LU82046A1

LU82046A1 - Anordnung zur drehzahlverstellung einer induktionsmaschine

Info

Publication number: LU82046A1
Application number: LU82046A
Authority: LU
Inventors: J Schoerner
Original assignee: Loher Gmbh
Priority date: 1978-12-28
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1980-04-23
Also published as: FR2445652A1; BE880883A; DE2856574A1; DE2856574C2; ATA775179A; AT372556B; NL7909220A; GB2042286A

Description

--1 GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG De 5o.9o6

Brevet N°...............Q .. 2-Q- * > Ç ^ da .......27 décembr e.....197 ) Monsieur le Ministre , æS de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes

Titre délivré : _______________________________________ K» -

Service de la Propriété Industrielle

öS? LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention I. Requête .......La .société ditei LOHER GmbH, 8399 RUHSTQRF/RO'FT,.....Allemagne...........d> Fédérale,représentéeparMonsieur JaequesdeMuyseragissant ........en--qualité~.de»»aïidataire..............................................................................................................................................-..................(2) dépose.— ce —vingfc-septdêceiflbr e19oo soixante-dix-neuf (3) à 15....... . heures, au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : • "Anordnung--zur Drehzalilverstellung einer^ Induktionsraasehlne" déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) : .......Jochen SCHÖRHER,Pillhamer^Sfcrasse 7,RUHSTORF/ROTTf Allemagn® ........Fédérale.......................................................................................................................................................................................................-...............................- 2. la délégation de pouvoir, datée de ................................. le 3. la description en langue............allemande................................ de l’invention en deux exemplaires ; 4....................2......... planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le..................27.....décembre.....19.79............................................................................................................................................................................................

revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)..............................-Brevet......................................déposée® en (7).............Allemagne-Fédérale..........................................

le..................28.....décembre.....197-8......(-No-......-P.....28 56.....574,41.............................................................................................(8) au nom de............la- déposante.............................................-.......................................................................................................................................(9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg ........................................

........35-,.....bd·.......Royal.................................................................................................................................................................................................................ao> sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, —favec ajournement de cette délivrance à ..................................... mois.

'•Le ..h.....maàdatair.e......¾.............JL f !' / ........

II. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : "N, / ,.·-..... V Pr. le Ministre à 15... heures / <£"' Λΐ\ de l’Économie Nationale etr^deT Classes Moyennes, ,.................... I li /¾¾ %\ Φ f/O-cP (| q "_v?„- TA τ_l_ ID. 5o.9o6

BEANSPRUCHUNG DER PRIORITÄT

t der Patent/Qiyty - Anmeldung

In: DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Vom: 28. Dezember 1978 VKAkxiy

PATENTANMELDUNG

in

Luxemburg

Anmelder : LOHER GmbH

Betr : "Anordnung zur Drehzahlverstellung einer Induktionsmaschine".

Der Text enthält eine Beschreibung: Seite 2 bis gefolgt von

Patentansprüchen: Seite 1 - 2 - :

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Anordnung mit Thyristoren zur Verstellung der Drehzahl von Induktionsmaschinen mit Kurzschlußläufer. Derartige Anordnungen sind bereits bekannt, und zwar Gerate, die eine Drehzahlverstellung über die Frequenz vornehmen, sogenannte Frequenzumrichter, und Geräte,· die eine Drehzahlverstellung über die Ständerspannung vornehmen, sogenannte Drehstromsteller. Drehzahlverstellung über die Frequenz ist nahezu verlustlos; die bisher bekannten Ausführungen von Frequeiizumrichtern sind jedoch sehr aufwendig. Drèhzahlverstellung über die Spannung ist verlustbehaftet und infolge der hohen 'Schlupfverluste für Dauerbetrieb nicht geeignet; dafür ist der Bauaufwand ( für einen Drehstromsteller sehr gering.

Die erfindungsgemäße Anordnung verbindet auf einfache Weise die Vorzüge der beiden genannten StelleinrichtungenÎ Verlustarme Drehzahlverstellung über die Frequenz bei geringem Bauaufwand.

. Dies wird dadurch erreicht, daß man die bei Thyristor-Drehs tromstel lern übliche Zündwinkelvorgabe abändert. Bekanntlich kann man über den Zündwinkel die Größe der Spannungszeitflächen an der Last und damit den Laststrom ein-stellen. Hierbei ist der Zusammenhang zwischen Zündwinkel und Effektivwert von Ausgangs Spannung bzw. Ausgangsstrom des Drehstromstellers in einem weiten Steuerbereich nähe-rungsweise linear. Bei bisher bekanntem Drehstromsteller- > . betrieb sind im ausgeglichenen Zustand Zündwinkel, Ausgangsspannung und Laststrom konstant; die Frequenz ent- , spricht der Frequenz des speisenden Netzest In der erfindungsgemäßen Anordnung wird nun mit einer geeigneten Steuereinrichtung das bisher übliche Zündschema bei Drehstromstellern dahingehend abgeändert, daß während einer bestimmten Anzahl von NetzSchwingungen nur Zündung bei den positiven Halbschwingungen und anschließend nur Zündung bei den negativen Halbschwingungen erfolgt. Dies kann man beispielsweise so ausführen, daß während einer ersten positiven Halbschwingung der Netzspannung ein kleiner positiver Laststrom fließt, während der zweiten positiven Halbschwingung ein etwas größerer, während der dritten ein großer und mit -, ---....___1___·_______ _ .. - . _ - ·_ ] ; j abnimmt. Ab der 6.Halbschwingung werden in gleicher Weise | die Thyristoren für die negativen Halbschwingungen der j .

I _ Netzspannung gezündet. Man erhält insgesamt eine Aus- ! gangsspannung bzw. einen Laststrom mit einer Hüllkurve, I deren Frequenz niedriger als die Netzfrequenz ist und deren Kurvenform über die Modulation der Zündwinkel beein-flußbar ist. Für Dreiphasensysteme sind drei derartige Anordnungen vorzusehen, wobei die Zündwinkel so geführt werden, daß die Hüllkurven der drei Lastströme ein Drehstromsystem mit jeweils 12o ° Phasenverschiebung bilden.

Die Phasenverschiebung von 12o° bezieht sich auf die Hüllkurvenfrequenz.

Man kann zeigen, daß bei vorliegender Anordnung Ampli-( tude und Frequenz der ersten Harmonischen von Ausgangs-

Spannung und Strom näherungsweise proportional zu Ämpli-| tude und Frequenz der Hüllkurve sind. Folglich lassen | sich über die Modulation der Zündwinkel Amplitude und Fre- | quenz der Grundschwingung der Ausgangsspannung verstellen.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist hierbei, daß für ein dreiphasiges ümrichtersystem die geringe Anzahl von 6 Thyristoren benötigt wird.

Das erfindungsgemäße Umrichtersystem gehört prinzipiell · zur Klasse der Direlctumrichter. Bei diesem Umrichterprinzip ist der Frequenzstellbereich nach oben begrenzt. Der Um-! , richter ist damit gut geeignet für den Antrieb von Arbeits maschinen, die neben einer hohen einzelne oder mehrere niedrige Drehzahlen fordern. Die hohe Drehzahl kann durch • direkten Netzanschluß oder üblichen Stellerbetrieb und die , niedrige Drehzahl durch einfaches Umschalten in der Steuer- ·

Ieinrichtung auf das beschriebene Steuerverfahren realisiert werden. Je nach Erfordernis ist treibender oder bremsender Betrieb möglich. Anwendung findet die Anordnung beispiels-[l weise bei Aufzügen, Hebezeugen, Transporteinrichtungen,

Zentrifugen, Werkzeugmaschinen u.v.a.

Jj Die erfindungsgemäße Anordnung und ihre Funktionsweise wird j ‘ .an Hand von Figuren näher erläutert: ! /[λ - 4 - / u · * GS zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipbild dèr erfindungsgemäßen Anordnung » mit Steuereinrichtung, Leistungsteil und angeschlossener Asynchronmaschine.

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf von Steuerspannung, einem Sperrsignal, Netzspannung, Zündimpulsen, und Ausgangsstrom für Phase R.

* In der Blockschaltbilddarstellung in Fig. 1 wird von analogen Steuergrößen für die Amplitude und UF für Frequenz der Grundschwingung der Umrichterausgangsspannung ausgegangen..Diese beiden Größen werden einem Sollwert-ç generator 1 zugeführt. Der Sollwertgenerator erzeugt drei

sinusförmige, um jeweils 12o° verschobene Ausgangssignale fl, - deren Amplitude und Frequenz über die Eig- V

nungsgrößen , UR verstellbar sind. Die Sollwertgeneratorsignale können mit analogen oder digitalen Schaltkreisgliedern erzeugt werden. Derartige Anordnungen sind in der Literatur bekannt. (Kahlen W: Sollwertgenerator für Dreh strom-Wechselrichter nach dem Unterschwingungsverfahren, Internationale Elektronische Rundschau 1970 Nr. 2)

Das dreiphasige Sollwertsignal wird mit drei Diodenschaltungen 2_, c m gleichgerichtet. Die gleichgerichteten Sig-nale i^2R s TI stellen äie Eingangssignale für die Zündle impulsgeneratoren 3R g dar. Die Zündimpulsgeneratoren erzeugen die Zündimpulse für die Thyristoren des Drehstromstellers 6. üblicherweise führt man Zündimpulsgeneratoren so aus, daß der Zusammenhang zwischen Eingangsspannung und Zündwinkel näherungsweise linear ist. In drei Schnittriggern 4R g T werden aus den Sollwertsignalen U2R S T ärei Sperrsignale S^R g ^ gebildet. Diese Signale dienen zur Erkennung, ob positive oder negative Halbschwin-• gungen vorliegen. Die Sperrsignale steuern über drei elektronische Schalteinrichtungen 5 die Freigabe der Zünd-

Impulse Z^R s T oder Z2R s T- Bei positiven Halbschwingungen des Sollwertsignals werden die Zündimpulse Z1TJ c _ für /! Λ (/' - 5 - ‘ ; - 5 - i j| die Thyristoren n-jj^ g ip freigegeben und die Zündimpulse I *Z2R S T Thyristoren n2R s T gesperrt. Bei nega- ! tiven Halbschwingungen verhält es sich umgekehrt. Damit sind IίÜ während positiver Halbschwingungen nur positive Lastströme der'eingezeichneten Zählrichtung und während negativer Halbschwingungen nur negative Lastströme möglich. Daraus folgt, daß die Frequenz’ der Lastströme der Frequenz der Sollwertsignale entspricht.

. Zur weiteren Erläuterung sind in Fig. 2 Abbildungen a, b, i c, d, e, f Sollwertausgangssignal U2R, das zugehörige I Sperrsignal S^R, Verlauf der Netzspannung Un, Zündimpulse S Z1R' Z2R fÜr äie ThYristoren niR' n2R und zugehöriger ! / Laststrom iR· aufgezeigt. Man sieht, daß infolge der I 1 Linearität zwischen Steuerspannung, Zündwinkel und Last- j ” ström die Hüllkurve des Laststromes ähnlich der Kurven form der SteuerSpannung ist. Die Grundschwingungsfrequenz f2 des Laststromes beträgt in vorliegendem Beispiel 5 Hz bei

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f einer angenommenen Netzfrequenz von 50 Hz.

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Claims

1. Anordnung zur Drehzahlverstellung einer dreiphasigen * Induktionsmaschine mit einem dreiphasigen Thyristordrehstromsteller, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse der Thyristoren so erzeugt werden, daß die Ausgangsspannungen des Drehstromstellers ein drei^ phasiges Drehspannungssystem bilden, dessen erste Harmonische eine niedrigere Frequenz als die Frequenz des speisenden Netzes aufweist.

/ ^ 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurve der Stellerausgangsspannung bzw. des Stellerausgangsstromes über die Zündimpulse sinusförmig, trapezförmig, sinustrapezförmig, dreieckförmig oder rechteckförmig vorgegeben werden kann.

3. Anordnung nach Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der ersten Harmonischen synchron oder asynchron mit der Netzfrequenz vorgegehen werden kann.

4. Anordnung nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeich-net, daß die Drehzahl der angeschlossanen Maschine über die Frequenz der ersten Harmonischen verstellt werden kann.

5. Anordnung nach Ansprüchen 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der angeschlossenen Maschine über die Amplitude der ersten Harmonischen verstellt werden kann. - »

6. Anordnung nach Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberschwingungsgehalt des Maschinenstromes gering ist, wenn man eine Induktionsmaschine mit Sonderläufer für kleinen Einschaltstrom verwendet. /-Λ - 2 - " f\ λ V y 'v V .