DE1638964C - Kapazitive Schaltungsanordnung zum Anlassen eines Asynchronmotors - Google Patents

Description

1 638 694

densaioren einer jeden Seite je ein Anschluß vorgesehen ist, der durch einen Schalter mit je einer von drei Stromzufuhrleitungen verbindbar ist, so daß die -wei Kondensatoren einer jeden Seite beim Hochlaufen des Motors parallel und etwa bei Nenndrehzahl des Motors in Reihe geschaltet sind.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß jeder Anschluß mit derjenigen Stromzufuhrlettung verbunden ist, die mit der diesem Anschluß gegenüberliegenden Dreieckspitze in Verbindung steht

Während der Zeitdauer des Hochlaufens ist an die Schaltanordnung ein Kompensationsstrom gelegt.

Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung liegt vor allem darin, daß bei Verbindung derselben mit einer Stromversorgungseinrichtung ein voreilender Strom entnommen wird · nd daß die Zuordnung und Schaltung der einzelnen Elemente der Schaltung durch einen einzigen Schaltvorgang geändert werden kann.

Wenn ein Motor gestartet wird oder wenn der Motor sich in Drehung befindet, eilt normalerweise der Strom in der Phase in bezug auf die Spannung nach. Beim Anlassen und Anfahren des Motors ist die Größe des Entnahmestromes wesentlich höher als der Nennstrom. Bei dem erfindungsgemäßen Anhßverfahren werden ein großer Anteil eines kompensierenden, voreilenden Stromes — wenn der Motor gestartet wird — und ein kleinerer Anteil — wenn der Motor sich in Drehung befindet — dem Versorgungssystem und dem Stromnetz entnommen. Der resultierende Blindstrom, der der Stromquelle entnommen wird, ist deshalb geringer, weshalb entsprechend die Anfofderung an das Versorgungssystem herabgesetzt wird. Durch den voreilenden Strom — wenn der Motor sich in Drehung befindet — ergibt sich für den Motor ein sogeannter »Leistungskorrekturfaktor«.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und an Hand der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 den Schaltkreis einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Anlaßverfahrens,

F ί g. 2 die Schaltung beim Hochlaufen des Motors,

F i g. 3 die Schaltung bei Nenndrehzahl des Motors.

Eine Anfahrschaltanordnung 1 wird zwischen einem Dreiphasenasynchronmotor 2 und einer nicht dargestellten Mehrphasenstromquelle zwischengeschaltet. Die Verbindung erfolgt dabei über eine Parallelschaltung 3, die mit Leitungen 4 für die Stromzufuhr zu dem Motor 2 verbunden ist. Die Parallelschaltung 3 ist mit Kapazitäten 5 versehen, so daß der über die Parallelschaltung 3 der Stromquelle entnommene Strom in bezug auf die Spannung voreilt.

Die Kapazitäten 5 sind derart angeordnet, daß sie, wenn der Motor hochläuft, parallelgeschaltet sind (s. Fig. 2), während bei Nenndrehzahl eine Reihenschaltung gemäß F:,g 3 vorhanden ist. Hieraus folgt, daß die Größe des vorcilenden Entnahmestromes beim Hochlaufcn des Motors wesentlich größer ist, als der Strom bei Nenndrehzahl des Motors.

Hierdurch ergibt sich eine geeignete Kompensation für den nacheilenden Strom, der von dem Motor während des Hochlaufens und bei Nenndrehzahl entnommen wird, wobei die Größe des nacheilenden Stromes im erstgenannten Fall größer ist als im letztgenannten Fall. Durch eine derartige Kompensienjng des Blindstromanteiles wird die Belastung der Zufuhrleitungen und der Stromquelle reduziert.
Der Grund für die Schaltung der Kapazitäten 5 von der Parallelschaltung in die Reihenschaltung ergibt sich aus der Größe derselben, sowie aus Gründen der Wirtschaftlichkeit der Anordnung. Es hat sich gezeigt, daß die Kapazitäten nicht beeinträchtigt

ίο werden, wenn kurzzeitig eine höhere Spannung als die Nennspannung angelegt wird, und zwar beispielsweise dann, wenn der Motor hochgefahren wird. Hieraus ergibt sich ein verstärkten Kompensationsstrom. Wenn Kondensatoren einer niederen Nenn- spannung kurzzeitig einer t^ierlastspannung ausgesetzt werden, und zwar z. B. dar.i, wenn sie in Reihe geschaltet sind und der Motor hochläuft und wenn sodann später wieder die Nennspannung angelegt wird, nämlich dann, wenn die Kondensatoren in Reihe geschaltet werden und der Motor bei Nenndrehzahl läuft, ergeben sich keine schädlichen Auswirkungen hinsichtlich der Kondensatoren, so daß sowohl der Wirtschaftlichkeit als auch der Baugröße in gleicher Weise Rechnung getragen wird.

Die Kondensatoren 5 des Kreises 3 sind so miteinander verbunden, daß sie entsprechend den Dreiphasenzufuhrleitungen eine Dreieckschaltung bilden. Sowohl bei Parallelschaltung als auch bei Reihenschaltung der Kondensatoren 5 sind die Ecken 6 des Dreiecks mit den Stromzufuhr leitungen 4 in Verbindung bzw. mit denselben verbindbar.

Jede Seite 7 des Dreiecks weist wenigstens zwei Kondensatoren 5 auf, die entweder parallel oder in Reihe geschaltet sind, was davon abhängt, ob der Motor 2 hochläuft oder sich mit Nenndrehzahl dreht. Demzufolge sind Stromanschlüsse 8 jeweils zwischen zwei Kondensatoren 5 einer jeden Seite 7 vorgesehen; die Stelle eines jeweiligen Anbchlußpunktes 8 wird durch die Reihenschaltung der Kondensatoren bestimmt. Die Anschlüsse 8 stehen über Schaltmittel 9 mit den Leitungen 4 in Verbindung. Mit einer der Versorgungsleitungen 4 ist jeweils ein Anschluß 8 sowie die gegenüberliegende Dreieckspitze 6 (s. F i g. 1 der Zeichnung) verbunden.

In den Zufuhrleitungen 4 ist weiterhin eine Schalteinrichtung IO angeordnet, durch die der Motor 2 und der Kreis 3, wenn gewünscht, von der Stromquelle getrennt werden können.

Beim Hochlaufen des Motors 2 wird der Schalter 9 geschlossen, wodurch die Anschlüsse 8 der Dreieckskondensaio schaltung mit den Zufuhrleitungen 4 verbunden werden. Die Kondensatoren 5 eines jeden Armes der Dreieckschaltung sind jetzt parallelgeschaltet (s. F i g. 2) und jede Dreieckspitze 6 ist mit

der entsprechenden Stromzufuhrlcitung 4 verbunden. Hierauf wird der Schalter 10 geschlossen, so daß aus der Stromquelle Strom für den Motor 2 und den Kreis 3 entnommen werden kann.

Beim Anfahren des Motors aus dem Stillstand wird eine große Komponente nacheilenden Stromes durch den Motor entnommen. Weiterhin wird durch den Schaltkreis 3 ein großer und verstärkter Kompensationsstroni, d. h. voreilender Strom, entnommen, wodurch der resultierende Strom der Stromquelle erheblich herabgesetzt wird.

Wenn die gewünschte Drehzahl des Motors erreicht ist oder wenn der Motor auf Nenndrehzahl hochgelaufcn ist, wird der Schalter 9 geöffnet, wo-

durch die Siromanschlüsse 8 in den MiUen des Dreiecks von den Versorgungsleitungen 4 getrennt werden und eine Reihenschaltung der Kondensatoren 5 in jedem Arm 7 erzielt wird, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist. Die Größe des voreilenden Stromes ist nun entsprechend kleiner oder normal und kompensiert den kleineren, nacheilenden Strom des Motors. Durch den Anteil des voreilenden Stromes ergibt sich ein sogenannter Leistungskorrekturfaktor für das Stromversorgungssystem.

Bei Versuchen mit der erfindungsgemäßen Schaltanordnung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn gewisse Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Es kann notwendig sein, zu verhindern, daß der Schalter 10 geöffnet und sodann wieder geschlossen wirdj während der Motor noch unter Selbsterregung läuft. Es ist deshalb zweckmäßig, ein nicht dargestelltes Relais zwischen den Anschlüssen 6 des Motors anzuordnen. Dieses Relais verhindert ein nochmaliges Starten, während der Motor noch selbst erregt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

des geringeren Anfahrdrehmomente' Jie Anfahrzeit Patentansprüche: des Motors bis zu seiner Nenndrehzahl vergrößert wird.

1. Kapazitive Schaltungsanordnung zwischen Bei der sogenannten Stern-Dreieck-Schaitung er-

einer dreiphasigen Stromquelle und einem 5 folgt die erste Phase des Anfahrvorganges unter Asynchronmotor zur Erzeugung eines voreilen- Sternschaltung des Stators. Wenn der Motor seine den Stromes, wobei der Widerstandswert der ka- maximale Drehgeschwindigkeit nahezu erreicht hat, pazitiven Schaltungsanordnung während des wird der Stator in die Dreieckschaltung umgeschaltet Hochlaufs des Asynchronmotors veränderbar ist, und der Motor läuft sodann auf die gewünschte Gedadurch gekennzeichnet, daß minde- io schw'ndigkeit hoch. Wenn der Stator in Sternschalstens je zwei Kondensatoren (5) in den Seiten (7) tung geschaltet ist, ist das Drehmoment auf ein Driteiner Dreiecksschaltung angeordnet sind, daß tel reduziert und der Motor kann unter Last nur bis zwischen zwei Kondensatoren (S) einer jeden Sei- zu einem solchen Punkt hochbeschleunigen, wo das te (7) je ein Anschluß (8) vorgesehen ist, der Gegendrehmoment und das Reibungsdrehmoment durch einen Schalter (9) mit je einer von drei 15 gleich dem Motordrehmoment sind.
StromzufuhrleituBgen (4) verbindbar ist, so daß Ein weiterer Nachteil der Stern-Dreieck-Anfahr-

die zwei Kondensatoren (5) einer jeden Seite (7) schaltung ist in der Zeitverzögerung beim Schalten beim Hochlaufen des Motors (2) parallel und von dem einen Schaltzustand in den anderen zu seetwa bei Nenndrehzahl des Motors (2) in Reihe hen. Während dieses Zeitintervalls, welches relativ geschaltet sind. 20 begrenzt sein muß, da anderenfalls durch die verhält-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, da- nismäßig großen Ströme Kurzschlüsse verursacht durch gekennzeichnet, daß jeder Anschluß (8) werden können, verlier; der Motor an Geschwindigmit derjenigen Stromzufuhrleitung (4) verbunden keit, so daß, wenn der Stator in die Dreieckschaltung ist, die mit der diesem Anschluß (8) gegenüberlic- umgeschaltet wird, der Entnahmestrom ähnliche genden Dreieckspitze (6) in Verbindung steht. 35 Nachteile mit sich bringt, als wenn der Motor zu An

fang in Dreieckschaltung geschaltet worden wäre.
Aus der schweizerischen Patentschrift 253 578 ist

eine Anlaufschalteinrichtung für Kurzschlußanker-

motoren bekannt, bei der beim Anlauf parallel zum 30 Stator des Motors Kondensatoren geschaltet sind.

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Schaltungs- Der Kondensatorgruppe ist eine Drosselspule vorgeanordnung zwischen einer dreiphasigen Stromquelle schaltet, die den Anlaufstrom in den unteren Touren- und einem Asynchronmotor zur Erzeugung eines zahlen begrenzt. Die bekannte Anordnung benötigt voreilenden Stromes, wobei der Widerstandswert der für das Anlaufen des Motors eine zusätzliche Droskapazitiven Schaltungsanordnung während des 35 sei, wodurch die in der Drossel entstandenen Wär-Hochlaufs des Asynchronmotors veränderbar ist. meverluste nicht vermieden werden können.

Wenn möglich, wird ein Dreiphasenasynchronmo- Aus der deutschen Patentschrift 975 496 ist eine

tor direkt ans Netz geschaltet, da das Anlegen der kapazitive Schaltungsanordnung zwischen einer vollen Netzspannung an die Statoranschlüsse das mehrphasigen Stromquelle und einem Asynchronmo größtmögliche Anfahrmoment ergibt, Ein weiterer 40 tor zur Erzeugung eines voreilenden Stromes beVorteil eines derartigen Anfahrens ist darin zu sehen, kannt. Die Kondensatoren sind dabei zu den Kurzdaß auch sehr schwere Motorantriebsanordnungen in schlußläufermotoren in Reihe geschaltet und es wird der kürzest möglichen Zeit hochgefahren werden zusätzlich ein Spezialläufer, welcher die bekannte können und die Statorwicklungen und die strom- Anlaßeinrichtung nur bedingt anwendbar macht. Die durchflossenen Leiter im Rotor nicht sehr stark er- 45 bekannten Reihenkondensatoren können zur Meßhitzt werden. kompensation während des Betriebes nicht dienen

Der Hauptnachteil eines derartigen Anfahrvorgan- und beeinflussen zusätzlich die Charakteristik des ges ist darin zu sehen, daß der Anfahrstrom wesent- Motors.

Hch höher, d. h. oft fünfmal höher ist als der Nenn- Aus der deutschen Patentschrift 563 841 ist eine

strom. In manchen Fällen kann der Anfahrstrom 50 Einrichtung zum Einschalten induktiver Verbrauauch noch größere Werte erreichen. Die Entnahme eher, deren Blindstrom nach dem Einschalten alleines derartigen großen Anfahrstromes verursacht je- mählich abklingt, bekannt. Bei dieser Einrichtung ist doch im Versorgungssystem des Motors sehr oft Stö- parallel zum Verbraucher ein Kondensator geschaltet rungen, die insbesondere einen Spannungsabfall und parallel zu diesem Kondensator eine regelbare beinhallen. Ein derartiger Spannungsabfall ist beson- 55 Drossel angeordnet. Um eine spürbare Anlaßkomders dann unerwünscht, wenn noch andere elektri- pensation zu erreichen, müssen bei der bekannten sehe Aggregate an die Versorgungsleitung ange- Anordnung große und teure Kondensatoren verwenschlossen sind. det werden. Außerdem ist der technische Aufwand

Um den vorgenannten Nachteil zu vermeiden, wer- bei der bekannten Einrichtung verhältnismäßig hoch, den eine Reihe von verschiedenen Anfahrverfahren 60 Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer kapazitivorgeschlagen. Die bekanntesten dieser Vorschläge ven Schaltungsanordnung zum Anlassen eines betreffen die sogenannte Stern-Drcieck-Schaltung Asynchronmotors den technischen Aufwand der be- und die Transformator-Schaltung. Durch diese kannten Einrichtungen zu verringern.
Schaltungen wird die Eingangsspannung beim An- Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs

fah-en reduziert, was eine entsprechende Reduktion 65 beschriebenen kapazitiven Schaltungsanordnung erde« Dreh nomentes zur Folge hat, da dieses sich mit findungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens je dem Quadrat der Spannung ändert. Der Nachteil die- zwei Kondcnasloren in den Seiten einer Dreieckscr Verfahren besteht somit darin, daß auf Grund schallung angeordnet sind, daß zwischen zwei Kon-