DE825285C

DE825285C - Electric drive with an induction motor

Info

Publication number: DE825285C
Application number: DEP35135A
Authority: DE
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1948-09-08
Filing date: 1949-02-26
Publication date: 1951-12-17
Also published as: CH271234A

Description

Elektrischer Antrieb mit einem Induktionsmotor Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb für Maschinen, welche einen vorbestimmten Arbeitskreislauf ausführen uni mit einem zwangsläufigen Halt zur Ruhe kommen.Electric drive with an induction motor The present invention refers to an electric drive for machines that have a predetermined Carry out the work cycle and come to rest with an inevitable stop.

Bei Antrieben dieser Art ist es bisher bekannt gewesen, die Geschwindigkeit der Maschine vor dem Anhalten zu verringern, um so den Stoß möglichst klein zu machen. Jedoch wurde zufolge der verwendeten zusammengesetzten mechanischenEinrichtungen zum Verändern der Geschwindigkeit ,die mögliche Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine unzweckmäßig begrenzt.With drives of this type it was previously known that the speed before stopping the machine in order to minimize the impact. However, according to the composite mechanical devices used to change the speed, the possible working speed of the machine inappropriately limited.

Diese Schwierigkeit wird gemäß der vorliegenden Erfindung mittels elektrischer Bremsung weitestgehend beseitigt.This difficulty is addressed according to the present invention by means of electrical braking largely eliminated.

Nach der Erfindung geht dem Anhaltevorgang eine Verkleinerung der Motorengeschwindigkeit auf einen Zwischenwert voraus, indem dieser Motor bei übersynchronen Geschwindigkeiten arbeitet, um durch die Vernichtung der Umlaufenergie als Induktionsgenerator ein Bremsen zu bewirken. Der Arbeitskreislauf einschließlich Beschleunigung, Verzögerung und zwangsläufigen Anhaltens der angetriebenen Maschine an einer vorbestimmten Stelle wird ohne die Verwendung von Kupplungen durchlaufen.According to the invention, the stopping process is a reduction in the Engine speed to an intermediate value ahead by this engine at oversynchronous Speeds works to by annihilating the circulating energy as an induction generator to effect braking. The working cycle including acceleration, deceleration and forcibly stopping the driven machine at a predetermined location is traversed without the use of clutches.

Dabei wird ein Induktionsmotor mit Käiganker bzw. Kurzschlußanker verwendet, der aus einer hohen Geschwindigkeit auf eine kleine Geschwindigkeit schnell gebremst werden kann, wobei die Verbindung für kleine Geschwindigkeit bei Stillstand ein Bremsmoment im Stillstand hervorruft. Zum Anhalten des Motors, der eine Schwungmasse antreibt, wird dieser Motor auf eine Zwischen gesahwindigkeit elektrisch gebremst und nachfolgend bei geringer Geschwindigkeit zum Stillstand gebracht.An induction motor with a cage armature or short-circuit armature is used used to go from a high speed to a small speed quickly can be braked, whereby the connection for low speed at standstill causes a braking torque at standstill. To stop the engine, the flywheel drives this motor on an intermediate speed electric braked and then brought to a standstill at low speed.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung zur Darstellung gebracht.The drawing shows an embodiment of the invention for illustration brought.

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema des Antriebs nach der Erfindung ; .Fig. 1 shows a circuit diagram of the drive according to the invention; .

Fig.2 zeigt die zugehörigen Drebmoment-:;esaliw indigdceitkennlinien.Fig.2 shows the associated torque - :; esaliw indigdceitkennlinien.

In der Fig. i ist ein Motor i vorzugsweise ein Induktionsmotor mit Käfigankerdargestellt, der im Ständer eine NIelirpliasenwicklung 2 und eiere besondere Finl>liasenwicklung 3 enthält. Die Ein-1>liasenw-icklung hat mehr Pole als die Mehrphasenw icl;lting und schafft daher ein Ständerfeld von kleinerer Synchrongeschwindigkeit, Vorzugsweise, aber nicht unbedingt, hat die Einphasenw-icsklt,lig 3 doppelt soviel Pole wie die Mehrphasenwicklung 2. Eine von dem Motor i angetriebene Maschine 39 soll bei Vollendung eines bestimmten Arbeitskreislaufes zwangsläufig angehalten werden. Maschinen dieser Art sind allgemein bekannt.In FIG. I, a motor i is preferably an induction motor Cage anchor shown, which has a stainless steel winding 2 and a special one in the stator Finl> lase winding 3 contains. The single winding has more poles than the multi-phase winding icl; lting and therefore creates a stator field of lower synchronous speed, Preferably, but not necessarily, the single-phase w-icsklt, lig 3, has twice as much Poles like the polyphase winding 2. A machine 39 driven by the motor i should inevitably stop when a certain work cycle is completed will. Machines of this type are well known.

Ein dreipoliger Schalter 5, welcher Kontakte 6, 7, 8 und eine Arbeitsspule 9 aufweist, verbindet die Afehrphasenw icklung 2 mit einer Stromquelle 1. 1, 1. 2, L 3 über einen Trennschalter io.A three-pole switch 5, which has contacts 6, 7, 8 and a working coil 9, connects the phase winding 2 to a power source 1. 1, 1. 2, L 3 via a disconnector io.

Ein Schalter i i, welcher Kontakte 12, 13, 14, 15 und eine Arbeitsspule 16 aufweist, verbindet die Einpliasenwicklung 3 mit der Stromquelle L 2. L 3 ,iil>er den Trennschalter to. Ein einpoliger Zw-eiw-egscllalter 17 weist Kontakte 18 und ig auf. Er wird von einem Nocken 20 gesteuert, der von dem Motor i vermittels eines Geschw indigkeitsverminderers 21 angetrieben' wird. Es ist einleuchtend, daß normalerweise die Kontakte ig geschlossen sind, während ein Stift 22 auf dem zylindrischen Teil der Scheibe 20 entsprechend dem Druck einer Feder 24 gleitet. Wenn jedoch der Nocken 23 von (lein Stift erreicht wird, öffnen sich die Kontakte ig und die Kontakte i8 schließen sich.A switch i i, which contacts 12, 13, 14, 15 and a work coil 16, connects the single-phase winding 3 to the current source L 2. L 3, iil> er the disconnector to. A single-pole Zw-eiw-Egscllalter 17 has contacts 18 and ig on. It is controlled by a cam 20, which is controlled by the engine i by means of a Velocity reducer 21 'is driven. It makes sense that normally the contacts ig are closed while a pin 22 is on the cylindrical part the disk 20 slides in accordance with the pressure of a spring 24. However, if the cam 23 of (if a pin is reached, contacts ig open and contacts i8 close.

Ein Klinkenschalter 25, -der gewöhnlich offene Kontakte 26 aufweist, ist so angeordnet, daß, wenn ein Druckknopf 27 gedrückt wird, um die Kontakte 26 entgegen der Kraft einer Feder 28 zu schließen, wie in ausgezogenen Linien der Fig. i dargestellt ist, eine Klinke 29 dahin arbeitet, die Kontakte 26 geschlossen zu halten, bis siQ später durch einen Schlagnocken 30 freigegeben werden, welcher von (lern @lotor i durch den GeschNvindigkeitsverminderer --i angetrieben wird.A latch switch 25, which usually has open contacts 26, is arranged so that when a push button 27 is pressed to close the contacts 26 against the force of a spring 28, as shown in solid lines in FIG Pawl 29 works to keep the contacts 26 closed until siQ are later released by a cam 30 , which is driven by (learn @lotor i through the speed reducer --i.

Es ist einleuchtend, daß die Winkelstellungen der Nocken 20 und 30 entsprechend den Erfordernisseil <per 'Maschine 39 eingestellt werden können, so claß die Bedienungsperson nur nötig hat, jeden einzelnen Arbeitskreislauf durch Schließen des Schalters 25 von Hand einzuleiten, und das gesamt"-System schließlich zu einem zwangsläufigen Halt der h-laschine 39 bei abgeschalteter Energie und, für den nächsten Arbeitskreislauf bereit, zur Ruhe kommt.It is evident that the angular positions of the cams 20 and 30 can be adjusted according to the requirements of the machine 39, so that the operator only needs to manually initiate each individual working cycle by closing the switch 25, and the entire system finally to an inevitable stop of the h-machine 39 with the energy switched off and, ready for the next working cycle, comes to rest.

Es sei zum Arbeiten angenommen, daß der Leitungsschalter geschlossen ist und ein Schließen des Schalters 25 von Hand den Stromkreis von.L 2 über die Spule g die geschlossenen Kontakte 15, 19 und 26 zu L 3 schließt. Dadurch wird Spannung an die Spule 9 gelegt, und der Schalter 5 schließt die Kontakte 6, 7, und 8 und verbindet die Wicklung 2 mit den Speiseleitungen I. r, I_ 2. I_3. Der Motor 1 'kommt daher auf Touren uiid läuft als Mehrp'haseninduktionsinotc»- mit einer Geschwindigkeit, welche durch die Anzahl der Pole der Wicklung 2 bestimmt ist. Daher kann der bei voller Geschwindigkeit abzuwickelnde _Arheitsgang der Maschine 39 stattfinden. Unmittelbar vor dein Anhalten der Maschine wird der Stift 22 durch den Nocken 23 verschoben. Die Kontakte i< öffnen sich, und die Kontakte 18 schließen sich. Das Offnen der Kontakte 19 öffnet den Stromkreis von L 2, L 3 durch die Spule 9 hindurch, und' der Schalter 5 kehrt in seine Offenstellung zurück und trennt daher die iMehrpliasenwicklung 2 von der Leitung L i, L 2 und L 3. Ein Schließen der Kontakte 18 schließt einen Stromkreis von L 2 durch die Spule 16, die Kontakte 18 und 26 nach I_ 3. Dadurch wird Spannung an die Spule 16 gelegt, und der Schalter 11 schließt die Kontakte 12, 13 und 14 und öffnet,die Kontakte 15. Die Kontakte 14 sind Sel-bsthaltekontakte, um den Strom-kreis geschlossen zuhalten, nachdem sich die Kontakte i8 als Folge der Verdrehung des Nockens 20 wieder öffnen.Assume that the circuit breaker is closed to operate is and a closing of the switch 25 by hand, the circuit von.L 2 via the Coil g closes the closed contacts 15, 19 and 26 to L 3. This creates tension placed on the coil 9, and the switch 5 closes the contacts 6, 7, and 8 and connects the winding 2 to the feed lines I. r, I_ 2. I_3. The motor 1 'comes therefore on tour uiid runs as a multi-phase induction inotc »- at a speed which is determined by the number of poles of the winding 2. Therefore, the _Arheitgang of the machine 39 to be processed at full speed take place. Direct before the machine is stopped, the pin 22 is displaced by the cam 23. Contacts i <open and contacts 18 close. Opening the Contacts 19 open the circuit from L 2, L 3 through the coil 9, and ' the switch 5 returns to its open position and therefore separates the multi-phase winding 2 from line L i, L 2 and L 3. Closing contacts 18 closes one Circuit from L 2 through coil 16, contacts 18 and 26 to I_ 3 voltage is applied to the coil 16, and the switch 11 closes the contacts 12, 13 and 14 and opens the contacts 15. The contacts 14 are self-retaining contacts, to keep the circuit closed after the contacts i8 as a result the rotation of the cam 20 open again.

Beim Schließen des Schalters i i wird eine Einphasenspannung von L 2, L 3 an die Wicklung 3 gelegt. Da diese Wicklung eine größere Anzahl von Polen als die Wicklung 2 hat, läuft der Rotor oberhalb der synchronen Geschwindigkeit, welche durch ,die Wicklung 3 bestimmt ist, wenn die Wicklungsumschaltung durchgeführt ist. Der Motor läuft also als Induktionsgenerator, und die aufgespeicherte Umlaufenergie des Systems wird bei Riickgew,iiinung elektrischer Energie zur Stromquelle L 2, L 3 geliefert, 'dabei wird der '-Motor rasch abgebremst, bis er die Last wieder antreibt, nun jedoch mit geringerer Geschwindigkeit, welche durch die Wicklung 3 mit größerer Polzahl bestimmt ist.When switch ii is closed, a single-phase voltage of L 2, L 3 is applied to winding 3. Since this winding has a greater number of poles than winding 2, the rotor runs above the synchronous speed which is determined by winding 3 when the winding changeover is carried out. The motor thus runs as an induction generator, and the stored circulating energy of the system is delivered to the power source L 2, L 3 when electrical energy is returned, 'while the' motor is braked quickly until it drives the load again, but now with less Speed, which is determined by the winding 3 with a larger number of poles.

Bei einem 2 : i-Verhältnis der Polzahlen wird diese geringe Geschwindigkeit etwa die Hälfte der vollen Geschwindigkeit des Systems sein, und daher ist die aufgespeicherte Umlaufenergie, die nunmehr noch vernichtet werden muß, um die Maschine vollständig anzuhalten, auf etwa ein Viertel ihres ursprünglichen Wertes reduziert worden. Auf diese `Veise wird der mechanische Stoß, wenn die :Maschine zu einem zwangsläufigen Halt kommt, durch die vorgenannte schnelle Geschwindigkeitsverminderung weitestgehend verkleinert.With a 2: i ratio of the number of poles, this speed is low be about half the system's full speed, and therefore that is stored Circulating energy that must now be destroyed in order to make the machine complete to stop has been reduced to about a quarter of its original value. on this `Veise becomes the mechanical shock when the: machine becomes an inevitable Stop comes, largely due to the aforementioned rapid reduction in speed scaled down.

Unmittelbar vor dem zwangsläufigen Halt gibt der Schlagnocken 3o die Klinke 29 frei, wie in gestrichelten Linen in Fig, i dargestellt ist, und öffnet die Kontakte 26 des Schalters 25. Dadurch wird der Stromkreis durch die Spule 16 geöffnet, und der Schalter i i kehrt in seine Normalstellung zurück und trennt die Wicklung 3 vonL 2, L 3 und schaltet damit den Motor i ab. Schließlich wird ein zwangsläufiger Halt erreicht, die gesamte Bewegung hört auf, das System ist in seine Normallage zurückgekehrt und für einen neuen Arbeitskreislauf bereit.Immediately before the inevitable stop, the impact cam 3o gives the Pawl 29 free, as shown in dashed lines in Fig, i, and opens the contacts 26 of the switch 25. This creates the circuit through the coil 16 opened, and the switch i i returns to its normal position and disconnects the Winding 3 of L 2, L 3 and thus switches off motor i. Eventually it becomes an inevitable Halt achieved the entire Movement stops, the system is in returned to its normal position and ready for a new work cycle.

Die Fig.2 zeigt die Kennlinienkurve3i für die angetriebene Maschine 39, die Kurve 32 für den Motor mit der Wicklung 2 und die Kurve 33 für den Motor mit der Wicklung 3. Vollastlaufgeschwindigkeit tritt am Punkt 34 ein. Wenn die Einphasenwickhin9 3 eingeschaltet wird, übt der Motor ein negatives oder ein Bremsmoment, z. 13. an der Stelle 35, aus, und der Motor verlangsamt sich schnell zufolge des Bremsmoments gemäß der schraffierten Fläche .4. Von dem Nulldrehmomentenpunkt 36 ab entwickelt der Motor wiederum ein positives Drehmoment, und der stabile flrbeitsputikt 37 wird erreicht. Nach diesem Punkt wird die Wiclaung 3 von der Stromquelle I_ 2, 1. 3 abgeschaltet, und der Motor läuft zum Stillstand aus. Die Einphasemvicklung 3 erzeugt hei Stillstand kein Drehmoment (Punkte 38). S 2 bzw. S 3 deuten die svnchronen Geschwindigkeiten der NIotorenwickltingen 2 bzw, 3 an.FIG. 2 shows the characteristic curve 3i for the driven machine 39, curve 32 for the motor with winding 2 and curve 33 for the motor with winding 3. Full-load running speed occurs at point 34. When the Einphasenwickhin9 3 is switched on, the motor exerts a negative or a braking torque, e.g. 13. at point 35, off, and the motor slows down quickly as a result of the braking torque according to the hatched area .4. From the zero torque point 36 onwards, the motor again develops a positive torque, and the stable working situation 37 is reached. After this point, the winding 3 is switched off by the current source I_ 2, 1. 3 , and the motor coasts to a standstill. The single-phase winding 3 does not generate any torque when it is at a standstill (points 38). S 2 and S 3 indicate the synchronous speeds of the motor windings 2 and 3, respectively.

Ein, typisches Anwendungsgebiet für dieses System ist der Antrieb einer Gruppenstichnä hmaschine, in welcher eine vorbestimmte Zahl von Stichen hergestellt und die Maschine dann angehalten wird. Es ist einleuchtend, daß, um eine maximale Nutzarbeitszeit zu schaffen, die Zeiten, welche zur Beschleunigung und Verzögerung der Maschine benötigt werden, auf ein Geringstmaß zu reduzieren sind, und daß weiterhin die maximale Geschwindigkeit soweit wie möglich 'konstant sein muß unter Aufrechterhaltung der Fähigkeit der Maschinenteile, den Haltestoß mit Sicherheit zu absorbieren. Bezüglich des Wirkungsgrades des Systems der vorliegenden Erfindung bei einer besonderen Gruppenstichnähmaschine ist festgestellt worden, claß ideal gesehen, falls überhaupt keine Zeit für Beschleunigung und Verzögerung zugelassen werden würde, 45 Stiche je Arbeitskreislauf genäht werden können, während tatsächlich 42 Stiche genäht wurden. Dieses ergibt einen Wirkungsgrad von oder 93,4°/o.A typical field of application for this system is the drive of a group stitch sewing machine, in which a predetermined number of stitches is produced and the machine is then stopped. It is evident that, in order to provide maximum useful working time, the times required to accelerate and decelerate the machine must be reduced to a minimum and, furthermore, that the maximum speed must be constant as much as possible while maintaining the capability the machine parts to absorb the holding shock with certainty. Regarding the efficiency of the system of the present invention in a particular group stitch sewing machine, it has been found that ideally, if no time at all for acceleration and deceleration were allowed, 45 stitches per cycle can be sewn while 42 stitches are actually sewn. This gives an efficiency of or 93.4 per cent.

Das System gemäß der Erfindung unterscheidet sich von üblichen polumschaltbaren Motoren mit Mehrphasenwicklungen verschiedener Polzahlen. In diesen Systemen müssen beide Wicklungen ein Anlaßdrelimoment schaffen, und infolgedessen kann d-ie I?inlih@aseir@vi@klung, wie sie hier verwendet wird, nicht benutzt werden. Ein weiterer Unterschied ergibt sich aus der Tatsache, daß, falls ein üblicher polumschaltbarer Motor bei eingeschalteter Wicklung stillgesetzt wird, der mechanische Stoß durch das beträchtliche ausgeübte Stillstandsdrehmoment erhöht wird, welches bei dem System der vorliegenden Erfindung gleich Null ist.The system according to the invention differs from conventional pole-changing Motors with multi-phase windings with different numbers of poles. In these systems must both windings create a starting torque, and as a result the I? inlih @ aseir @ vi @ klung, as used here cannot be used. Another difference emerges from the fact that if a conventional pole-changing motor is switched on Winding is stopped, the mechanical shock exerted by the considerable Standstill torque is increased, which in the system of the present invention equals zero.

Claims

PATL: N CLAIMS: r. Electric drive with an induction motor, which, in addition to a multi-phase winding, has a single-phase winding with a larger number of poles as idie of the polyphase winding, characterized in that manually selectable Means are used to power the polyphase winding with a source of electrical energy to connect while an automatic means takes effect to the polyphase winding disconnect from the power source and the single-phase winding with the power source to connect, and a motor-controlled means the single-phase winding after a turns off the predetermined number of revolutions of the engine.

2. Drive according to claim t, characterized in that the first means driven by the motor is the polyphase winding from, the power source switches off and the single-phase winding with the power source after a predetermined number of revolutions of the engine, and the second Means., Which is driven by the motor after working the first means, completely disconnects the motor windings from the power source, and the third Means, which is embodied by a mechanical stop, is used to the Stop the engine after the work of the first and second means.

3. Drive after claims t and 2, characterized in that a zti closing by hand Switch, the closing of which connects the polyphase winding to the power source produces electrical energy, is provided with a latch to its closed position to maintain, further @ that a cam, which is driven by the motor, actuated a switch for disconnecting the multi-phase winding from the energy source and the single phase winding with, this energy source connects, and that a migratory Member, which is driven by the motor, is used to release the pawl, to open the switch that can be closed manually.