DE707184C

DE707184C - Start-up control for difficult-to-start three-phase asynchronous motors that are temporarily operated with increased torque

Info

Publication number: DE707184C
Application number: DEL97107D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eugen Geiss
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-02-14
Filing date: 1939-02-14
Publication date: 1941-06-16

Description

Anlaßsteuerung für schwer anlaufende, vorübergehend mit erhöhtem Anzugsmoment betriebene Drehstromasynchronmotoren Es ist bekannt, Drehstromasynchronrnotoren dadurch auf eine konstante niedrige Geschwindigkeit zu regeln, daß eine mechanische Bremse zum Schleifen gebracht wird, die von einem elektrohydraulischen Bremslüftgerät gesteuert wird. Das elektrohydraulische Gerät besteht aus einem mit dem Bremsgestänge verbundenen. Arbeitskolben und Zylinder sowie einem Antriebsmotor zum Antrieb einer Flügelradpumpe, die reit steigender Drehzahl Druckflüssigkeit aus einem Zylinderraum oberhalb des Arbeitskolbens unter den Arbeitskolhen drückt, diesen dadurch anhebt und die Bremse lüftet. Zum vollständigen Lüften der Bremse beim Betrieb :des zu steuernden Hauptantriebsmotors mit der vollen Drehzahl wird der Antriebsmotor des Lüftgerätes unmittelbar mit dem Drehstromnetz (5o Hz) verbunden, so daß er mit seiner höchsten Drehzahl läuft und das volle Lüftmoment auf den Arbeitskolben ausübt. Um den Hauptantriebümotor auf die niedrige Geschwindigkeit zu bringen, wird der Lüftmotor statt vom INTetz mit einer von der Drehzahl des Hauptantriebsmotors abhängigen Frequenz und Spannung gespeist, beispielsweise dadurch, daß man ihn gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Transformators an die Ankerklemmen des Hauptantriebsmotors legt. Wenn der Hauptantriebsmotor stillsteht, wirkt er wie ein ruhender Transformator, und der Lüfter erhält die volle Netzspannung und -frequenz, so daß er die Bremse vollständig lüftet und der Hauptantriebsmotor anfahren kann. Mit zunehmender Drehzahl des Hauptantriebsmotors sinkt seine Ankerspannung und -frequenz, so daß der Lüftmotor mit kleinerer Geschwindigkeit betrieben und die Bremse weniger weit gelüftet wird, bis sie schließlich bei einer bestimmten Drehzahl des Hauptantriebsmotors zum Schleifen kommt. Hierdurch wird dessen Drehzahl etwas herabgesetzt, seine Läuferspannung steigt infolgedessen wieder etwas an, der Lüftmotor läuft etwas schneller, und die Bremse wird mehr gelüftet. Dadurch strebt der Hauptantriebsmotor wieder einer höheren Drehzahl zu, womit jedoch ein Sinken der Läuferspannung und damit ein Anziehen der Bremse verbunden ist. Auf diese Weise wird also erreicht, daß der Hauptantriebsmotor eine bestimmte niedrige G@eschwin.digkeit nicht über- oder unterschreitet. Bei der normalen Ausführung des elektrohydraulischen; Gerätes beginnt die Bremse zu schleifen, wenn der Lüftmotor mit einer Frequenz von q.o Hz gespeist wird. Diese Frequenz erhält der Lüftmotor bei 2o0 'o der Normaldrehzahl des Hauptantriebsmotors, und auf diese Drehzahl wird daher der Hauptantriebsmotor eingeregelt.Starter control for difficult starting, temporarily with increased tightening torque operated three-phase asynchronous motors It is known, three-phase asynchronous motors by regulating to a constant low speed that a mechanical Brake is brought to grind by an electro-hydraulic brake release device is controlled. The electrohydraulic device consists of one with the brake linkage connected. Working piston and cylinder as well as a drive motor for driving a Impeller pump that rides hydraulic fluid from a cylinder chamber with increasing speed above the working piston presses under the working piston, thereby lifting it and the brake is released. To fully release the brake during operation: the closed controlling main drive motor at full speed becomes the drive motor of the Ventilation device directly connected to the three-phase network (5o Hz), so that he can with his runs at the highest speed and exerts the full release torque on the working piston. Around Bringing the main drive motor to low speed becomes the fan motor instead of the INTetz with a frequency dependent on the speed of the main drive motor and fed voltage, for example by having it under Interconnection of a transformer to the anchor terminals of the main drive motor lays. When the main drive motor is at a standstill, it acts like a transformer at rest, and the fan receives the full line voltage and frequency, so that it applies the brake fully ventilates and the main drive motor can start up. With increasing speed of the main drive motor decreases its armature voltage and frequency, so that the ventilation motor operated at a lower speed and the brake less far is ventilated until it is finally at a certain speed of the main drive motor comes to grind. As a result, its speed is slightly reduced, its rotor voltage as a result, the fan motor runs a little faster, and the The brake is released more. As a result, the main drive motor strives for a higher one again Speed increases, but with this a decrease in the rotor voltage and thus an tightening of the Brake is connected. In this way it is achieved that the main drive motor does not exceed or fall below a certain low speed. In the normal execution of the electro-hydraulic; Device starts to drag the brake, if the fan motor is fed with a frequency of q.o Hz. This frequency receives the ventilation motor at 2o0 'o the normal speed of the main drive motor, and on this The main drive motor is therefore regulated at the speed of rotation.

Damit nun die Schleifbremse nicht dauernd ein zu großes überschußmoment des Hauptantriebsmotors zu vernichten hat, wird dieser bei der Einregelung auf die niedrige Geschwindigkeit mit solch großem Läuferwiderstand eingeschaltet, daß sich bei normaler Belastung eine Schlupfdrehzalil von 2o0io der Synchrondrehzahl einstellt, so daß Glas elektrohydraulische Gerät also lediglich die Drehzahlabweichungen auszugleichen hat, die sich infolge der Hauptstromcharakteristik des Drehstromasynchronmotors bei einer Abweichung der Belastung von dem normalen Wert ergeben würden. Infolge des großen Läuferwiderstandes ist die Drehmomentkennlinie des Motors so weit verschoben, daß der Motor jenseits des Kippmomentes arbeitet und nur mit einem Teilbetrag des Kippmomentes als Anlaufmoment arbeitet. Nach Anlaufen des Motors sinkt das Moment weiter, entsprechend der bekannten Charakteristik für hohen Läuferwiderstand. Bei schwer anlaufenden Antrieben, z. B. Walzwerkshilfsantrieben, ist jedoch das Lastmoment im Stillstand so hoch, daß das bei hohem Läuferwiderstand auftretende Anfahrmoment nicht ausreicht, um die vorhandenen Reibungskräfte zu überwinden. In diesem Falle kann nur ein Anlauf des Motors erreicht werden durch Verringerung des Läuferwiderstandes. Da hierbei jedoch die Schlupfdrehzahl, bezogen auf Normallast, bedeutend höher liegt als 2o% der Normaldrehzahl, strebt der Hauptantriebsmotor dauernd einer höheren als der durch die Wirkung des elektrohydraulischen Gerätes bestimmten Drehzahl zu. Um diesem überschußmoment das Gleichgewicht zu halten und den Hauptantriebsmotor auf die niedrige Regelgeschwindigkeit von 200!o zu zwingen, muß von dem elektrohydraulischen Gerät ein zusätzliches Lastmoment durch stärkeres Anziehen der Bremse hervorgerufen werden. Diese stärkere Abbremsung würde eine dauernde Lberlastung des Hauptantriebsmotors beim Laufen mit der niedrigen Regelgeschwindigkeit bedeuten.So that the grinding brake does not constantly have too great an excess torque of the main drive motor has to be destroyed, it is adjusted to the low speed with such great rotor resistance that sets a slip speed of 2o0io of the synchronous speed under normal load, so that glass electrohydraulic device only compensate for the speed deviations which is due to the main current characteristic of the three-phase asynchronous motor if the load deviated from the normal value. As a result Due to the large rotor resistance, the torque characteristic of the motor is shifted to such an extent that that the engine works beyond the breakdown torque and only with a partial amount of the Tilting torque works as a starting torque. After the motor has started, the torque drops further, according to the well-known characteristic for high rotor resistance. at hard starting drives, e.g. B. rolling mill auxiliary drives, however, is the load torque so high at standstill that the starting torque that occurs when the rotor resistance is high not sufficient to overcome the existing frictional forces. In this case the motor can only be started by reducing the rotor resistance. However, since the slip speed is significantly higher in relation to normal load than 20% of the normal speed, the main drive motor constantly strives for a higher one than the speed determined by the action of the electrohydraulic device. To keep this excess torque in balance and the main drive motor To force it to the low control speed of 200! o must be done by the electro-hydraulic Device caused an additional load torque by applying the brake more strongly will. This stronger deceleration would cause a permanent overload of the main drive motor mean when running at the low control speed.

Die Erfindung bezweckt, diese Übelstände zu vermeiden und sowohl ein sicheres Anfahren zu gewährleisten als auch eine überlastung des Hauptantriebsmotors beim Betrieb mit der niedrigen Regelgeschwindigkeit zu vermeiden. Die Erfindung geht dabei von der Tatsache aus, daß, sobald die Last erst einmal in Bewegung gesetzt worden ist, das zurr weiteren Hochfahren erforderliche Beschleunigungsmoment bedeutend niedriger ist als das zum Übergang aus der Ruhe in die Bewegung nötige Moment. Erfindungsgemäß wird daher der Hauptantriebsmotor, der mittels einer von einem elektrohydraulischen Gerät gesteuerten Schleifbremse auf eine konstante niedrige Geschwindigkeit einregelbar ist, selbsttätig durch eine von seiner Drehzahl abhängige Schaltvorrichtung unterhalb einer etwas tiefer als die niedrige Regelgeschwindigkeit liegenden Drehzahl in eine Schaltung für hohes Anzugmoment, z. B. durch Kurzschließen einer oder mehrerer Stufen des Läuferwiderstandes, gelegt und durch die drehzahlabhängige Schaltvorrichtung oberhalb dieser Drehzahl und vor Erreichen der niedrigen Regelgeschwindigkeit die drehmomentverstärkende Schaltung für den Hauptantriebsmotor wieder aufgehoben.The invention aims to avoid these drawbacks and both a to ensure safe start-up as well as overloading the main drive motor to be avoided when operating at the low control speed. The invention is based on the fact that once the load is set in motion the acceleration torque required for further start-up is significant is lower than the moment necessary to transition from rest to movement. According to the invention is therefore the main drive motor, which by means of one of an electro-hydraulic Device-controlled grinding brake can be adjusted to a constant low speed is, automatically by a switching device depending on its speed below a speed slightly lower than the low control speed into a Circuit for high torque, e.g. B. by short-circuiting one or more stages the rotor resistance, placed and by the speed-dependent switching device above this speed and before reaching the low control speed the The torque-boosting circuit for the main drive motor was canceled again.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Mit HM ist der Hauptantriebsmotor und mit LM der Motor des elektrohydraulischen Bremslüftgerätes bezeichnet, der mittels eines Schützes 6 entweder unmittelbar reit dem Drehstromnetz RST oder durch ein Schütz 5 über den Transformator TR an die Läuferklemmen des Hauptantriebsmotors HM gelegt werden kann. Der Widerstand W im Läuferstromkreis des Hauptantriebsmotors ist aus drei Stufen gebildet, 'von denen zwei mittels des Schützes 7 und des Schützes 8 kurzgeschlossen werden können. Mit ST ist die Steuerwalze bezeichnet, durch die die Umkehrschütze i und 2 gesteuert werden.The main drive motor is marked with HM and the motor of the electrohydraulic brake release device with LM , which can be connected to the rotor terminals of the main drive motor HM by means of a contactor 6 either directly to the three-phase network RST or by a contactor 5 via the transformer TR. The resistance W in the rotor circuit of the main drive motor is formed from three stages, two of which can be short-circuited by means of the contactor 7 and the contactor 8. ST designates the control roller through which the reversing contactors i and 2 are controlled.

Als drehzahlabhängige Schalteinrichtung ist im vorliegenden Fall ein kleiner Hilfsmotor vorgesehen, dessen Ständer S begrenzt drehbar gelagert ist und einen Kontaktarm I( trägt, den eine Feder in der Mittelstellung zwischen zwei festen Gegenkontakten 1(i und 1(E zu halten sucht. Der Anker A des Hilfsmotors wird von dem Anker eines zweiten Hilfsmotors N angetrieben, der ständerseitig am Drehstromnetz RST liegt und läuferseitig mit den Läuferklemmen des Hauptantriebsmotors HM verbunden ist, so daß er sich in Gleichlaufschaltung mit dem Hauptantriebsmotor befindet und bei der Umkehr der Drehrichtung des Hauptantriebsmotors ebenfalls seine Drehrichtung umkehrt. Der Ständer S mit dem Schaltarm I( wird bei ,einer bestimmten Drehzahl des Hauptantriebsmotors bis zu einem Anschlag mitgenommen, wobei er je nach der Drehrichtung den einen oder anderen Kontakt I(1 bzw. I(2 schließt. 'Von diesen Kontakten wird je ein Schütz 3 bzw. ¢ gesteuert.In the present case, a small auxiliary motor is provided as the speed-dependent switching device, the stator S of which is mounted rotatably to a limited extent and carries a contact arm I (which a spring tries to hold in the middle position between two fixed mating contacts 1 (i and 1 (E. The armature A of the auxiliary motor is driven by the armature of a second auxiliary motor N , which is on the stator side of the three-phase power supply RST and on the rotor side is connected to the rotor terminals of the main drive motor HM, so that it is in synchronism with the main drive motor and, when the direction of rotation of the main drive motor is reversed, its direction of rotation as well The stator S with the switching arm I (is driven up to a stop at a certain speed of the main drive motor, whereby it closes one or the other contact I (1 or I (2) depending on the direction of rotation One contactor 3 or one ¢ each controlled.

Solange die Steuerwalze St in) der Nullstellung steht, nehmen ,die Schalteinrichtungen die dargestellte Ruhelage ,ein. Zum Einschalten des Hauptantriebsmotors im Rechtslaufsinne wird die Steuerwalze St nach rechts gedreht. Es sei hierbei zunächst angenommen, daß der Motor nur bis auf eine kleine Geschwindigkeit unter Steuerung durch das elektrohydraulische Bremslüftgerät hochfahren soll. Die Steuerwalze wird zu diesem Zweck nur bis in die Stellung i gedreht. Von der Phase 12 über die Kontaktfinger c und d der Steuerwalze St, den Ruhekontakt i, und die Spule des Schützes 2 zur Phase S wird das Umkehrschütz 2 erregt, das durch Schließen seiner Hauptkontakte 2" den Hauptantri:ebsmotor HM im Rechtslaufsinne einschaltet. Durch Öffnen seines Ruhekontaktes 2" verhindert das Schütz 2 die Einschaltung des Umkehrschützes i. Ferner wird von der Phase I2 über Kontaktfinger c und f der Steuerwalze und den Ruhekontakt 6, das Schütz 5 erregt, das durch Öffnen seines Ruhekontaktes 5, die Einschaltung des Schützes 6 verhindert und durch Schließen seiner Hauptkontakte 5" den Motor LM des elektrohydraulischen Bremslüftgerätes an die Läuferklemmen des Hauptantriebsmotors anschließt. Ferner wird parallel zum Schütz 5 über die Ruhekontakte 3, und q., das Schütz 7 erregt, das die erste Stufe des Anlaßwiderstandes W kurzschließt, so daß das Anfahrmom@ent des Hauptmotors HM erhöht wird und der Hauptantriebsmotor mit Sicherheit zum. Anlaufen kommt. Bei einer bestimmten Drehzahl des Hauptantriebsmotors, z. B. bei i oo U/min, wird nun von dem LäuferA ein genügend großes Drehmoment entwickelt, um den Ständer S entgegen der Wirkung der Mittelstellungsfedern aus seiner Ruhelage abzulenken, und zwar in solcher Richtung, daß der Schaltarm I( den Kontakt I(2 schließt. Hierdurch wird das Schütz q. erregt, das nun durch öffnen seines Ruhekontaktes q., den Stromkreis für das Schütz 7 wieder unterbricht, so da.ß dieses Schütz zum Abfallen kommt und den Kurzschluß über die erste Widerstandsstufe wieder aufhebt und dadurch das Moment :des Antriebsmotors wieder herabsetzt. Der Motor HM läuft nun mit voll vorgeschaltetem Anlaßwiderstand bis auf die durch das elektrohydraulische Bremslüftgerät bestimmte Drehzahl von 2oo/o der Normaldrehzahl hoch.As long as the control drum St in) is in the zero position, the switching devices assume the rest position shown. To switch on the main drive motor in a clockwise direction, the control drum St is rotated to the right. It is assumed here that the motor should only start up to a low speed under the control of the electrohydraulic brake release device. For this purpose, the control drum is only turned to position i. From phase 12 via the contact fingers c and d of the control roller St, the normally closed contact i, and the coil of the contactor 2 to the phase S, the reversing contactor 2 is energized, which by closing its main contacts 2 "switches on the main drive motor HM in a clockwise direction Opening its normally closed contact 2 ″, the contactor 2 prevents the switching on of the reversing contactor i. Furthermore, from phase I2 via contact fingers c and f of the control roller and the break contact 6, the contactor 5 is energized, which prevents the contactor 6 from being switched on by opening its break contact 5 and the motor LM of the electrohydraulic brake release device by closing its main contacts 5 " The rotor terminals of the main drive motor connects. Furthermore, parallel to the contactor 5 via the normally closed contacts 3, and q., the contactor 7 is energized, which short-circuits the first stage of the starting resistor W, so that the starting torque of the main motor HM is increased and the main drive motor with At a certain speed of the main drive motor, for example at 100 rpm, a sufficiently large torque is now developed by the rotor A to deflect the stator S from its rest position against the action of the central position springs, and in such a direction that the switching arm I (closes the contact I (2. This excites the contactor q., which is now opened by nes normally closed contact q., the circuit for the contactor 7 is interrupted again, so that this contactor drops out and removes the short circuit via the first resistance stage and thereby reduces the torque of the drive motor again. The motor HM now runs up to the speed of 2oo / o of the normal speed determined by the electrohydraulic brake release device with the starting resistor fully connected.

Wenn der Hauptantriebsmotor bis auf seine volle Antriebsdrehzahl hochlaufen soll, wird das Steuergerät St in die Stellung 2 gebracht. Hierdurch wird über den bereits beschriebenen Stromkreis bis zu dem Kontaktfinger c und von dort über *die Kontaktfinger b und a sowie über die Arbeitskantakte 2Q1 und 42 das Schütz 7 erregt, das durch Schließen seines Kontaktes, 7"1 den Stromkreis des Schützes 8 vorbereitet. Ferner wird durch Ablaufen des zugehörigen Kontaktsegmentes von dem Kontaktfinger /. der Stromkreis für das Schütz 5 unterbrochen und über dessen Ruhekontakt 5, das Schütz 6 eingeschaltet, -wodurch der Lüftmotor LM von den Läuferklemmen des Hauptantriebsmotors HAI abgeschaltet und unmittelbar mit dem Drehstromnetz verbunden wird. Infolgedessen läuft der Lüftmotor LM auf seine Höchstdrehzahl und lüftet hierbei die Bremse vollständig. Der Stromkreis für das Schütz 8 wird geschlossen, sobald der Stromwächter SW seinen Kontakt sir schließt. Dieser Stromwächter ist so eingestellt, daß er seinen Anker bei einer .etwas oberhalb der durch das ,elektrohydraulische Bremslüftgerät bestimmten niedrigen Regelgeschwindigkeit fallen läßt. Das Schütz 8 schließt nun mittels seiner Arbeitskontakte 8" die zweite Stufe des Läuferwiderstandes W kurz, und der Motor HM läuft auf seine volle Betriebsdrehzahl hoch.If the main drive motor is to run up to its full drive speed, the control unit St is brought into position 2. This energizes the contactor 7 via the circuit already described up to the contact finger c and from there via * the contact fingers b and a and via the working contacts 2Q1 and 42 , which prepares the circuit of the contactor 8 by closing its contact, 7 "1. Furthermore, by running off the associated contact segment from the contact finger /. The circuit for the contactor 5 is interrupted and the contactor 6 is switched on via its normally closed contact 5, whereby the ventilation motor LM is switched off from the rotor terminals of the main drive motor HAI and connected directly to the three-phase network. As a result, the fan motor LM runs to its maximum speed and releases the brake completely. The circuit for the contactor 8 is closed as soon as the current monitor SW closes its contact sir. This current monitor is set so that it has its armature at a the, electrohydraulic brake release device certain low control speed fa llen lets. The contactor 8 now short-circuits the second stage of the rotor resistance W by means of its working contacts 8 ″, and the motor HM runs up to its full operating speed.

Beim Einschalten des Steuerschalters St von der Nullstellung aus nach der entgegengesetzten Richtung spielen sich entsprechend dieselben Vorgänge ab, und zwar wird hierbei der Ständer S des Hilfsmotors nach der entgegengesetzten Richtung ausgeschwenkt und über den Kontakt I(1 das Schütz 3 eingeschaltet, so daß also durch den nach dem Anfahren geöffneten Ruhekontakt 3, im Stromkreis des Schützes 7 die drehmornentv erstärkende Kurzschließung der ersten Stufe dies Anlaßwiderstandes W wieder aufgehoben wird; beim Schalten der Steuerwalze auf die Stellung 2 wird der Ruhekontakt 3, durch die Arbeitskontakte 3Q2 und i"1 überbrückt und dadurch das Schütz 7 wiedereingeschaltet.When switching on the control switch St from the zero position to the same processes take place in the opposite direction, namely here the stator S of the auxiliary motor is in the opposite direction swiveled out and switched on via contact I (1, contactor 3, so that through the normally closed contact 3, which is open after starting, in the circuit of the contactor 7 the Drehmornentv strengthening short-circuiting of the first stage of this starting resistor W is canceled again; when switching the control drum to position 2 the normally closed contact 3, bridged by the normally open contacts 3Q2 and i "1 and thereby the contactor 7 is switched on again.

Claims

PATENT CLAIM: Starting control for difficult-to-start, temporary Three-phase asynchronous motors operated with increased starting torque, characterized in that that the motor, by means of one of an @electrohydraulic device controlled grinding brake can be adjusted to a constant low casting speed is, automatically by a switching device dependent on its speed (S, A) below a speed that is slightly lower than the low control speed Speed in a circuit for high torque, z. B. by shorting a or several stages of the rotor resistance, and that the speed-dependent Switching above this speed and before reaching the low control speed the torque-boosting circuit for the engine cancels again.