DE589763C

DE589763C - Device for braking asynchronous machines

Info

Publication number: DE589763C
Application number: DES97870D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Bauer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-04-08
Filing date: 1931-04-08
Publication date: 1933-12-13

Description

Einrichtung. zum Bremsen von Asynchronmaschinen Bei Zentrifugenantrieben kommt es darauf an, die Zentrifuge möglichst schnell zum Stillstand zu bringen. Bisher verwendete man hierzu allgemein mechanische Bremsen. Bei der Größe der bewegten Massen sind die hierbei zu vernichtenden Energien außerordentlich groß, so daß die Bremsen: sich infolge der starken Wärme sehr schnell abnutzen. Da üblicherweise die Bremse bei. Zentrifugenantrieben unmittelbar unterhalb des Motors angeordnet ist, wirkt die auftretende Bremswärme ungünstig auf den Motor ein. Mit den sonst bekannten elektrischen Bremsungen, wie z. B. der Gegenstrombremsung, werden die Verluste zu groß, da hierbei die dem Netz entnommene Bremsenergie etwa gleich der dreifachen derjenigen Energie ist, die in den rotierenden Massen aufgespeichert ist.Furnishings. for braking asynchronous machines with centrifuge drives it is important to bring the centrifuge to a standstill as quickly as possible. So far, mechanical brakes have generally been used for this purpose. With the size of the moving The energies to be destroyed here are extremely large, so that the masses Braking: wear out very quickly as a result of the intense heat. Since usually the brake on. Centrifuge drives arranged directly below the motor the braking heat that occurs has an unfavorable effect on the motor. With the otherwise known electrical braking, such as. B. the countercurrent braking, the Losses too great, since the braking energy taken from the network is roughly the same as the triple that of the energy stored in the rotating masses is.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zum Bremsen der vom speisenden Netz abgetrennte Antriebsmotor dadurch als selbsterregter asynchroner Generator betrieben wird, daß eine parallel zu dem Motör geschaltete Kondensatorbatterie die Erregung .für den Asynchronmotor liefert. Das durch Selbsterregung erzeugte Feld induziert in der Ständerwicklung des Motors eine Spannung. Der Ständerstromkreis wird durch einen nach dem Abschalten des Motors vom Netz eingeschalteten Widerstand geschlossen, in dem die elektrische Energie vernichtet wird.These disadvantages are avoided according to the invention in that for Braking the drive motor, which is disconnected from the supply network, acts as a self-excited one asynchronous generator is operated that a connected in parallel to the Motör Capacitor battery supplies the excitation for the asynchronous motor. That through self-excitement The generated field induces a voltage in the stator winding of the motor. The stator circuit is activated by a resistor that is switched on after the motor has been switched off from the mains closed, in which the electrical energy is destroyed.

Die Größe der Selbsterregerspannung ist durch den Schnittpunkt der magnetischen Kennlinie mit der Kondensatorcharakteristik gegeben, wie aus Fig. i ersichtlich. k ist hierbei die Kondensatorcharakteristik, n1 und n2 die magnetischen Kennlinien des Motors bei verschiedenen Drehzahlen.The magnitude of the self-excitation voltage is through the intersection of the Magnetic characteristic given with the capacitor characteristic, as shown in Fig. i evident. Here k is the capacitor characteristic, n1 and n2 the magnetic ones Characteristic curves of the motor at different speeds.

Man kann bei Nenndrehzahlen des Motors ohne weiteres auf Spannungen, die 2o bis 40°/o über der Nennspannung liegen, kommen. Legt man nun in der in der Fig. 2 angedeuteten Weise einen -in Dreieck oder Stern geschalteten Widerstand i an den Ständer des Motors, so kann die Asynchronmaschine auf diesen Widerstand arbeiten, wobei sie gebremst wird. 3 ist die Kondensatorbatterie. Da die Spannung der Asynchronmaschine durch das Produkt von Feld und Drehzahl gegeben ist, nimmt die Klemmenspannung mit der Drehzahl ab. Von einer gewissen Drehzahl an wird die Erregung sogar völlig verschwinden und die generatorische Bremsung aufhören. Der Verlauf der Klemmenspannung in Abhängigkeit der Drehzahl ist in dem Diagramm Fig.3 angedeutet. Mit einer Kondensatorbatterie, welche die Blind- Leistung des Motors bei Vollast deckt, kann die Klemmenspannung bis zur halben Synchrondrehzahl des Motors aufrechterhalten werden. Bei geringeren Drehzahlen bricht die Spannung fast augenblicklich zusammen.At the nominal speed of the motor, one can easily access voltages, which are 2o to 40% above the nominal voltage come. If you now place in the Fig. 2 indicated way a -in triangle or star connected resistor i to the stator of the motor, so the asynchronous machine can work on this resistance, whereby it is braked. 3 is the capacitor bank. As the voltage of the asynchronous machine is given by the product of field and speed, the terminal voltage takes with it the speed. From a certain speed on, the excitement will even disappear completely and the regenerative braking stop. The course of the terminal voltage as a function of the speed is indicated in the diagram Fig.3. With a capacitor bank, which the blind Power of the engine at full load, the Terminal voltage can be maintained up to half the synchronous speed of the motor. At lower speeds, the voltage collapses almost instantly.

In manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, während der Bremsperiode den Widerstand im Ständerkreis zu verändern, und zwar bei Absinken der Drehzahl auf einen bestimmten Wert zu verringern. Um zu Beginn der Bremsperiode eine möglichst große Bremskraft zu erhalten, wird man die Kapazität der Batterie möglichst groß -wählen. Um trotzdem den Aufwand an den während des normalen Betriebes zur Leistungsfaktorverbesserung verwendeten Kondensatoren nicht übermäßig zu steigern, kann Sterndreieckumschaltung der Batterie durchgeführt werden. Für die Bremsperiode wird die Batterie in Dreieck geschaltet, -wogegen während des normalen Betriebes Sternschaltung angewendet ist. Da die Bremszeit im Vergleich zur übrigen Betriebszeit nur- kurz ist, ist die Überlastung in der Dreieckschaltung der Batterie zulässig.In some cases it will be useful during the braking period to change the resistance in the stator circuit when the speed drops to decrease to a certain value. In order to get one at the beginning of the braking period To get great braking power, the capacity of the battery will be as large as possible -Select. In order to avoid the effort to improve the power factor during normal operation not excessively increase the capacitors used, star-delta switching can the battery. For the braking period, the battery is in triangle switched, whereas star connection is used during normal operation. Since the braking time is only short compared to the rest of the operating time, there is an overload permissible in the delta connection of the battery.

In den meisten Industriebetrieben sind größtenteils mehrere Zentrifugen vorhanden; um die Anschaffungskosten gering zu halten, kann man auch für eine größere Anzahl Motoren einen gemeinsamen Bremskreis, der aus Kondensator und Widerstand besteht, vorsehen. Die Zentrifugen -werden in diesem Falle nacheinander auf den Bremskreis geschaltet und stillgesetzt. Diese in Fig. 4 dargestellte Anordnung hat den Vorteil, daß man mit einem geringen Aufwand an Kondensatoren auskommt und die durch Bremsung an zentraler Stelle erzeugten Wärmeverluste unter Umständen nutzbar verwerten kann.Most industrial plants have several centrifuges for the most part available; in order to keep the acquisition costs low, you can also buy a larger one Number of motors have a common brake circuit, which consists of a capacitor and a resistor exists, provide. In this case, the centrifuges are placed one after the other on the Brake circuit switched and stopped. This arrangement shown in FIG. 4 has the advantage that you get by with a low cost of capacitors and the Heat losses generated by braking at a central point may be usable under certain circumstances can utilize.

Ganz allgemein ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung insbesondere für Zentrifugenantriebe erhebliche Vorteile. Während des Betriebes deckt der Kondensator in bekannter Weise den Blindstrom des Motors. Der Antrieb arbeitet also mit gutem Leistungsfaktor. Beim Anlauf wird der Anlaufstrom herabgedrückt, und -während des Bremsens bringt der Kondensator die erfindungsgemäß erzielten Vorteile.In the device according to the invention, this results quite generally considerable advantages, especially for centrifuge drives. During operation the capacitor covers the reactive current of the motor in a known manner. The drive So works with a good power factor. When starting, the starting current is reduced, and during braking, the capacitor brings the advantages achieved according to the invention.

Die bei der Gegenstrombremsung im Motoranker zu vernichtende Leistung läßt sich in Abhängigkeit von der Drehzahl durch eine Gleichung folgender Form darstellen: Diese Kurve, die in Fig. 5 dargestellt ist, zeigt, daß, -wenn es gelingt, den Motor etwa bis zur halben Drehzahl durch Kondensatoren abzubremsen, die nunmehr noch zu vernichtende Verlustleistung v nur noch 33 % der Maximalleistung beträgt. Wenn es nur ge lingt, die Kondensatorbremsung bis auf 6o % der Nenndrehzahl durchzuführen, beträgt die im Rotor noch zu vernichtende Leistung noch etwa 43 °/" während bei einer Kondensatorbremsung bis 4o °/o die übrigbleibende Rotorleistung auf etwa 23 % zurückgeht. Aus diesen Zahlen erkennt man, daß es gar nicht notwendig ist, mit der Kondensatorbremsung bis zum Stillstand zu kommen, sondern daß man bereits ganz wesentliche Vorteile erhält, wenn man bis auf 6o °/o der Nenndrehzahl herunterkommen kann.The power to be destroyed during the countercurrent braking in the motor armature can be represented as a function of the speed by an equation of the following form: This curve, which is shown in FIG. 5, shows that if it is possible to brake the motor up to about half the speed by means of capacitors, the power loss v now still to be destroyed is only 33 % of the maximum power. If it is only possible to brake the capacitor down to 6o % of the nominal speed, the power to be destroyed in the rotor is still about 43%, while with a capacitor brake of up to 40% the remaining rotor power drops to about 23% Numbers show that it is not necessary to come to a standstill with the condenser braking, but that there are already substantial advantages if you can get down to 60% of the nominal speed.

Um den restlichen Teil der Bremsperiode ebenfalls ohne mechanische Bremseinrichtung zu ermöglichen, wird man von der Drehzahl an, bei der die Kondensatorbremsung versagt, auf Gegenstrombremsung oder ein anderes Bremssystem übergehen. Die Schaltung ist in der Fig. 6 dargestellt. Der Motorschalter 4 bekommt drei Stellungen: I. Anlauf und Betrieb, II. Generatorbremsung mit Selbsterregung, III. Drehfeldumkehr.For the remaining part of the braking period, also without mechanical To enable braking device, one is based on the speed at which the capacitor braking fails, switch to countercurrent braking or another braking system. The circuit is shown in FIG. The motor switch 4 has three positions: I. Start-up and operation, II. Generator braking with self-excitation, III. Rotating field reversal.

Selbstverständlich lassen sich diese Schaltungsänderungen besonders einfach und günstig durch Schütze herbeiführen.Of course, these circuit changes can be special easily and cheaply brought about by Sagittarius.

Bei der Gegenstrombremsung ist in bekannter Weise darauf zu achten, daß der Motor im Stillstand abgeschaltet wird, da er sonst mit umgekehrter Drehrichtung wieder hochläuft. Ein einfacher Drehrichtungsschalter kann hier ein unerwünschtes Hochlaufen verhindern.In the case of countercurrent braking, care must be taken in the known manner that that the motor is switched off at standstill, otherwise it will rotate in the opposite direction runs up again. A simple direction of rotation switch can be undesirable here Prevent run-up.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Device for braking asynchronous machines, especially for drives with large flywheels (centrifuges), characterized in that that the primary winding of the machine is disconnected from the mains during the braking period and with parallel connected Kon-. capacitors is connected to resistors, so that it works as a self-excited asynchronous generator. Device according to claim r, characterized in that the resistances correspond to the decrease in speed are changeable. 3. Device according to claim z, characterized in that the Capacitors - connected in delta during the braking period - while they are connected in star during normal operation and to improve the power factor to serve. 4. Device according to claim z, characterized in that for braking a large number of motors have a common braking circuit made up of capacitors and Resistances is provided. Device according to claim r, characterized in that that the braking only during part of the braking period by means of a generator Capacitors takes place, whereas the rest of the braking is done by countercurrent braking or another type of electrical or mechanical braking is carried out.