DE8624626U1 - Polumschaltbarer Drehstrommotor des Untertagebetriebes, insbesondere Käfigläufermotor - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen polumschaltbaren Drehstrommotor des Untertagebetriebes gemäß dem Oberbegriff des-anspruches 1.

Diese elektrischen Maschinen dienen zur Energievermittlung in den meisten Antrieben vorzugsweise stationärer Untertagemaschinen, worunter auch rückbare Ausrüstungen, wie Hobel- und Schrämanlagen mit ihren Förderern und umsetzbare Maschinen verstanden werden, die als Förderbänder oder Gewinnungsmaschinen im Abbau oder im Vortrieb Verwendung finden. Insbesondere betrifft die Erfindung Käfigläufermotoren, die hauptsächlich wegen ihres einfachen und robusten Läuferaufbaus sowie ihrer kommutatorlosen Schaltung den Schleifringläufermotoren vorgezogen werden. Die Käfigläufermotoren sind für den Untertagebetrieb besonders geeignet, in dem mit zündfähigen Gasgemischen gerechnet werden muß. Das gilt im besonderen Maße für den Steinkohlenbergbau. Hierbei ist es wesentlich, daß die Motorzuleitung, welche mit besonders isolierten und meistens mit Schutzleitern versehenen Kabeln bewerkstelligt wird und den Motor mit der stationären, jedoch dem Abbau nachgeführten Leitung des antreibenden Wechselstromes verbindet, spannungslos geschaltet werden kann, was eine galvanische Trennung voraussetzt.

Im Untertagebetrieb werden polumschaltbare Motoren verwendet, bei denen die eine dreifasige Ständerwicklung als Langsamlauf und die andere dreifasige Ständerwicklung als Schnellauf des Motors Verwendung findet. Auf diese Weise lassen sich motorseitig eine z.B. zum Anfahren eines Förderers mit niedriger Drehzahl dienende Geschwindigkeit und eine weitere, für den Dauerbetrieb vorgesehene, mit höherer Drehzahl arbeitende Motorgeschwindigkeit verwirklichen. Die im allgemeinen in Antrieben der bezeichneten Maschinen nötigen Getriebe und Kupplungen lassen sich damit vereinfachen. Beispielsweise können dadurch kompliziert aufgebaute und schwer zu automatisierende Schaltgetriebe überflüssig werden. Häufig ist es notwendig, mindestens aber erwünscht, den Umlauf des Läufers in beiden Drehrichtungen schalten zu können. Das soll in wenigstens einer, in der Regel aber in beiden Drehzahlstufen möglich sein. Z.B. benötigt man den Rückwärtslauf eines beweglichen Förderorgans mit geringer Motordrehzahl, um Fördergurte oder Kettenbänder zusammenzufahren. Reversierbare Maschinen, z.B. Hobelanlagen, erfordern dagegen in beiden Drehrichtungen beide Drehzahlstufen. Die Erfindung ist anwendbar auf diese polumschaltbaren Motoren.

Die Erfindung geht von einer bekannten Bauart polumschaltbarer Drehstrommotoren des Untertagebetriebes aus. Hierbei ist jede der beiden dreifasigen Ständerwicklungen über eine eigene Motorzuleitungen an die elektrisch gesteuerten

Schaltorgane angeschlossen. Diese Schaltorgane sind als sogenannte Schütze, sind also als elektromagnetische Leistungsschalter ausgebildet, welche infolge der völligen galvanischen Trennung zwischen Steuer- und Kontaktkreis das erforderliche Spannungslosschalten der Motorzuleitungen ermöglichen.

Es ist jedoch einerseits nachteilig, daß die Leistungsschalter aufgrund ihrer durch die sechs Ständerklemmen vorgegebenen Anzahl einen erheblichen Platzbedarf haben, der Untertage nur schwer zur Verfügung gestellt werden kann. Die Gehäuse müssen aufgrund der jeweils vorgeschriebenen Schutzart auch in der Regel sehr schwer ausgeführt werden, was bei der großen Anzahl von elektromagnetischen Schaltern zu erheblichen Gesamtgewichten einer derartigen Schaltanlage führt. Nachteilig ist ferner auch der durch diese erhebliche Anzahl hervorgerufene bauartbedingte Verschkleiß der elektromagnetischen Schaltelemente, sowie der hierauf beruhende hohe Installationsaufwand.

Darüberhinaus ist es nachteilig, daß jeder polumschaltbare Drehstrommotor zwei Motorleitungen benötigt. Diese Leitungen sind nicht nur kostspielig, sie sind auch schwer unterzubringen und

sicher zu verlegen, insbesondere wenn es sich um Schleppkabel handelt, welche ein Hobel- oder Förderbandantrieb hinter sich herzieht. Insbesondere leidet hierdurch die Betriebssicherheit eines solchen polumschaltbaren Drehstrommotors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen polumschaltbaren Drehstrommotor des Untertagebetriebes zu schaffen, welcher bei reduziertem ^ Gewicht einen verminderten Platzbedarf und eine größere Betriebssicherheit aufweist, dessen Zuleitung jedoch spannungsfrei schaltbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der neue Motor schaltet beide Ständerwicklungen mit Thyristoren, welche einschließlich ihrer Gate-Steuerungen in bzw. an das Motorgehäuse &Lgr; angebaut sind und aus einer gemeinsamen Motorleitung mit den Wechselströmen des antreibenden Drehstromes beaufschlagt werden. Dadurch ist es möglich, fernbetätigbare, elektromagnetische Schaltorgane nur noch in dieser Motorleitung zu deren galvanischer Trennung vorzusehen. Infolgedessen reduziert sich sowohl die Anzahl der Schütze, wie auch die der Motorleitungen auf die Hälfte. Ermöglicht wird das durch die erfin-

dungsgemäße Schaltung, bei der sich im Motorgehäuse die Fasen verzweigen, so daß über die Gate-Steuerung der Thyristoren die Ständerklemmen der einen oder der anderen Ständerwicklung geschaltet werden können.

Die Erfindung hat den für den Einsatz polumschaltbarer Drehstrommotoren unter Tage wesentlichen Vorteil, daß die externen, d.h. die außerhalb des Motorgehäuses angeordneten Installationen in ihrem Umfang wesentlich reduziert sind. Das verlangt weniger Platz für die Schaltanlage, reduziert deren Gewicht und vermeidet Schwierigkeiten, die mit mehreren parallelen Kabeln als MotorZuleitungen verbunden sind. Infolgedessen werden Verschleiß und Installationskosten gemindert. Darüberhinaus hat die Erfindung die Vorteile der Thyristoren gegenüber elektromagnetischen Schaltern, Mit diesen Stromventilen lassen sich in der erfindungsgemäßen Schaltung in beiden Ständerwicklungen Drehzahlregelungen des Motors über die Gate-Steuerungen der Thyristoren ermöglichen.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 läßt sich der Forderung nach Drehrichtungsänderung in dem neuen Motor Rechnung tragen.

In den Zeichnungen ist die Erfindung wiedergegeben. Es zeigen

Fig. 1 links in Seitenansicht und rechts in Stirnansicht einen Käfigläufermotor des Untertagebetriebes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei nur die Schaltung wiedergegeben ist,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 2 entsprechender Darstellung und

Fig. 4 ein Schaltbild der Ausführungsform nach Fig. 3.

Der in Fig. 1 wiedergegebene, allgemein mit (1) bezeichnete Käfigläufermotor hat ein zylindrisches Motorgehäuse (2) mit einem Flanschring (3) und einem Zuleitungskasten (4) für eine Motorzuleitung (5) mit einem flexiblen, außen isolierten Kabel. Der Käfigläufer (6) ist mit seiner Welle (7) bei (8) aus dem Gehäuse herausgeführt.

An bzw. in dem Gehäuse (2) ist hinter dem Kasten (4) eine nur schematisch wiedergegebene Schaltung

(9) untergebracht. Die Teile dieser Schaltung sind in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linienführung gekennzeichnet, während sie in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.

Das Kabel (5) verbindet die Schaltung (9) mit einem Schaltgerät (10), welches insbesondere aus den Darstellungen der Fig. 2 und 3 hervorgeht .

Gemäß der Darstellung der Fig. 2 handelt es sich um einen polumschaltbaren Motor mit zwei dreifasigen Ständerwicklungen (12 bzw. 14). Die drei Wechselströme des antreibenden Drehstromes (15) sind mit (Ll, L2 und L3) bezeichnet. Je ein Schütz (16 bis 18) des Motorsteuergerätes

(10) ermöglicht eine galvanische Trennung der drei die Wechselströme führenden Andern (Il bis 13). Die Fernbedienung der Schütze (16 bis 18) ist bei (19) angedeutet.

Von den insgesamt sechs Motorklemmen sind im Schaltbild nach Fig. 2 die Motorklemmen (20 und 21) der Ständerwicklungen (12 und 14) mit der Fase (Ll) dauernd verbunden. Jede der beiden weiteren Ständerklemmen (22, 23) der Ständerwicklung (12, 14 bzw. 24, 25) ist

über je einen Thyristor (26 bis 29) an je eine Verzweigung der Adern (I 2 und 13 bzw. L2 bzw. L3) des antreibenden Drehstromes angeschlossen. Die Gate-Steuerungen (30 und 31) sind über eine Steuerleitung (32) fernschaltbar.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 3 ergibt, sind dort für jede der beiden mit (Wl und W2) bezeichneten dreifasigen Ständerwicklungen vier Thyristoren (Al bis A4 bzw. Bl bis B4) vorgesehen; die Gate-Steuerung dieser Thyristoren ist abgebrochen dargestellt. In der Darstellung der Fig. 3 ist die Ständerwicklung des Langsamganges (Wl) mit ihren drei Ständerklemmen bei (Al bis A3) wiedergegeben. Die Ständerwicklung (B2) des Schnellganges hat ebenfalls drei Ständerklemmen (Bl bis B3). Jede Ständerklemme hat eine Stromverzweigung, in die jeweils ein Thyristor eingebaut ist.

Bei Einschaltung des Langsamganges ist dementsprechend die dreifasige Ständerwicklung (Wl) eingeschaltet. Wird ein Rechtslauf verlangt, so zündet die Steuerung die Gates der Thyristoren (Al und A4), wodurch die Ströme (IAl, IA4 und IA3) fließen können. Für eine Drehrichtungsumkehr (Linkslauf) werden dementsprechend die Thyristoren (A2 und A3) gezündet, so daß die

Ströme (IA2, IA3 und 13) fließen.

Wird der Schnellgang eingeschaltet, so wird die mit (B) bezeichnete Thyristorgruppe von der Steuerung gezündet. Entsprechend der verlangten Drehrichtung werden entweder die Thyristoren (B4 und Bl) oder die Thyristoren (B2 und B3) leitend.

Wie dargestellt, sind die bezeichneten Thyristoren in Antiparallelschaltung vorhanden und können sowohl positive als auch negative Halbwellenströme leiten.

Wird die Faseneintrittssteuerung der Thyristoren gesteuert, ist eine Drehzahlregelung möglich, die neben dem Ein- und Umschalten des Motors gegeben ist.

Claims (3)

Schutzansprüche

1. Polumschaltbarer Drehstrommotor des Untertagebetriebes, insbesondere Käfigläufermotor mit zwei dreifasigen Ständerwicklungen, welche an jeden Wechselstrom des antreibenden Drehstromes mit je einem elektrisch gesteuerten Schaltorgan angeschlossen sind, wobei fernbetätigbare, elektromagnetische Schaltorgane zur galvanischen Trennung der die Wechselströme führenden Adern der Motorzuleitung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch gesteuerte Schaltorgane der beiden Ständerwicklungen (12, 17) Thyristoren (20 bis 29) dienen, welche zusammen mit ihrer Steuerung (30, 31) in das Motorgehäuse (2) eingebaut sind, und daß eine Motorzuleitung (5) mit drei Wechselstromadern (Il bis 13) vorgesehen ist, die mit den fernbetätigbaren, elektromagnetischen Schaltern (Schütz) (16 bis 18) an die Wechselströme (Ll bis L3) des antreibenden Drehstromes (15) angeschlossen sind und im Motorgehäuse (5) mit einer Ader (II) an je eine Ständerklemme (20, 21) einer Ständerwicklung und mit den beiden anderen Adern (12, 13) an je zwei mit einem Thyristor (26 bis 29) versehene Ständerklemmen (22 bis 25) jeder Ständerwicklung angeschlossen sind.

2. Polumschaltbarer Drehstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thyristorgesteuerten Ständerklemmen (Al bis A3; Bl bis B3) ein in einer Stromverzweigung angeordnetes Thyristorpaar (Al bis A4; Bl bis B4) aufweisen und die Thyristoren antiparallel geschaltet sind, wobei die einer Ständerwicklung (Wl, W2) zugeordneten

, Gate-Steuerungen je eines Thyristors einer

Ständerklemme (Al bis A3; Bl bis B2) zur Drehrichtungsumkehr gemeinsam schaltbar sind.

3. Polumschaltbarer Drehstrommotor nach einem

der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf oder in dem Motorgehäuse die mit den Thyristoren (2 6 bis 29; Al bis A4; Bl bis B4) bestückte Steuerung (9) untergebracht ist.