DE1915672A1

DE1915672A1 - Schaltungsanordnung zum Bremsen von Asynchronmotoren

Info

Publication number: DE1915672A1
Application number: DE19691915672
Authority: DE
Inventors: Jan Holy; Badal Dipl-Ing Jiri; Parlesak Dipl-Ing Josef
Original assignee: CKD Praha DIZ AS
Current assignee: CKD Praha DIZ AS
Priority date: 1968-03-27
Filing date: 1969-03-27
Publication date: 1969-10-09
Also published as: AT288555B; CH496356A; US3546550A

Description

Patentanwalt· 233-14. 4o8P 27.3.1969

Dipl.-Inn. ?.. Bostzii.
Dlpl.-l.v;.^; nprodit

MOnchen 22, L tainsdof fstr. 10

CKD PRAHA, oborovy podnik, Prag (Tschechoslowakei)

Schaltungsanordnung zum Bremsen von Asynchron-

moboren

Die Erfindung be triffb eine Schaltungsanordnung zum Bremsen von Asyrxchronmo boren, insbesondere Schleif ring- und Hoclispannungsmo boren, deren Statorwicklung über einen Hauptschalter an ein Konstantfrequenzstronine bz angeschlossen ist,

Es sind mehrere Bremsar ten für Asynchronmotoren bekannt. Die bekanntesten sind das Gegenstroinbremsen, das dynamische Bremsen und das generaborische Bremsen« Jede dieser Bremsarten weisb nicht nur Vorteile, sondern auch Milch belle auf. Das Gegenstrombremsen hab große Sbaborsbröme zur Folge, und wo ein genauer Auslauf bzw. die Lagerege Lung erforderlich ist, isb diese Bremsarb nicht anwendbar» Das dynamische Bremsen verliert seine Wirksainkei b bei niedrigen Drehzahlen., Unter den erwähnten Brems ar ben ist ilLe generatorische Bremsung bei der Regelung* der Speise-

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frequenz als die vollkommenste zu betrachten, die Stromversorgung für die Regelung im vollen Drehzahlbereich ist jedoch sehr teuer und insbesondere bei Verwendung von aus Halbleiterstromrichtern gespeisten nochspanruuif.sniaschineri würden erhebliche Schwierigkeiten entstehen,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigem Diese Aufgabe i^ird erfinduiigsgeinäß dadurch gelöst, daß entweder die Läufer- oder Statorwicklung des Motors über einen Hilfsschalter an einen Umrichter angeschlossen ist, wobei das Schließen des Hauptschalters und des Hilf sschal ters gegenseitig blockiert ist, dai.J an den P Umrichter ein Steuerkreis und ein Regelkreis angeschlossen sind, welch letzterer einen Gleichstromregler und einen Frequenzregler enthält, wobei der Umrichter zu Beginn des Bremsens bei einer hohen Drehzahl eine oder mehrere Phasen der Wicklung des Motors mit Gleichstrom und bei uiner niedrigeren Drehzahl die Wicklung des Motors mit eirior Spannung wechselnder Frequenz speist.

Diese Schaltungsanordnung ermöglicht bei hohen Motordrehzahlen die dynamische Bremsung, da der Umrichter als eine Gleichstromquelle in einer oder mehreren Phasen des Asynchronmotors dienen kann. Beim Nachbremsen, wo die dy- ^ namische Bremsung nicht mehr wirksam 1st, wechselt der Umrichter von dex^ Gleichstromquelle auf die Wechseifrequerizspannungsquelle um. Der Umrichter kann an die Stator- oder Läuferwicklung des Motors angeschlossen werden, Vorteilhafter ist jedoch der Anschluß an den Stator, was im ganzen einfacher ist, jedoch ist zur Anpassung der Spannung der Anschluß an den Läufer vorzuziehen, Um eine Beschädigung des Umrichters zu vermeiden, sind die flaup t- und Hilfsschal ter gegenseitig blockier to Der Umrichter so Lbs t kann. Ln beliebiger Schaltungsanordnung ausgeführt worden, die Speisung kann entweder eiiiph£i:;ig oder dreiphasig dein, die Ausgangsspannung des Umrichters weist die gLeiche Plmsen-

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zahl aiii* wie die Phasenzahl der zu speisenden Maschinenwicklung, die Schaltung ist symmetrisch oder mit dem herausgeführten Titansformatornullpunkt verbunden, der sodann mit dem Mittelpunkt der Asynchronmotorwicklung verbunden ist.

Die Einrichtung kann vereinfacht werden, wenn der Umrichter an die Statorwicklung des Motors angeschlossen ist; in dem Falle können der Haupt- und der Hilfsschalter durch einen einzigen gemeinsamen Schalter ersetzt werden. Zu
gleicher Zeit kann hier auch eine mechanische Blockierung zur Vermeidung einer Durchschaltung des Netzspeisekreises und des Ausgangskreises des Umrichters erreicht werden.

Die Bremsenergie wird während des Bremsens üblicherweise durch Widerstände absorbiert, die an derjenigen Wicklung angeschlossen sind, in welcher die Spannung durch Einwirkung des dux-ch den Durchfluß des Gleichstromes in der
anderen Wicklung der Maschine erregten Feldes induziert
wird.

Die Widerstände für die dynamische Bremsung, die gegebenenfalls auch zum Motoranlauf verwendet werden, sind
bei normalem Lauf und bei der Speisung durch die Wechselfrequenz des Kegelumrichters, durch einen Kurzschlußschalter kurzgeschlossen.

Der Steuerkreis und der Regler bestimmen, ob der Motor mit dem Stromrichtergleichstrom gespeist wird, d. h.
ob es zur dynamischen Bremsung kommt, oder ob der Motor
mit einer Wechselfrequenzspannung gespeist wird. Bei einer hohen Motordrehzahl bleibt der Frequenzregler durch den
Steuerkreis gesperrt und lediglich der Stromregler bleibt weiterhin in Tätigkeit, der durch die Zündwinkelverstellung die Größe des durch eine oder mehrere Stromrichtergleichrichtergruppen und durch eine oder mehrere Phasen der Mo-

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torwicklung hindurchfließenden Stromes steuert. Bei Erreichung einer vorgewählten Geschwindigkeit wird automatisch durch den Steuerkreis die Tätigkeit des Frequenzreglers entsperrt und der Stromrichter wird zu einer Tfech-, selfrequenzspannungsquelle. Vorzugsweise können gleichzeitig auch die Bremswiderstände kurzgeschlossen werden.

Der Widerstand für die dynamische Bremsung wird gleichzeitig mit der Umschaltung der Maschine vom Netzbetrieb auf den Umrichterbetrieb eingeschaltet, d. h₀ zu Beginn der Bremstätigkeit und beim Übergang vom dynamischen auf das generatorische Bremsen wird derselbe kurzgeschlossen, d. h. wenn der Frequenzregler in Tätigkeit tritt. Das Schließen und Öffnen der Schalter wird durch den Steuerkreis betätigt. Bei der dynamischen Bremsung kann die Bremsintensität durch den Stromregler in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuert werden.

Beispiele der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 a einen Bremskreis des Motors 5

Fig. 1b eine vereinfachte Anordnung der Schalter;

Fig. 2 die Einschaltung des Umrichters im Läuferkreis des Motors}

Fig. 3 eine dreiphasige Schaltungsanordnung des Umrichters mit herausgeführtem Nullpunkt.

Fig. 1 a zeigt eine Schaltungsanordnung des Asynchronmotors 1, der über einen Hauptschalter 2 an das Stromnetz R, S, T und über einen Hilfsschalter 3 an den Umrichter angeschlossen ist. Der Reglerkreis 5 enthält Zündkreise 51, einen Stromregler 52, eine ,Stromsollwertquelle 53» einen

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Frequenzregler 54 und eine Frequenzsollwertquelle 55. Ein .Steuerkreis 6 steuert die Tätigkeit des Reglerkreises 5 und der Schalter 2, 3, sowie eines Kurzschlußschalters 8 über dazugehörige Steuerwicklungen 21, 31, 81. An den Läufer des Asynchronmotors 1 ist ein Widerstand für dynamische Bremsung angeschlossen. Durch den Fühler 9 wird die Motordrehzahl, durch den Fühler 10 die Lage der angetriebenen Einrichtung und durch den Fühler 11 der Strom des Umrichters 4 gemessene

Fig. 1 b zeigt eine vereinfachte Anordnung der Schalter, bei welcher der Asynchronmotor 1 an das Stromnetz R, S, T über die einen Kontakte des Umschalters 23 und der Umrichter 4 über die anderen Kontakte desselben Umschalters angeschlossen sind.

Fig. 2 veranschaulicht die Einschaltung des Umrichters 4 im Läuferkreis des Motors 1₀ Die Widerstände 7 für das dynamische Bremsen und der Kurzschlußschalter 8 sind sodann an den Stator des Motors angeschlossen. An den Läuferkreis des Motors kann gegebenenfalls ein Anlaufwiderstand 12 und ein KurzSchlußschalter 13 angeschlossen werden.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung des Umrichters 4, die eine Drelphasenschaltung mit herausgeführtem Nullpunkt darstellt. Der Umrichter 4 enthält steuerbare Halbleiterbauelemente 41 , beispieleweise Thyristoren und einen Transformator 42_O Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 42 ist mit dem Mittelpunkt der Wicklung des Asynchronmotors verbunden. Der Gleichstromkreis umfaßt eine Drossel 43, einen Stromfühler 44 und einen Schalter 45· Die Schaltungsanordnungen können auch einphasig sein und können entweder symmetrisch, d. h. ohne den herausgeführten Nullpunkt der Transformatorwicklung, oder unsymmetrisch sein·

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Ein Vorteil derartiger Schaltungsanordnung ist die Erreichung des anspruchsvollen technischen Effektes des Nachbremsens und des Auslaufes in eine genaue Lage bei verhältnismäßig geringen Aufwendungen für den Umrichter. Die Leistung des Umrichters beim dynamischen Bremsen und beim Auslauf mit der Vechselfrequenz beträgt praktisch etliche Prozente der Nennleistung des Asynchronmotors. Ferner kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch für Hochsρannungsmaschinen verwendet werden, da dex· Lauf bei einer niedrigen Frequenz auch eine entsprechend niedrigere Spannung erfordert. Diese Schaltungsanordnung kann auch bei Fördermaschinen und einigen Walzwerkantrieben Verwendung finden.

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Claims

Patentansprüche

ι 1,)Sdialtungsanordnung zum Bremsen von Asynchronmotoren, insbesondere Schleifring- und Hochspannungsmotoren, deren Statorwicklung über einen Hauptschalter an ein Konstart tfrequenz stromnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß entweder die Läuferoder Statorwicklung des Motors (i) über einen Hilfsschalter (3) an einen Umrichter (h) angeschlossen ist, wobei das Schließen des Hauptschalters (2) und des Hilfsschalters gegenseitig blockiert ist, daß an den Umrichter (4) ein Steuei-kreis (6) und ein Regelkreis (5) angeschlossen sind, welch letzterer einen Gleichstromregler (52) und einen Frequenzregler (5^0 enthält, wobei der Umrichter (k) zu Beginn des Bremsens bei einer hohen Drehzahl eine oder mehrere Phasen der Wicklung des Motors (i) mit Gleichstrom, und bei einer niedrigen Drehzahl die Wicklung des Motors (1) mit einer Spannung wechselnder Frequenz speist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch T mit einem an die Statorwicklung des Motors angeschlossenen Umrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklung des Motors (1) an das Stromnetz (R, S, T) und den Umrichter (k) über einen gemeinsamen Umschalter (23) angeschlossen ist_o

3· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Motorwicklung angeschlossener Widerstand (7) für das dynamische Bremsen über einen parallelgeschalteten Kurzschlußschalter (8) kurzgeschloss en ist.

k. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ,, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Steuerkreises (6) an den Reglerkreis (5) und sein Eingang an einen Drehzahlfühler (9) des Motors (1) und/oder einen Lagefühler (1O) zur

Blockierung der Tätigkeit des Frequenzreglers (5*0 angeschlossen ist.

5ο Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (52) über eine Vergleichsstromwertquelle (53) mit dem Drehzahlfühler (9) und/oder Lägefühler (1O) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis an den Reglerkreis (5) und zugleich an den Hauptschalter (2), den Zusatzschalter (3) und den Kurz Schluß schalt er .(8) angeschlossen iste

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