NO122084B - - Google Patents

Description

Drivsystem inneholdende en n-faset asynkronmotor.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for regulering av en asynkronmotors omdreiningstall ved hjelp av en til primærviklingen tilkoplet, styrt stromretter. Oppfinnelsen er særlig egnet for kranmotorer og selv om oppfinnelsen kan finne anvendelse for andre formål, skal oppfinnelsen i det folgende beskrives under henvisning til anvendelsen i lofteorganer.

Det er kjent å regulere en asynkronmotors omdreinings-

tall ved hjelp av halvledere koplet inn mellom det matende nett og motorens primærklemmer. Ved hjelp av fasevinkelstyring av halvlederne under anvendelse av et fasevinkel-styreorgan, kan man således redusere motorens primærspenning og derved påvirke momentet.

Det er videre kjent å la styreorganet bli påvirket av differansen

mellom en'referanseverdi og et signal som representerer motorens omdreiningstall, idet men kan oppnå automatisk turtallsregulering i den betydning at motorens drivmoment tilpasses motorbelastningen og variasjonen av omdreiningstallet bestemmes hovedsakelig av styreorganets karakteristikk.

Det er også kjent å anvende motstromsbremsing for asynkrone motorer. Motstromsbremsingen foregår normalt på den måte at faserekkefolgen for motorens primærvikling vendes når det onskes bremsende moment og storrelsen av det bremsende moment reguleres normalt ved innkopling av en egnet motstand i motorens sekundærvik-ling.

En ulempe ved mange av de kjente drivsystemer med motstromsbremsing er fremfor alt den kompliserte betjening av motoren. La oss anta at vi ved en kran skal gi kommando til senkning. Hvis det finnes last på krankroken, skal man gi kommando til motstromsbremsing fordi motoren ellers ville ruse når den mekaniske bremse slippes.

Hvis det ikke finnes noen last på krankroken, skal det gis kommando til drift av motoren og finnes det liten last på kroken skal det forst gis kommando til drift for deretter å gi kommando til motstromsbremsing.

Årsaken til at betjeningen blir såvidt komplisert ligger forst og fremst i det faktum at den kjente, ovenfor beskrevne tachometerstyring gir kontinuerlig regulering bare i en del av kranens arbeidsområde.

Ved et i tysk utlegningsskrift 1.170.513 beskrevet drivsystem bevirkes kontinuerlig regulering av omdreiningstallet på en slik måte at både driv- og bremsefunksjonene inngår i et en-hetlig sluttet reguleringssystem, idet reguleringen finner sted-i • rotorkretsen ved hjelp av en transduktoranordning. Den for kontinui-teten nødvendige fasevending utfores ved hjelp av for dette formål spesielt anordnede halvlederventiler.

Fra tysk utlegningsskrift 1.125.048 og "AEG-mitteil-ungen" 1964, side 126-132, er det kjent å anvende styrte halvlederventiler tilkoplet statorkretsen for en asynkronmaskin og derved oppnå en kontinuerlig automatisk turtallsregulering i hele det aktuelle område. Ventilutstyret er imidlertid langt mer komplisert og omfattende enn det som kreves for variasjon av statorstrommen, fordi dette utstyr også omfatter halvlederventiler beregnet på fasevending. Derved blir drivsystemet forholdsvis kostbart.

Det er en vanlig oppfatning hos en fagmann at et med mekaniske kontakter arbeidende fasevenderorgan ikke kan komme på

tale når fasevenderorganet inngår som en del av et servosystem og derved utsettes for påkjenningene ved et ytterst hoyt antall koplings-operasjoner pr. tidsenhet.

Ved utviklingen av ansokningens gjenstand har man derimot innsett at ved anvendelse av en sluttet reguleringskrets i kombinasjon med turtallsregulering ved hjelp av halvlederventiler i statorkretsen oppnår man slike forhold at faseomkoplingen, til trods for den hoye koplingsfrekvens, kan skje med ytterst små og billige kontaktorer fordi statorstrommen praktisk talt er lik null hver gang faseomkopling finner sted. Man har i denne forbindelse - uten å gi avkall på andre fordeler - oppnådd en sterk reduksjon av fremstillingsomkostningene.

Oppfinnelsen angår et drivsystem inneholdende en n-faset asynkronmotor som er tilkoplet et matende nett med sin statorvikling over et styrt fasevenderorgan, en giver anordnet for å uttrykke motorens omdreiningstall i form av en utgangsstorrelse, samt en referanseverdigiver beregnet for innstilling av onsket omdreiningstall, idet differansen mellom referanseverdiorganets og giverens utgangsverdier utledes og tilfores styrekretser for en elektrisk anordning for omdreiningstallregulering, samt tilfores et for nevnte styrte fasevenderorgan beregnet, polarisert styreorgan, og kjenne-tegnes ved at nevnte anordning for omdreiningstallregulering utgjores av en med statorviklingen seriekoplet, n-faset, ikke frekvensomformende, styrt stromretter som inneholder et par antiparallellkoplede halvlederventiler i hver fase, og at nevnte fasevenderorgan utgjores av en elektromagnetisk styrt anordning med mekanisk arbeidende kontakter.

I det folgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skjematisk viser et drivsystem ifolge oppfinnelsen og fig. 2 viser momentkurver for drivsystemet samt for den deri inngående asynkronmotor.

På fig. 1 er vist tre styrte halvledere, 1, 2, 3, og tre dioder 4, 5, 6 som er koplet til en trefaset spenning 7. Halvlederne vinkelstyres med et på kjent måte oppbygget vinkelstyreorgan som mates fra nettet 7. Styrevinkelen er avhengig av styreorganets inngangsstrom som mates inn til klemmene 26 og 27 på vinkelstyre-organet på en slik måte at hvis det ikke tilfores strom, slippes liten eller ingen strom frem gjennom halvlederne. En oket styre- strom reduserer styrevinkelen for halvlederne 1, 2, 3, hvorved der oppnåes en oket primærspenning på motoren og dermed også et o1<et moment.

Videre er vist motorens primærvikling 8 og dens sekun-dærvikling 9 som i dette tilfelle er vist koplet til en ytre motstand 25. Koplingsanordningen for omkastning av faserekkefolgen består av kontaktorene 16, 17 med kontaktorspolene 18, 19. Et likestroms-tachometer 10 i serie med en motstand 23 utgjor en signalgiver som uttrykker motorens omdreiningstall. Referansestorrelsen utgjores av en likestromkilde som er tilkoplet over lederne 11, 12 og seriekoplet med motstanden 22. Differansen mellom turtallssignalet og referansestorrelsen blir således en strom som passerer spolen 13

for et polarisert relé og likeretteren 24. Det polariserte relé

har kontakter 14 og 15. Motstanden 25 kan kortsluttes ved hjelp av en kontaktor 21. 40 er en manoverkontakt. På fig. 2, som viser momentet i avhengighet av omdreiningstallet, er 27 aksen for omdreiningstall og 26 aksen for moment. Linjen 37 angir motorens normalmoment. 28 angir det synkrone omdreiningstall og 34 det synkrone omdreiningstall ved reversering. I begge tilfeller forutsettes motstanden 25 koplet inn i motorens sekundærkrets. 38 er motorens moment-turtallskurve ved full spenning og motstanden 25 kortsluttet av kontaktene 21. 29 er det omdreningstall hvor turtallssignalet og referansestorrelsen er like. 32 er den moment-turtallskurve som oppnåes ved et drivsystem ifolge oppfinnelsen når motoren er drivende og 33 er drivsystemets moment-turtallskurve når motoren er bremsende.

Det skal nu beskrives hvordan et drivsystem ifolge oppfinnelsen fungerer ved krandrift. Forst forestiller vi oss at en last som henger i krankroken, skal settes i bevegelse nedover. 5ignal til senkning gis ved å slutte kontakten 40. Den Bnskede senkehastighet innstilles ved valg av den til lederne 11, 12 til-fBrte referansespenning eller ved hjelp av passende innstilling av motstandene 22 og 23. Da motoren står stille og tachometergeneratoren 10 ikke gir spenning, går strom fra referansespenningskilden gjennom reléspolen 13, slik at kontakten 15 forbindes med den på figuren viste bevegelige relékontakt, hvorved kontaktorapolen 19

får strom og kontaktorene 17 sluttes. Strom fra referansespenings-kilden går også til styrevinkelorganet 20, slik at dette gir tenn-ingspuls til halvlederne (1, 2, 3 ved minimal styrevinkel), det vil

si at motoren får fullt drivende moment under den forutsetning at kontaktoren 21 er åpen. Motorens moment og kranens last virker da i samme retning og akselererer motoren. Når omdreiningstallet er kommet til punktet 35, er tachometerspenningen oket og den til klemmene 26, 27 tilforte strom er redusert så meget at halvlederne begynner å sperre og motorspenningen reduseres. Motorens moment folger da drivsystemets moment-turtallskurve 32. Om vi forutsetter at motorspenningen er proporsjonal med styreorganets styrcstrom, blir kurven 32 en parabel fordi asynkronmotorens moment er proporsjonalt med kvadratet av spenning, men kurvens 32 form kan forovrig påvirkes på forskjellig måte ved styreorganets konstruksjon. Når omdreiningstallet har nådd punktet 29, er motorspenningen null. En ytterligere turtallsokning forårsaket av lasten vil gjore at differansestrommen mellom signal og referanse bytter fortegn, slik at det polariserte relé veksler med den folge at kontaktoren 17 bryter og 16 slutter. Samtidig begynner nu styreorganet igjen å oke motorens spenning, hvorved der oppstår et bremsende moment i motor. Anordningens moment-turtallskurve blir nu kurven 33 og omdreiningstallet stiger inntil der oppstår balanse mellom lastens drivende moment og motorens bremsende moment, hvilket inntreffer ved et omdreiningstall som avviker ubetydelig fra det innstilte tomgangsturtall, som på figuren er markert med en vertikal, strektrukket linje gjennom punktet 29.

Dette omdreiningstall er innstilt ved tilsvarende valg av referansestorrelsen.

Hvis f.eks. en okning av hastigheten onskes etter en viss senkebevegelse, foretas en tilsvarende okning av referanse-spenningen, hvorved anordningens moment-turtallskurve blir en kurve som ligger til hoyre i forhold til kurven 32 og har tilnærmet samme form.

På liknende måte er det mulig å gi kommando om en

ny og redusert hastighet og automatisk oppnå den nodvendige bremsing med påfolgende drift ved redusert hastighet.

Den onskede omdreiningsretning innstilles på konven-sjonell måte, det vil si ved å la tilforselsledningene til relé-klemmene 14 og 15 bytte plass, hvilket skjer ved hjelp av et på figuren ikke vist omkoplingsorgan. 5amtidig må de til tachometergeneratoren 10 tilkoplede ledningsender bytte plass.

Det fremgår av ovenstående beskrivelse at man ved manøvrering av den beskrevne anordning bare ganske enkelt behover å gi kommando om et onsket omdreiningstall og at dette omdreinings talL oppnåes på hurtigste og best eynede måte og med en toleranse som hovedsakelig avhenger av reguleringssystemets forsterkning.

5om en oppsummering kan det konstateres at et drivsystem ifolge oppfinnelsen har følgende fordeler: Manøvreringen blir enkel. Samme halvlederutstyr anvendes for regulering av drift og bremsing, idet utstyret blir bil-lig og enkelt. Til dette bidrar også det faktum av bare spennings-' regulering og ikke frekvensregulering sk,al kunne bevirkes ved hjelp av halvlederne. Omkastningen mellom drift og bremsing foregår ved lav eller ingen motorstrom, hvorved kontaktslitasjen for kontaktorene blir liten.

Disse fordeler er oppnådd ved at styrevinkelreguler-ingen er gjort avhengig av den numeriske verdi av differansen mellom referansestorrelsen og tachometersignalet, mens samtidig den for omkastningen av faserekkefolgen beregnede kontakt fungerer avhengig av om nevnte differanse er positiv eller negativ.

Forskjellige detaljer kan innenfor rammen av oppfinnelsen utfores på forskjellig måte. F.eks. kan det polariserte relé erstattes av en transistorvippe eller et annet statisk element, og refEransestorrelsen kan på kjent måte bygges opp av passive referanseelement, f.eks. Zenerdioder. Tachometergeneratoren kan erstattes av vilkårlige anordninger som gjengir motorens omdreiningstall.

Med hensyn til motoren gjelder at en normal kortsluttet motor vil ha lav effektfaktor ved motstromsbremsing, hvorfor man når det ikke gjelder meget små effekter fortrinnsvis vil anvende enten dobbeltspormotor eller sleperingmotorer med ytre sekundærmot-stand. Dei denne motstand vil redusere motorens omdreiningstall ved merkemomen tot, kan kontaktoren 21 anvendes for kortslutning av motstanden når det ønskes hoyeste turtall. Dens innkopling kan da med fordel gjores avhe-ngig av tachometerspenningen eller motorens primær st r firn .

Claims (1)

1. Drivsystem inneholdende en n-faset asynkronmotor som er tilkoplet et matende nett (7) med sin statorvikling (R) over et styrt fasevenderorgan, en giver (10) anordnet for å uttrykke motorens omdreiningstall i form av en utgangsstorrelse, samt en referanseverdigiver (22) beregnet for innstilling av onsket omdreiningstall, idet differansen mellom referanseverdiorganets og givcerens utgangsverdier utledes og tilfores styrekretser for en elektrisk anordning for omdreiningstallregulering, samt tilfores et for nevnte styrte fasevenderorgan beregnet, polarisert styreorgan (13, 14, 15), karakterisert ved at nevnte anordning for omdreiningstallregulering utgjores av en med statorviklingen seriekoplet, n-faset, ikke frekvensomformende, styrt stromretter som inneholder et par antiparallellkoplede halvlederventiler (1, 4, 2, 5, 3, 6) i hver fase, og at nevnte fasevenderorgan utgjores av en elektromagnetisk styrt anordning (16, 17) med mekanisk arbeidende kontakter.