DE890675C - Anordnung zur Drehzahlregelung von Asynchronmotoren - Google Patents

Description

Zur Regelung der Drehzahl eines Asynchronmotors ist es bekanntlich notwendig, entweder die Frequenz der Motorspannung oder die Polzahl der Maschine oder den Schlupf zu ändern. Um die Frequenz ändern zu können, muß entweder die Netzfrequenz änderbar sein oder man braucht einen besonderen teueren Frequenzwandler. Die Änderung der Polzahl erfordert eine besonders gewickelte Maschine und ermöglicht keine kontinuierliche Regelung. Keine dieser Methoden kommt daher für die Drehzahlregelung von normalen Asynchronmotoren zur Anwendung, sondern üblicherweise wird der Schlupf geändert.

Das verbreiteste Verfahren zur Schlupf änderung besteht darin, einen einstellbaren Widerstand an die Schleifringe des Motors anzuschließen. Aber diese Methode hat den Nachteil, daß die Drehzahl von der Belastung, d. h. vom Drehmoment stark abhängig wird, wobei diese Abhängigkeit sich am stärksten bei niedriger Drehzahl geltend macht.

Es ist auch vorgeschlagen worden, außer einem sekundär angeschlossenen Widerstand regelbare Widerstände auf der Primärseite des Motors einzuschalten zwecks Änderung der dem Motor aufgedrückten Spannung. Dieses Verfahren läßt jedoch nur eine Änderung innerhalb eines sehr begrenzten Drehzahlbereiches zu und hat denselben Nachteil bezüglich der Momentabhängigkeit der Drehzahl wie das zuvor erwähnte.

Durch die Erfindung werden die genannten Nachteile der Schlupfregelung vermieden und eine kontinuierliche Drehzahlregelung innerhalb eines

großen Bereiches ohne Momentabhängigkeit erreicht. Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, daß an die Primärseite des Motors angeschlossene Transduktoren (vormagnetisierte Drosselspulen) ein bequemes Mittel für die Regelung der Motorprimärspannung ergeben. Durch diese Anordnung werden die Wirkverluste der Regleranordnung sehr gering, da der Transduktor eine induktive Impedanz darstellt. Wenn in entsprechender Weise Widerstände zur Einstellung des Schlupfes verwendet werden, werden, dagegen die Verluste recht erheblich.

Die Erfindung kennzeichnet sich in der Hauptsache dadurch, daß der Transduktor von einer Amperewindungszahl erregt wird, die durch den Unterschied zwischen zwei Strömen erhalten wird, der eine abgeleitet von der Primär- oder Sekundärspannung und der andere von dem Primär- oder Sekundärstrom des Motors.

Mit einer Anordnung gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Standardmotor automatisch zu regeln, so daß verschiedene Drehzahlen eingestellt und .unabhängig von dem Belastungsmoment gemacht werden können. Der Motor braucht nicht abgeändert und auch nicht mit Tachometergeneratoren oder frequenzempfindlichen Organen ausgerüstet zu werden, und seine Regeleigenschaften werden von dem Charakter der Belastung nicht abhängig.

Die Erfindung soll unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben werden. In dieser zeigt

Fig. ι ein Schaubild von dem Moment des Motors in Abhängigkeit vom Schlupf und

Fig. 2 und 3 zwei erfindungsgemäße Ausführungsformen.

In Fig. ι bezeichnet M das Moment und s den Schlupf, wobei, wie üblich, s = ο die synchrone Drehzahl des Motors und s = 1 den stillstehenden Rotor bezeichnet. Im Schaubild sind α und b Kurven für verschiedene Widerstände im Rotorkreis, in Abhängigkeit von den an den Schleifringen angeschlossenen Widerständen. Hierbei ist der Widerstand nach Kurve α größer als der nach Kurve b. U₁ und a₂ sind Kurven für den gleichen Rotorwiderstand wie a, aber für jeweils niedrigere Spannung. Die gestrichelten Kurven c und d bezeichnen Momentkurven nach der Erfindung bei verschieden eingestellter Drehzahl für das ganze System, bestehend aus Motor und Reglergerät.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die einen Enden der Wechselstromwicklungen eines dreiphasigen Transduktors 1 an einem Wechselstromnetz 2, die anderen Enden an dem Stator des Asynchronmotors 3 - angeschlossen, und zwar in jeder Phase in Reihe mit der Primärwicklung eines Stromwandlers 4. An den Schleifringen des Motors ist ein dreiphasiger Regelwiderstand 5 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen der Stromwandler 4 sind dreiphasig an einer Gleichrichterbrücke 6 in Zweiwegesechstaktschaltung angeschlossen, von wo aus Gleichstrom für die eine Erregerwicklung 7 des Transduktors 1 entnommen wird, und zwar parallel zu einem einstellbaren Widerstand 8, mit dessen Hilfe die Größe des Erregerstromes eingestellt werden kann. Auf der Primärseite des Motors ist eine Gleichrichterbrücke 9 zwischen zwei Phasen eingeschaltet. Von der Gleichstromseite dieser Brücke wird in Reihe über einen einstellbaren Widerstand 10 eine zweite Erregerwicklung 11 des Transduktors 1 gespeist. Die Wicklung 11 ist dabei so angeordnet, daß ihr Magnetfeld dem der Wicklung 7 entgegenwirkt.

In Fig. 3 ist eine etwas abweichende Ausführungsform gezeigt. Der Motor 3 ist primär in Reihe mit den Wechselstromwicklungen eines dreiphasigen Transduktors am Wechselstromnetz 2 und sekundär, d. h. rotorseitig am einem Zweiwegesechstaktgleichrichter 6 angeschlossen, von welchem Gleichstrom in Reihe mit einem einstellbaren Widerstand 12 und parallel zu einem weiteren einstellbaren Widerstand 8 der Erregerwicklung 7 des Transduktors zugeleitet wird. Eineandereentgegenwirkende Erregerwicklung 11 ist wie in Fig. 2 über einen Widerstand 10 und einen Gleichrichter 9 an zwei Phasen der Motorprimärwicklung angeschlossen. Es ist möglich, von den in Fig. 2 und 3 gezeigten Widerständen 8 und 10 den einen oder anderen wegzulassen, ohne die Eigenschaften der Anordnung zu verändern. Außerdem ist es möglich, den Stromwandler 4 an weniger als drei Phasen anzuschließen oder die Gleichrichterbrücken 6 und 9 für niedrigere oder höhere Phasenzahl auszulegen.

Zum Verständnis der Wirkungsweise der Anordnung muß beachtet werden, daß die Impedanz des Asynchronmotors eindeutig durch den Schlupf s für einen gewissen Sekundärwiderstand bestimmt ist.' Außerdem ist es eine notwendige Voraussetzung, daß die Amperewindungszahlen, die von den Strömen durch die einander entgegenwirkenden Gegenwicklungen 7 und 11 des Transduktors bestimmt werden, für sich so groß wie möglich sind, damit der Transduktor mit der größtmöglichen Empfindlichkeit arbeitet.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 soll im Zusammenhang mit Fig. 1 für eine gedachte Momenterhöhung A M nach diesem Schaubild beschrieben werden. Es ist gedacht, daß. der Motor mit konstantem Rotorwiderstand arbeitet, bestimmt durch die Kurve a₂, und mit einer primären Motorspannung, die dieser Kurve entspricht. Zunächst soll angenommen werden, daß diese Spannung konstant gehalten wird. Wenn das Moment um den Betrag A M wächst, ändert sich der Schlupf j nach der Kurve a₂ in der Richtung, daß die Drehzahl des Motors sinkt. Wenn s zunimmt, verringert sich indessen die,Impedanz des Motors, was daraus erhellt, daß der Ausdruck für die Impedanz eine Größe enthält, die dem Schlupf j umgekehrt proportional ist. Das hat zur Folge, daß der Motorstrom um einen bestimmten Wert ansteigt. Infolgedessen steigt auch der von den Stromwandlern 4 über den Gleichrichter 6 abgegebene Strom und damit auch der Strom durch die Wicklung 7 des Transduktors. Diese Erhöhung des Erregerstromes bringt es indes mit sich, daß der Spannungsabfall am Transduktor die Neigung bekommt, kleiner zu werden, so daß eine höhere Spannung für den

Motor zur Verfugung steht. Hierbei wird jedoch auch die Spannung an dem Gleichrichter 9 erhöht und so ein stärkerer Strom durch die zweite Erregerwicklung 11 des Transduktors fließen. Der Transduktor kommt indes ins Gleichgewicht, wenn seine Gesamtamperewindungszahl ο ist und er auf dem Teil seiner Steuerkurve arbeitet, die die größte Steilheit aufweist. Man kann nun die Annahme aufgeben, daß die Spannung gemäß Kurve a₂ konstant gehalten wird. Tatsächlich erfolgt die Regelung vollständig kontinuierlich, so daß einer gewissen Erhöhung des Motorstromes eine bestimmte Erhöhung der Motorspannung entspricht. Durch die Einwirkung des Transduktors wird also die Spannung erhöht, so daß sie der Kurve a_x entspricht. Bei diesem Spannungswert bleibt weiterhin das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Strom des Motors konstant, d. h. die Impedanz ist die gleiche wie vor der Momentänderung, und die Drehzahl ist also auch konstant. Man erhält eine Kurve c, aus der ersichtlich ist, daß die Drehzahl von einer beträchtlichen Änderung des Momentes unabhängig wird. Durch Änderung eines der Widerstände 5, 8 oder 10 kann eine andere Drehzahl eingestellt werden, beispielsweise eine solche, die der Kurve d in Fig. 1 entspricht. Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt eine Wirkungsweise, die im Prinzip mit der eben beschriebenen übereinstimmt. Die Vergleichsamperewindungen der Erregerwicklungen des Transduktors werden in diesem Fall teils von der Primärwicklung des Motors an die Wicklung 11 und teils von dem Sekundärstrom an die Wicklung 7 geliefert. Diese Ausführungsform eignet sich für kleinere Motoren, während die Ausführungsform nach Fig. 2 auch bei Motoren für größere Leistung angewendet werden kann.

Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsformen ist die Differenzbildung zwischen den Strömen, die die Erregeramperewindungen des Transduktors bilden, durch zwei Gegenwicklungen des Transduktors erfolgt. Es liegt jedoch im. Rahmen der Erfindung, daß diese Stromdifferenz auch außerhalb des Transduktors gebildet werden und einer einzigen Erregerwicklung auf dem Transduktor zugeführt werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch.·

   Anordnung zur Drehzahlregelung von Asynchronmotoren mittels eines an der Primärseite des Motors angeschlossenen Transduktors (vormagnetisierte Drosselspule), dadurch gekennzeichnet, daß der Transduktor mit einer Amperewindungszahl erregt ist, die durch den Unterschied zwischen zwei Strömen erhalten wird, der eine hergeleitet von der Primär- oder Sekundärspannung und der andere von dem Primär- oder Sekundärstrom des Motors.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 602 766.

   Hierzu' 1 Blatt Zeichnungen

   © 5427 9.