DK171091B1 - Bremse til en motor, fortrinsvis en vekselstrømsmotor - Google Patents

Description

DK 171091 B1

Opfindelsen angår en bremse til en motor, især en vekselstrømsmotor, med en elektromagnet og en ensretterkobling med friløbskredsløb og med en seriekobling af en holde- og accelerationsspole for elektromagneten.

5

Fra DD-PS 82 158 kendes en bremse, ved hvilken elektromagnetens spole er opdelt i to delspoler, nemlig en startvikling i en holdevikling. Startviklingen ligger i en friløbsgren, der indeholder en friløbsdiode, hvorimod holde-10 viklingen ikke ligger deri. På grund af denne foranstaltning bliver friløbsdioden permanent udsat for en høj strøm. Den bliver under startfasen påvirket ved den høje accelerationsstrøm, og senere gennem den transformatoriske virkning af flere gange driftsstrømmene. Derudover bliver 15 grundet det høje belastningstab, yderligere opnået en kort indsvingningstid for bremsen, men tab opstår i halvlederne, så at dioder med høj gennemslagsspænding må anvendes, f.eks. i seriekobling, og med flere selenflader henholdsvis siliciumdioder med Zenerdioder. Denne fremgangsmåde er 20 derved kun egnet til systemer med lav driftsspænding og elektrisk belastning, men ikke til store bremsemotorer; thi under accelerationsfasen kommuterer strømmen ved hver halvbølge af dioden fra tyristoren og omvendt. Kommute-ringsforløbet fra dioden til tyristoren fører til en eks-25 trem strømbelastning i denne kobling.

US-PS 30 87 104 viser et bremsesystem med en strømtransformator, i hvilket den samlede bremsestyrebelastning må anbringes. Den overførte belastning er afhængig af belast-30 ningen henholdsvis af motorens størrelse. Den herved givne motorstartstøm bliver benyttet til hurtig magnetisering. DE-PS 32 23 260 viser alene en koblingsanordning til afbrydelse af tomgangsstrømmene.

DK 171091 B1 2

Til grund for opfindelsen ligger den opgave, at videreudvikle den indledningsvise beskrevne bremse derhen, at under bibeholdelse af dynamikfordelene ved reducering af halvlederbelastningen, at bruge denne ved højere belast-5 ninger.

Opfinderisk bliver den nævnte opgave ved en bremse af den indledningsvis nævnte art løst derved at kun holdeviklingen ligger i friløbskredsløbet.

10

Gennem den opfinderiske anordning opstår de uundgåelige tab ikke i halvlederne, men i spolen. Tabsvarmen er derved væsentlig lettere at føre væk. Dioden bliver kun ringe belastet, således at udgiften til halvlederen bliver mindre 15 og alligevel kan store spændinger og belastninger anven des. Der opnås også termiske fordele, og derudover giver den forspændte accelerationsspole en ideel beskyttelse mod overspændinger ligesom en reduktion af kommuterings-strømspidserne opnås, og bevirker derved en radiodæmpning 20 gennem anordningen, ved den i holdeviklingen i friløbskredsen tilvejebragte seriekobling af accelerationsspole og dioder. En strømbelastning fra halvlederelementerne på grund af spredningsinduktiviteter mellem de transformato-riske koblede viklinger opstår ikke. Accelerationsspolens 25 omskifter bliver i det væsentlige aflastet, og kan også ved meget små tændimpulser arbejde med ringe stignings-stejlhed. Dette giver en forøget levetid af koblingen og yderligere følger, at ingen overdimensionering af tyristorerne er nødvendig.

30

Samtidig bliver gennem den opfinderiske udførelse de dynamiske egenskaber af bremsen væsentlig forbedret; den kan fremstilles ved lave omkostninger. Bremsen har et ringe slid og en stor holdbarhed af bremsebelægningen, da belæg- DK 171091 Bl 3 ningen på grund af den hurtige påvirkning af bremsen fra den høje indkoblingsstrøm ved elektromagnetisk påvirkning af luftkraften, bliver mindre slidt. Under indkoblingen af bremsen bliver spændingen påtrykt en del af spolen, og 5 derved vil strømmen kun gå gennem denne del og være høj nok, til at tilstrækkelig strøm tilføres ved påvirkning af ankerskiven; især falder spændingen over den samlede spole, således at en ringere holdestrøm tilføres på grund af den forøgede modstand. I foretrukne udførelsesformer er 10 der hertil forudset, at accelerationsspolen ligger i serie med en, parallel med en anden holdespole forbundet, accelerationskoblingsomskifter, der kan indkobles via et tilknyttet styreelement. Styreelementet er fortrinsvis udformet som tænd- og slukomskifter. Så længe omskifteren, der 15 fortrinsvis er en elektronisk omskifter, såsom en tyristor, er gennemkoblet, flyder den ensrettede strøm igennem en spoledel, nemlig accelerationsspolen og tyristoren. Tyristorens spærring tilvejebragt ved hjælp af en strøm gennem begge spoler, og bevirker gennem den forhøjede mod-20 stand en reduktion af strømgennemgangen. Ved udkobling af motoren, hvorved bremsen skal påvirkes, bliver friløbsdiodens holdevikling indsat, for at magnetfeltet efter afbrydelsen kan opbygges i denne spole. Afbrydelsestiden af bremsen bliver gennem den lille tidskonstant i holdespolen 25 uafhængig af accelerationskoblingen, og også ved udfald af denne meget kort. For at accelerere udkoblingen, kan yderligere på i og for sig kendt måde forudses, at friløbskredsen bliver udført højohmig, idet den elektroniske omskifter bliver spærret, således at strømmen efter udkob-30 lingen tilføres over en, til kobleren parallelkoblet, modstand, såsom en varistor. Den sidstnævnte omskifter bliver på i og for sig kendt måde koblet gennem den på motoren liggende kobling. Denne frembringer ganske vist efter ud- DK 171091 B1 4 koblingen af motoren dog selv en generatorspænding, som forsinker spærringen af den nævnte omskifter.

For at opnå en øjeblikkelig omskiftning og dermed en bedre 5 dynamisk dæmpning af bremsen også ved udkobling af motoren og ved indkobling af bremsen, bliver i en foretrukken yderligere udførelsesform foreslået, at der i spændingsforsyningskredsen til bremsemotoren er indskudt en strømtransformator, der er forbundet med en styrekreds for en i 10 bremsespolens strømkreds anbragt koblingskontakt. Opfinde-risk bliver altså til kobling af magneten, som styresignal til åbning af bremsens friløbskreds, ikke spændingen, men motorstrømmen aftaget, der i modsætning til spændingen straks efter slukning af motorens forsyning bliver under-15 trykt, f.eks. ved indkobling af et relæ, hvorved afkob lingstiden bliver reduceret yderligere. I videre udførelser er det forudset, at styrekredsen omfatter en Schmitt-trigger, og at der til belastningsomskifteren antiparal-lelt er forbundet en diode, hvorved dioden giver en yder-20 ligere beskyttelse af kobleren, især en sikring mod polvending på en felteffekttransistor.

Som alternativ til den i og for sig kendte jævnstrømsside i friløbskredsens højohmsomskifter foreslås ifølge opfin-25 delsen yderligere en modstrømsmagnetisering, så at en foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen udmærker sig ved, at der er anordnet en modmagnetiseringsafgrenings-kreds med en omskifter til modmagnetiseringsstrøm. Herved udnyttes motorens induktionsrestspænding ved motorens ud-30 kobling til at påvirke bremsen i modstrøm. Hertil skal bemærkes, at hvis motoren efter udkoblingen ikke frembyder nogen restspænding, således at der ikke følger nogen modstrømspåvirkning af bremsen, vil dette svare til en udkob- DK 171091 B1 5 ling på vekselstrømssiden, hvorved bremsen ved sin udformning ifølge opfindelsen uden videre vil aktiveres hurtigt.

En udkobling på vekselstrømssiden af en med jævnstrøm fø-5 det luftmagnetspole er i sig selv kendt, hvor koblingskontakten dog hører til et motorværn til ind- og udkobling af netspændingen. Herved består imidlertid den ulempe, at motorværnet skal forsynes med en ekstra omskiftningskontakt til bremsespolen, og med ekstra forbindelsesledninger fra 10 motorværnet til bremsespolens koblingskreds, hvorfor man har foreslået den ovennævnte udkobling på jævnstrømssiden på grundlag af motorens restspænding, hvilket altså frem-byder de ovennævnte ulemper. Derfor foreslås ifølge opfindelsen, at indkoble koblingskontakten på vekselstrømssiden 15 i bremsespolens spændingsforsyningskreds og at udtage koblingssignalet via en i bremsemotorens spændingsforsyningskreds anbragt strømtransformer. Koblingskontakten er en effektafbryder, specielt en triac.

20 I en yderligere foretrukken udførelsesform foreslås ifølge opfindelsen en vekselstrømssidet adskillelse, således at ved aftagelse af omkoblingssignalerne over en strømtransformator, der er anordnet i bremsemotorens spændingsforsyning, bliver bremsespolens spændingsforsyning omskiftet.

25 Omskifteren er en belastningsskifter, fortrinsvis en Triac.

Yderligere fordele og kendetegn ved opfindelsen kan udledes af kravene og den efterfølgende beskrivelse, i hvilken 30 foretrukne udførelseseksempler af den opfundne bremseind-retning, under henvisning til tegningen, bliver nærmere forklaret.

DK 171091 B1 6

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 viser en første udførelsesform af opfindelsen, 5 fig. 2 en skematisk fremstilling af bremsen og motoren med den på fig. 1 viste koblingskreds, fig. 3 en koblingskreds til forbedring af dynamikken ved 10 bremsens antrækning, fig. 4 en alternativ udførelsesform for styrekredsen på fig. 3, og 15 fig. 5 en foretrukken indbygningsmulighed for en omskifter ifølge fig. 3 eller 4,

Som vist skematisk på fig. 1, omfatter opfindelsen en elektromagnetisk bremse 1 med en elektromagnet 2 med to 20 delspoler 3 og 4, imellem hvilke der er et afgreningssted 6. Den samlede spole 2 er fortrinsvis konstrueret således, at de to delspoler 3 og 4 er viklet radialt oven over hinanden og på et passende sted udført til afgreningsstedet 6. Delspolen 3 har en resistans på ca. halvdelen eller 25 tredjedelen af delspolens 4 resistans. Endvidere er der en envejs-ensretterkobling 7 med to ensretterdioder VI og V2, af hvilke dioden VI er anbragt som friløbsdiode parallelt med delspolen 4. Dioderne VI og V2 er paralleltkoblede med varistorer Ri og R2 som overspændingsbeskyttelseselemen-30 ter. Endvidere er der en tredje varistor R3, hvis funktion belyses nærmere på fig. 2, og som ved bremsens udkobling er serieforbundet med bremsespolens 2 højresistante friløbskreds .

DK 171091 B1 7

Ved afgreningsstedet i serie med delspolen 3 er yderligere koblet en tyristor TH, som bevirker, at delspolen 3 kan omskiftes som accelerationsspole. Tyristoren TH bliver tændt gennem en til-fra kobling 12, som er en RC kreds 5 (ikke vist), der påtrykker tændsignalet i et ønsket tidsrum. Til tilbagetrigning af til-fra koblingen 12 ved lave spændinger er der tilvejebragt en overvågningsenhed 13 -hvis drift afhænger af bremsens dimensionering. Enheden 13 arbejder fortrinsvis efter princippet 1 med relativ spæn-10 dingsmåling, så at funktionen af indretningen er uafhængig af spændingsforsyningen. Dimensioneringen af delspolerne kan være således, at uden kobling rækker den gennem spolen 2 gående strøm ikke til at idriftsætte bremsen. - Der kan altså ved denne foranstaltning, den samme spole som i fig.

15 1, idriftsættes en "kraftigere" bremse til en større mo tor .

Den på fig. 1 viste koblingskreds virker på følgende måde: 20 Ved påtrykning af netspænding, og dermed indkobling af motoren 21, bliver tyristoren TH, indkoblet som elektronisk omskifter, således at accelerationsspolen 3, på grund af den over spolen 2 lille indre modstand, løber en større strøm, der frembringer en større magnetisk flux, og dermed 25 en hurtigere drift med en kort reaktionstid. Efter bremse-magnetens reaktion er den høje magnetiske flux ikke mere nødvendig, da luftspalten mellem anker og magnetspole og dermed den magnetiske modstand formindsket. Der fordres dermed ringere holdekræfter, og dermed ringere magnetiske 30 strømme og ringere holdestrømme.

Efter reaktionen bliver tyristoren TH spærret af til-fra koblingen 12, så at netstrømmen løber i den samlede spole, dvs. begge delspoler 3,4, hvorved den bliver ensrettet DK 171091 B1 8 gennem ensretteren bestående af de modsat rettede dioder VI, V2. På grund af den større modstand af den samlede spole 3,4, løber der en lavere holdestrøm, der giver ringere energiforbrug, og ved udkobling, en hurtigere om-5 skiftning.

Under den ene halvbølge fra vekselstrømnettet flyder strømmen gennem begge delspoler 3 og 4 samt dioden V2, mens den anden nethalvbølge afspærres af dioden V2, og en 10 friløbskreds over dioden VI frigives, over hvilken spolens energi nedbrydes. Alene ved denne udførelse opnås der en forbedring af bremsens 1 dynamik i forhold til en konventionel bremse med samme varmeudvikling og især en afkortet frafaldstid.

15

Den opfundne bremseindretning kan, som det er vist på fig.

2, få en yderligere hurtigafbrydelse ved hjælp af en højohmig koblet friløbskreds gennem varistoren 3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Yderligere kan til hurtig afbrydelse, henholdsvis hurtig 2 nedbrydelse af bremsespolens enerti, tilvejebringes en 3 modmagnetisering, som det på fig. 1 er antydet med stiple 4 de linier. Hertil bliver der yderligere anordnet en tyri 5 stor TH', antiparallelt til tyristoren TH, der er tilknyt- 6 tet en omskifterelektronik i (ikke vist) elektronikken 12.

7

Tyristoren TH' omskifter den negative halvbølge i nettet, 8 der ligger over accelerationsspolen 3. Spændingen kommer 9 fra motoren, så at en tidslig styring ikke er nødvendig.

10

Modstrømstilførslen fører til hurtig demagnetisering af 11 systemet og dermed til hurtig bremsedrift. Tyristoren Th' kan derved på egnet måde, f.eks. gennem en strømsensor TI, vist på fig. 3, blive tændt. Omskifteren ifølge fig. 3, erstatter styreledningen og omskifterkontakten i en "jævnstrømsmæssig adskillelse" ifølge fig. 2.

DK 171091 B1 9

Fig. 2 viser en afbremselig motor 21 med tilslutningsledninger LI, L2 og L3 til et vekselstrømsnets faser R, S og T. I tilslutningsledningerne LI, L2 og L3 er der indskudt 5 et motorværn Kl, som er indrettet til at kunne udkoble og indkoble motoren 21 på nettet. Fra to af tilledningerne, her L2 og L3, fører der tilslutningsledninger 22 og 23 til bremseindretningen på fig. 1. Endvidere er der tilvejebragt en ved motorværnets Kl udkobling af nettet indkoble-10 lig koblingskontakt 24 i løftemagnetens 2 friløbsstrømkreds. Koblingskontakten 24 kan på konventionel måde indkobles ved spændingsudfald ved udkobling af motoren 21 fra motorværnet Kl eller ved den på fig. 3 beskrevne styrekobling 26 indkobles via motorstrømmen, som også vist på fig.

15 2. Koblingskontakten 24 er parallelforbundet med den på fig. 1 viste varistor R3. Når motorværnet Kl udkobler motoren 21 fra nettet, brydes den gennem varistoren R3 pa-ralleltkoblede koblingskontakt 24, så at den over friløbsdioden VI flydende friløbsstrøm begrænses til en af vari-20 storen R3 begrænset værdi således, at løftemagneten 2 vil bringe bremsen 1 til en tilsvarende hurtig antrækning.

Omskifteren 24 i friløbsstrømkredsen af løftemagneten kan være en del af en styrekobling, som vist på fig. 3.

25

Den på fig. 3 viste styrekobling 26 udformes fortrinsvis som et tillægsudstyr i et separat hus, der kan udformes som vist på fig. 5 .

30 Styrekoblingen 26 har fire tilslutningssteder. Ind- gangsklemmer 31 og 32 benyttes for tilslutning af koblingskredsen 26 i en af motorens 21 tilslutningsledninger, på fig. 2 ledningen L3. Styrekredsens 26 væsentlige komponent er en strømtransformer TI således, at kredsen omfat- DK 171091 B1 10 ter rootorstrommen og ikke den på motoren 21 påtrykte spænding. Styrekredsens 26 udgangsklemmer 33 og 34, der er tilknyttet koblingskontakten 24, der i det viste udførelseseksempel er udformet som en felteffekttransistor, be-5 nyttes til at koble tillægsudstyret i løftemagnetens 2 friløbsstrømkreds. Koblingskontakten 24 kan tilkobles en antiparallelt forbundet diode V8 til at opnå en ekstra beskyttelse imod en polaritetsombygning ved ledningstilslutningen. Ved anvendelse af en felteffekttransistor har den-10 ne allerede integreret dioden (som parasit-komponent).

Endvidere omfatter styrekredsen 26 en broensretter 37 med to dioder V4 og V5 og to Zener-dioder Z1 og Z2 - af hvilke de sidstnævnte benyttes til spændingsbegrænsning - samt en 15 Schmitt-trigger Dl, som via en integreret komponent 4093 er udformet i en tilsvarende kobling. Endvidere er der en filteropbygning R4, R5 og Cl til udfiltrering af bølgefrekvensen af det via ensretteren ensrettede signal fra strømtransformeren TI. Schmitt-triggeren Dl strømforsynes 2 0 gennem en diode V6 og en kondensator C2, der sørger for, at der altid er en tilstrækkelig forsyningsspænding til Schmitt-triggeren. Endvidere er der anbragt en beskyttelsesdiode V7 . 1 2 3 4 5 6 Såfremt motoren 21 nu udkobles, fordi motorværnet Kl bry 2 der, bliver også bremsens 1 tilledninger 22 og 23 (fig. 2) 3 spændingsløse, så at bremsen skulle falde fra. Et sådant 4 hurtigt frafald forsinkes dog af den ved motorens udkob 5 ling frembragte generatorspænding. Endvidere opstår der 6 ved udkoblingen i bremsespolen en friløbsstrøm, der forsinker en antrækning af bremsen 1. Ved motorværnets Kl udkobling af motoren afbrydes imidlertid strømtilførslen i tilledningerne LI - L3, så at koblingskontakten 24 via den i tilledningen L3 indkoblede styrekreds 26 ved underskri- DK 171091 B1 11 delse af Schmitt-triggerens nedre kipspænding omgående føres over i spærret stand således, at (fig. 2) den over friløbsdioden VI flydende friløbsstrøm for bremsespolen 2 kommer til at strømme imod varistorspændingen, hvorved 5 bremsesystemet hurtigt unddrages den magnetiske energi, så at bremsen falder endnu hurtigere til.

Så snart motoren 21 atter indkobles, altså kobles til nettet, og strømmen flyder, genindkobles styrekredsen 26 10 igen.

Funktionen af den på fig. 4 viste omskifter er følgende: -

Den på fig. 3 viste koblingskreds kan fortrinsvis udformes 15 som et tillægsudstyr i et særskilt hus, der kan udformes af standardkomponenter således, at tillægsudstyret kan monteres ved indskruning på gevindet til en kabelgennemføring ved motorens klemkasse, så at man undgår anvendelsen af en større klemkasse end de konventionelle.

20

Mellemudtaget 6 ved bremsespolen 2 og anordningen af friløbsstrømkredsen over delspolen 4 med friløbsdioden VI i stedet for den hidtil foretrukne jævnstrømssidige adskillelse, muliggør at der opnås samme resultat ved en veksel-25 strømssidig adskillelse for en ringe meromkostning. Til dette formål tilvejebringes der en koblingskreds 51 som vist på fig. 6 med klemmer 52 og 53 svarende til kredsen på fig. 3 for tilslutning i en tilledning L3 til motoren 21. Over udgangsklemmer 54 og 56 indkobles kredsen veksel-30 strømssidig i en af bremsespolens 2 forsyningsledninger 22 og 23 (fig. 2). Endvidere omfatter koblingskredsen 51 atter en strømtransformer Til, der føder en ensretter med dioder Vil og V12 samt til spændingsbegrænsning to Zener-dioder V13 og V14. Til kortslutning af et altid kortvarigt DK 171091 B1 12 spændingsnedbrud i vekselstrømssignalet er der tilvejebragt en kondensator Cll. Den af strømtransformeren Til og kondensatoren Cll udglattede spænding påtrykkes styreindgangen til en triac V15, der er parallelforbundet med en 5 varistor Ril. Ved udkobling af strømforsyningen til motoren bliver strømforsyningen til bremsespolen 2 via strømtransformeren Til straks afbrudt ved spærring af triac'en V15 eller via varistoren Ril nedbragt til en værdi, der ikke er stor nok til at holde bremsen. Ved denne udform-10 ning ifølge opfindelsen er de hidtil ved vekselstrømssidig adskillelse ufordelagtigt påkrævede særskilte ledninger, eksempelvis til sikringskontakter, overflødiggjort.

Fig. 5 viser en konstruktiv udformning til optagelse af 15 ekstra koblinger, især med strømtransformere som anvendt på fig. 3 og 4, uden at skulle anvende større klemkasser.

En konventionel klemkasse 61 har foruden et dæksel 62 en række kabelgennemføringer 63 med indvendigt gevind, og som er aflåseligt via med ydre gevind forsynede slutpropper 20 64, når de ikke anvendes. I en sådan gennemføring 63 ind- skrues et ekstra hus 66 med et gevind 67, der på forsiden er lukket med et dæksel 68. I det viste udførelseseksempel er tillægshuset udført som et reduktions- eller tillægsstykke, i hvilket der på forsiden er indskruet en tilpas-25 set slutprop over et mellemlæg af pakninger, såsom en 0-pakring.

På fig. 5 angiver 71 en klemplade, og ved 72 er bremseens-retteren anbragt. 73 betegner en klemrække. Kabelføringer-30 ne er ikke vist i enkeltheder.

Claims (11)

1. Bremse til en motor, især en vekselstrømsmotor, med en 5 elektromagnet (2) og en ensretterkobling (7) med friløbskredsløb, og med en seriekobling af en holde- (4) og accelerationsspole (3) for elektromagneten, kendetegnet ved, at kun holdeviklingen (4) ligger i friløbskredsløbet . 10

2. Bremse ifølge krav 1, kendetegnet ved, at accelerationsspolen (3) ligger i serie med en, parallelt med den anden holdespole (4) forbundet, accelerationskoblingskontakt (Th), der kan omskiftes via et tilknyttet 15 styreelement (12).

3. Bremse ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til ensretterkoblingen (7) er knyttet overspændingsbeskyttelseselementer (RI, R2). 20

4. Bremse ifølge krav 3, kendetegnet ved, at hvert overspændingsbeskyttelseselement (RI, R2) er forbundet parallelt med en diode (VI, V2) i ensretteren (7) og ligger i friløbskredsløbet. 25

5. Bremse ifølge krav 2-4, kendetegnet ved, at i det mindste en delspole (3,4) er koblet som styreelementets formodstand (12) til accelerationskoblingskontakten (Th). 30

6. Bremse ifølge krav 2-5, kendetegnet ved, at styreelementet (12) til accelerationskoblingskontakten (Th) er et tidsrelæelement. DK 171091 Bl

7. Bremse ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at der i spændingsforsyningskredsen (Li - L3) til bremsemotoren (21) er indskudt en strømtransformer (TI), der er forbundet med en styrekreds (26; 51) for en i bremsespolens 5 (3,4) strømkreds anbragt til-fra koblingskontakt (24; Tr).

8. Bremse ifølge krav 7, kendetegnet ved, at styrekredsen omfatter en Schmitt-trigger (37).

9. Bremse ifølge krav 7, kendetegnet ved, at koblingskontakten (24) er antiparallelt forbundet med en diode (V8).

10. Bremse ifølge krav 7-9, kendetegnet ved, at 15 til-fra koblingskontakten (24, Tr) er parallelt forbundet med en spændingsbegrænser.

11. Bremse ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at der antiparallelt til accelerationskoblingskontakten (TH) 20 er knyttet en modmagnetiseringsafgreningskreds med en koblingskontakt (Th'), til modstrømsmagnetisering.