DE2041297C3 - Anordnung zur Speisung eines Mehrmotorenantrie bes - Google Patents

Description

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lungssträngen besitzen, von denen je zwei Wicklungsstränge zueinander um einen mechanischen Winkel von 180° versetzt angecJnet sind, daß die sternpunktabgelegenen Wicklungsenden der Wick-

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Gleichlauf aller Motoren sowohl während des Betriebes als auch beim Abbremsen der Motoren ermög-

licht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß permanentmagneterregte Syn- 35 löst, daß die Motoren eine gerade Anzahl von Wickchronmotoren verwendet sind, deren Permanent- d j i Wi

magnete einen Rotorlagegeber (R) zur Steuerung der Thyristoren beeinflussen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- pgg g

durch gekennzeichnet, daß in die Verbindungs- _4<J lungsstränge eines mit einem drehzahlabhängigen leitung von der Gleichrichteranordnung zum Geber gekuppelten und als Führungsmotor bestimmi () ten Motors je über einen Thyristor mit der einen Po-

larität und der Sternpunkt mit der anderen Polarität einer umpolbaren Gleichspannung einer am Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossenen Gleichrichteranordnung verbunden sind und daß der Steuereinrichtung ein istdrehzahlabhängiges Signal vom Geber und ein entsprechendes Sollwertsignal zugeführt sind. Diese Anordnung benötigt weniger steuerbare J₀ Kalbleiterelemente und damit verbunden einen wesentlich geringerer Aufwand für die Steuerschaltung. Durch die Zusammenschaltung der Motoren wird in

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S-.ernpunkt des Motors eine Glättungsdrossel (L) eingefügt ist.

Die Ürfindung betrifft eine Anordnung zur Speisung eines Mehrmotorenantriebes mit mehreren gleichartigen Wechsel- oder Drehstrommotoren, die je eine gleiche Anzahl von im Stern geschalteten Wicklungssträngen haben, deren sternpunktabgelegene Wicklungsenden der einander entsprechenden Wiklä iid b d

sowohl während
des Abbremsens

des ein

allen Betriebsbereichen, d. h.
Betriebes als auch während
sicherer Gleichlauf bewirkt.

Vorzugsweise werden für die Motoren permanentmagneterregte Synchronmotoren verwendet, deren Permanentmagnete einen Rotorlagegeber zur Steuerung der Thyristoren beeinflussen. Permanentmagneth lih

g g p rung der Thystore beeflussn. Pmantmagnet Wicklungsstränge miteinander verbunden sind, mit _6o erregte Synchronmotoren ermöglichen einen sehr geeiner Thyristoren enthaltenden, von einer Steuerein- nauen Gleichlauf aller Motoren bei der erfindungsrichtung beeinflußten Kommutierungseinrichtung, die gemäßen Zusammenschaltung der Motoren. Wenn die Wicklungsstränge folgerichtig nacheinander an an den Gleichlauf der einzelnen Motoren weniger Gleichspannung legt. hohe Anforderungen im belasteten Zustand gestellt Bei bekannten Mehrmotorenantrieben, die insbe- ₆. werden, können bei dem Antrieb nach der Erfindung sondere eine große Anzahl von kleinen Motoren und auch Asynchronmotoren ohne Flußnachführung vergegebenenfalls auch wenige Motoren großer Leistung wendet werden, bei denen aber ein ausreichend exakumfassen. wobei die einzelnen Motoren eines solchen ter Gleichlauf nur im Leerlauf möglich ist. Mit dem

Rotorlagegeber, der üblicherweise lediglich an den Fühnmgsmotor angeschlossen wird, ist auch eine einfache Drehzahlistwerterfassung möglich.

Es ist vorteilhaft, wenn in der Sternpunktverbindung vom Motor zur Gleichrichteranordnung eine Glättungsdrossel eingefügt ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema mehrerer parallel an die Wicklungsstränge eines geregelten Führungsmotors angeschlossenen Motoren,

Fig. 2 die Schaltverbindung der Wicklungsstränge des Führungsmotors mit einem der geführten Motoren,

F i g. 3 die Zusammenhänge zwischen der Speisespannung des Führungsmotors und den Strangspannungen in diesem und dem geführten Motor.

An ein Wechselstromnetz N ist gemäß F i g. 1 eine elektronische Kommutierungseinrichtung K angeschlosssen, die in nicht näher dargestellter Weise eine Gleichrichteranordnung mit umpolbarer Ausgangsgleichspannung enthält. Das Umpolen der Ausgangsgleichspannung wird bei Verwendung einer Gleichrichteranordnung, beispielsweise in Drehstrombrückenschaltung, bei der alle Gleichrichterelemente steuerbar sind, lediglich durch die Veränderung des Zündwinkels erzielt. An die Gleichspannungspole dieser umpolbaren Ausgangsgleichspannung ist ein Führungsmotor FM sternpunktseitig über eine Gläitungsdrossel L unmittelbar angeschlossen, wobei die einzelnen Wicklungsstränge über gesondert steuerbare, nicht dargestellte Thyristoren geschaltet werden können. Weiterhin enthält die elektronische Kommutierungseinrichtung eine von einem drehzahlabhängigen Geber R und von einem Sollwerteinsteller r zu^r Vorgabe des Drehzahlsollwertes η abhängige nicht dargestellte Steuereinrichtung für die Thyristoren. Parallel zueinander sind über Schalteinrichtungen dl, dl, d3 einzeln schaltbare Motoren M von gleichem elektrischen Aufbau wie der Führungsmotor FM mit den entsprechenden Wicklungssträr.gen des Führungsmotors an den Punkten 1, 2, 3. 4 verbunden.

Zum Verständnis der Wirkungsweise des Mehrmotorenantriebs nach der Erfindung ist in Fi g. 2 im einzelnen die elektrische Verbindung des Führungsmotors FM mit einem der Motoren M gezeigt. An dem Pluspol der umpolbaren Gleichspannung U ist über die Glättungsdrossel L der Sternpunkt Y der viersträngigen Zweiphasenentwicklung des Führungsmotors angeschlossen. Die vier Wicklungsstränge W 1 bis WA sind zueinander um jeweils 90° mechanisch versetzt und je über einen gesondert steuerbaren Thyristor ρ 1 bis ρ4 an den Minuspol angeschaltet. Die Wicklungsstränge W1 und Wi sowie Wl und WA liegen jeweils auf der gleichen magnetischen Achse. Der geführte Motor M hat ebenfalls vier in Stern geschaltete und zueinander um je 90° mechanisch versetzte Wicklungsstränge WY bis W 4', wobei die Wicklungsstränge WJ, WV, Wl, Wl' usw. an den Punkten 1 bis 4 miteinander verbunden sind. Entsprechend der im Drehzahlsollwerteinstellcr r (Fig. 1) eingestellten Drehzahl läuft der Führungsmotor FM mit einer entsprechenden Drehzahl um. Der über die GlättunguoVosselL fließende Laststrom/ ist dabei durch das Lastmoment an den Motorwellen der Motoren bedingt. Die Regelung des Führungsmotors erfolgt wie gesagt durch den mit ihm gekuppelten drehzahlabhängigen Geber Λ (Fig. 1), der im Falle der Fig. 2 dargestellten Synchronmotoren mit

nicht dargestellten Permanentmagneiläufern in Form eines Rotorlagegebers bekannter Art vorgesehen ist. Durch die Veränderung des Soliwerteinstellers ;· ist die Drehzahl veränderbar, und zwar nicht nur für den Führungsmotor, sondern in exakt gleicher Weise

ίο auch für alle mit diesem verbundenen übrigen Motoren.

Bei der Schaltung nach F i g. 2 wird bei gezündetem Thyristor ρ 1 durch den Wicklungsstrang Wl ein Strom 7 1 in Pfeilrichtung fließen. Der Sternpunkt Y

hat gegenüber dem Punkt I ein positives Potential. Die Spannung UI wirkt in Pfeilrichtung, wobei ihre Amplitude der Motor-EMK des Wicklungsstranges W I entspricht. Unter der Annahme, daß alle Wicklimgssiränge gleiche Windungszahl haben, tritt in dem magnetisch gleichachsiger. Wicklungsstrang W 3 eine Spannung von entgegengesetzter Richtung und gleicher Große auf, so daß zwischen den Punkten 3 und 1 die Spannung U13 in Pfeilrichtup» auftritt. Die Spannung U13 entspricht dem doppelten Wert

as von U 1. Diese Spannung U 13 speist die entsprechenden Vvicklungsstränge W Y und ^3' des Motors M, so daß in diesem ein Strom 713 in Pfeilrichtung fließt, der der Belastung des geführten Motors Λ? entspricht. Zu einem um 180° elektrisch folgenden

Zeitpunkt führt durch Zünden des Thyristors ρ 3 der Wicklungsstrang W3 einen gestrichelt dargestellten Strom/3, der in dieser Wicklung eine Spannung induziert, die der Mo\or-EMK des Wicklungsstranges Wi entspricht. Die Spannung t/13 wird in diesem Falle den gleichen Wert wie im voiher betrachteten Zeitpunkt aufweisen, jedoch in umgekehrter Richtung wirken, so daß die Wicklungsstränge WY und Wi' von einem gleichgroßen aber entgegengesetzten Strom 713 wie vorher durchflossen werden.

Die geschilderten Verhältnisse sind in Fig. 3 für Spannung Ul und VM sowie für die Ströme 71. 7 3 und 713 dargestellt. Alle Kurven drr Fig. 3 sind über der Zeit dargestellt. Aus der Darstellung der Spannungsverhältnisse ist im wesentlichen zu erkennen. daß die Spannung Uli immer den doppelten Wert der Spannung U1 annimmt. Mit der Darstellung der Stromverläufe ist zunächst gezeigt, daß während der Leitfähigkcitsdauer der jeweiligen Thyristoren p\ bzw ρ 3 der betreffende Strom in der Wicklung des Führungsmotors 7 1 in WS bzw. 7 3 in ίΓ 3 größer ist als der verkettete Strom 713 in dem geführten Motor M. Während die Ströme 7 1 bzw. 7 3 in dem Führungsmotor FM immer in der gleichen Richtung fließen und lediglich andere Absolutwerte annehmen, ist der Strom 713 alternierend und hei gleichbleibenden Lastverhältnissen immer von derselben Größe. Die gleiche VerhältnMsc ergeben sich auch für die Wicklungsstränge Wl und W4 bzw. WT und WA' zu um 90° elektrisch verschobenen Zeitpunkten, wobei dann die Thyristoien pl bzw. ρ Α in den stromführenden Zustand gesteuert werden. Die einen sinusförmigen Verlauf aufweisende Spannung Uli, die die Wicklungsstränge WY und Wi' speist, ist direkt der Drehzahl des Motors in ihrer Frequenz proportional. Damit ist der Strom/13 ein Wechselstrom, dessen erste Harmonische mit der Motorfrequenz umläuft.

Mit der gezeigten Anordnung ist ein drehzahl-

regelbarer Mehrmotorenantrieb verwirklicht, der bei relativ geringem Aufwand an Stcuermittcln einen sehr hohen Gleichlauf aller einzelner Motoren ermöglicht. Durch die Umschaltbarkcit der Ausgangsgleichspannung einer Gleichrichteranordnung in einer Kommuticrungseinrichtung wurde zusätzlich die Möglichkeit geschaffen, auch bei der Abbremsung aller Motoren den gewünschten Gleichlauf einzuhalten und gleichzeitig die Abbremsenergie ins Netz zurückzuspciscn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ο ..... Patentanspruche: Mehrmotorenantriebs auf gleiche Drehzahl gesteuert werden — beispielsweise einer Anordnung entsprc- ^1 der |n %τ Siemens-Zeitschrift 41 (1967), Heft 2, S. 133 bis 138 — werden üblicherweise statische Umrichter verwendet. Solche Anordnungen sind relativ aufwendig. Ganz besonders zeigt sich dieser Aufwand, wenn zusätzlich die Forderung nach einer Drehrichtungsumkehr aller Motoren gestellt ist, denn zur Realisierung solcher statischen Umformer b Hlbli

1. Anordnung zur Speisung eines Mehrmotorenantriebes mit mehreren gleichartigen Wechsel- oder Drehstrommotoren, die je eine gleiche Anzahl von im Stern geschalteten Wicklungs-

strängen haben, deren stempunktabgelegene denn g

Wicklungsenden der einander entsprechenden to wird der Aufwand an steuerbaren Halbleittrelemen-Wicklungsstränge miteinander verbunden sind, ten und der dazugehörigen Steuereinichtung so hoch, mit einer Thyristoren enthaltenden, von einer daß die Herstellung solcher Anlagen aus wirtschaft-Steuereinrichtung beeinflußten Kommutierungs- h b i

einrichtung, die die Wicklungsstränge folgerichtig nacheinander an Gleichspannung legt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Motoren (FM, M) eine gerade Anzahl von Wicklungssträngen (Wl bis W4, WV bis JW) besitzen, von denen je zwei Wicklungsstränge zueinander um einen mecha-

daß di Hg g

liehen Gründen nicht mehr vertretbar ist.

Darüber hinaus ist es beispielsweise aus der französischen Patentschrift 1556 644 bekannt, einzelne Motoren,deren Wicklungen in einem Sternpunkt verbunden sind, so zu steuern, daß der Stromfluß jedes einzelnen Wicklungsstranges mittels gesondert steuer-

gg barer Halbleiterelemente ein- bzw. uuasdialtbar ist.

nischen Winkol von 180° versetzt angeordnet 20 Der Sternpunkt dieses Motors ist dazu an den einen sind, daß die sternpunktabgelegenen Wicklungs- Pol einer Spannungsquelle gelegt, und die dem Sternenden der Wicklungsstränge (Wl bis W4) eines punkt abgewandten Wicklungsenden sind jeweils über mit einem drehzahlabhängigen Geber (R) gekup- ein steuerbares Halbleiterelement mit dem anderen pelten und als Führungsmotor (FM) bestimmten Pol der Spannungsquelle verbunden. Diese bekannu· Motors je über einen Thyristor (pl bis ρ4) mit 35 Anordnung bezieht sich jedoch lediglich auf die der einen Polarität ( — ) und d;r Sternpunkt (Y) Steuerung eines einzelnen Motors, mit der anderen Polarität ( + ) einer umpolbaren Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Gleichspannung einer am Wechsel- oder Dreh- Anordnung zur Speisung eines Mehrmotorenantriebes stromnetz (N) angeschlossenen Gleichrichteran- der eingangs genannten Art zu finden, die mit gerinordnung verbunden sind und daß der Steuerein- 30 gerem Aufwand als bisher möglich einen sicheren richtung ein istdrehzahlabhängiges Signal vom
Geber (R) und ein entsprechendes Sollwertsignal (n) zugeführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge-