DE736040C

DE736040C - Bremsschaltung fuer Asynchronmotoren

Info

Publication number: DE736040C
Application number: DEK151986D
Authority: DE
Inventors: Theodor Hoewer; Dr-Ing Ludwig Schoen
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1938-10-01
Filing date: 1938-10-01
Publication date: 1944-01-31

Description

Brernsschaltun, für Asynchronmotoren

Die l?rfindun- bezieht sich auf solche

Bremsschaltungen für Asynchronmotoren. hei

denen der 'Motor als-über Gleichrichter selbst-

erregter Synchrongenerator auf einen Brems-

widerstand arheitet.Irs ist bereits eine Brems-

schaltung dieser Art vorgeschlagen worden,

bei der an die Primärwicklung der Brems-

Nviderstan(i und parallel zu ihm über einen

".L ransiorniator und Gleichrichter die Sekun-

därwicklung angeschlossen ist. Bei dieser

Iirernsschaltung ist (las Verhältnis der pri-

inären Amperewindungszahl zur sekundären

-\niperewindungszahl von der Größe des

lireins«-i(lerstandes abhängig und infolge-

dessen die Bremsdrehzahl nur in verhältnis-

mäl.lig geringem 'Maße. etwa im Verhältnis von

1 : 2, rerell)ar f_\"ehenschlußcliarakteristil;).

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine

lirenissciialtung der ollen bezeichneten Art,

bei clcr hei ledeni Werte des zum Zweck der

llreiizalilregelun" einstellbar ausgebildeten

lirrni_widerstandes das Verhältnis -der pri-

mären Anipere«-indungszahl zur sekundären

_1mp:rci@in@lungszahl mindestens angenähert

konstant bleibt. so daß die 'Maschine eine

Hauptstroincharakteristik erhält. Die Ma-

schine eignet sich daher besonders zur Ver-

wendung hei Hebezeugen o. dgl., wo sie grund-

sätzlich,.ebenso günstig wie der mit Gleich-

strom oderalslsommutatorniotor mitWechsel-

stroni betriebene Hauptschlußmotor arbeitet,

bei dem bekanntlich in der Senkbrenisschal-

tun- die Drehzahl durch Ändern des Breni:-

widerstandes in «-eitesten Grenzen regelbar

ist. Außerdem ist die Drehzahl in hohem JIai.'tu

von der Belastung unabhän-ig. Bei Asvii-

chronniotoren mit Schleifringliiufer ließen

sich bisher gleich günstige Verhältnisse. "vie

sie in Abb. r durch die für verschiedene Werte

des Bremswiderstandes eingezeichneten Dreh-

inonient-Drelizalil-I,Zennlinien veranschaulicht

sind. nicht erzielen.

Auf (leg Zeichnung sind in _\l)1>. 2 bis 1'

verschiedene Ausfülirungsfornien-der den" der Erfindung bildenden lirenis-

sclialtung dargestellt.

Die einfachste Schaltung dieser Art zeigt

Ahl.). 2. Läufer- und Ständerwicklun- sind

iil,ur Widerstände R,. und einen Gleichrichter

in leihe geschaltet, 1);e f)rellzahl-Dreh-

iliuinellt-1\etlillitlien sind -wie rundsätzlich die

@Ici#iietl wie in Ahb. 1. ,l'lir verschiedene

'\\erte \'t111 R,. el"@@:Ili sich jeweils eine andere

l@ciinlinie. Die niedrigsten Drehzahlen wer-

Ilen für R,. = (1 erreicht. Die Schaltung des

ilt-tchrichters inull s11 gewählt sein, daß in

1k#1- L:itifcrwicklun" möglichst sinusförmige

@tr;ime faieflen-können. Das ist z.B. bei.der

1 trelphasen-Graetz-Schaltung der Fall.

Will nian niinstige elektrische und inaäne-

ti>rIle Verhältnisse und praktisch lastunab-

li:iii,-,i"e Drehzahlen beim Bremsen erhalten,

,i iiitil'; ein bestimmtes Verhältnis von Stän-

Ilcr- zu Läuferwindungszahl innegehalten

\\-erden. Dieses Verllaltnis ist ungefähr so zu

\\:ihlen. daß sich bei der 13rein%schaltung bei

Nennstrom im Läuferkreis und Nenndreh-

zahl etwa die Lätifernennspannung ergibt.

Die Drehzahl der Maschine wird dann im all-

,eineinen in genügend hohem 'Maße vorn

1)relimoinent unahhännig sein. Will man er-

i'ciclicii, daß die Drehzahl behil Bremsen in

:roch ht>lierein -Maße vom Drehilionlent un-

allh<il#in ist, so Mut.) man das Verhältnis von

St:in#lerspannung zu Läuferspannung so wah-

lvii. c1;113 beirr Bremsen die Läuferspannung

':ei \ennstroni und \enndrelizahl kleiner als

rlie Läufernennspannung wird. Dies wird vor

allein dann zweckmäßig sein, wenn die

Maschine als -Motor Hochgesättigt ist. wie es

;:. h. hei I-lel;ezeuginotoren meist der Fall ist.

leas Verliältni# von St<inderspannung zu

l.äaferspannung k31'1' 1'1a1' nicht immer frei

\\-:ihlrn. Bei bereits vorhandenen Maschinen.

11#i (len un inan die Brernsschaltüng nachträg-

licli zusätzlich anwenden will. liegt das Ver-

li:iltnis fest. Bei großen '-\-faschinen mit

\veiii"en Leitern je Nut kann man das ürber-

#etztliinSverllältnis nur in ' groben Stufen

ändern. In diesen Fällen kann man sich durch

7wischenschaltung eines Stromwandlers Hel-

fen (AM). 3). Der Stromwandler verschlech-

tei-t allerdings das Arbeiten cler'ßremssclial-

tung hei tiefen Drehzahlen utici entsprechend

niedrigen Läuferfrequenzen: von diesem

Übelstand wird nian aber frei, «"eng man.

anstatt einen Stromwandler zu verwenden.

parallel zur Wechselstroniseite des Gleich-

richters Widerstände R" einschaltet (Abh. 4).

Durch den Parallelwiderstand R" wird dann

ein "-'eil des M.äuier:trotiis vor dem Gieich-

i-Miter abgezweigt. :o dail der Ständerstrom

kleiner wird. Dieses 'Mittel- l.ü.lit sich daher

nur ailwenden, wenn das Verli:iltnis von

@t:iu.lerstn»n zu I_äufer.troin hei der Brenis-

@ill:illll(l@r zit groll ist. ..

I:isleii \acliteil bringt der Widerstand R,

:a.@üern UM #i(711. als <1111-(71i ilin die niedrigste

\rr\üllüare llrcinsclrehzahl lierauf-esetzt

wird. Bezeichnet il die Drehzahl je -Minute, J1,1 Glas Breinsinoment des 'Motors in m.ikg und 1' die Leistung in k\\', so ist Unter N sind bei der Bremsschaltung Sämtliche in der 'Maschine und außerhalb der Maschine auftretenden Verluste zu verstehen. also Läuferkupferverluste. Ständerkupierverluste, Eisen- und Reibungsverluste, Verluste im Gleichrichter und Verluste in den Widerständen R,. und RJ,. Die Drehzahl ist, wie sich aus der vorstehenden Gleichung um so kleiner, je kleiner die Verluste 1" sind. ergibt, bei gleichem Bremsmoment Bremsmoment Bei einem bestimmten Wert von R, ergibt sich die tiefste Drehzahl für R,. = 11. Dann sind leclinlich die Verluste in der -Maschine, im Gleichrichter und im Widerstand R" vorlianden. Die tiefste erreichbare Drehzahl wird tim so kleiner, je kleiner die @ crluste im Widerstand R" sind. Zur Erreichung einer sehr niedrigen Drehzahl ist es daher notwendig, dafi die Verluste im Widerstand ie'p möglichst klein bzw. gleich 'Null Mild.

Es gibt eine Reihe Schaltungen der Ständerwicklung von Asynchronmotoren, die ßei Speisung mit Gleichstrom bei deichen Verlusten in der Wicklung den gleichen Fluß ergeben, jedoch einen unterschiedlichen Strom aufnehmen. Abb. ja bis 3d zeigt vier -solcher Schaltungen. Bezeichnen entsprechend J", 1b, I, und 1,i die Stromstärken, die :1c11 bei den einzelnen Schaltungen ergeben, so besteht die Von diesen Schaltungen wählt in-,in zweckmäßig die aus, bei der sich der größte erforderliche Parallelwiderstand Rn ergibt. -Man kann, um mehr verfügbare Stufen zu erhalten, die Läuferwicklunb von Stern in Dreieck oder umgekehrt umschalten. Erwähnt sei auch noch. daß man, anstatt drei Widerstände nach Abb. 4 an die Drehstromseite des Gleichrichters anzuschließen, genau so -tit einen Widerstand an die Gleichstromseite anschlie-1len, d. h. parallel zur Ständerwicklung legen kann. Man hat darin den Vorteil, ilaß inan mit nur einem Widerstand auskommt. Nachteilig ist. llaß die erforderliche t31eiclii"icliter-Ieistung hierdurch größer wird. Statt einen \\'icleritancl parallel zur Ständerwichlunn zli legen, kann inan auch in gewissen T:illen Schaltungen der Ständerwicklung n:icli.\hb. ha bis 6c verwenden. die hin.iclitlich der Ge-

salltt\-E@rlti:tc und der.

(@lciclirichterleiautl

ünai>el sind.

Gewisse Schwicrigkehen treten hei der

Selbsterregung der Maschine ili Bretnsschal-

tung auf. Es ist 1)ekanlit, 'd als -sich über

tlle,ichr achter erreg tC S`"nC(1rOI1""eIiC.rat01-C11

nicht iiiiiiier in \\-ünscilcus\\-erter Weise selbst

crre`;#it. Da beine ilremsen vor allem bei Ilebe-

zeu;@en ein unbedingt sicheres Eintreten def

lir@al@\\-ll-kitllg eri"irderlbh ist, \\-11'd gemäß

der .;eueren ausllildung der Erthidung die

Maschine zusätzlich vom Netz aus erregt.

lies kann dadurch erfolgen, daß man die in-

duzierende oder die Ständerwicklung zusätz-

lich voni Netz aus über einen besonderen

Glei@lirichter erregr UMS. Der Gleich-

richter braucht nur für eine ganz geiluge

Wornstä rke Wesen zu werden. Er muß

jedoch. die maximale, an der iiiduzierendeil

@l'icklung (Stander\`; icklung) auftretende

S1)aimung sperren können. Man kann daher

den zusätzlichen Gleichrichter in manchen

Pillen kleiner wählen, wenn man nur einen

'ICH der Ständerwicklung zusätzlich erregt

oder. noch besser, solche Teile dE'r Ständer-

\\-ickLur_g de?" Maschine erlegt, die, wie A11.8

zeigt. voni Haullterregerstroni nicht durch-

flossen werden.

Eine noch einfachere Sch?Itung erhält man,

wenn nian in den Maschinenstromkreis an

irgendeiner Stelle Drehstrom oder @#;-echscl-

stro211 einführt. Auf irgendeinem Wege,er-

halt dann der Gleichrichter Wechselspannun-

gen. die er gleichrichtet. Abb. 9 bis 12 zeigen

edle solche Schaltungen. In _-1b11. 9 wird der

Gleichstromseite des CHelchrkhter_ Wechsel-

zugefügt. zu;efngt. Die Spannung überträgt sich

tra n=iornla tE)r fisch auf deal L atlter. Infolgc-

clcs@.e# flieht übel- die Widerstälide R,, eile

S

1\'

ech:elstroni, vier sich gleichgerichtet über

cüe `tänderm-icklung VOM Die in der

Läuferwidaurg induzierte Spannung ist \;on

der Drehzahl des Motors abhängig. Damit sie

1)e1 synchroner Drehzahl -des Motors nicht

,ich 'Null wird, muß dafür gesorgt werden.

daß da: durch den Drehstrom erzeugte Dreh-

feld gt7zen die Drehrichtung des Motors um-

läuft. Statt dessen 1a1111 111a11 auch den Stä Ti-

den 1::1r cilip(la siL@ aus dein Netz speisen.

1):e Schaltung nach _:L)11. 9 hat noch den

%Chtell. daß sie ahn GleIhrlchte,r (innötig

beansprucht. T;s Hießt ein Strom über die

1\ iclerstä nde R,. und den Gleichrichter ins

Netz ;.: rück:. Itei e:nllhas;ger Slleisunrs 1:.n11

(lies ::i eiilfilc@lcl- \\" Abb_ TO @zeigt.

" --Mir_#leil \-.:Orden.

`(n AH). i i \\-1r#1 I)rch;ti:öni den Schleif-

ringe:. #ugWührt. E;.= fließt ein @l`ech@eistrom

ühur 1i#.= 1@'i#iE#r:täl.de I;,., der sich gleich-

die @Clillcler\1-icklllllc ichllelät.

tran:Irmatorisch in der

St:i11fIC1'\\-llliltlll," eilte 111.l1111111 E#rzellt, die

in der @t;:ndcr\\-ichlun;@ einen Ilui#:crcndcn

Gleichstrom hcr\-orruft.

.111. r2 zeigt chic Schaltun" Llei der der

Drelistrtin uI1miLteIhar ((c111 GLeichnchter zu-

geführt \yird. Wes hat zur hnlge, daß die in

der Ständerwick(ung C#r7-Ctl@t(` Spannung,

kleiner \\-ird. Der Gleichstrom wird der E:--

reger\\-ickl.ilig hauptsächlich unmittelbar üb-,r

den Glcic(iriclitcr zueüh rt. llc-i tlcr Schal-

tung nach 1111.). I L und 13 ist noch Zu be-

achten, daß durch cleli Drehstrom ein Dr-li-

fcld uni Läuier erzeugt wird, das bei svii-

chruner Drehzahl uni Rauln stillsteht. wein

sich das Drehfehl gegen Elen Läuferdrehsinn

dreht. Diese Tatsache kann in der Jähe

der Synchrondrehzahl zu erheblichen Dreh-

n1o111e11tSchwankullgen @ti(lrell, da das Gleich-

feld des S.tä ndei-s abwechselnd gestärkt und

geschwächt wird. in vier Schaltall` nach

A11. 12 werden diese Dreh111onlentschwa n-

kungen wesentlich klchier als i11 Schaltung

nach -111. i r. Man kann diese Drehmonient-

sCh\\-a11kL1n g;en t@t1E'.11 -verkleinern, iI1dCL11 nlan

nur- elnlaiaslg Strom zutLthrt, und ;Irakilsch

Sogar ganz vei'lllelll:il, indem lila Il d:,- Ia_c-li-

feldrichtung bei drei11@@asi@@E:r Speisung in(

Läuferdreh;inn wählt.

Claims

I1ATE\ TA N S1 'i: (s CITL

1. Brenissch:Lllung 121r _@@l-IICIII'OIl- niotoren,11ci der dci- lfotor als über Gleich- - richter selllsterrc;tt#^r S\-nchrongenerr;m#r auf einen @il'elll@l\-ill@r:;tall:l arl#^ir'_t Cia- dLlrcll gelieIlii"l_CLC1111_'t. dal.@ 11:I l edan 1\, C r?(' des zum Zweck d; r 1)1coz amregAung ehi- stCl11rtr att5@'@111IEhleii @lrenz@wicier__anac: (:'?,.) dr: @"erllültnis der L)rialaren -IIIi- lerw-illdun@@sza?11 zur :e1.:uiid;il-eu _wn- l>cre;\-incli?lysxalll kollstalit I)l@l()t. `t 1111' die Maschme eine l@ aulltstrelncharaictcraih erhält. 2. Schaliung- nach gekeruizCIlmit, dali die I@lltlla r\\-le@ati=;@. t " .- , der Uleichr.c#lttr. l: r l#i-:.#.@\#: c(e::tia i:l 't (?_,.) und die Sel:ullctiirmicl;lun,@ in P.ei @:' angeordnet sind. j. Lre111SiCllaltllill@ nach _t,ll;i!i"UCn1 I, Cla- C1Lt t ., rC11 gekennzeichnet. ((a,.@ p1rallCl u:" Wechselstroniseite des IL:Icichrichters cclel zur hiduzierenden iVic:cliing (5tänchr- wickItung-) @`TidE'r:.Callil@ @@r) @re_chcate#@ werden. T. Bt-cnisschalLtui,` da- durch gekennzeichnet. dual 1i,1:1 "L@E:_l@et: @;-icldun4 (St::@lcler@r:ck- lung) Widerstände Ilaral(@l @esch@itrt werden- . Brernsschallung nach -lnm'lr ud1 I, da- durch gekennzeichnet, (Ja!." slic \iaschine

zusätzlich aus dein Netz erregt wird. (i. Ilreinsschaltutig nach =\nspruch i, da- durch gekennzeichnet, dal' die induzierende Wicklung (Ständerwicklung) über Gleich- richter aus dein Netz ganz oder teilweise zusätzlich erregt wird. . 1Brerns:chaltung nach Anspruch 6. da- durch gekennzeichnet, daß nur solche Teile (leg induzierenden Wicklun- (Ständer- wicklung) ztisiitz1icli über Gleichrichter au> (lein Netz erregt werden. die nicht VOM Haupterregerstrom durchflossen -wer- (teil. B. Bremsschaltung nach Anspruch -, da- (Iurcli gekennzeichnet, (1a13 dem 1Ia- :chinenstromkreis unmittelbar Wechsel- strom aus dein Netz zugetührt@wird. c). Lrenisschaltung nach Anspruch 8, da- durch "ekennzeichnet, (lal3 die induzierende Wicklung (Ständerwicklung) der Ma- schine ein- oder niehrpliasig vom Netz ge- .peist \vird.

so. Ilrc#ms.rhaitung nach Anspruch g, dadurch gc#l:ennzcirhnet. (1a13 nur solche Teile (leg in (luzicrirn(len Wicklung (Stäti- clerwicklung) aus (hni N;-t;, gespeist wer- den, clie vom 1-i<ttilitei-reger:trom nicht durchflossen werden- d i. ßrenisschaltun- nach Anspruch 8, (ladurch gekennzeichnet, (lall (leg indu- zierten Wicklung (Ankerwicklung) un- inittelbar 1)relistrom oder Wechselstrom zugeführt wird. i@. t@rcmsschaltung nach -\nspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dali der Dreh- stroinseite <les Gleichrichters Drehstrom oder Wechselstrom zugefiilirt wird. 13. l'renis,chaltun- nach Anspruch 9, i x oder 12. dadurch gekennzeichnet, (1a1.1 bei Speisung finit Drehstrom (las Drehfeld eine solche Richtung hat, (lall im indu- zierten Teil, wenn die \-Iascliine mit svii- chroner Drelizalil als Motor läuft, die (trippelte \ctztre(Itienz erzeugt wird.