DE758297C - Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren - Google Patents

Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren

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DE758297C
DE758297C DEA87428D DEA0087428D DE758297C DE 758297 C DE758297 C DE 758297C DE A87428 D DEA87428 D DE A87428D DE A0087428 D DEA0087428 D DE A0087428D DE 758297 C DE758297 C DE 758297C
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DE
Germany
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phase
motor
braking
voltage
symmetrical
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Expired
Application number
DEA87428D
Other languages
English (en)
Inventor
Viktor Dr-Ing Aigner
Karl Dipl-Ing Hessenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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Publication of DE758297C publication Critical patent/DE758297C/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/30Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary electric devices influencing the characteristics of the motor or controlling the motor, e.g. with impedances or switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

  • Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren Es ist bekannt, zu den Phasenwicklungen des Ständers von Asynchronmotoren Kondensatoren parallel zu schalten, um>ei allpolig vom Netz getrennten Maschinen eine Selbsterregung zu erzielen und den Ständerstromkreis über Widerstände zu schließen, wobei ein bremsendes Moment entsteht. Durch geeignete Bemessung der Kondensatoren kann man zwar auch bei niedrigeren Drehzahlen die Selbsterregung erreichen, doch ist ihr Einsatz unzuverlässig, und die Selbsterregung beginnt öfters bei kleineren, öfters auch bei höheren Drehzahlen ;,Nachteilig ist das völlige Verschwinden der Erregung und damit der generatorischen Bremsung von einer bestimmten Drehzahl an. Man ist daher gezwungen, eine mechanische Bremse oder Gegenstrombremsung anzuwenden, um den Motor stillzusetzen. Um nun den sicheren Einsatz der Selbsterregung auch bei niedrigen Drehzahlen zu erreichen, hat man daher vorgeschlagen, nach Abschalten des Motors vom Netz und nach Herstellung der Bremsschaltung an die Phasenwicklungen des Ständers eine Gleich- oder Wechselspannung zu legen. Zu diesem Zweck kann der Ständer ein- oder mehrphasig über entsprechend bemessene Widerstände wieder an das Drehstromnetz angeschlossen werden. Nach dem durch den Netzanschluß bedingten Anstoß der Selbsterregung wird dann durch die Magnetisierungsleistung der Parallelkondensatoren das zur Selbsterregung benötigte Feld aufgebaut, so daß der Motor nunmehr bei gleichbleibender Richtung des Drehfeldes als selbsterregter asynchroner Generator arbeitet.
  • Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Bremsschaltungen und besteht darin, daß unter bewußter Abkehr von dem Prinzip der selbsterregten asynchronen Generatorbremsung parallel zu dem Drehstrommotor symmetrische Kapazitäten geschaltet werden und die Stromzuleitung des Motors einphasig unterbrochen wird.
  • Der Erfindung liegt die folgende Erkenntnis zugrunde: Zerlegt man den vom Drehstrommotor bei einphasiger Unterbrechung der Zuleitung aufgenommenen Strom nach der Theorie der symmetrischen Komponenten in einen Mitsystemstrom und in einen Gegensy stemstrom, so stellen diese beiden Ströme jeder für sich ein symmetrisches Drehstromsystem dar, von denen das Mitsystem im Sinne der Phasenfolge, das Gegensystem im entgegengesetzten Sinne umläuft. Durch Multiplikation des ivhtsystemstromes mit dem Scheinwiderstand des Mitsystems und des Gegensystemstromes mit dem Scheinwiderstand des Gegensystems ergibt sich dann das bei der einphasigen Unterbrechung mit dem Drehstrommotor verknüpfte Spannungssystem.
  • Der Scheinleitwert des Mitsystems entspricht unter der Voraussetzung konstanter Netzspannung. dem durch das Heyland-Kreisdiagramm gegebenen normalen Arbeitsstrom des Drehstrommotors, der Gegensystemscheinleitwert dagegen unter den gleichen Voraussetzungen praktisch dem Vektor des Stromes, den der Asynchronmotor im Stillstand aufnimmt (Kurzschlußstrom). Da sich der so definierte Scheinleitwert des Gegensystems von dem bei synchroner Drehzahl wirksamen Scheinleitwert des Gegensystems (a = 2) nur geringfügig unterscheidet, kann für überschlägige Betrachtungen der Scheirileitwert für den Stillstand mit dem Gegensystemscheinleitwert bei synchroner Drehzahl gleichgesetzt werden.
  • Das Spannungsdiagramm, das mit dem aus zwei Leitungsphasen gespeisten Drehstrommotor verknüpft ist, entspricht nun geometrisch dem Diagramm der Scheinleitwerte. Abb. i a und ib zeigen die beiden einander geometrisch ähnlichen Diagramme der Scheinleitwerte bzw. Spannungen. UIR stellt den Vektor der Leitersternpunktsspannung des Leiters R dar. Der Vektor UGa bestimmt die Lage des Punktes R des mit dem Drehstrommotor verknüpften Spannungsdreiecks. In dem Diagramm tritt neben dem Vektor UGR (Gegensystemspannung) auch der Vektor UmR (Mitsystemspannung) auf.
  • Der Scheinleitwert YM des Mitsystems verhält sich nun zum Scheinleitwert YG des Gegensystems wie die Gegensystemspannung zur Mit-Systemspannung. Dieses Verhältnis soll mit a bezeichnet werden. Die Lage des Vektors UGR ist durch den Winkel a zwischen dem Mitsystemscheinleitcert und dem Gegensystemscheinleitwert bestimmt. Das allgemeine Diagramm nach Abb. 2 zeigt sofort die Lage des Punktes R des Spannungsdiagramms auf der Motorseite bei einphasiger Speisung, sofern das Verhältnis E und der Winkel. u bekannt sind. Man erkennt, daß der Punkt R in dem dargestellten Sinne verlagert wird, sobald der leerlaufende bzw. mechanisch belastete Drehstrommotor einphasig unterbrochen wird.
  • Schaltet man nun parallel zu einem leerlaufenden oder auch belasteten Drehstrommotor symmetrische Kapazitäten., so verändert sich das Verhältnis des Mitsystemscheinleitwertes zu dem Gegensystemscheinleitwert der aus dem Drehstrommotor und den symmetrischen Kapazitäten bestehenden Gesamtanordnung, und zwar derart, daß das Verhältnis größer als i wird. Der Punkt R fällt somit (vgl. Punkt RIN in Abb. 2) unter die Verbindungslinie S T des Spannungsdiagramms. Dies ist aber mit einer Umkehr des Drehfeldes gleichbedeutend, da nunmehr die Reihenfolge der Spannungsvektoren nicht mehr R S T, sondern R T S ist. Diese Umkehr des Spannungsdreh-Sinnes tritt bei vorerst noch gleichbleibendem Drehsinn des Drehstrommotors auf, der mithin gegen das Drehfeld umläuft und entsprechend abgebremst wird. Mit absinkender Drehzahl des Drehstrommotors nähert sich der Mitsystemscheinleitwert des Motors dem Gegensystemscheinleitwert des Motors, die beide bei Stillstand miteinander identisch und gleich dem Kurzschlußscheinleitwert des Motors sind. Das Verhältnis a der resultierenden Scheinleitwerte der Gesamtanordnung wird mithin bei Stillstand gleich i. Der Punkt R des normalen Spannungsdiagramms fällt dann in die Mitte der Verbindungslinie S T.
  • Man erkennt also, daß es möglich ist, einen Drehstrommotor, dem symmetrische Kapazitäten parallel geschaltet sind, durch einphasige Abschaltung abzubremsen. Die Bremswirkung nimmt mit Annäherung an den Stillstand ab.
  • Wird nun der Drehstrommotor mechanisch angetrieben, wie dies beispielsweise im Kranbetrieb der Fall ist, so wirkt er als Generator. Dies kommt im Heyland-Kreisdiagramm dadurch zum Ausdruck, daß der Vektor des Betriebsstromes aus dem ersten Quadranten in den j vierten Quadranten übergeht. Entsprechend verändert auch der Mitsystemscheinleitvektor seine Lage, während der Gegensysteinscheinleitvektor nach Lage und Größe erhalten bleibt. Es sei nun angenommen, daß parallel zu dem an zwei Leitungsphasen angeschlossenen Dreiphasenasynchronmotor abwechselnd ve rschieclen große, aber jeweils symmetrische Kapazitätswerte geschaltet sind. Addiert man deren Scheinleitwerte, die für Mit- und Gegensystem gleich groß sind, zu den Scheinleitwerten von Mit- und Gegensystem des als Generator betriebenen Motors, so ergeben sich mit wachsenden Kapazitätswerten für den Scheinleitwert des Mitsystems und des Gegensystems bestimmte Vektoren, aus denen das Verhältnis E sowie der Winkel a zwischen ihnen bestimmt werden kann. An Hand der --Werte und der a-Werte aus Abb. 2 erhält man dann die Lage des Punktes R des Spannungsdreiecks, wie Abb. 3 zeigt.
  • Man erkennt, daß der Drehsinn des mit dem aus zwei Leitungsphasen gespeisten, als Generator laufenden Motor verbundenen Spannungsdreiecks für die Kapazitätswerte r bis 3 noch dem normalen Drehsinn entspricht, während von den Kapazitätswerten q. bis 8 der Drehsinn des Spannungsdreiecks sich umkehrt, d. h. der Punkt R unterhalb der Verbindungslinie S T liegt. Beim Kapazitätswert q. bedingt der Punkt R eine starke Vergrößerung des Spannungsdreiecks, während bei weiterer Zuschaltung symmetrischer Kapazitäten die Verzerrung des Spannungsdreiecks geringer wird. Man sieht, daß es auch bei generatorisch betriebenen Drehstrommotoren möglich ist, den Drehsinn des mit dem Motor verbundenen Spannungsdreiecks umzukehren, wodurch eine zusätzliche Bremswirkung ausgelöst wird, die auch dann wirksam bleibt, wenn der Motor untersynchron läuft. Ein Asynchronmotor vermag sonst nur im übersynchronen Lauf als Generator zu arbeiten.
  • Da das dem Drehsinn des Drehstrommotors entgegen laufende Drehfeld mit der Größe der Verlagerung des Punktes R wächst, hat man es in der Hand, durch entsprechende Bemessung der Kapazitäten die Bremswirkung zu stufen, also mehr oder minder stark abzubremsen. Eine allzu große Bemessung der dem Drehstrommotor parallel geschalteten Kapazitäten bat keinen Sinn, weil im Grenzfall der Punkt R in die Mitte der Verbindungslinie der Punkte S und T fällt. Bei den zugrunde gelegten Verhältnissen ergibt sich die größte Bremswirkung bei der größten Verlagerung des Punktes R, also im Falle q., in dem der Scheinleitwert der symmetrischen Kapazitäten für das Mit- und Gegensystem etwa 75 °/a des Gegensystemscheinleitwertes des Drehstrommotors entspricht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren, insbesondere für Hebezeugantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Drehstrommotor symmetrische Kapazitäten geschaltet werden und die Stromzuleitung des Motors einphasig unterbrochen wird. 2: Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremswirkung durch Änderung der Größe der symmetrischen Kapazitäten geändert wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 589 763, 631869.
DEA87428D 1938-07-10 1938-07-10 Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren Expired DE758297C (de)

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DEA87428D DE758297C (de) 1938-07-10 1938-07-10 Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren

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DE758297C true DE758297C (de) 1954-01-25

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ID=6950062

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DEA87428D Expired DE758297C (de) 1938-07-10 1938-07-10 Verfahren zur Drehzahlregelung und zum Bremsen von Drehstrommotoren

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE589763C (de) * 1931-04-08 1933-12-13 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zum Bremsen von Asynchronmaschinen
DE631869C (de) * 1935-04-26 1936-06-30 Aeg Bremsung von Asynchronmaschinen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE589763C (de) * 1931-04-08 1933-12-13 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zum Bremsen von Asynchronmaschinen
DE631869C (de) * 1935-04-26 1936-06-30 Aeg Bremsung von Asynchronmaschinen

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