DE659089C - Drehzahlueberwachungseinrichtung fuer Drehstrominduktionsmotoren - Google Patents

Description

Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung einer Drehzahlüberwachungseinrichtung für Drehstrominduktionsmotoren nach Patent 643 238.

Gegenstand des Hauptpatents, das sich auf die Drehzahlüberwachung von Motoren bezieht, die durch Gegenstrom gebremst werden, ist eine Einrichtung, bei der das Drehzahlüberwachungs- (Meß- oder Steuer-) Gerät von der Abweichung zwischen der Läuferspannung und einer konstanten Spannung gesteuert wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Überwachungsgerät auch beim Bremsen des Motors durch Gegenstrom und selbst beim Stillstand des Motors ebenso wie beim normalen Arbeitsbetrieb eine der Drehzahl des Motors entsprechende Meß- bzw. Steuerspannung aufweist. Die konstante Vergleichspannung'wird bei den im Hauptpatent beschriebenen Anordnungen beispielsweise dem Ständerkreis des Motors über Gleichrichter in Verbindung mit Belastungswiderständen entnommen, wobei der Gleichrichterstromkreis in gleicher Weise wie der läuferspannungsabhängige Stromkreis an je zwei Phasen der Drehstromwicklung angeschlossen ist.

Erfindungsgemäß erhält das Überwachungsgerät seine läuferseitige Vergleichspannung und, sofern die konstante Vergleichspannung einem Drehstromnetz, beispielsweise dem Ständerstromkreis des Motors, entnommen wird, auch diese Vergleichspannung über je drei Gleichrichter, insbesondere Trocken-■ gleichrichter, oder Gleichrichtergruppen, die drehstromseitig an je eine Phase der Dreh-Stromspannungsquelle (Läuferwicklung oder Netz) angeschlossen sind. Die zu einer Gleichrichteranordnung gehörenden drei Gleichrichter bzw. Gleichrichtergruppen können beispielsweise nach der bekannten dreiphasigen Mittelpunktgleichrichterschaltung oder auch nach der bekannten Graetzschaltung zusammengeschlossen werden.

Die Einrichtung nach der Erfindung bildet eine erhebliche Verbesserung der Über- 45' wachungseinrichtung nach dem Hauptpatent. Bei den in dem Hauptpatent angeführten Ausführungsbeispielen haben die beiden zu ver-

*) Von dem Fatentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: ^#

Dipl.-Ing. Walter Ottenberger in Berlin-Lankwitz,

Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka in Berlin-Siemensstadt, Otto Werner in Kleinmachnow und Dipl.-Ing. Heinrich Lüdeling in Berlin-Friedenau,

gleichenden Gleichspannungen, welche den an je zwei Drehstromphasen angeschlossenen Gleichrichtern entnommen werden, noch eine . hohe Oberwelligkeit. Selbst wenn zur Gleichrichtung Doppelweggleichrichtereinrichtungen verwendet werden, bleibt, wie rechnerische Überprüfungen erwiesen haben, immer noch eine natürliche Oberwelligkeit von annähernd 46⁰/₀ bestehen. Zur Beseitigung dieser hohen ίο Oberwelligkeit sind daher gewöhnlich umfangreiche zusätzliche Glättungseinrichtungen, bestehend aus Kondensatoren und Drosselspulen, erforderlich, durch welche die Anlage verwickelt und teuer wird. Bei der Ein-¹S richtung nach der Erfindung dagegen, bei welcher in den Stromkreisen der beiden Vergleichspannungen je drei Gleichrichter oder Gleichrichtergruppen vorgesehen sind, die an je "eine'Phase der Drehstromspannungsquelle

*° angeschlossen sind, ergibt sich selbst ohne Hinzufügung besonderer Glättungseinrichtungen bereits eine natürliche Oberwelligkeit des Gleichstromes von nur etwa 4 °/₀· Durch die Erfindung werden somit die in dem Hauptes patent beschriebenen Einrichtungen bei Voraussetzung gleicher Oberwelligkeit durch den Fortfall jeglicher Glättungseinrichtungen nicht nur wesentlich einfacher, sondern auch erheblich billiger.

Die weitere Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung wird in der Zeichnung an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.

In Fig. ι ist ein Drehstrominduktions-

motor ι ständersei tig an die drei Phasen R₁S und T eines Drehstromnetzes angeschlossen, während die drei Läuferwicklungen des Motors mit u, ν und w bezeichnet sind. Wurden die beiden miteinander zu vergleichenden Gleichspannungen, nämlich die gleichgerichtete, mit der Drehzahl veränderliche Läuferspannung einerseits und die gleichgerichtete, gleichbleibende Ständerspannung andererseits, unmittelbar gegeneinandergeschaltet, so wurden verschiedene Nachteile auftreten.

Bei Überwiegen einer der beiden Gleichspannungen gegenüber der anderen würde ein von der ersten Gleichspannung herrührender Strom durch den Gleichrichter .der zweiten Gleichspannung getrieben werden, der dem Gleichrichter entgegen seiner Durchlaßrichtung aufgedrückt und somit unübersehbare Spannungsverhältnisse hervorrufen würde. Außerdem würde infolge der gegenseitigen Ventilwirkung der gegeneinander geschalteten Gleichrichter immer nur ein dem Rückstrom eines einzigen Gleichrichters entsprechender Strom fließen, der für „die Meß- und Steuergeräte gewöhnlich nicht ausreicht. Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung werden daher die beiden zu vergleichenden Gleichspannungen über je einen Belastungswider- , stand 2 bzw. 3 geführt. Der Belastungswiderstand 2 liegt mit seinem mit -j- bezeichneten Ende über den Sternpunkt der drei Widerstände 4 an den drei Netzphasen R₁ S und T, während das mit — bezeichnete Ende des Belastungswiderstandes 2 über den Sternpunkt der drei Gleichrichter 5, zweckmäßig Trockengleichrichter, an verstellbare Anzapfkontakte der Widerstände 4 angeschlossen ist. Der Belastungswiderstand 3 dagegen ist über die in Graetzschaltung angeordneten Gleichrichter 6 an die Läuferwicklung u, v, w des Motors angeschlossen. Ferner sind die beiden mit + bezeichneten Enden der beiden Belastungswiderstände 2 und 3 miteinander verbunden. Die beiden Belastungswiderstände haben je einen Anzapfkontakt, die miteinander durch eine Ausgleichleitung verbunden sind. In diese Ausgleichleitung ist das Überwachungsgerät 7, beispielsweise ein Steuergerät, eingeschaltet. Sobald das Gleichgewicht der beiden über die Ausgleichleitung einander entgegengeschalteten Gleichspannungen gestört wird, fließt ein Ausgleichstrom durch das Überwachungsgerät 7. Bei einer derartigen Schaltung der zu vergleichenden Gleichspannungen über Belastungswiderstände kann die erwähnte gegenseitige Sperrung der Gleichrichter nicht eintreten.

Bei Belastung des Vergleichstromes mit dem Steuergerät wird infolge der zusätzlichen Spannungsabfälle in den Widerständen die zu überwachende Drehzahl nicht mehr eindeutig durch die resultierende Gleichspannung wiedergegeben, da die resultierende Spannung im oberen Bereich der Charakteristik nicht mehr im gleichen Maße mit der Drehzahl ansteigt. Zur Vermeidung dieses Nachteiles könnte man den unstetigen Teil der Charakteristik beispielsweise in Richtung nach den hohen Werten der Spannung bzw. Drehzahl durch entsprechende Bemessung der verschiedenen •Widerstände verschieben. Eine solche Verlagerung der Charakteristik bedingt aber eine vielfache Überbemessung der Gleichrichter, da diese dann wesentlich höhere Ströme führen müssen. Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung werden daher die beiden Gleichrichterkreise voneinander ge- no trennt ausgeführt. Ausführungsbeispiele einer solchen Schaltung sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt.

In Fig. 2 ist wiederum der Motor 1 ständerseitig an die drei Phasen R₁ S und T eines Drehstromnetzes angeschlossen, während die Läuferwicklungen mit u, ν und w bezeichnet sind. Das Überwachungsgerät 7 ist in diesem Falle mit zwei gegeneinander wirkenden Erregerwicklungen 8 und 9 versehen. Die Erregerwicklung 8 ist über die in Graetzschaltung angeordneten Gleichrichter 10 und über

' die Transformatoren 11. und 12 an die drei Phasen R, S und T des Drehstromnetzes angeschlossen, während die Erregerwicklung 9 über die ebenfalls in Graetzschaltung ange-⁵ ordneten Gleichrichter 13 an der Läuferwicklung u, v, w des Motors liegt. Durch die Transformatoren 11 und 12, welche zweckmäßig mit Anzapfungen versehen sind, wird die ständerseitige Gleichspannung der läuferseitigen Gleichspannung angepaßt, während durch einen im Stromkreis der läuferseitigen Gleichspannung angeordneten einstellbaren Widerstand 14 das gewünschte Verhältnis der in den beiden Erregerwicklungen 8 und 9

•5 wirksam magnetischen Kräfte genau eingeregelt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Alterungserscheinungen der Gleichrichter gelegentlich ein Nachregeln der Einstellung erfordern. Auch können die Gleichrichter durch die Trennung der beiden Gleichrichterkreise voneinander eindeutig für den Verbrauch des Überwachungsgerätes bemessen werden.

Fig. 3 zeigt gegenüber der Schaltung nach

«5 Fig. 2 eine etwas abweichende Schaltung der Erregerwicklungen des Überwachungsgerätes 7, während alle übrigen Teile der Einrichtung die in Fig. 2 gezeigte Schaltung beibehalten können und daher in Fig. 3 der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen sind.

In den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen sind ständerseitig und läuferseitig verschiedene Gleichrichteranordnungen gewählt; insbesondere sind keine-Transformatoren auf der Läuferseite. An sich ist es möglich, die beiden voneinander abweichenden Gleichrichterkreise der Ständer- und Läuferseite gegeneinander zu vertauschen oder auch gleichartig auszubilden.

Die Vermeidung von Transformatoren auf der Läuferseite hat aber folgende Vorteile: Die Spannung des Läuferkreises hat eine betriebsmäßig veränderliche Frequenz, so daß die Transformatoren mit Rücksicht auf die vorkommenden kleinen Frequenzen sehr groß bemessen werden müßten und daher unwirtschaftlich arbeiten würden. Auf der Ständerseite dagegen, deren Frequenz während des Betriebes unverändert bleibt, ist die Verwendung von Transformatoren nicht nur möglich, sondern bietet sogar Vorteile, da die Transformatoren nicht nur die Höhe der konstanten Gleichspannung an den läuferseitigen Spannungsbereich anpassen, sondern gleichzeitig auch zur Herabsetzung der an den Gleichrichterelementen wirksamen Spannungen benutzt werden können.' Je kleiner die Gleichrichterspannung ist, um so kleiner und billiger sind aber die Gleichrichter. Das Übersetzungsverhältnis der ständerseitigen Transformatoren wird daher zweckmäßig so gewählt, daß die von den Gleichrichtern gelieferte Gleichspannung unmittelbar, d. h. ohne Anwendung energievernichtender Vorschaltwiderstände, der für das Überwachungsgerät erforderlichen Vergleichspannung entspricht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach « Fig. 2 beispielsweise kann daher die in der Erregerspule 8 wirksame Spannung viel kleiner gewählt werden als die in der Erregerspule 9 wirksame Spannung. Aus den genannten Gründen wird auch der einstellbare Feinwi der stand 14 nicht im ständerseitigen, sondern im läuferseitigen Gleicli-, richterkreis angeordnet.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern daß diese in mannigfacher Weise abgewandelt werden können. So kann beispielsweise die konstante Vefgleichspannung unmittelbar einer Gleichstromquelle entnommen werden, so daß dann lediglich die läuferseitige Vergleichspannung über Gleichrichter gemäß der Schaltung nach der Erfindung gewonnen wird. £5 Ferner kann die Einrichtung nach der Erfindung, deren Vorteile bei Motoren mit Gegenstrombremsung besonders zur Geltung kommen, auch bei allen anderen Drehstromschleifringläufermotoren mit Vorteil verwendet werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Drehzahlüberwachungseinrichtung für Drehstrominduktionsmotoren, die durch Gegenstrom gebremst werden, mit einem von der Abweichung zwischen der Läuferspannung und einer konstanten Spannung abhängigen Meß- oder Steuergerät nach Patent 643 238, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsgerät seine läufer¹· seitige Vergleichspannung und, sofern die konstante Vergleichspannung einem Drehstromnetz, beispielsweise dem Ständerstromkreis des Motors, entnommen wird, auch diese über je eine dreiphasige Gleichrichter- (insbesondere Trockengleichrichter-) Anordnung erhält.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch ij dadurch gekennzeichnet, daß an die gleichstromseitigen Pole der jeweils zur Gleichrichtung einer Spannung dienenden drei Gleichrichter bzw. Gleichrichtergruppen ein Belastungswiderstand angeschlos-. sen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in dem Überwachungsgerät zu vergleichenden Gleichrichterkreise voneinander getrennt ausgeführt sind, wobei die beiden je in einen der Gleichrichterkreise eingefügten Erregerwicklungen des Über-

   wachungsgerätes gleichzeitig als Belastungswiderstand für die Gleichrichteranordnungen dienen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Änderung des Spannungsverhältnisses der beiden im Überwachungsgerät zu vergleichenden Spannungen dienenden Widerstände o. dgl. lediglich in dem läuferseitigen Gleichrichterkreis angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen