DE686403C

DE686403C - Starting and regulating control for several squirrel cage motors

Info

Publication number: DE686403C
Application number: DE1935A0075650
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Peucker
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-03-24
Filing date: 1935-03-24
Publication date: 1940-01-10

Description

Es ist bekannt, zum Anlassen eines Kurzschlußläufermotors einen ■ als Periodenumformer arbeitenden Asynchronmotor zu verwenden, der zunächst unbelastet bis zur , synchronen Drehzahl hochgefahren und dessen Drehzahl nach Zuschaltung des anzulassenden Motors durch eine Bremseinrichtung allmählich bis auf Null herabgesetzt wird.
Die Erfindung bezweckt, eine sich auf dieses Verfahren aufbauende Steuerung zu schaffen, mittels der mehrere Kurzschlußläufermotoren, die zum Antrieb von einen sanften Anlauf erfordernden Arbeitsmaschinen dienen, unabhängig von der jeweiligen Belastung und Belastungsänderungen immer in einem gewünschten Zeitmaß angelassen und auf einer gewünschten Drehzahl gehalten werden können. Erfindungsgeimäß besteht die zum Abbremsen des Periodenumformers dienende Bremseinrichtung aus einer elektrohydraulisch gesteuerten Schleifbremse, deren Antriebsmotor über eine auf der Welle des Periodenumformers sitzende Spannungs- und Frequenzwandlermaschine von einem Dämpfungsmaschinensatz gespeist wird, der aus einem Antriebsmotor, einem Generator und einer Schwungmasse besteht.It is known to use an asynchronous motor working as a period converter to start a squirrel cage motor, which is initially run up to the synchronous speed without load and whose speed is gradually reduced to zero by a braking device after the motor to be started is switched on.
The aim of the invention is to create a control based on this method, by means of which several squirrel cage motors, which are used to drive work machines requiring a smooth start, are always started at a desired time and kept at a desired speed, regardless of the respective load and load changes can. According to the invention, the braking device used to brake the period converter consists of an electrohydraulically controlled grinding brake, the drive motor of which is fed by a damping machine set consisting of a drive motor, a generator and a flywheel via a voltage and frequency converter machine located on the shaft of the period converter.

Durch das in der nachstehenden Beschreibung näher erläuterte Zusammenwirken der elektrohydraulisch gesteuerten Schleifbremse mit dem Frequenzumformer und dem Generator des Dämpfungsmaschinensatzes wird erreicht, daß die Kurzschlußläufermotoren unabhängig von ihrer Belastung in dem durch die Schwungmasse bestimmten Zeitmaß hoch.-gefahren werden, wobei durch Verwendung einer leicht änderbaren Schwungmasse die Anlaufzeit nach Belieben verlängert oder verkürzt werden kann.Through the interaction of the explained in more detail in the following description electrohydraulically controlled grinding brake with the frequency converter and the generator the damping machine set ensures that the squirrel cage motors are independent from their load in the time determined by the flywheel by using an easily changeable centrifugal mass Start-up time can be extended or shortened at will.

Zur Einregelung auf eine bestimmte Enddrehzahl kann der zusammen mit dem Periodenumformer auf Synchrondrehzahl hochgefahrene Dämpfungsmaschinensatz beispielsweise durch Abschalten des Antriebsmotors, durch Einschalten von Schlupf wider ständen, durch Polumschaltung oder Änderung der Getriebeüibersetzung" au so viel Prozent in seiner Drehzahl herabgesetzt werden, wie die anzulassenden Kurzschlußmotoren hochlaufen sollen.To adjust to a certain final speed, the can be used together with the period converter Damping machine set run up to synchronous speed, for example by switching off the drive motor, by switching on slip resistance, by changing the pole or changing the Gear ratio "au as many percent in its speed can be reduced as the short-circuit motors to be started run up should.

Die Zeichnung stellt ein Prinzip schaltbild einer solchen Anordnung dar. Der asynchrone Periodenumformer/³ wird durch das Schütz G an das Netz RST angeschlossen. Auf seiner Welle sitzen der Frequenzwand- lerF und die Bremse/?, die von dem elektrohydraulischen Bremslüftgerät E betätigt wird. F erhält über die Dämpfungsmaschine D The drawing shows a basic circuit diagram of such an arrangement. The asynchronous period converter / ³ is connected to the network RST through the contactor G. The frequency converter F and the brake /?, Which is actuated by the electrohydraulic brake release device E , sit on its shaft. F receives D through the damping machine

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Max Peucker in Berlin-Lichtenberg.Dipl.-Ing. Max Peucker in Berlin-Lichtenberg.

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Spannung, die unter Zwischenschaltung der Schwungmasse /( von dem Antriebsmotor A angetrieben wird. An die Läufer klemmen des Periodenuimiormers P wird durch Schließen des Schützes O das Anlaß- und Regelnet?, UVW angeschlossen, an dem die Arbeits-. motoren M₁, M₂ usw. liegen. Durch das: Schütz N kann das Anlaßnetz UVW direkt an das Hauptnetz RST angeschlossen werden, to Die Steuerung der Anordnung erfolgt durch das Steuergerät Si.Voltage, which is driven with the interposition of the flywheel mass / (from the driving motor A. At the runner clamp the Periodenuimiormers P is connected by closing of the contactor O the starting and Regelnet ?, UVW to the motors the work. M _1, M ₂ etc. Through the: Contactor N , the starting network UVW can be connected directly to the main network RST , to The control of the arrangement is carried out by the control device Si.

Zur Inbetriebsetzung wird das Steuergerät St auf Stellung ι gestellt. Dadurch werden die Schütze G und H geschlossen und der Periodenumformer P, die Dämpfungsmaschine D und der Antriebsmotor ./4 an das Netz RST gelegt. Über D und F, die im Stillstand wie Transformatoren wirken, erhält der Bremslüfter E Spannung und Netzfrequenz, lüftet also die Bremse B. Mit zunehmender Drehzahl von P, bedingt durch das Lüften der Bremse B, wird nun die Sekundärfrequenz von F und damit auch die Frequenz an E sinken. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, laufen die Felder vo^;n A und D mit einander entgegengesetzter Richtung um, so· daß beim Hochlauf des Antriebsmotors A die Dämpfungsmaschine D übersynchron beschleunigt wird, wodurch in ihrem Sekundärteil die Frequenz allmählich auf die doppelte Netzfrequenz ansteigt. Zur Vermeidung eines allzu großen Einschaltstromstoßes und um den Hochlauf des zunächst durch das Sekundärnetz UVW noch unbelasteten PeriodenumformersP weicher zu gestalten, ist ein Widerstand W_ä im Läuferkreis vorgesehen. Für den vorliegenden Zweck kann man beim Hochlaufen des Periodenumformers auf die Mitwirkung des Dämpfungsmaschinensatzes 4.0 verzichten und den Periodenumformer als reinen Asynchronmotor anlaufen lassen.To start up, the control unit St is set to position ι. This closes the contactors G and H and the period converter P, the damping machine D and the drive motor ./4 are connected to the network RST . The brake fan E receives voltage and mains frequency via D and F, which act like transformers at standstill, so it releases the brake B. With increasing speed of P, due to the release of the brake B, the secondary frequency of F and thus also the Frequency at E decrease. As can be seen from the drawing, the fields run from ^; n A and D in opposite directions, so that when the drive motor A starts up, the damping machine D is accelerated over-synchronously, as a result of which the frequency in its secondary part gradually increases to twice the mains frequency. In order to avoid an excessively large inrush current and to make the run-up of the period converter P, which is initially still unloaded by the secondary network UVW , softer, a resistor W _{ä is provided} in the rotor circuit. For the present purpose, when the period converter starts up, the damping machine set 4.0 can be dispensed with and the period converter can start up as a pure asynchronous motor.

Nach erfolgtem Anlauf von D erhält das Relais R₁ seine Anzugsspannung und schaltet über seinen Kontakt das Schütz O ein, wo· durch das Sekundärnetz UVW an die Klemmen des Periodenumformers P angeschlossen wird. Das ist aber zunächst noch ohne Wirkung, da das Einschaltschütz L für das Sekundärnetz UVW auf Stellung 1 noch nicht erregt und über seine Ruhekontakte der Läuferkreis von P kurzgeschlossen ist. Erst durch Wekerschalten des Steuergerätes St auf Stellung 2 wird Schütz L zum Anziehen gebracht, wodurch der LäuferkurzscHuß aufgehoben, der Widerstand W% kurzgeschlossen und gleichzeitig der Einschaltstromkreis für das Relais R₂ vorbereitet wird.After D has started up , the relay R ₁ receives its pick-up voltage and switches on the contactor O via its contact, whereby the secondary network UVW is connected to the terminals of the period converter P. However, this is initially ineffective, as the switch- on contactor L for the secondary network UVW in position 1 has not yet been energized and the rotor circuit of P is short-circuited via its break contacts. Only when the control unit St is switched to position 2 is contactor L attracted, whereby the rotor short-circuit is canceled, the resistance W% is short-circuited and the switch-on circuit for the relay R _{2 is} prepared at the same time.

Das Sekundärnetz UVW liegt jetzt an den Klemmen des mit fast synchroner Drehzahl laufenden Periodenumformers, besitzt also nur ganz geringe=· Spannung und Frequenz. | Durch Weiterschalten des Steuergerätes auf Stellung 3 wird das Schütz// abgeschaltet und damit der Motor A stromlos. Gleichzeitig springt das Relais R₂ an. Die entgegen ihrem 6g ■-iärehfedddurchgezogeneDämpfungsmaschineD •..Mrd nun durch die Schwungmasse ίζ an einem "^schnellen Stillsetzen des Maschinensatzes AI\D gehindert. Je nach der Größe der Schwungmasse erfolgt daher ein mehr oder minder 7" verzögerter Auslauf, Das hierdurch veranlaßte langsame Absinken der Sekundärfrequenz von D und damit der Frequenzen in F und im Bremslüfter E belastet durch ein allmähliches Anziehen der Bremse mechanisch den Periodenumformer P. Dieser sinkt in seiner Drehzahl ab und mit ihm der auf der gleichen Welle sitzende Frequenzwandler F, dessen Sekundärfrequenz· "damit verhältnisgleich ansteigt. Damit erhält E wieder eine höhere Frequenz' und lüftet etwas die Bremse. Ein Gleichgewichtszustand stellt sich dann ein, wenn der Drehzahlabfall an der Dämpfungsmaschine D und dem Periodenumformer/-' ganz gleichmäßig erfolgt. Fällt z.B. im gleichen Zeitmaß die Frequenz sowohl in D ■wie in F vom doppelten Netzfrequenzwert auf den einfachen. Wert, so wird dieser Abfall in F durch dessen Drehzahlabfall bis. auf •einen solchen Anteil ausgeglichen, der die Bremse in dem notwendigen Maße zum Einsatz bringt. Mit Hilfe der Maschinenanordnung· A₇ D; F, E wird also der Periodenumformer P von seiner ungefähr synchronen Drehzahl allmählich bis zum Stillstand abgebremst und hierdurch die zum allmählichen und sanften Anlaufen notwendige Frequenzänderung im Sekundärnetz erzielt. Mit dem dadurch erreichten Absinken der Drehzahl von P steigt die in der Nähe des Synchronesmus sehr geringe Läuferfrequenz stetig bis auf die durch den Stillstand des Periodenumformers P bedingte Netzfrequcnz und beschleunigt dabei die AntriebsmotoienyWi, M., usw. ganz allmählich und gleichmäßig, wie !05 ■es beispielsweise bei Förderbändern in Bahnhofsverladeanlagen, die .hoch stehende Güter zu befördern haben, erforderlich ist. Sind die Arbeitsmotoren M₁ usw. auf volle Drehzahl gebracht, dann wird das Steuergerät auf no Stellung 4 weitergeschaltet und damit das Schütz ./V für einen direkten Anschluß desNetzes UVW über den Kontakt des bereits auf Stellung 3 geschlossenen Relais R₂ zum Anspringen gebracht. Der Anlauf Vorgang, der ng genau so gut ganz von Hand wie vollautomatisch gesteuert werden kann, ist damit beendet. Die verschiedenen Verriegelungen der aufeinanderfolgenden Schaltvorgänge verhindern, daß durch rasches Durchreißen des tac Steuergerätes St Fehlschaltungen hervorgerufen werden.The secondary network UVW is now at the terminals of the period converter running at almost synchronous speed, so it has only very low voltage and frequency. | By switching the control unit to position 3, the contactor // is switched off and motor A is de-energized. At the same time, the relay R ₂ jumps on. The damping machine D • ..Mrd, which is pulled through against its 6g ■ -iärehfeddd, is now prevented by the flywheel ίζ from a "^ rapid shutdown of the machine set AI \ D. Depending on the size of the flywheel, there is therefore a more or less 7" delayed run-out lowering the secondary frequency of D and thus the frequencies F and brake fan e loaded by a gradual tightening of the brake mechanically the Periodenumformer P. This decrease in speed, and with it, the person sitting on the same shaft frequency converter F, the secondary frequency · "so that increases proportionally. This gives E again a higher frequency 'and releases the brake a little. A state of equilibrium is established when the speed drop at the damping machine D and the period converter / -' occurs quite evenly D ■ as in F from double the mains frequency value to the single value, then this drop becomes l in F by its speed drop to. compensated for • such a proportion that brings the brake to the necessary extent. With the help of the machine arrangement · A ₇ D; F, E the period converter P is therefore gradually braked from its approximately synchronous speed to a standstill and the frequency change necessary for gradual and gentle start-up is thereby achieved in the secondary network. With the resulting decrease in the speed of P , the rotor frequency, which is very low in the vicinity of the synchronism, rises steadily up to the mains frequency caused by the standstill of the period converter P and accelerates the drive motions Wi, M., etc. very gradually and evenly, like! 05 ■ It is necessary, for example, for conveyor belts in train station loading systems that have to transport high-standing goods. If the working motors M ₁ etc. are brought to full speed, then the control unit is switched to position 4 and thus the contactor ./V for a direct connection of the network UVW via the contact of the relay R _{2, which is} already closed in position 3, starts. The start-up process, which can be controlled completely by hand as well as fully automatically, is thus over. The various interlocks of the successive switching processes prevent incorrect switching being caused by the tac control unit St being torn through quickly.

Mit der gleichen Anordnung lassen sich auch Regelvorgänge ausführen. So ist es z. B, bei stetigen Förderern auf Bahnhöfen notwendig, auf Stellung 3 des Steuergerätes St den Antriebsmotor A nicht ganz abzuschalten, sondern durch irgendwelche Schaltmaßnahmen in seiner Momentenbildung so weit zu begrenzen, daß seine Drehzahl z. B. nur um ι ο o/o abnimmt. Dann verringert sich auchControl processes can also be carried out with the same arrangement. So it is z. B, with steady conveyors at train stations necessary, to position 3 of the control unit St not turn off the drive motor A completely, but to limit its torque generation by some switching measures so that its speed z. B. only decreases by ι ο o / o. Then also decreases

ίο die Drehzahl des Periodenumformers in der beschriebenen Weise um ioo/o, und seine Läuferfrequenz steigt im gleichen Maße auf ι ο o-'o der Netzfrequenz an, so daß die Antriebsmotoren M₁ usw. mit etwa ioo/o ihrerίο the speed of the period converter in the manner described by ioo / o, and its rotor frequency rises to the same extent to ι o o-'o the mains frequency, so that the drive motors M ₁ etc. with about ioo / o of their

ig synchronen Drehzahl laufen. Jede andere gewünschte Drehzahl kann in der gleichen Weise erzielt werden, indem man den Antriebsmotor A zu dem der gewünschten Drehzahl entsprechenden Schlupf zwingt. Dies kann durch einen Schlupf widerstand (in der Zeichnung dargestellt als Widerstand W₁, der von dem spaniutngsabhängigen Schütz / kurzgeschloissen wird), Ständervorschaltwiderstand, Polumschaltung usw. ■ erreicht werden.run at synchronous speed. Any other desired speed can be achieved in the same way by forcing the drive motor A to slip corresponding to the desired speed. This can be achieved by a slip resistance (shown in the drawing as resistance W ₁ , which is short-circuited by the voltage-dependent contactor /), stator series resistance, pole switching, etc. ■ can be achieved.

Handelt es sich nicht um vorübergehende, sondern um längere Zeit dauernde Regelvorgänge, so kann man darauf verzichten, die Aufrechterhaltung der zur Einstellung einer bestimmten Enddrehzahl der Arbeitsmotoren entsprechenden Drehzahl des Periodenumformers P mittels des Dämpfungsmaschinensatzes zu erreichen. Man ordnet dann an der Welle von P eine Belastungsmaschine an, die z. B. Strom ins Netz zurückliefert und deren Bremsmoment so bemessen wird, daß an dem Periodenumformer P sich die gewünschte Schlupf drehzahl einstellt. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die mechanische Bremse B nur für die kurze Benutzungsdauer beim Hochlauf der Arbeitsmotoren ausgelegt zu werden braucht. Weiterhin kann dabei die Belastungsmaschine zum Hochfahren des Periodenumformers benutzt werden.If the control processes are not temporary, but rather a longer period of time, one can dispense with maintaining the speed of the period converter P corresponding to the setting of a certain final speed of the working motors by means of the damping machine set. One then arranges a loading machine on the shaft of P, which z. B. returns power to the network and the braking torque is measured so that the desired slip speed is set on the period converter P. This arrangement offers the advantage that the mechanical brake B only needs to be designed for the short period of use when the working motors are running up. Furthermore, the loading machine can be used to start up the period converter.

Wird auch eine langsame und gleichmäßige Stillsetzung der Antriebsmotoren M_x usw. verlangt, so kann das genau so wie beim Anfahren bewirkt werden, indem nach Öffnung des Schalters N für direkten Netzanschluß der Periodenumformer in der beschriebenen Weise langsam hochgefahren wird, wodurch die Motoren M₁ usw. eine von der Netzfrequenz bis auf etwa Null sich stetig vermindernde Frequenz erhalten.If a slow and steady shutdown of the drive motors M _x etc. is also required, this can be done in exactly the same way as when starting up, by slowly starting up the period converter in the manner described after opening the switch N for direct mains connection, whereby the motors M ₁ etc. obtain a frequency that is steadily decreasing from the network frequency down to approximately zero.

Es ist auch möglich, die Läuferspannung am Periodenumformer P höher als die Netzspannung zu wählen, um beispielsweise in der Anlaufperiode die Motoren in erwünschter Weise stärker zu sättigen.It is also possible to select the rotor voltage at the period converter P to be higher than the mains voltage in order, for example, to saturate the motors to a greater degree in the desired manner during the start-up period.

Claims

Patent claims:

1. Starting and regulating control for several squirrel cage motors that are used to drive machines that require a smooth start. in particular continuous conveyors, are used, using an asynchronous motor working as a period converter, which is initially run up to the synchronous speed without load and whose speed is gradually reduced to zero by a braking device after the motors to be started are switched on, characterized in that the braking device consists of a electrohydraulically controlled friction brake (e, B) whose drive motor (e) on a person sitting on the WeUe of Periodenumformers (P) voltage and frequency converter machine (F) is fed by a damping machine unit consisting of a drive motor (a), a generator ( D) and a flywheel (/ C) which determines the starting time of the squirrel cage motors (M ₁ to M ₄ ).

2. Starting and control control according to claim I, characterized in that the damping machine set (A, Ιζ, D) , which is ramped up to synchronous speed together with the period converter (P) , for example by switching off the drive motor (A), by switching on slip resistors (VV ₁ ), by changing the pole or changing the gear ratio, its speed is reduced by as many percent as the short-circuit motors to be started should run up. S5

3. Starting and regulating control according to claim ι and 2, characterized in that the period converter (P) is run up to synchronism by starting resistors (W ₂ ) provided in the rotor circuit, whereupon the short-circuit motors to be started while simultaneously bridging the starting resistors to the rotor of the period converter (P) must be connected.

4. starting and regulating control according to claim I, characterized in that at Long-term control processes to relieve the electro-hydraulically controlled Slip brake this only for braking the period converter for Used to start up the working motors and the low speed achieved in this way of the period converter is maintained by a loading machine coupled to it.

1 sheet of drawings