DE1763293C3 - Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Schleifringläufer, dessen Ständerwicklung über einen Hauptschalter an ein iDrehstromnetz angeschlossen ist und dessen Schlupfenergie über einen Gleichrichter und einen Gleichetrom-Zwischenkreis einem steuerbaren Stromrichter jtugeführt ist, dessen Steuereinrichtung von einer Synchronisierspannung beaufschlagt und dessen Wechselspannungsausgang an die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter und der Ständerwicklung angeschlossen ist.

Eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors und auch zum Selbsttätigen Anlassen mittels vorzugsweise veränderbarer Widerstände im Schleifringkreis ist aus der deutschen Patentschrift I 148 634 bekannt. Die Ständerwicklung speist über einen Gleichrichter, über einen Cleichstrom-Zwischenkreis und über einen steuerbaren Stromrichter die Schlupfenergie in das Drehstromnetz «in. Ein solcher elektromotorischer Antrieb wird vorzugsweise verwendet für Verbraucher, deren Leistungsaufnahme quadratisch oder sogar kubisch mit der Drehzahl zunimmt, wie beispielsweise Lüfter, Kreiselpumpen und Kompressoren. Bei einem solchen Antrieb ©raucht der Drehstrom-Asynchronmotor im allgemeinen nur auf eine Drehzahl herabgesteuert zu werden, Welche die Hälfte seiner Nenndrehzahl nicht wesentlich Unterschreitet. Da die Ventile des rückspeisenden Stromrichters im allgemeinen nur wenig oder praktisch Itaum überlastbar sind, muß im Störungsfall der Antrieb Sofort vom speisenden Drehstromnetz getrennt werben. Die bekannte Anordnung enthält zu diesem Zweck Heben dem Hauptschalter in der Ständerzuleitung auch finen Schalter in der Ausgangsleitung des Stromrich- |ers, die den Stromrichter mit dem Drehstromnetz verbindet. Erst durch Betätigung beider Schalter kann der Antrieb ganz vom Drehstromnetz getrennt werden, wobei durch eine Steuereinrichtung sichergestellt sein muß, daß immer der Hauptschalter in der Ständerzuleitung vor dem Schalter in der Ausgangsleitung des Stromrichters ausgeschaltet wird.

Bei einer weiteren Anordnung zur Drehzahlsieue-

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rung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors, wie sie eingangs bereits genannt wurde, ist der Schalter in der Ausgangsleitung des Stromrichters eingespart (Elektroanzeiger, Essen, Nr. 6, 1966, S. 30). Dazu ist der Wechselspannungsausgang des Sn omnchters über einen Transformator direkt an die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter und der Ständerwicklung angeschlossen. Die Steuereinrichtung des Stromrichters ist von einer Synchronisierspanr.ung beaufschlagt, die am speisenden Drehstromnetz abgegriffen ist

Wird bei dieser Anordnung der Hauptschalter geöffnet, so stellt sich an den Ständerklemmen eine Spannung ein, die Drehzahlfrequenz besitzt Auf Grund der Frequenzabweichung zwischen drehzahlfrequenter Spannung und netzfrequenter Synchronisierspannung stellt sich zwangläufig eine falsche Lage der Zündimpulse bei der Steuerung des Stromrichters ein. Die Folge ist ein ständiger Wechsel in der Betriebsart des Stromrichters zwischen Wechselrichter- und Gleichrichterbetrieb. Bei Gleichrichterbetrieb des Stromrichters addieren sich die vom Stromrichter und vom Gleichrichter abgegebenen Spannungen und treiben einen hohen Strom.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen unzulässig hohen Strom im Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen Gleichrichter und Stromrichter nach dem Abschalten des Hauptschalters zu verhindern.

Diese A'ifgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung des Stromrichters von der Spannung an den Ständerklemmen des Drehstrom-Asynchronmotors synchronisiert ist.

Nach dem Ausschalten des Hauptschalters in der Wechselspannungszuleitung des Drehstrom-Asynchronmotors wird in seiner Ständerwicklung vom Läufer eine Spannung mit Drehzahlfrequenz erzeugt. Diese Spannung wird der Steuereinrichtung des Stromrichters als Synchronisierspannung zugeführt, so daß die erforderliche Lage der Zündimpulse für die Ventile des Stromrichters eingehalten wird. Dadurch wird eine Stromüberhöhung im Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen Gleichrichter und Stromrichter vermieden. Vor dem Ausschalten des Hauptschalters wird die Steuereinrichtung in der bekannten Weise von der Spannung des Drehstromnetzes synchronisiert. Der Stromrichter arbeitet somit stets als Wechselrichter.

Die Steuereinrichtung, der die Spannung an den Ständerklemmen als Synchronisierspannung zugeführt ist, ist üblicherweise für Netzfrequenz ausgelegt. Bei niederen Drehzahlen kann sich der Frequenzgang der Steuereinrichtung störend bemerkbar machen. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, wenn der Steuereinrichtung ein Frequenz-Spannungs-Umsetzer zugeordnet ist. Mit Hilfe eines solchen Frequenz-Spannungs-Umsetzers ist die Aufrechterhaltung der richtigen Lage der Zündimpulse auch noch bei stark von der Netzfrequenz abweichender Frequenz der Synchronisierspannung gewährleistet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer untersynchronen Stromrichterkaskade nach der !Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

Ein Drehstrom-Asynchronmotor 2 mit Schleifringläufer ist über einen Haupt- oder Leistungsschalter 3 an ein Drehstromnetz angeschlossen. Die Läuferwicklung des Asynchronmotors 2 ist über nicht dargestellte Schleifringe mit einem Gleichrichter 5 verbunden, dessen Gleichstromausg£.ng über einen Gleichstrom-Zwi-

scbenkreis mit dem Eingang eines steuerbaren Stromrichters 6 verbunden ist Der Stromrichter 6 soll vorzugsweise als Wechselrichter arbeiten und die Schlupfenergie des Asynchronmotors 2 an das den Asynchronmotor 2 speisende Drehstromnetz zurückJiefern. Der Wechselspannungsausgang des Stromrichters 6 ist dazu in die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter 3 und den Ständerklemmen des Asynchronmotors 2 angeschlossen. Den gesteuerten Ventilen des Stromrichters 6, die vorzugsweise Thyristoren oder ähnlich wirkende Halbleiterventile sein können, ist eine Steuereinrichtung 8 zugeordnet. Die ZündimpuUe der gesteuerten Ventile sind auf die Frequenz der Spannung an den Ständerklemmen und damit auf die Spannung am Wechselspannungsausgang des Stromrichter! 6 synchronisiert Zu diesem Zweck ist der Steuereinrichtung S über einen Spannungswandler 10 ein Eingangssignal vorgegeben, dessen Frequenz von der Spannung an den Klemmen der Ständerwicklung des Asynchronmotors 2 bestimmt wird. Bei eingeschaltetem Hauptschalter 3 erfolgt die Synchronisation durch die Spannung des Drehstromnetzes. Sobald der Hauptschalter 3 ausgeschaltet wird, erhält die Steuereinrichtung 8 ein Eingangssignal, dessen Frequenz von derjenigen Spannung bestimmt ist, die vom Läufer des Asynchronmotors 2 in der Ständerwicklung induziert wird. Dementsprechend ändert sich unmittelbar nach Abschalten des Hauptschalters 3 die Impulslage der Ventile des Stromrichters 6 derart, daß sie wieder der geänderten Frequenz am Ausgang des Stromrichters 6 entspricht.

Falls die Drehzahlfrequenz erheblich von der Netzfrequenz abweicht, so muß auch die Frequenz der Steuerimpulse für die Ventile des Stromrichters 6 sprunghaft vermindert werden. Dabei kann sich der Frequenzgang der Steuereinrichtung 8, die üblicherweise für Netzfrequenz ausgelegt ist, störend bemerkbar machen. Die Impulslage für die Ventile des Stromrichters 6 kann deshalb zweckmäßigerweise durch geeignete Mittel in der Steuereinrichtung 8 entsprechend zusätzlich beeinflußt werden. Zu diesem Zweck kann ein Zusatzgerät 9 vorgesehen sein, das ein Signal entsprechend der Frequenzabweichung auf einen zweiten Eingang der Steuereinrichtung 8 gibt. Das Zusatzgerät 9 kann vorzugsweise ein Frequenz-Spannungswandler sein, der ein Signal wenigstens annähernd proportional der Frequenzabweichung abgibt, sobald seine Eingangsspannung von einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 50 Hz abweicht. Bei einer Steuereinrichtung 8, deren Ausgangsimpulse im Schnittpunkt einer Steuerspannung mit einer Sägezahnspannung gebildet werden, deren Steigung von der Eingangsfrequenz abhängig ist, kann vorteiihafterweise durch das Ausgangssignal des Zusatzgerätes 9 die Steigung des Sägezahns entsprechend geändert werden. Die Steuerelemente des Zusatzgeräts 9 können auch in der Steuereinrichtung 8 enthalten sein.

Die Schleifringleitungen können einen Umschalter 13 enthalten, der in einer Schalltstellung die Schleifringe des Asynchronmotors 2 mit dem Eingang des Gleichrichters 5 und in der anderen Schaltstellung die Schleifringe mit einer vorzugsweise veränderbaren Widerstandsanordnung 14 verbindet

Falls diese Widerstandsanordnung 14 für die volle Schlupfleistung des Asynchronmotors 2 bemessen ist, kann die Anordnung dadurch weiter ausgestaltet werden, daß in der Ausgangsleitung des Stromrichters 6 ein zusätzlicher Schalter 12 angeordnet wird, der auch ein Lasttrennschalter oder unter Umständen ein Trennschalter sein kann. Im Fall einer Störung im Stromrichter 6 oder im Gleichrichter 5 kann die Schlupfleistung der Widerstandsanordnung 14 zugeführt und der zusätzliche Schaller 12 in der Ausgangsleitung des Stromrichters 6 geöffnet werden. Mit einer derartigen Anordnung kann somit der Antrieb während einer Reparatur des Gleich- oder Wechselrichters 5 bzw. 6 bis zur Beseitigung der Störungsursache in Betrieb gehalten werden. Da auch im Störungsfall nur der Hauptschalter 3 von der Steuereinrichtung betätigt wird, sind zusätzliche Verriegelungen zur Einhaltung einer vorbestimmten Reihenfolge in der Ausschaltung der Schalter 3 und 12 nicht erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 3 Patentansprüche:

1. Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Schleifringläufer, dessen Ständerwicklung über einen Hauptschalter an ein Drehstromnetz angeschlossen ist und dessen Schlupfenergie über einen Gleichrichter und einen Gleichstrom-Zwischenkreis einem steuerbaren Stromrichter zugeführt ist, dessen Steuereinrichtung von einer Synchronisierspannung beaufschlagt und dessen Wechselspannungsausgang an die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter und der Ständerwicklung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) des Stromrichters (6) von der Spannung an den Ständerklemmen des Drehstrom-Asynchronmotors (2) synchronisiert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennfceichnet, daß der Steuereinrichtung (8) ein Frequenz-Spannungs-Umsetzer (9) zugeordnet ist.