DE69118540T2

DE69118540T2 - Mehrere gleichzeitig und wahlweise mit Gleich- oder Wechselstrom betriebene Motoren mit Verbund- oder Reihenschluss-Erregerwicklungen und Schaltungsvorrichtung zur Synchronisationssteuerung

Info

Publication number: DE69118540T2
Application number: DE69118540T
Authority: DE
Inventors: Tai-Her Yang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-11-02
Also published as: ES2085440T3; DE69118540D1; ATE136406T1; EP0539637A1; DK0539637T3; EP0539637B1

Description

In herkömmlichen mit Wechselstrom oder Gleichstrom betriebenen Reihenschlußerregermotoren steigt die Drehzahl ohne Belastung wegen der im unteren Bereich quadratischen Kennlinie sehr stark an. Werden mehrere ungleichmäßige unabhängige Lasten oder wird eine gemeinsame Last zusammen angetrieben, so ist es normalerweise nötig, einer so starken Reduzierung einer Teillast vorzubeugen, daß die zusammengeschlossenen Reihenschlußerregermotoren plötzlich beschleunigen. Im besonderen gilt dies. wenn die gleiche Last zusammen angetrieben wird und zwischen der Last und der Motorenanordnung eine ungleichmäßige Kopplungsbeziehung besteht. So kann einer der Motoren plötzlich beschleunigen oder abbremsen und dadurch die Stabilität der Last weiter verschlechtern, wenn z.B. je ein Reihenschlußerregermotor oder Verbundmotor zum Antrieb derjeweiligen Seitenräder einer Lademaschine eingesetzt wird. In einer solchen Anordnung werden die beiden herkömmlichen Reihenschlußerregermotoren (oder Verbundmotoren) normalerweise in Reihe oder parallel geschaltet, um die Lademaschine vorwärts anzutreiben. Durch eine variierende Bodenreibung hat die Anordnung der Motoren unkontinuierlich schnelle und langsame Drehzahlen, wodurch der Betrieb erschwert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Motoren der erwähnten Art gleichmäßige Drehzahlen bei sich ändernden Lastbedingungen zu ermöglichen.
In der SOVIET INVENTIONS ILLUSTRATED, Abschnitt PQ, Woche 8849 vom 25. Januar 1989 (und inder SU-A-1,400,998) wird eine Anordnung elektrischer Motoren offenbart, die eine Mehrzahl variierende Lasten zusammen antreibende elektrische Motoren aufweist, wobei der Läufer des ersten elektrischen Motors über eine erste Anschlußklemme in Reihe mit der Reihenschlußerregerwicklung eines zweiten elektrischen Motors und der Läufer des zweiten elektrischen Motors über eine zweite Anschluß klemme in Reihe mit der Reihenschlußerregerwicklung des ersten elektrischen Motors geschaltet ist.
Die Effindung offenbart eine Anordnung elektrischer Motoren, wie sie in der oben erwähnten SOVIET INVENTIONS ILLUSTRATED veröffentlicht wurde, die durch einen zwischen die erste und zweite Anschlußklemme geschalteten Schutzwiderstand zur Begrenzung des Stroms in dem zwischen den Anschlußklemmen geschlossenen Stromkreis gekennzeichnet ist.
Bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen nachfolgend näher beschrieben, es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das eine Anordnung von zwei Reihenschlußerregermotoren (oder Verbundmotoren) nach der Erfindung darstellt:
Fig. 2 ein Diagramm, das eine Anordnung mit vielen Reihenschlußerregermotoren (oder Verbundmotoren) nach der Erfindung zeigt:
Fig. 3 ein Diagramm einer weiteren Anordnung nach der Erfindung, das eine Anzapfungs-Stellschaltung zeigt, durch die die Betriebsgeschwindigkeit und das Betriebsverhältnis eingestellt werden kann, und
Fig. 4 ein Diagramm einer weiteren Anordnung nach der Erfindung, das einen separaten Anzapfungsschalter für die Betriebsverhältnisse und die Geschwindigkeitsregelung für jede Feldwicklung zeigt.
Wie schon zuvor beschrieben, haben herkömmliche mit Gleichstrom oder Wechselstrom betriebene Reihenschlußerregermotoren das Merkmal, daß die Drehzahl ohne Last sehr stark ansteigt. Werden mehrere ungleichmäßige unabhängige Lasten oder eine ungleichmäßige gemeinsame Last zusammen angetrieben, so ist es normalerweise nötig zu verhindern, daß die partielle Last sich so schnell reduziert, daß die zusammengeschalteten Reihenschlußerregermotoren während des Betriebs beschleunigen. Dies ist im Besonderen nötig, wenn dieselbe Last zusammen angetrieben wird und ein ungleichmäßiges Kopplungsverhältnis zwischen der Last und den Motoren besteht.
Nach Figur 1 hat ein erster Reihenschlußerregermotor A eine ein Magnetfeld erzeugende Reihenschlußerregerwicklung SFa und einen Läufer Aa. Ein zweiter Reihenschlußerregermotor B weist eine ein Magnetfeld erzeugende Reihenschlußerregerwicklung SFb und einen Läufer Ab auf. Die Reihenschlußerregerwicklung SFa des ersten Reihenschlußerregermotors ist in Reihe mit dem Läufer Ab des zweiten Reihenschlußerregermotors geschaltet. Die Reihenschlußerregerwicklung SFb des zweiten Reihenschlußerregermotors ist in Reihe mit dem Läufer Aa des ersten Reihenschlußerregermotors geschaltet. Bei gleichmäßiger Last und auch während des Betriebs der beiden Motoren fließt der gleiche Strom durch SFa, Aa, SFb und Ab. Auch die Umdrehungsgeschwindigkeiten sind gleich. Weiterhin nimmt die Geschwindigkeit der beiden Motoren gleichzeitig lastabhängig ab oder zu. Bei einer Zunahme der Last des Motors Averringert sich zum Beispiel die Rotationsgeschwindigkeit des Läufers Aa und der Strom steigt an. Da der Läufer Aa in Reihe mit der Reihenschlußerregerwicklung SFb des Motors B geschaltet ist, verursacht der Anstieg des Stroms durch SFb eine Verstärkung des Magnetfelds des Läufers Ab des Motors B mit dem Ergebnis, daß die Rot ationsgeschwindigkeit des Läufers Ab des Motors B unmittelbar abnimmt. Ebenso wird bei einer Abnahme der Last des Motors A der Strom durch den Läufer Aa abfallen und das Magnetfeld der Reihenschlußerregerwicklung SFb wird auch schwächer. Dadurch nimmt die Rotationsgeschwindigkeit des Läufers Ab des Motors B zu. In gleicher Weise verringert sich die Rotationsgeschwindigkeit des Motors Aa wenn die Last des Motors B zunimmt, da der Läufer Ab in Reihe mit der Reihenschlußerregerwicklung SFa des Motors A geschaltet ist. Genauso wird der Läufer Aa des Motors A beschleunigt, wenn sich die Last des Motors B plötzlich reduziert und dadurch der Motor B schneller wird, da während des Leerlaufs das Feld von SFb verringert wird.
Wie in Figur 1 zu sehen ist, ist zwischen der Verbindung zwischen Aa und SFb sowie der Verbindung zwischen Ab und SFa ein Widerstand RL geschaltet. um den Strom im geschlossenen Stromkreis zwischen den beiden Läufern Ab und Aa zu begrenzen, wenn sie verschiedenen Spannungsspitzen ausgesetzt sind. Dieser Widerstand dient weiterhin der Verhinderung eines Durchbrennens der Läufer. Wie in Figur 1 gezeigt ist, können zusätzliche Feldwicklungen Fa und Fb vorhanden sein, wodurch die Motoren zu Verbundmotoren werden.
In dieser Art können viele Motoren zusammengeschlossen werden, wie es in Figur 2 zu sehen ist. Dazu sind Schutzwiderstände RL1 bis RLn nötig.
Mit den oben beschriebenen Merkmalen ist der gemeinsame Betrieb mehrerer mit Gleichstrom oder Wechselstrom betriebener Reihenschlußerregermotoren oder Verbundmotoren in einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung besonders zum Antreiben ungleichmäßiger Lasten geeignet. Im speziellen wird die Rotationsgeschwindigkeit der beiden Motoren angeglichen. In solchen Schaltungen können weiterhin elektrodynamische Mittel oder Festkörpermittel zur Geschwindigkeits- oder Richtungsregelung eingesetzt werden. Dies umfaßt herkömmliche Phasenschnitt-, Phasenregelungs- oder Spannungsregelungsanordnungen. Weiterhin können die beiden Reihenschlußerregerwicklungen SFa und SFb einen mit ihren Anzapfungen verbundenen Schalter aufweisen, um das Betriebsverhältnis zwischen den beiden Motoren einstellen zu können, wie es in Figur 3 zu sehen ist. Diese Anzapfungssteuerschaltung kann sowohl die Betriebsgeschwindigkeit als auch das Betriebsverhalten umschalten.
Um das Betriebsverh alten wie oben beschrieben umzuschalten, können die Wicklungen SFa und SFb zur Realisierung einer Geschwindigkeitsregelungsschaltung für jedes Feld auch unabhängig angezapft sein, wie es in Figur 4 zu sehen ist. In einer solchen Ausführung haben die Wicklungen SFa und SFb jeweils eine Anzapfungsleitung zur Verteilerverbindung eines jeweiligen Auswahlschalters SW401 und SW402. Die gemeinsamen Verbindungen der Auswahlschalter sind an die jeweiligen Läufer Aa und Ab angeschlossen. Dadurch kann das gleichmäßige Betriebsverhalten der beiden Motoren durch jeweils einen der Auswahlschalter ausgewählt werden. Wird es gewünscht, die Betriebsgeschwindigkeit des Motors B zu erhöhen und des Motors A zu verringern, so wird SFb auf eine niedrigere Ausgangstornummer geschaltet. Dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit des Läufers Ab des Motors B und der Erregerstrom durch SFa steigt an, wodurch sich die Geschwindigkeit des Motors A verringert. Dieses Prinzip gilt auch umgekehrt. Um die Drehrichtung der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Motoren umzuschalten, ist es nur nötig, die zwei Anzapfungen der Feldwicklung oder des Läufers auszutauschen. Die Anordnungender Figuren 3 und 4 haben Schutzwiderstände RL, die gleich zu dem der Figur 1 sind.
Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung verhindert plötzliche Änderungen in den Drehverhältnissen zwischen den Motoren.

Claims

1. Anordnung elektrischer Motoren, mit einer Mehrzahl zusammen variierende Lasten antreibender elektrischer Motoren, wobei der Läufer (Aa) des ersten elektrischen Motors (A) über eine erste Anschlußklemme in Reihe mit der Reihenschlußerregerwicklung (SFb) eines zweiten elektrischen Motors (B) und der Läufer (Ab) des zweiten elektrischen Motors über eine zweite Anschlußklemme in Reihe mit der Reihenschlußerregerwicklung des ersten elektrischen Motors geschaltet ist, gekennzeichnet durch einen zwischen die erste und zweite Anschlußklemme geschalteten Schutzwiderstand (RL) zur Begrenzung des Stroms in dem zwischen den Anschlußklemmen (Aa, Ab) geschlossenen Stromkreis.

2. Anordnung elektrischer Motoren nach Anspruch 1, weiter mit elektrodynamischen Mitteln oder Festkörpermitteln zur Geschwindigkeits- oder Richtungsregelung der Motoren.

3. Anordnung elektrischer Motoren nach Anspruch 1, worin die Reihenschlußerregerwicklungen (SFa, SFb) miteinander in Reihe geschaltet sind und ein Schalter (SW301) zur parallelen Energieversorgung der Reihenschlußerregerwicklungen über deren Anzapfungen zur Veränderung der Geschwindigkeit der Motoren vorhanden ist.

4. Anordnung elektrischer Motoren nach Anspruch 1, worin jede Reihenschlußerregerwicklung (SFa, SFb) unabhängig durch Schalter (SW401, SW402) zur unabhängigen Veränderung der Geschwindigkeit der Motoren auswählbar ist.

5. Anordnung elektrischer Motoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Motoren Gleichstrommotoren sind.

6. Anordnung elektrischer Motoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Motoren Verbundmotoren mit zusätzlichen parallel zu den Läufern vorhandenen Erregerwicklungen (Fa, Fb) sind.