DE701329C

DE701329C - Speed monitor, consisting of an asynchronous motor coupled to the machine to be monitored

Info

Publication number: DE701329C
Application number: DE1938S0132840
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Brockhaus
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1938-07-03
Filing date: 1938-07-03
Publication date: 1941-01-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlwächter, der beispielsweise dazu dienen kann, beim Anlassen von Schleifringläufermotoren die Widerstände bei bestimmten Drehzahlen kurzzuschließen oder bei Reihenschlußmotoren den Motor bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl vom Netz zu trennen. Aber auch für andere Zwecke kann der Drehzahlwächter Anwendung finden. Er besteht aus einem Asynchronmotor, dessen Ständer zwei räumlich versetzte Einphasenwicklungen hat, von denen die eine an-das Netz angeschlossen wird, während die andere Wicklung die drehzahlabhängige Spannung liefert. Der Läufer des Drehzahlwächters, der zweckmäßig als Kurzschlußläufer ausgeführt wird, wird mit'der Welle, deren Drehzahl überwacht werden soll, z. B. mit der Welle eines Schleifringläufers gekup-The invention relates to a speed monitor which is used for example can short-circuit the resistors at certain speeds when starting slip-ring motors or with series-wound motors disconnect the motor from the mains when it reaches a certain speed. But it can also be used for other purposes the speed monitor are used. It consists of an asynchronous motor whose Stator has two spatially offset single-phase windings, one of which is connected to the Mains is connected, while the other winding supplies the speed-dependent voltage. The rotor of the speed monitor, which is expediently designed as a squirrel-cage rotor, is whose speed is to be monitored, e.g. B. coupled to the shaft of a slip ring rotor

ao pelt. Die eine Ständerwicklung wird an das Netz angeschlossen.· Sind die beiden Ständerwicklungen um 90⁰ gegeneinander versetzt, so wird in der zweiten Wicklung bei Stillstand keine Spannung induziert. Dreht sich der Läufer des Drehzahlwächters, so wird an der nicht an das Netz angeschlossenen Wicklung eine mit steigender Drehzahl mehr und mehr ansteigende Spannung induziert. Der ungefähre Verlauf dieser Spannung U in Abhängigkeit von der Drehzahl N ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Von einer bestimmten Drehzahl ab, die der synchronen Drehzahl des Drehzahlwächters als Einphasenmotor entspricht, fällt die Spannung der nicht an das Netz angeschlossenen Wicklung wieder ab. Zur Drehzahlüberwachung kann man beispielsweise den Bereich zwischen der Drehzahl O und der synchronen Drehzahl oder den Bereich oberhalb der synchronen Drehzahl des Drehzahlwächters benutzen. Den letzteren Bereich kann man beispielsweise dazu verwenden, um einen Reihenschlußmotor bei Erreichen einer bestimmten Höchstdrehzahl vom Netz abzuschalten. Nach dem Hochfahren des Reihenschlußmotors könnte man hierzu die Einschaltspule seines Schützes von der Spannung der zweiten Wicklung des Drehzahlwächters erregen. Diese Spannungao pelt. One stator winding is connected to the mains. If the two stator windings ^{are offset from one another by 90 0} , no voltage is induced in the second winding when it is at a standstill. If the rotor of the speed monitor rotates, a voltage that increases more and more with increasing speed is induced on the winding that is not connected to the mains. The approximate course of this voltage U as a function of the speed N is shown in FIG. 1 of the drawing. From a certain speed, which corresponds to the synchronous speed of the speed monitor as a single-phase motor, the voltage of the winding that is not connected to the mains drops again. For speed monitoring, for example, the range between the speed O and the synchronous speed or the range above the synchronous speed of the speed monitor can be used. The latter area can be used, for example, to switch off a series motor from the mains when a certain maximum speed is reached. After the series motor has started up, the closing coil of its contactor could be excited by the voltage of the second winding of the speed monitor. This tension

fällt dann mit steigender Drehzahl ab, so daß bei bestimmter Drehzahl das Schütz den Motor vom Netz trennt.then drops with increasing speed, so that the contactor at a certain speed Motor disconnects from the mains.

Zum selbsttätigen Anlassen von Schleifringläufermotoren ist es zweckmäßig, den zwischen der Drehzahl Null und der synchronen Drehzahl liegenden Bereich des Drehzahlwächters zur Überwachung auszunutzen.- Ein Ausführungsbeispiel zeigt die ίο Fig. 2. Mit Ii ist der Drehstrommotor mit Schleifringläufer bezeichnet, der durch den Schalter 12 eingeschaltet wird. An den Schleifringläufer sind Widerstände 13 angeschlossen, die stufenweise durch die Schütze 14, 15 und 16 kurzgeschlossen werden. Die Schützspulen sind an die eine Ständerwicklung 2 des Drehzahlwächters 1 angeschlossen, dessen andere Ständerwicklung 3 beim Einschalten des Motors an die Netzspannung angeschlossen wird. 4 ist der Kurzschlußläufer, der mit der Welle des Motors 11 gekuppelt ist. Die Schützspulen sind so bemessen, daß Schütz 14 bei einer niedrigeren Spannung anspricht als Schütz 15 und dieses bei einer niedrigeren als das Schütz 16. Beiller Drehzahl Null sind sämtliche Schützspulen ohne Spannung. Mit zunehmender Drehzahl steigt die Spannung mehr und mehr an, und so sprechen in Abhängigkeit von der Drehzahl die Schütze nacheinander an und schließen die Anlaßwiderstände kurz. Bei derartigen Motoren, wo bei Annäherung an die synchrone Drehzahl die Schütze in kleinen Drehzahlabständen zugeschaltet werden müssen, hat die Anordnung den besonderen Vorteil, daß sie sehr genau ist, weil gerade in diesem Bereich die Drehzahlabhängigkeit der Spannung besonders groß ist. Die Schütze haben noch Hilfskontakte, durch die beim Ansprechen eines Schützes das jeweils vorhergehende abgeschaltet wird.For automatic starting of slip ring motors, it is useful to use the Use the range of the speed monitor between zero speed and the synchronous speed for monitoring purposes. An exemplary embodiment is shown in FIG. 2. With Ii, the three-phase motor is with Designated slip ring rotor, which is switched on by the switch 12. To the Slip ring rotors are connected to resistors 13, which are gradually passed through the contactors 14, 15 and 16 are short-circuited. the Contactor coils are connected to one stator winding 2 of the speed monitor 1, whose other stator winding 3 is connected to the mains voltage when the motor is switched on will. 4 is the squirrel cage which is coupled to the shaft of the motor 11 is. The contactor coils are dimensioned so that contactor 14 at a lower Voltage responds as contactor 15 and this at a lower value than contactor 16. Beiller At zero speed, all contactor coils are de-energized. With increasing Speed increases the voltage more and more, and so speak depending on the Speed up the contactors one after the other and short-circuit the starting resistors. at such motors, where when approaching the synchronous speed the contactors in need to be switched on with small speed intervals, the arrangement has a special one The advantage is that it is very precise, because it is precisely in this area that the speed is dependent on the speed the tension is particularly great. The contactors still have auxiliary contacts through which each time a contactor responds the previous one is switched off.

Um den Drehzahlwächter klein zu halten, kann man den Blindstrom der Schützspulen durch parallel geschaltete Kondensatoren auf-♦5 heben.In order to keep the speed monitor small, the reactive current of the contactor coils can be adjusted through capacitors connected in parallel to ♦ 5 to lift.

Es ist auch möglich, an die Wicklung 2 einen Kondensator in Reihe mit einer Schützspule anzuschließen. Man erreicht dadurch bei geeigneter Bemessung einen Resonanzkreis, der bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl kippt. Dadurch kann man das Abschalten eines an den Drehzahlwächter angeschlossenen Schützes erst bei tiefer Drehzahl erreichen. Die letzte Aufgabe wird zwar nicht beim Anlassen von Schleifringläufern gestellt, wohl aber bei anderen Einrichtungen, z. B. bei Bremsung von Asynchronmotoren mit Gegenstrom, wo der Asynchronmotor bei einer sehr niederen Drehzahl vom Netz getrennt werden soll. Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Mit 20 ist der Motor bezeichnet, welcher über den Schalter 21 mit dem Netz verbunden ist. Beim Drücken des Einschaltdruckknopfes 22 wird der Motor an das Netz angeschlossen. Durch den Hilfskontakt 27 hält sich das Schütz selbst. Der Einschaltstromkreis für die Schützspule führt über die normalerweise geschlossenen Kontakte des Druckknopfes 25. Das Schütz 23 dient dazu, den Motor mif umgekehrtem Drehfeld an das Netz anzuschließen, und wird über den Kondensator 24 von der einen Wicklung 2 des Drehzahlwächters erregt. Soll der Motor gebremst werden, so wird der Druckknopf 25 niedergedrückt. Dadurch wird der Schalter 21 ausgeschaltet und der Schalter 23 eingeschaltet. Der Motor erhält Gegenstrom, so daß er abgebremst wird. Bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl kippt der Resonanzkreis auf einen kleinen Stromwert, und das Schütz 23 fällt in gewünschter Weise ab. Der Druckknopf muß während des Bremsvorganges geschlossen gehalten werden, man kann aber die Schaltung auch leicht so ausführen, daß er nur kurzzeitig niedergedrückt zu werden braucht.It is also possible to connect a capacitor to the winding 2 in series with a contactor coil to connect. With a suitable dimensioning a resonance circuit is achieved, which tilts when falling below a certain speed. This allows you to switch off of a contactor connected to the speed monitor can only be reached at low speed. The last task will though not provided when starting slip ring rotors, but in other facilities, z. B. when braking asynchronous motors with countercurrent, where the asynchronous motor at is to be disconnected from the mains at a very low speed. Such a facility is shown in FIG. 3. With the motor is referred to, which over the switch 21 is connected to the network. When the switch-on pushbutton 22 is pressed the motor is connected to the mains. The contactor is held by the auxiliary contact 27 itself. The switch-on circuit for the contactor coil leads via the normally closed Contacts of the push button 25. The contactor 23 is used to mif the motor reverse rotating field to be connected to the mains, and is via the capacitor 24 energized by one winding 2 of the speed monitor. Should the motor be braked the push button 25 is depressed. This turns off the switch 21 and the switch 23 is turned on. The motor receives countercurrent so that it brakes will. If the speed falls below a certain level, the resonance circuit switches to a low current value, and so does the contactor 23 falls off in the desired manner. The push button must be closed during the braking process be held, but you can easily run the circuit so that it is only briefly depressed needs.

Wenn erforderlich, kann man die Charakteristik des Drehzahlwächters durch verschiedene Mittel verändern. Man kann beispielsweise den Winkel zwischen den beiden Ständerwicklungen des Drehzahlwächters von 90 ° verschieden machen oder die vom Drehzahlwächter beeinflußten Einrichtungen zusätzlich durch andere Maßnahmen beeinflüssen, in einfacher Weise z. B. dadurch, daß eine vom Drehzahlwächter .beeinflußte Schützspule gleichzeitig aus dem Netz über Widerstände, Drosselspulen oder Kondensatoren gespeist wird.If necessary, the characteristics of the speed monitor can be changed by different Change means. For example, you can set the angle between the two stator windings of the speed monitor different from 90 ° or the devices influenced by the speed monitor additionally influence by other measures, in a simple manner z. B. in that a contactor coil influenced by the speed monitor simultaneously from the mains via resistors, Choke coils or capacitors is fed.

Wenn man den Drehzahlwächter dazu benutzen will, tiefe Drehzahlen zu überwachen, kann man ihn mit einer hohen Polzahl bauen. Dies hat allerdings zur Folge, daß bei hohen Drehzahlen, die oberhalb der synchronen Drehzahl des Drehzahlwächters liegen, die drehzahläbhängige Spannung des Drehzahlwächters, wie 'aus Fig. 1 ersichtlich, wieder klein wird. Dies ist von Nachteil, wenn man beispielsweise bei einer tiefen Drehzahl ein in Schütz ansprechen lassen will und das Schütz auch bei hohen Drehzahlen eingeschaltet bleiben soll. Um diesen Nachteil zu 'beheben, kann man den Drehzahlwächter für zwei verschiedene Polzahlen ausführen, wie es z. B. in Fig. 4 dargestellt ist. Mit 5 und 5' sind zwei einphasige Wicklungen gleicher Polzahl be- < zeichnet, d,ie räumlich gegeneinander versetzt sind. 6 und 6' sind ebenfalls zwei räumlich versetzte Wicklungen, die untereinander die iao gleiche, aber eine von der Polzahl der beiden anderen Wicklungen abweichende PolzahlIf you want to use the speed monitor to monitor low speeds, you can build it with a high number of poles. However, this has the consequence that at high Speeds that are above the synchronous speed of the speed monitor, the speed dependent voltage of the speed monitor, as can be seen from Fig. 1, again becomes small. This is a disadvantage if, for example, an in The contactor wants to respond and the contactor is switched on even at high speeds should stay. In order to remedy this disadvantage, the speed monitor can be used for two different Execute number of poles, as it is z. B. is shown in FIG. With 5 and 5 'there are two Single-phase windings with the same number of poles denotes, ie spatially offset from one another are. 6 and 6 'are also two spatially offset windings that form the iao same number of poles, but a number of poles that differs from the number of poles in the other two windings

haben. Die in Reihe geschalteten Wicklungen 5 und 6 werden an die Netzspannung angeschlossen, die in Reihe geschalteten Wicklungen s' und 6" ergeben die drehzahlabhängige Spannung. Diese drehzahlabhängige Spannung ergibt sich aus der Überlagerung der beiden für die entsprechenden Polzahlen geltenden Kennlinien. Dabei ist noch zu" berücksichtigen, daß sich die Spannung auf dieto have. The series-connected windings 5 and 6 are connected to the mains voltage, the series-connected windings s' and 6 "result in the speed-dependent one Tension. This speed-dependent voltage results from the superposition of the two for the corresponding number of poles applicable characteristics. It must also be "taken into account that the tension is on the

ι ο Wicklungen 5 und 6 in Abhängigkeit von der Drehzahl verschieden verteilt.ι ο windings 5 and 6 depending on the Speed distributed differently.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches sich von der Anordnung der Fig. 3 dadurch unterscheidet, daßIn Fig. 5, another embodiment is shown, which differs from the arrangement the Fig. 3 differs in that

<5 die Wicklungen 5 und 6 parallel geschaltet sind. Man kann aber auch mit zwei Wicklungen wie in Fig. 2 auskommen, wenn die Wicklungen gleichzeitig Flüsse verschiedener Polzahl erzeugen (Oberwellen). Man kann<5 the windings 5 and 6 are connected in parallel. But you can also use two windings as in Fig. 2, if the windings simultaneously generate fluxes with different numbers of poles (harmonics). One can

«" auch nur die Wicklungen 5 und 6 und nur eine Wicklung 5' oder 6' vorsehen, weil sich durch die verschiedene Aufteilung der Spannung auf die Wicklungen 5 und 6 in Abhängigkeit von der Drehzahl auch die Spannung. der Wicklung 5' oder 6' ändert.«" Also only the windings 5 and 6 and only Provide a winding 5 'or 6', because the voltage distribution is different on the windings 5 and 6 depending on the speed and the voltage. the winding 5 'or 6' changes.

Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 6. Bei dieser sind zwei einphasige, an der Netzspannung liegende Wicklungen 5 und 6 verschiedener Polzahl und nur eine Wicklung 6' vorhanden, welche die gleiche Polzahl wie die Wicklung 6 besitzt, aber gegenüber dieser räumlich versetzt ist. Die veränderliche Spannung wird gebildet aus der Summe der Spannung der Wicklungen 6' und 5· Bei" spielsweise sind die Wicklungen 6 und 6' zweipolig und die Wicklung 5 sechspolig ausgeführt. Die Wicklung 6' wird nur von dem zweipoligen Fluß induziert. Ihre Spannung ist daher bei 1000 Umdrehungen pro Minute noch klein. Dagegen hat die Spannung der sechspoligen Wicklung 5 bei dieser Drehzahl gerade ihr Maximum erreicht. Bei 3000 Umdrehungen erreicht die Spannung der zweipoligen Wicklung 6 und 6' ihr Maximum, dägegen ist die Spannung an der Wicklung S nur gering.Another possibility is shown in Fig. 6. In this case there are two single-phase, on the mains voltage Horizontal windings 5 and 6 with different numbers of poles and only one winding 6 'available, which has the same number of poles as the winding 6, but is spatially offset from this. The changeable one Voltage is formed from the sum of the voltage of windings 6 'and 5 · At " For example, the windings 6 and 6 'have two poles and the winding 5 has six poles. The winding 6 'is only induced by the two-pole flux. Their tension is therefore at 1000 revolutions per minute still small. In contrast, the voltage of the six-pole winding 5 at this speed just reached its maximum. At 3000 revolutions the voltage reaches the two-pole Windings 6 and 6 'are at their maximum, while the voltage on winding S is only slightly.

Während bisher angenommen wurde, daß mindestens zwei einphasige Wicklungen vorhanden sind, kann man auch einen normalen Drehstromkurzschlußläufermotor benutzen, man schaltet dann eine Phasenwicklung an das Netz, und die beiden anderen Phasenwicklungen in Reihenschaltung geben die veränderliche Spannung, oder umgekehrt. Die dreiphasige Wicklung wird also in zwei einphasige Wicklungen aufgespalten.While it was previously believed that there would be at least two single-phase windings you can also use a normal three-phase squirrel cage motor, you then connect a phase winding the network, and the other two phase windings in series give the variable Tension, or vice versa. So the three-phase winding turns into two single-phase Split windings.

Bei Kurzschlußläufermotoren kann mag zur Drehzahlüberwachung an Stelle eines mit der Welle gekuppelten Asynchronmotors auf dem Ständer des Drehstrommotors selbst noch zwei einphasige Wicklungen mit von der Polzahl der Hauptwicklung abweichender Polzahl einbauen oder auch, wie erwähnt, eine · besondere dreiphasige Wicklung, die dann in zwei einphasige aufgeteilt wird. Die ⁶S eine wird an das Netz angeschlossen, die andere liefert die drehzahlabhängige Spannung. Bei polumschaltbaren Motoren mit getrennten Wicklungen kann die Unterbringung einer besonderen Hilfswicklung auf dem Ständer zur Drehzahlüberwachung entbehrt werden, indem man die eine nicht benutzte Wicklung für die Drehzahlüberwachung dadurch verwendet, daß man beispielsweise die eine Phasenwicklung an das Netz schaltet und an den anderen beiden in Reihe geschalteten Phasenwicklungen die veränderliche Spannung abnimmt. Will man die Drehzahl von Kurzschlußläufermotoren nur überwachen, wenn der Motor vom Netz abgeschaltet ist, dann kann man auch die Hauptwicklung zur Drehzahlüberwachung benutzen, indem man die eine Phasenwicklung einphasig an das Netz anschließt und an den beiden anderen Phasenwicklungen die veränderliche Spannung abnimmt.In squirrel cage motors, instead of an asynchronous motor coupled to the shaft, two single-phase windings with a number of poles differing from the number of poles in the main winding can be installed on the stator of the three-phase motor itself, or, as mentioned, a special three-phase winding which is then split into two single-phase is divided. The ⁶ S one is connected to the mains, the other supplies the speed-dependent voltage. In pole-changing motors with separate windings, there is no need to accommodate a special auxiliary winding on the stator for speed monitoring by using the one unused winding for speed monitoring by connecting, for example, one phase winding to the mains and the other two in series switched phase windings the variable voltage decreases. If you only want to monitor the speed of squirrel cage motors when the motor is disconnected from the mains, you can also use the main winding for speed monitoring by connecting one phase winding to the mains in one phase and taking off the variable voltage on the other two phase windings.

In Fig. 7 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem die von der Drehzahl abhängige Spannung, um ihr eine andere Charakteristik zu geben, ge- 9" bildet wird aus der Summe der Spannung der Wicklung 2 und einem Teil der Spannung der Wicklung 3.In Fig. 7 still another embodiment is shown in which the voltage dependent on the speed in order to give it a different characteristic. is formed from the sum of the voltage of winding 2 and part of the voltage the winding 3.

Claims

Patent claims:

1. Speed monitor, consisting of an asynchronous motor coupled to the machine to be monitored, characterized in that the motor has two ' ^oo single-phase, spatially offset stator windings, one of which is connected to the network, while the voltage of the second is used for speed monitoring. ^Io5

2. Speed monitor according to claim 1 for starting asynchronous motors with slip ring rotors, characterized in that the excitation coils of the contactors for the step resistors, which are set ^{to different ANLto speech voltages, are connected to the second winding of the speed monitor.}

3. Speed monitor according to claim!, Characterized characterized in that instead of just one winding connected to the mains voltage, two single-phase windings different number of poles are connected in series to the network.

4. Speed monitor according to claim 3, characterized in that two single-phase Windings with different numbers of poles,

connected in series, resulting in variable voltage.

5. speed monitor according to claim 3, characterized in that the not of the stator winding excited by the mains voltage with the stator winding connected to the mains voltage Winding with a different number of poles is connected in series.

6. speed monitor according to claim 1, characterized in that two single-phase Windings with different numbers of poles in parallel. the mains are connected and that each of these windings a spatially offset homopolar winding is assigned which, connected in series, supply the speed-dependent voltage.

7. speed monitor according to claim 1 for squirrel cage motors, characterized in that that instead of a special asynchronous motor on the shaft, two single-phase auxiliary windings on the Motor itself are arranged.

8. speed monitor according to claim 6, characterized in that at polum- »5 switchable motors the two-phase or multi-phase stator winding of the one Number of poles is used for speed monitoring.

. 1 sheet of drawings