DE485328C

DE485328C - Lowering brake circuit for three-phase series collector motor

Info

Publication number: DE485328C
Application number: DES74192D
Authority: DE
Inventors: Louis Weiler
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-04-21
Filing date: 1926-04-21
Publication date: 1929-10-30

Description

Senkbremsschaltung für Drehstrom-Reihenschluß-Kollektormotor Die Anwendung von Reihenschluß-Kollektormotoren im Hebezeuggebiet ist bekannt. Es ist schon vorgeschlagen worden, beim Heben von Lasten den Ständer des Motors mit seinen drei Phasen an das Netz zu legen, und zwar so, -daß der Drehsinn des Ständerfeldes und der des Läufers übereinstimmen (motorischer Drehsinn). Die Drehzahl wird dabei durch Bürstenverschiebung entgegen dem Motordrehsinn geregelt. Zum Senken wird durch Vertauschen zweier Netzanschlüsse der Drehsinn des Ständerdrehfeldes mit Rücksicht auf die Stromwendung gegenüber der Hubschaltung umgekehrt. Das im Kollektormotor erzeugte elektrische Drehmoment soll dadurch auch beim Senken der Last im Hubsinn wirken und nur durch Bürstenverschiebung so weit -geschwächt werden, saß die am Kranhaken hängende Last den Läufer in der Senkrichtung durchzieht (generatorischer Drehsinn).Lowering brake circuit for three-phase series collector motor The application of series collector motors in the hoist area is known. It's already suggested When lifting loads, the stator of the motor with its three phases is connected to the To lay the net in such a way that the direction of rotation of the stator field and that of the rotor match (motorized sense of rotation). The speed is determined by moving the brush regulated against the direction of rotation of the motor. For lowering, you swap two mains connections the direction of rotation of the stator rotating field with regard to the commutation opposite the lift circuit reversed. The electrical torque generated in the commutator motor should therefore also act in the lifting direction when lowering the load and only by moving the brush are weakened so far, the load hanging on the crane hook sat the runner in the Lowering direction pulls through (regenerative direction of rotation).

Bei dieser Schaltung ergeben sich Regelkurven, die in Abb. z in Anhängigkeit von der Bürstenverschiebung, -die in elektrischen Graden angegeben ist, dargestellt sind. Auf der Hubseite im Quadranten a genügen diese allen billigen Ansprüchen, und die Regelung ist genau so gut wie beim Gleichstrommotor mit Hauptstromwicklung. Die Regelkurven der Senkseite im Quadranten b ergeben sich beim Senken mit Kraft, die im Quadranten c beim Senken mit Gegenstrom und verlaufen ziemlich steil, so daß die Gefahr besteht, daß große Lasten bei zu starker Auslage der Steuerhebel zu schnell gesenkt werden. Ferner ist die Möglichkeit vorhanden, daß infolge des zum Senken eingeschalteten Hub.drehsinnes die leichte Last oder der leere Haken gehoben statt gesenkt wird. Für eine einwandfreie Senkschaltung ist aber-zu fordern, daß die Regelkurven weniger steil verlaufen, ähnlich wie bei Verwendung von Gleichstrommotoren oder wie bei der Leonardschaltung, und daß die Drehrichtung des Motors in einer Senkschaltstellung unabhängig von der Größe der Last bestimmt ist.This circuit results in control curves, which are shown in Fig. Z as a function of the brush displacement, which is given in electrical degrees are. On the hub side in quadrant a, these meet all cheap requirements, and the regulation is just as good as with the direct current motor with main current winding. The control curves of the lowering side in quadrant b result when lowering with force, those in quadrant c when lowering with countercurrent and are quite steep, see above that there is a risk of large loads if the control lever is too large be lowered too quickly. There is also the possibility that as a result of the the light load or the empty hook in the direction of rotation for lowering is raised instead of lowered. For a perfect lowering circuit, however, it is necessary to that the control curves are less steep, similar to the use of DC motors or as with the Leonard circuit, and that the direction of rotation of the motor in one Lower switch position is determined regardless of the size of the load.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Senken Widerstände in an sich bekannter Weise parallel zum Läuferkreis geschaltet werden und die Drehzahlregelung durch Bürstenverschiebung für den Hubdrehsinn erfolgt. Der Reihenschluß-Kollektormotor zeigt beim Einschalten der Widerstände parallel zum Läuferkreis, je nach der Größe des Widerstandes, einen ähnlichen Drehzahlverlauf wie ein Drehstromasynchronmotor, d. h. der Reihenschluß-Kollektormotor wird im angetriebenen Zustand durch die Last (generatorischer Drehsinn) mit übersynchroner Drehzahl laufen. Um aber auch untersynchrone Drehzahlen zu erreichen, muß das Ständerdrelifeld im Senksinne rotieren und die 'Bürsten` für den Hubdrehsinn verschoben werden. Der Motor wird also gewissermaßen zu einem Doppelmotor, bei dem ein Teil seiner Wicklung als Reihenschluß-Kollektor und der andere Teil als Asynchroninotor wirkt. Aus Abb. 2 sind die flachverlaufenden Regelkurven der Senkseite nach der Erfindung in den Quadranten b und c ersichtlich, wobei die Drehzahl in Abhängigkeit vom Motordrehmoment bei bestimmten Bürstenverschiebungswinkeln angegeben ist. Die Winkel sind als negativ bezeichnet, wenn sich die im Motor erzeugten Asynchron- und Reihenschluß-Kollektordrehmomente subtrahieren, dagegen positiv bezeichnet, wenn sich die beiden Drehmomente addieren.According to the invention this is achieved in that resistors for lowering be connected in a manner known per se in parallel to the rotor circuit and the speed control by shifting the brush for the direction of stroke rotation. The series connection collector motor shows when switching on the resistors parallel to the rotor circuit, depending on the size the resistance, a speed curve similar to that of a three-phase asynchronous motor, d. H. the series collector motor is driven by the load (regenerative sense of rotation) run at oversynchronous speed. But also to subsynchronous To achieve speeds, the Ständerdrelifeld must rotate in the lowering direction and the '' Brushes`` can be moved for the direction of stroke rotation. So in a sense, the engine becomes to a double motor with part of its winding as a series collector and the other part acts as an asynchronous motor. From Fig. 2 are the flat ones Control curves of the sink side according to the invention can be seen in quadrants b and c, where the speed as a function of the motor torque at certain brush displacement angles is specified. The angles are said to be negative if those generated in the engine Subtract asynchronous and series connection commutator torques, on the other hand denoted as positive, when the two torques add up.

Dabei können :bei Verwendung eines festen und eines beweglichen Bürstensatzes die Widerstände zwischen einer festen und der in der Phasenfolge nächsten beweglichen Bürste liegen oder auch die festen Bürsten über Widerstände kurzgeschlossen sein. Eine derartige Verwendung von Widerständen ist auch bei Vorhandensein nur eines Bürstensatzes möglich. Die Widerstände können regelbar gemacht und für die .ganze Maschine beispielsweise in -Form eines Anlassers zu-,samm,2ngefaßt sein. Falls die Maschine Schleifringe im Läufer' besitzt, können die Widerstände an diese angelegt werden.The following can be used: when using a fixed and a movable set of brushes the resistances between a fixed one and the next movable one in the phase sequence Brush or the fixed brushes can be short-circuited via resistors. Such a use of resistors is also in the presence of only one Brush set possible. The resistances can be made adjustable and for the whole Machine, for example, in the form of a starter, collectively, be grasped. if the Machine has slip rings in the rotor, the resistors can be applied to them will.

In Abb. 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.In Fig. 3 and 4 embodiments according to the invention are shown.

Abb. 3 zeigt, daß der Ständer i i des Motors über einen ,Transformator 12 mit dein Läufer 13 verbunden ist. Ein fester Bürstensatz 14 und ein beweglicher Bürstensatz 15 sind durch verstellbare Widerstände 16 und Schalter 17 miteinander verbunden. Der bewegliche Bürstensatz ist beispielsweise über Zahnräder i8 mit Hilfe einer Handverstellung i9 drehbar.Fig. 3 shows that the stator i i of the motor via a transformer 12 is connected to your runner 13. A fixed brush set 14 and a movable one Brush set 15 are interconnected by adjustable resistors 16 and switches 17 tied together. The moving brush set is for example using gears i8 a manual adjustment i9 rotatable.

In Abb. 4 ist nur der feste Bürstensatz 14 durch verstellbare Widerstände i6 und Schalter 17 kurzgeschlossen.In Fig. 4 only the fixed brush set 14 is through adjustable resistors i6 and switch 17 shorted.

In Abb. 5 ist ein Einphasenkollektormotor dargestellt. Der feste Bürstensatz wird dabei durch einen verstellbaren Widerstand kurzgeschlossen.In Fig. 5 a single-phase collector motor is shown. The fixed brush set is short-circuited by an adjustable resistor.

Abb. 6 zeigt einen Kollektor mit doppeltem Bürstensatz, bei :dem der feste Bürstensatz 14 sich innen befindet, der bewegliche Bürstensatz 15 außen. Je ein Paar von :dem festen und beweglichen Bürstensatz ist durch die ' Transformatorspule 20 verbunden. Eine feste Bürste und eine in der Phasenfolge nächste bewegliche Bürste sind über den verstellbaren Widerstand 16 und den Schalter 17 verbunden.Fig. 6 shows a collector with a double set of brushes, in which: the fixed set of brushes 14 is on the inside, the movable set of brushes 1 5 on the outside. One pair each of: the fixed and movable brush sets are connected by the transformer coil 20. A fixed brush and a next movable brush in the phase sequence are connected via the adjustable resistor 16 and the switch 17.

An Hand der Abb.6 bis ii soll nun die Wirkungsweise der Läuferwiderstände gezeigt werden. Nach Abb. 6 liegt der Ständer des Motors am Netz, und zwar so, daß das Ständerdrehfeld mit dem Drehsinn des Läufers in generatorischem Zustand übereinstimmt, wie durch die Pfeile angedeutet. Die festen und beweglichen Bürsten befinden sich dabei auf derselben Kollektorlamelle, so daß über je zwei Bürsten die Transformatorphasen kurzgeschlossen sind. Nach der Theorie kann dabei der Motor kein Drehmoment (Abb. 7) entwickeln, .und die Drehzahl ist gleich Null. Schaltet man nun die zwischen den festen und -den in der Phasenfolge nächsten beweglichen Bürsten liegendenWiderstände 16 ein (Abb.&), so läuft der Motor trotz unverschobener Bürstenverstellung an und verhält sich bezüglich Drehmoment .und Drehzahl wie ein Asynchronmotor mit Schleifringen in seiner Widerstandsanlaßschaltung (Asynchrondrehmoment A).The mode of operation of the rotor resistors should now be illustrated using Figures 6 to ii to be shown. According to Fig. 6, the stator of the motor is on the network, in such a way that the stator rotating field corresponds to the direction of rotation of the rotor in the regenerative state, as indicated by the arrows. The fixed and moving brushes are located at the same time on the same collector lamella, so that the transformer phases via two brushes each are short-circuited. According to the theory, the motor cannot produce any torque (Fig. 7) develop, .and the speed is zero. If you now switch between the fixed resistors and the movable brushes closest in the phase sequence 16 on (Fig. &), The motor will start despite the unshifted brush adjustment and behaves like an asynchronous motor with slip rings in terms of torque and speed in its resistance starting circuit (asynchronous torque A).

Werden bei .nicht eingeschalteten Widerständen 16 die Bürsten 15 verschoben, so ergibt sich ein Bild, wie es Abb. 9 zeigt (Reihenschlußdrehmoment R). - Sind dagegen die Widerstände eingeschaltet :und es werden zusätzlich die Bürsten 15 verschoben, wie es in Abb. io und ii :gezeigt ist, so entsteht ein Summendrehmoment (Wirkdrehmoment 0), das sich je nach der Bürstenverschiebung entweder durch Subtraktion der beiden Drehmomente R und A nach Abb. io oder durch Addition der beiden Momente R und A nach Abb. i i erzielt. Die sich einstellenden Drehzahlen sind also sowohl von der Einstellung der Ohmschen Widerstände als auch der Bürstenverschiebung abhängig und von Null bis zu einer Höchstdrehzahl regelbar. Daraus ergibt sich, daß die derartig durchgebildete Steuerungsich sowohl als Bremsschaltung als ,auch für Kraftschaltung eignet, ohne :daß ein kritischer Drehzahlenbereich und eine Umschaltung des Motors, also eine Freifallstellung, vorhanden ist.If the brushes 15 are moved when the resistors 16 are not switched on, the result is a picture as shown in Fig. 9 (series torque R). - Are on the other hand, the resistors are switched on: and the brushes 15 are also moved, As shown in Fig. io and ii: there is a total torque (effective torque 0), which can be obtained either by subtracting the two, depending on the brush displacement Torques R and A according to Fig. Io or by adding the two torques R and A achieved according to Fig. i i. The resulting speeds are therefore both of the Adjustment of the ohmic resistances as well as the brush displacement dependent and adjustable from zero to a maximum speed. It follows that the such well-trained control as a brake circuit as well as for power circuit suitable without: a critical speed range and a switchover of the motor, thus a free fall position is available.

Wenn, wie in Abb. 6 ,dargestellt, die Wider- i stände eingeschaltet und die Bürsten um i2o° verschoben sind, so ist .der Widerstand kurzgeschlossen, und der Motor würde in generatorischem Zustand in dieser Stellung durchgehen. Diese beim generatorischen Zustand j unerwünschte Stellung wird dadurch verhindert, :daß eine Bürstenverschiebung um 12o° durch Anschläge oder Verriegelung .der Bürstenbrücke o.,dgl. nicht möglich ist.If, as shown in Fig. 6, the resistors are switched on and the brushes are shifted by i2o °, the resistor is short-circuited, and the motor would run away in this position in a regenerative state. These in the regenerative state j undesired position is prevented by: that a brush shift of 12o ° by means of stops or locking of the brush bridge o., like. not possible.

Sind dagegen, wie in Abb.4 und 5, die i festen Bürsten durch die Widerstände kurzgeschlossen, so ist ein Durchgehendes Motors ausgeschlossen. Es kann deshalbdiese Schaltung auch vorteilhaft dazu verwendet werden, um den Motor selbsttätig gegen zu hohe i Drehzahlen zu schützen, indem in Abhängigkeit von der Läuferspannung, dem Läuferstrom oder durch einen Fliehkraftschalter diese Widerstandsschaltung durch ein Schütz ,herbeigeführt wird.On the other hand, as in Figures 4 and 5, the i fixed brushes through the resistors short-circuited, a continuous motor is excluded. It can therefore do this Circuit can also be used advantageously to counteract the motor automatically To protect too high i speeds by, depending on the rotor voltage, the rotor current or by a centrifugal switch this resistance circuit by a contactor.

Aus den Ausführungen zu Abb. io und i i geht hervor, daß zur Erreichung der Drehzahl Null der .bewegliche Bürstensatz so weit verschoben werden kann, daß sich beide Drehmomente (nämlich das durch den verstellbaren Widerstand erzeugte A und das durch die Bürstenverschiebung R erzielte) im Gleichgewicht halten. Soll sich also in generatorischem Zustand die Drehzahl Null einstellen, so muß der bewegliche Bürstensatz am Verschiebesektor für motorischen Zustand unter einen bestimmten Winkel gegenüber :der neutralen Lage stehen. Nimmt man dann diese Stellung als Nullstellung an, so ergibt sich für die eine Drehrichtung beim motorischen Zustand eine Beschränkung des Regulierbereichs für kleinere Drehmomente.From the comments on Fig. Io and i i it can be seen that to achieve the speed zero the .mobile brush set can be shifted so far that both torques (namely that generated by the adjustable resistance Keep A and the one achieved by the brush displacement R) in balance. Intended to So if the speed is set to zero in the regenerative state, the movable one must Brush set on the shifting sector for motorized state under a certain angle opposite: stand in the neutral position. If you then take this position as the zero position on, there is a restriction for one direction of rotation in the motorized state the regulation range for smaller torques.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, verwendet man eine Schlitzsteuerung, wie sie in Abb. 12 dargestellt ist. Der Schlitz 21 dient für den motorischen Zustand des Reihenschlußmotors, der Schlitz 22 für den generatorischen Zustand des Motors. Bei Bewegung der verstellbaren Bürsten durch den die Schlitze 21 und 22 verbindenden Schlitz 23 ist,der Motor vom Netz abgeschaltet. Demnach sind für den motorischen Zustand des Reihenschlußmotor s und für den generatorischen Zustand des keihenschlußmotors zwei verschiedene Nullstellungen vorhanden. Dadurch erreicht man, daß die kleineren Drehmornente für den motorischen Zustand ausnutzbar sind und trotzdem für den genoratorischem Zustand nicht verlorengehen. Es ist auch möglich, den Schlitz 21 oberhalb der gestrichelten Linie für genoratorischen und unterhalb -dieser für den motorischen Zustand und den Schlitz 22 im umgekehrten Sinne zu ,benutzen.To avoid this disadvantage, a slot control is used, as shown in Fig. 12. The slot 21 is used for the motor state of the series motor, the slot 22 for the regenerative state of the motor. When moving the adjustable brush through the slots 21 and 22 connecting Slot 23 is switched off, the motor from the mains. Accordingly, are for the motor State of the series-wound motor and for the regenerative state of the series-wound motor two different zero positions available. In this way one achieves that the smaller ones Torques can be used for the motor state and nevertheless for the generator state State not to be lost. It is also possible, the slot 21 above the dashed Line for noratory and below -this for the motor state and the slot 22 in the opposite direction to use.

Auf elektrischem Wege kann man die volle Ausnutzung des Regelbereichs dadurch erreichen, -daß man die Bürstenschlüsse an den Tran.sformatorphasen zyklisch vertauscht, so daß trotz der gegenüber dem motorischen Zustand entgegengesetzen Bürstenverschiebung ,der gleiche Richtungssinn des Drehmomentes erhalten bleibt.The full utilization of the control range can be achieved electrically thereby achieve -that you cycle the brush connections to the transformer phases interchanged so that in spite of the opposite to the motor state Brush displacement, the same sense of direction of the torque is retained.

Es hat sich aber auch gezeigt, daß beim Regulieren des Motors durch Bürstenverschiebung und Verändern der Widerstände im Läuferkreis die Stromaufnahme des Motors etwas höher ist als die normale. Da jedoch im generatorischen Zustand nur ein Teil der Leistung des Motors benötigt wird, so kann die Stromaufnahme durch Vorschaltwiderstän.de zwischen Netz und Motor herabgesetzt werden. Es ist auch weiterhin möglich, gleichzeitig mit dem Verschieben der Bürsten die Widerstände im Läuferkreis -und die Vorschaltwiderstände gleichzeitig einzustellen oder zu verstellen. Ebenso ist natürlich eine voneinander unabhängige Regelung ;denkbar.But it has also been shown that when regulating the motor by Brush displacement and changing the resistances in the rotor circuit the current consumption of the engine is slightly higher than the normal. Since, however, in the regenerative state only part of the engine's power is required, so the current consumption can be reduced Vorschaltwiderstän.de between the mains and the motor can be reduced. It continues to be possible, the resistors in the rotor circuit at the same time as the brushes are moved -and to set or adjust the series resistors at the same time. as well is of course an independent regulation; conceivable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Senlubrake circuit for a three-phase series collector motor, characterized in that when the rotating field revolves in the lowering direction, the rotor circle is closed via resistors between the brushes and the individual lowering stages can be obtained in that the machine by shifting the brushes one of the intended load movement is given opposite motor torque, which is at most equal to the load torque, increased by that due to the parallel resistances motor torque generated to the rotor.

2. Lowering brake circuit according to claim i, characterized characterized in that when using a fixed and a movable brush set the resistance between a fixed one and the next movable one in the phase sequence Brush lies.

3. lowering brake circuit according to claim i, characterized in that when using a fixed and a movable brush set, only the fixed brush set is short-circuited via resistors. d ..

Lowering brake circuit according to claims i to 3, characterized .that the resistors, for example, in the form of a starter are summarized.

5. lowering brake circuit according to claim i to q., Characterized in that that the full control range when the resistor is switched on by cyclical swapping the brush connections remain.

6. lowering brake circuit according to claim i to 5, characterized in that when regulating the motor in the noratory state by moving the brushes, the resistors in the rotor circuit and at the same time .the series resistors are switched on or adjusted.