederholrate von 50 Hz aufgrund der Einweggleichrichtung überlagert sind, klingt ebenfalls exponentiell ab.

Dieses niederfrequente Signal wird durch die Schaltung 8 nach F i g. 1 erkannt und steuert das Öffnen des Schalters 3 und folglich das Abschalten des Bremsgleichstromes, wodurch sichergestellt ist, daß der Bremsstrom nicht langer als unbedingt notwendig fließt. Es hat sich bei Messungen herausgestellt, daß bei großen Schwungmassen bzw. bei elastischen Getriebeelementen, die mit dem Asynchronmotor gekuppelt sind, das niederfrequente Signal zeitlich bereits so weit vor dem vollständigen Aufzehren der kinetischen Energie auftritt, daß die Schaltung den Bremsgleichstrom zu früh ausschaltet. In diesem Falle kann das öffnen des Schalters entweder um eine vorbestimmte Zeit oder solange verzögert werden, bis das niederfrequente Signal abgeklungen ist.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild für die Schaltung 8 zur Durchführung des Verfahrens zum Bremsen eines Asynchronmotors gezeigt, bei dem die Eingangsklemmen 9 und 10 mit einem Begrenzer 20 verbunden sind. An den Begrenzer 20 ist ein Bandpaß 21 angeschlossen, der ausgangsseitig einen Gleichrichter 22 beaufschlagt. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 22 wird in einen Verstärker 23 eingespeist, der seinerseits ausgangsseitig mit einem Komparator 24 verbunden ist. Je nach verwendetem Gleichrichter 22 kann, wenn die Gleichrichterschaltung selbst bereits verstärkend arbeitet, der Verstärker 23 entfallen.

Der Komparator 24 vergleicht das Ausgangssignal des Verstärkers 23 mit einer Referenzspannung Unrund gibt je nach der Relation zwischen den beiden Spannungen eines von zwei Ausgangssignalen ab, das entweder unmittelbar oder über eine Schaltverzögerung 25 in einen Schaltertreiber 26 eingespeist wird. Der Schaltertreiber 26 seinerseits steuert schließlich das öffnen des in F i g. 1 gezeigten Schalters 3.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die an sich bekannten Schaltelemente zum Trennen der Ständerwicklung von der Stromversorgung und dem Einschalten des Bremsgleichstromes nicht mit gezeichnet, sondern die Figuren sind auf die Darstellung derjenigen Bauelemente beschränkt, die zum Abschalten des Bremsgleichstromes gemäß dem Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors erforderlich sind.

Sobald der Asynchronmotor vom Netz getrennt ist, werden durch einen entsprechenden, nicht gezeigten Schalter die Eingangsanschlüsse 9 und 10 der Schaltung 8 mit einer der Phasen verbunden, so daß die in dieser Phase erzeugte EMK über den Begrenzer 20 dem Bandpaß 21 zugeführt wird. Es ist auch möglich, die Schaltung ständig angeschlossen zu lassen und über einen in F i g. 4 gezeigten Sperreingang zu sperren. Der Bandpaß 21 weist eine untere Grenzfrequenz von etwa 5 Hz bei einer Flankensteilheit von etwa 6 dB/Oktave auf, so daß die Ausgangsspannung des Bandpasses 21 bis zum Auftreten des niederfrequenten Signals, d. h. bezogen auf F i g. 2 bis zum Stillstand oder Faststillstand des Ankers praktisch null ist. Sobald die kinetische Energie des Ankers nahezu verzehrt ist, tritt das niederfrequente Signal auf, das durch den Bandpaß 21 gefiltert und durch den Gleichrichter 22 gleichgerichtet und den Verstärker 23 anschließend verstärkt wird. Das nunmehr bei diesem Drehimpuls des Ankers erhaltene Gicichsparir.ungssigna! wird ir. dem Komparator 24 mit der Referenzspannung (7_refverglichen.

Wenn der Komparator 24 so geschaltet ist, daß sein Ausgangssignal nach null geht, wenn die Eingangsspannung die Referenzspannung übersteigt, geht beim Vorliegen des niederfrequenten Signales an den Eingangsklemmen 9 und 10 das Ausgangssignal des Komparators 24 nach null und stößt hierdurch die Schaltverzögerung 25 an. Nach einer vorbestimmten Zeit gibt die Schaltverzögerung 25 an ihrem Ausgang einen Schaltimpuls ab, der den Schaltertreiber 26 steuert und zum Öffnen des Schalters 3 der Schaltung 1 nach F i g. 1 führt.

Der Begrenzer 20 enthält, wie F i g. 4 zeigt, einen an die Eingangsklemme 9 angeschlossenen Längswiderstand Ru der mit seinem anderen Ende mit zwei im Querzweig liegenden antiparallel geschalteten Dioden

Di und D2 verbunden ist, die mit ihrem freien Ende jeweils an die Eingangsklemme 10 angeschlossen sind. Zum Abblocken hochfrequenter Störsignale liegt zu den Dioden Di und Di noch ein Kondensator Q parallel.

An die Verbindung zwischen dem Längswiderstand R\ und den antiparallel geschalteten Dioden D\ und Lh ist der als aktives Filter aufgebaute Bandpaß 21 angeschlossen. Der Bandpaß 21 enthält eine Serienschaltung aus einem Widerstand R7 und einem Kondensator C3, die einenends an der Verbindung zwischen dem Längswiderstand R\ und den antiparallel geschalteten Dioden D\, D₂ des Begrenzers 20 und anderenends über einen weiteren Widerstand Ri an dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers IQ liegt. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers /Ο ist zur Unterdrückung von Störungen über einen Kondensator Q, mit dem nichtinvertierenden Eingang verbunden, der über eine Parallelschaltung aus einem Kondensator Q\ und einem Widerstand Ra mit der Eingangsklemme 10 verbunden ist. Hierbei dient der Kondensator C₅ ebenfalls der Störunterdrückung. Der Ausgang des Differenzverstärkers /Ci liegt über einen Widerstand Rs an dem nichtinvertierenden Eingang und über einen Kondensator Q, an dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers IQ; ferner führt ein Widerstand Ry von dem Ausgang des Differenzverstärkers /Ci zu der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator C3 und dem Widerstand R3 (die Stromversorgung des Differenzverstärkers /Ci sowie der weiteren aktiven Schaltelemente ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht veranschaulicht).

Der Ausgang des Differenzverstärkers /Ci liegt schließlich über einen Widerstand Ra und einen in Serie dazu liegenden Kondensator C? an der Eingangsklemme 10.

Die Arbeitsweise des den Bandpaß 21 bildenden aktiven Filters ist in der Zeitschrift »Elektronik«, Jahrgang 1975, Heft 7, Seite 46 ff. beschrieben, so daß sich eine Erläuterung der Arbeitsweise insoweit erübrigt. Die Mittenfrequenz /ö ergibt sich zu:

/0 -

InRC /1+2

und die Bandbreite zu:

Af =

wobei R=R₂ = R₇,C=C₃=Q,und Rf= Riist.

Der Ausgang des Differenzverstärkers /Ci liegt über eine Serienschaltung aus einem Widerstand Rg und einem der Aussiebung von Störungen dienenden Kondensator Q an der Eingangsklemme 10. Die Verbindung zwischen dem Widerstand A₈ und dem Kondensator G ist an den Eingang des Gleichrichters 22 angeschlossen, der das eingespeiste Wechselspannungssignal gleichrichtet und die gewonnene Gleichspannung verstärkt

Der Gleichrichter 22 enthält einen Differenzverstärker IC2, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand R₉ mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand Rg und dem Kondensator C₇ verbunden ist Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers IQ liegt über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand /?io und einem der Störunterdrückung dienenden Kondensator Ce an dem Eingangsanschluß 10. Für die eine Halbwelle des Eingangssignales erfolgt eine Gegenkopplung des Differenzverstärkers IC2 über eine an seinen Ausgang angeschlossene Serienschaltung aus einer Diode Ch und einem Widerstand /?u, die mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, während die andere Halbwelle über eine Serienschaltung aus einer Diode D4 und einem Widerstand Ri ₂ erfolgt, die ebenfalls zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers IC2 und dessen invertierenden Eingang liegt. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die Diode D3 mit ihrer Kathode und die Diode D4 mit ihrer Anode an dem Ausgang des Differenzverstärkers ICi angeschlossen ist. Die Verknüpfungsstelle zwischen dem Widerstand Rw und der Diode D3 speist über einen Widerstand Rn den invertierenden Eingang eines nachgeschalteten Differenzverstärkers IQ, der insgesamt als Summierer geschaltet ist. Die zweite der Ausgangsspannung von Rn hinzuzuaddierende Spannung wird an der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand Rs und dem Kondensator Q abgegriffen und über einen Widerstand Rn ebenfalls dem intervenierenden Eingang des Differenzverstärkers ICz zugeführt. Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers /C3 liegt zur Driftkompensation über einen Widerstand Rn an der Lingangsklemme 10, während die Gegenkopplung über einen entsprechend bemessenen Widerstand Rw erfolgt, der den Ausgang des Differenzverstärkers /C3 mit dem invertierenden Eingang verbindet

Die Dimensionierung und die Wirkungsweise dieses Vollwellengleichrichters ist beispielsweise bei U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 3. Auflage, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, Seite 262 ff. beschrieben.

Das Ausgangssignal des Gleichrichters 22 bzw. des Differenzverstärkers /C3 liegt über einen Längswiderstand Ru an einem Eingang des Komparators 24, der über einen Kondensator Q, mit der Eingangsklemme 10 verbunden ist und dessen anderer Eingang mit der Referenzspannung U_nt beaufschlagt ist. An der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator G und dem Widerstand Ru liegt ein Widerstand R\&, der anderenends an einem Sperreingang 30 liegt, über den zum Sperren der Schaltung 8 eine negative Spannung einspeisbar ist Die Referenzspannung i/rc/des Komparators 24 wird beispielsweise so eingestellt, daß das Ausgangssignal des Komparators den Pegel logisch Eins bzw. den Η-Pegel aufweist, wenn der Gleichrichter 22 kein .Ausgangssigna! abgibt, weil an den Eingangsklemmen 9 und 10 kein niederfrequentes Signal anliegt. Sobald in die Eingangsklemme 9 und 10 ein niederfrequentes Eingangssignal mit einer Frequenz zwischen 0,5 Hz und 5 Hz eingespeist wird, gibt der Gleichrichter 22 eine positive Spannung ab, so daß das Ausgangssignal des Komparators 24 auf den Pegel logisch Null bzw. den ί -Pegel umschaltet wenn gleichzeitig an dem Sperreingang 30 eine Spannung von 0 V anliegt. Rm und Ce bewirken zusammen eine Verzögerung der Freigabe, so daß Störungen unmittelbar nach dem Einschalten des Bremsstromes nicht dazu führen, daß der Komparator 24 umschaltet, da zunächst der Kondensator Q auf 0 V aufgeladen werden muß.

Zum Bremsen des Motors wird die Betriebswechselspannung abgeschaltet und der Bremsstrom eingeschaltet Gleichzeitig wird über den Eingang 30 die

Überwachungsschaltung 8 freigegeben und nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit, die sich aus der Zeitkonstanten durch den Widerstand Ru und dem Kondensator G ergibt, bereit. Wenn jetzt das niederfrequente Signal an den Eingangsanschlüssen 9 und 10 auftritt, wird es in dem Bandpaß 21 herausgefiltert und in dem Gleichrichter 22 gleichgerichtet und gegebenenfalls verstärkt. Das gleichgerichtete Signal lädt über den Widerstand R\? den Kondensator Gj auf. Verhältnismäßig schnell erreicht die Spannung an dem Kondensator C₉ einen Wert, so daß der Komparator umschaltet und so lange umgeschaltet bleibt, wie das niederfrequente Signal an den Eingangsanschlüssen 9, 10 anliegt. Wenn die Frequenz des niederfrequenten Signales relativ zu der Zeitkonslanten von Ru und Cg niedrig ist, können an dem Ausgang des Komparators 24 mehrere Impulse nacheinander auftreten.

Das so gewonnene Digitalsignal gelangt in den Schaltertreiber 26 (Fig.3), der von einem üblichen Aufbau ist und deswegen nicht weiter beschrieben zu werden braucht.

Abhängig, zu welchem Zeitpunkt nunmehr die Schaltung 8 den Bremsstrom tatsächlich abschalten soll, sind an den Komparator 24 unterschiedliche Verzögerungsschaltungen angeschlossen. Bei kleinen Motoren beispielsweise kann der Bremsstrom bereits beim Auftreten des niederfrequenten Signales abgeschaltet werden, da die restliche kinetische Energie, die sich durch eine Pendelbewegung des Ankers im Bremsfeld bemerkbar macht, durch die Lagerreibung gebremst wird. In diesem Falle ist keine Verzögerungsschaltung erforderlich.

Wenn dagegen der Bremsstrom nach einer festen vorbestimmten Zeit nach dem Auftreten des niederfrequenten Signales abgeschaltet werden soll, indem nach einer bestimmten Verzögerungszeit ein Impuls definierter Länge abgegeben werden soll, kann dem Komparator 24 eine Verzögerungsschaltung nachgeschaltet werden, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist.

Die Verzögerungsschaltung nach F i g. 5 enthält zwei nicht retriggerbare, über die negative Flanke getriggerte Monoflops, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung SN 74 121 erhältlich sind. Der invertierende Eingang des Monoflops MFi ist an dem Ausgang des Komparators 24 angeschlossen, während der Ausgang Q des Monoflops MFi an dem invertierenden Eingang des Monoflops MF₂ liegt An den Ausgängen Q bzw. ζϊ des Monoflops MF₂ ist der nachfolgende Schaltertreiber 26 angeschlossen. Die Zeitkonstante des Monoflops MFi entspricht der gewünschten Verzögerungszeit, während die Zeitkonstante des Monoflops MF₂ der gewünschter. Impulsbreite entspricht.

Sobald die Atsgangsspannung des Komparators 24 von dem Η-Pegel auf den L-Pegel umschaltet, triggert das erste Monoflop MFi, dessen Ausgang Q infolge des Eingangssignales den Zustand logisch Eins bzw. den Η-Pegel annimmt. Da das an den (^-Ausgang des Monoflops MFi angeschlossene Monoflop MF2 ebenfalls durch die negative Flanke getriggert wird, entsteht durch diesen Pegelübergang keine Änderung des Ausgangszustandes von MF₂. Erst wenn MFi nach einer vorbestimmten Zeit, die unabhängig von der Zahl der Eingangsimpulse ist, in den Zustand zurückkehrt, bei dem der Ausgang auf logisch Null liegt, wird das Monoflop MF₂ getriggert und gibt an dem Q- bzw. (^-Ausgang einen Impuls ab, der durch die Zeitkonstante bestimmt ist, die sich aus der äußeren Beschallung des Monoflops MF2 ergibt.

Es ist festgestellt worden, daß bei bestimmten Motoren an dem Ausgang des Komparators 24 mehrere Impulse nacheinander auftreten. Wenn hierbei der Schaltertreiber 26 lediglich durch das letzte Reehtecksignal des Komparators 24 ausgelöst werden soll, das praktisch der letzten Halbwelle des niederfrequenten Eingangssignales entspricht, kann für das Monoflop MFi ein retriggerbares Monoflop verwendet werden, das beispielsweise unter der Bezeichnung SN 74 122 erhältlich ist. Dieses Monoflop wird durch jede negative Flanke erneut getriggert. so daß die Verzögerungszeil

erst nach dem ^Auftreten der letzten negativen Flanke zum Tragen kommt.

Um mit einem derartigen Flipflop die gewünschte Verzögerung zu erreichen, wird die Zeitkonstante des Monoflops MFi so bemessen, daß es auch während der kurzen ins Positive gehenden Rechteckimpulse des Ausgangssignales des Komparators 24 beim Bremsen des obenerwähnten Motors getriggert bleibt. Damit wird an das Monoflop MF2 kein Impuls weitergeleitet und das Monoflop MF₂ nicht getriggert. Erst wenn die letzte negative Flanke des Ausgangssignals des Komparators 24 aufgetreten ist, was gleichbedeutend ist mit der letzten Halbschwingung des niederfrequenten Signales, kippt nach der vorbestimmten Zeit das Monoflop MFi in den Ruhezustand zurück und gibt einen Impuls mit einer negativen Flanke an das Monoflop MF₂ ab, das daraufhin das Steuersignal für den Schaltertreiber 26 liefert.

Die letztgenannte Variante der Schaltverzögerung 25 weist den Vorteil auf, daß auch unter ungünstigen Verhältnissen, bei denen der Komparator mehrere Impulse abgibt, keine lange, fest vorgegebene Verzögerungszeit für den Schaltimpuls eingestellt werden muß,

*o die für die ungünstigste Belastung des Asynchronmotors bemessen ist. Vielmehr bleibt bei dieser Variante der Bremsstrom so lange eingeschaltet, wie auch das niederfrequente Signal an den Eingangsklemmen 9 und 10 ansteht, was darauf hinweist, daß sich der Anker noch bewegt.

Das Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors kann auch bei Zweiphasenasynchronmotoren und bei Asynchronmotoren mit Hilfswicklung verwendet werden.

Anstatt die Spannung an einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten Teilwicklung des Asynchronmotors zu überwachen, kann auch der in die Wicklung 2 eingespeiste Bremsstrom zur Überwachung herangezogen werden, bei dem eine niederfrequente Stromänderung zu beobachten ist, wenn die kinetische Energie des Ankers nahezu vollständig verzehrt ist. Hierzu ist es beispielsweise möglich, in dem Bremsstromkreis einen kleinen Widerstand einzuschalten, an dem eine dem Bremsstrom proportionale Spannung abfällt Die Überwachungsschaltung 8 wird in diesem Falle mit ihren Eingangsklemmen 9 und 10 parallel zu dem im Bremsstromkreis liegenden Widerstand geschaltet

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bremsen eines Asynchronmotors mittels eines in wenigstens eine Phase der Ständerwicklung eingespeisten Gleichstromes, der nach dem Stillstand des Motors abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverlauf an der Ständerwicklung überwacht und ein beim oder in der Nähe des Motorstillstandes auftretendes niederfrequentes Signal ausgesiebt wird, durch das gesteuert der eingespeiste Bremsstrom abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverlauf an einer Phase der Ständerwicklung überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an einer nicht mit dem Bremsstrom beaufschlagten Phase für die Überwachung abgegriffen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsstrom auf das Auftreten des niederfrequenten Signals überwacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsstrom nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Auftreten des niederfrequenten Signals ausgeschaltet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsstrom nach dem Verschwinden des niederfrequenten Signals abgeschaltet wird.

7. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit einem Wicklungsteil der Asynchronmaschine verbundenes Filter (21) enthält, dessen Ausgangssignal einem Gleichrichter (22) zugeführt wird, an den ausgangsseitig ein Komparator (24) angeschlossen ist, und daß der Komparator (24) beim Auftreten des niederfrequenten Signals an dem Eingang des Filters (21) ein Schaltsignal abgibt, das eine den Strom zum Bremsen des Asynchronmotors ein- bzw. ausschaltende Schalteinrichtung (3,26) steuert.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen des Asynchronmotors im Stern geschaltet sind.

9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen des Asynchronmotors im Dreieck geschaltet sind.

10. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltsignal einem Schaltertreiber (26) zugeführt wird, der die Schalteinrichtung (3) betätigt.

11. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Komparator (24) und der Schalteinrichtung (3,26) eine Schaltverzögerung (25) liegt, die das empfangene Schaltsignal nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit an die Schalteinrichtung (3,26) weitergibt.

12. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filte. ein Bandpaß (21) ist.

13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß (21) eine Bandbreite von 0,5 Hz bis 5 Hz aufweist.

14. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß (21) eine Flankensteilheit von 6 dB/Oktave aufweist.

15. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter als aktives Filter aufgebaut ist.

16. Schaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß dem Filter ein Begrenzer (20) vorgeschaltet ist, der die an dem Wicklungsteil abgegriffenen Signale auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.

17. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sperreingang (30) aufweist, über den sie bis kurz nach dem Einschalten des Bremsstromes sperrbar ist.