DE2059842A1 - Schaltung zur dynamischen Bremsung eines Schleifringlaeufermotors - Google Patents

Description

Sevcon Engineering Ltd., Teamvalley/ Gateshead 11, Co. Durham, Großbritannien

SCHALTUNG ZUR DYNAMISCHEN BREMSUNG EINES SCHLEIFRINGLÄUFERMOTORS

Die Erfindung bezieht sich auf die dynamische Bremsung eines Schleifringläufermotors.

Gemäß der Erfindung ist eine Schaltung zur dynamischen Bremsung eines mehrphasigen Schleifringläufermotors mit Phasenwicklungen vorgesehen, die aus einem mehrphasigen Netz gespeist sind und mit einem Schleifringläufer; diese

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Schaltung ist gekennzeichnet durch eine an dem Läufer angeschlossene Gleichrichtereinrichtung, um den Ausgang des Läufers gleichzurichten, und durch eine Schalteinrichtung in einem ersten Schaltzustand, um die Ständer-Phasenwicklungen von dem Netz abzutrennen und die Gleichrichtereinrichtung an einen Regler mit variablem Impulstastverhältnis und wenigstens an eine Phasenwicklung des Ständers anzuschalten, so daß der gleichgerichtete Läuferausgang durch den Impulsregler der Ständer-Phasenwicklung zugeführt ist, um hierdurch eine dynamische Bremsung des Motors durchzuführen, wobei der Impulsregler den Gleichstromwert in der Ständer-Phasenwicklung regelt.

Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung in einem zweiten Schaltzustand mit den Ständer-Phasenwicklungen an das Netz angeschlossen sowie die Gleichrichtereinrichtung mit dem Impulsregler verbunden, so daß der gleichgerichtete Rotorausgang an den Impulsregler angeschlossen ist, was zu einer Änderung des Wirkwiderstandes und hierdurch zu einer Änderung der Antriebsdrehzahl des Motors führt.

Weiterhin ist eine Glättungsschaltung vorgesehen, die an die Gleichrichtereinrichtung angeschlossen ist, um den gleichgerichteten Läuferausgang zu glätten, und die einen Speicherkondensator enthält, der an die Schalteinrichtung so angeschlossen ist, daß bei Betätigung der Schalteinrichtung, um eine dynamische Bremsung des Motors durchzuführen, der Speicherkondensator sich durch eine Serienschaltung wenigstens einer der Phasenwicklungen des Ständers zu entladen beginnt, wodurch ein Anfangsgleichstrom in der Ständerwicklung oder den Ständerwicklungen vorhanden ist.

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Vorteilhafterweise enthält die Glättungsschaltungsanordnung einen ersten, einseitig gerichteten Strompfad, durch den der Speicherkondensator im Betrieb einen Ladestrom von der Gleichrichtereinrichtung aufnimmt, wenn der Impulsregler nicht leitend ist, und einen zweiten einseitig gerichteten Strompfad, der in Serie mit dem Speicherkondensator und dem Impulsregler geschaltet ist und durch den sich der Speicherkondensator während des Betriebs entladen kann, wenn der Impulsregler leitend ist, wobei dann der Strompfad mit der Schalteinrichtung in der Weise verbunden ist, daß Lade- und Entladeströme des Speicherkondensators während der dy- m namischen Bremsung des Läufers in derselben Richtung durch die Ständer-Phasenwicklung oder die Ständer-Phasenwicklungen fließen.

Weiterhin ist die Schaltung ausgestattet mit einer Fühleinrichtung für ein erstes, von der Geschwindigkeit des Läufers abhängiges, elektrisches Signal, mit einer Einrichtung zur Schaffung eines zweiten oder Bezugssignals mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Amplitudengrößen der ersten und zweiten Signale und zur Abgabe eines von den Amplituden des ersten und zweiten Signals abhängigen Ausgangssignals, wobei das Ausgangssignal der Schalt- ^ einrichtung zugeführt ist, so daß diese den ersten Schalt- ™ zustand einnimmt, um eine dynamische Bremsung des Läufers durchzuführen, wenn der Vergleich der ersten und zweiten Signale anzeigt, daß die Motorgeschwindigkeit größer ist als ein vorherbestimmter, der Amplitude des zweiten oder Bezugssignals entsprechender Wert.

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Die Erfindung wird nun im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Figur 1 ein Blockdiagramm eines Regelsystems gemäß der Erfindung, wobei ein Dreiphasen-Schleifringläufer-Motor verwendet ist;

Figur 2 ein Schaltkreisdiagramm einiger der Schaltelemente des in Figur 1 dargestellten Regreisystems;

Figur 3 und 4 ausführlichere Diagramme von Teilen des in Figur 2 dargestellten Schaltkreises, und

Figur 5 ein Schaltkreisdiagramm weiterer Elemente des in Figur 1 dargestellten Regelsystems.

In Figur 1 sind die in Dreieck geschalteten Phasenwicklungen des Ständers 40 eines Dreiphasen-Schlelfringiäufer-Motors an das Netz 44 über Haupttrennschütze 42 angeschaltet. Der Schleifringläufer 46 des Motors besitzt in Stern geschaltete Phasenwicklungen; parallel zu dem Ausgang des Läufers ist über Schleifringe eine Vollweg-Gleichrichterbrücke 48 vorgesehen, die ein gleichgerichtetes Ausgangssignal liefert. Parallel zu dem gleichgerichteten Ausgang ist über eine Glättungsschaltungsanordnung 50 ein Regler 52 mit variablem Impulstastverhältnis angeschlossen, der den Wirkwiderstand des Läufers 46, wie im einzelnen unten noch beschrieben wird, verändert, wenn der Motor als Antrieb wirkt, wodurch sich dann die Geschwindigkeit des Motors ändert; ebenso regelt der Regler den Strom, der dem

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Ständer 40 von dem Läufer 46 zugeführt ist, wenn der Motor als Bremsqtfirkt, was genauer noch unten beschrieben wird.

Die Rotationsgeschwindigkeit des Läufers 46 wird durch einen Tacho-Generator 54 gemessen, der ein zu der Läufergeschwindigkeit proportionales elektrisches Signal liefert. Das Signal des Tacho-Generators 54 wird mit einem Bezugssignal 56 mittels einer Vergleichseinrichtung 58 verglichen. Wenn der Vergleich ergibt, daß die Motorgeschwindigkeit zu niedrig ist, dann wird durch ein Signal, das von der Vergleichseinrichtung 58 den Regleroszillatoren 60, die den ^ Impulsregler 52 regeln, zugeführt ist, dieser Impulsregler veranlaßt, den Läuferwirkwiderstand zu vermindern und hierdurch die Motorgeschwindigkeit zu vergrößern. Wenn der Vergleich ergibt, daß die Motorgeschwindigkeit zu hoch ist, werden durch ein Signal von der Vergleichseinrichtung 58 an das Brems/Antriebs-Schaltsystern 62 die Haupttrennschütze 42 betätigt, um den Ständer 40 von dem Netz 42 abzutrennen; weiterhin werden die Schütze betätigt, um das gleichgerichtete Ausgangssignal des Läufers 44 durch den Impulsregler 52 an zwei der Phasenwicklungen des Ständers 40 anzuschalten, um die dynamische Bremsung des Motors auszulösen. Der Strom wird dem Ständer zugeführt und darauf- λ hin wird die dynamische Bremsung durch den Impulsregler 52, was im einzelnen unten noch beschrieben wird, in Abhängigkeit von dem von der Vergleichseinrichtung 58 aufgenosnenen Signal geregelt.

Der Ständer 40, der Läufer 46, die Gleichrichtereinrichtung 48, die Glättungsschaltungsanordnung 50 sowie der Iapuleregler 52 sind ausführlicher in Figur 2 dargestellt.

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In Figur 2 ist der Ausgang des Vollweg-Gleichrichters 48 an eine Glättungsschaltungsanordnung angelegt, die eine Induktivität 70 und einen Speicherkondensator 72 aufweist. Eine Platte des Speicherkondensators 72 ist mit der negativen Klemme der Gleichrichtereinrichtung 48 verbunden, während die andere Platte durch die Serienschaltung einer Diode 74, eines Widerstandes 76 und der Induktivität 70 an die positive Klemme der Gleichrichtereinrichtung 48 angeschlossen ist; hierbei ist die Diode 74 gegenüber der Spannung des gleichgerichteten Läuferausgangs in Sperrichtung geschaltet. Parallel zu der Diode 74 und dem Widerstand 76 liegt eine Serienschaltung aus einem Schütz 78, einer Diode 80 und einem Thyristor 82; die Durchlaßrichtung der Diode 80 und des Thyristors 82 ist der Durchlaßrichtung der Diode 74 entgegengesetzt. Ein Widerstand 84 liegtTparallel zu den Klemmen des Schützes 78. Ein gesteuerter Selengleichrichter oder eine "Klemmzelle" (clipcell) 86 ist parallel zu der Gleichrichtereinrichtung 48 geschaltet, um die Dioden der Einrichtung vor einer Beschädigung durch zu hohe Spannungsanschaltstöße zu schützen.

An die Glättungsschaltungsanordnung ist der Regler 52 mit einem variablen Impulstastverhältnis angeschlossen, wobei der Regler einen Hauptthyristor 90 aufweist, dessen Anode durch eine Induktivität 92 an den Knotenpunkt zwischen dem Schütz 78 und der Diode 80 angeschaltet ist, und dessen Kathode mit der negativen Klemme der Gleichrichtereinrichtung 48 verbunden ist. Ein Kommutierungskondensator 94, eine Induktivität 96 und ein zweiter Thyristor 98 sind in Reihe parallel zu dem Hauptthyristor 90 geschaltet. Ein Widerstand 100 und eine Diode 102 sind an den Knotenpunkt zwischen dem Thyristor 82 und dem Speicherkondensator

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72 sowie an den Knotenpunkt zwischen dem zweiten Thyristor 98 und der Induktivität 96 angeschaltet. Die Kathode der Diode 102 ist mit der Anode des Thyristors 98 verbunden, über Verbindungsleitungen von einer stabilisierten 160 V-Zuleitung 116, die von dem Netz abgeleitet ist, ist eine Hilfsversorgung vorgesehen, die über eine Diode 104 und einen Widerstand 106 an die Anode des Thyristors 98 und durch eine Diode 108 und einen Widerstand 110 an die Anode des Thyristors 90 angeschaltet ist.

Die Tor-Kathode des Hauptthyristors 90 wird mit Zündimpul- % sen von einem Steueroszillator 112 bekannter Bauart versorgt. Der Steueroszillator enthält einen Kippgenerator, dessen Schwingungsdauer von einem Transistor geregelt ist, an dessen Basis ein Signal angelegt ist, das von der Vergleichseinrichtung 58 abgeleitet ist, die im einzelnen unten noch beschrieben wird. Ein Generator dieser Art ist beispielsweise in der Britischen Patentschrift 950 734 wiedergegeben, wobei der erwähnte Transistor durch einen veränderlichen Widerstand ersetzt ist, der die Schwingungsdauer steuert. Steueroszillatoren dieser Art sind in der Britischen Patentschrift 963 648 beschrieben.

Die Tor-Kathode des zweiten Thyristors 98 ist an einen Zündschaltkreis 118 angeschlossen, der im einzelnen unten beschrieben wird, und der einen Zündimpuls an den Thyristor 98 liefert, wenn die Spannung an dem Kommutierungskondensator 94 200 V erreicht. Der Thyristor 82 erhält die Zündimpulse von einem Zündschaltkreis 114, der ebenfalls unten genauer beschrieben wird; der Thyristor wird dann gezündet, wenn die Spannung an der Diode 80 und dem

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Thyristor 82 15OV erreicht.

Der Knotenpunkt zwischen den zwei Phasenwicklungen 120 und 122 des Ständers ist durch ein Kontaktpaar eines Schützes 126 mit dem Knotenpunkt zwischen dem Schütz 78 und der Diode 70 verbunden. Die anderen Knotenpunkte zwischen den Stände r-Phasenwick lungen sind durch Schutzkontakte 126 mit dem Knotenpunkt zwischen dem Schütz 78 und dem Widerstand 76 verbunden.

Der Zündschaltkreis 114, der zu dem Thyristor 82 gehört, ist im einzelnen in Figur 3 beschrieben. Parallel zu der Diode 80 und dem Thyristor 82 liegt ein Widerstands-Kondensatornetzwerk, das eine Serienschaltung aus einem Widerstand 130 und einem Kondensator 132 aufweist; eine Platte des Kondensators 132 ist mit der Kathode des Thyristors 82 verbunden. Ein Widerstandspaar 134 und 136 liegt parallel zu einem Widerstand 130 und einem Kondensator 132; eine Diode 138 ist mit dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 134 und 136 und mit dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 130 und dem Kondensator 132 verbunden. Der Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 132 und dem Widerstand 130 ist durch eine Shockley-Diode 140 an die Tor-Kathode des Thyristors 82 angeschaltet. Die Durchbruchspannung der Shockley-Diode 140 ist so gewählt, daß ein SZündvpimpuls an den Thyristor 82 über die Shockley-Diode angelegt wird, wenn die Spannung an dem Kondensator 132 10V erreicht. Die Widerstandswerte der Widerstände 134 und 136 sind so gewählt, daß der Kondensator 132 schnell auf 10 V durch die Diode 138 geladen wird, wenn die Spannung an der Diode 80 und dem Thyristor 82 150 V erreicht. Wenn die Spannung an der Diode 80 und dem Thyristor 82 zwischen 10 V und 150 V liegt, wird der

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Kondensator 132 durch die Diode 138 auf die erforderliche Spannung aufgeladen, damit die Shockley-Diode bei einem von der Spannung an der Diode 80 und dem Thyristor 82 abhängigen Wert durchbricht. Durch den Widerstand 130 ist eine Maximalverzögerung zwischen der Umschaltung des Hauptthyristors 90 und der Zündung des Thyristors 82 vorgesehen; wenn die Spannung an der Diode 80 und dem Thyristor 82 sich 10 V nähert, wird bei diesem Grenzwert durch den Widerstand 130 der Kondensator 132 nach einer Verzögerung von ungefähr 20 msek auf den erforderlichen Wert aufgeladen. Eine Diode 142 ist zwischen der Kathode und der Torkathode des Thyristors 82 angeschaltet, um eine Umkehrung der Spannung zu Λ verhindern, die an der Tor-Kathode anliegt; ein Widerstand 144 zur Unterdrückung der Spannung an der Tor-Kathode liegt parallel zu der Diode 142.

Der Zündschaltkreis 118, der zu dem Thyristor98 gehört, ist genauer in Figur 4 dargestellt. Ein Widerstands-Kondensator net ζ werk mit einem Widerstand 150 und einem Kondensator 152 ist parallel zu dem Kommutierungs-Kondensator 94 geschaltet; eine Platte des Kondensators 152 ist mit einer Platte des Kommutierungs-Kondensators 94 verbunden, der an die Anode des Hauptthyristors 90 angeschlossen ist. Ein Widerstandspaar 154 und 156 liegt parallel zu dem Wider- a

stand 150 und dem Kondensator 152. Eine Diode 158 liegt zwischen de» Knotenpunkt zwischen den Widerständen 154 und 156 und dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 150 und dem Kondensator 152. Der Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 152 und der Diode 158 ist mittels einer Shockley Diode 160 an die eine Seite der Primärwicklung eines Transformators 162 geschaltet; die andere Seite der Primärwicklung des Transformators ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 152 und dem Wideretand 156 geschaltet. Die Se-

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kundärwicklung des Transformators 162 liegt parallel zu dem Kathoden-Tor-Kathodenpfad des Thyristors 98. Die Widerstandswerte der Widerstände 154 und 156 sind so gewählt, dae der Kondensator 152 durch die Diode 158 schnell auf 10 V geladen wird, wenn die Spannung an dem Kommutierungskondensator 94 200 V erreicht. Wenn die Spannung an dem Kondensator 152 10 V erreicht, bricht die Shockley-Diode 160 durch und ein Zündimpuls wird . rmittel* des Transformators 160 an den Thyristor 98 angelegt. Wenn die Spannung an dem Kommutierungskondensator 94 zwischen 10 V und 200 V liegt, wird der Kondensator 152 über die Diode 158 auf die erforderliche Spannung aufgeladen, damit die Shockley-Diode l$0 bei einem von der Spannung an dem Kommutierungskondensator abhängigen Wert durchbricht. Für eine Maximalverzögerung der Zündung des Thyristors 98 ist der Widerstand 150 vorgesehen, durch den der Kondensator 152 nach einer Verzögerung von ungefähr 20 msek auf die erforderliche Spannung geladen wird, wenn die Spannung an dem Kommutierungskondensator ungefähr 10 V beträgt.

Die Vergleichseinrichtung 58 und der zugehörige Schaltungsaufbau sind genauer in Figur 5 dargestellt.

Das Bezugssignal 56 wird durch eine Spannungsteilerstufe geliefert, die aus zwei Widerständen 180 und 182 besteht. Die beiden Widerstände liegen zwischen einer stabilisierten 40 V-Spannungschiene 184 und einer 0 V-Spannungsschiene 186. Der Ausgang des Tacho-Generators 54 wird mittels eines (nicht dargestellten) Vollweg-Gleichrichters gleichgerichtet und liegt an den Klemmen 188 und 190 an, an die eine Spannungsteilerstufe aus Widerständen 192 und 194 angeschaltet ist. Die Klemme 188 ist weiterhin mit dem Knoten-

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punkt zwischen den Widerständen 180 und 182 verbunden, so daß das Potential an dem Knotenpunkt zwischen den Widerstän den 192 und 194 gleich der Differenz zwischen der Bezugsspannung an dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 180 und 182 und einem bestimmten Teil der gleichgerichteten Aus gangsspannung des Tacho-Generators 54 ist.

Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 192 und 194 ist über eine Diode 196 an die Basis eines n-p-n-Transistors 198 angeschaltet, dessen Kollektor über einen Widerstand 202 an eine stabilisierte 9 V-Spannungsschiene 200 und dessen Emitter über einen Widerstand 204 an die O-V-Spannungsschiene 186 angeschaltet ist. Der Emitter des Transistors 198 ist mit der Basis eines p-n-p-Transistors 206 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 208 an die 0 V-Spannungsschiene 186 und an den Emitter eines p-n-p-Transistöxs 210 angeschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 210 ist über einen Widerstand 212 an die O-V-Spannungsschiene 186 angeschaltet. Die Basis des Transistors 210 wird mittels einer Zener-Diode 214 auf einer Spannung von 4,7 V gehalten; die Zener-Diode 214 liegt in Reihe mit einem Widerstand 216 und einer Diode 218 zwischen der 9 V-Spannungsschiene 20*0 und der 0 V-Spannungsschiene 186. Der Emitter des Transistors 206 ist an den Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 216 und der Anode der Diode 218 angeschaltet. Der Emitter des Transistors 206 wird auf einem Potential gehalten, das gleich der Spannung von 4,7 V plus dem Spannungsabfall an der Diode 218 ist. Der Kollektor des Transistors 206 ist über einen Widerstand 220 und eine Diode 222 an die Basis eines n-p-n-Transistors 224 angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 224 ist über einen Widerstand 226 an eine stabilisierte 18 V-

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Spannungsschiene 230 angeschaltet. Sein Emitter ist über einen Widerstand 232 an die O V-Spannungsschiene 186 angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 210 ist über einen Widerstand 234 und eine Diode 236 an die Basis des Transistors 224 angeschaltet. Der Knotenpunkt zwischen der Basis des Transistors 224 und den Kathoden der Dioden 222 und 236 ist über einen Widerstand 238 an die 0 V-Spannungsschiene 186 angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 224 ist durch eine Leitung 240 an den Steueroszillator 112 des Hauptthyristors 90 angeschaltet und liefert eine Steuerspannung, um die Zündfrequenz des Hauptthyristors zu steuern.

Der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 220 und der Diode 222 ist über eine weitere Diode 242 an den Kollektor eines n-p-n-Transistors 250 eines bistabilen Multivibrators angeschlossen, der einen Teil des Brems-Antriebschaltsystems 62 bildet. Der Knotenpunkt zwischen dem Transistor 234 und der Diode 236 ist über eine Diode 244 an einen zweiten n-p-n-Transistor 252 des bistabilen Multivibrators angeschaltet. Der an sich bekannte bistabile Multivibrator besteht aus zwei n-p-n-Transistören 250 und 252, deren Emitter an die 0 V-Spannungsschiene 186 und deren Kollektoren über entsprechende Widerstände 254 und 256 an die 18 V-Spannungsschiene 230 angeschaltet sind. Die Basis des Transistors 250 ist an den Kollektor des Transistors 252 über einen Widerstand 258, an die 0 V-Spannungsschiene 186 über einen Widerstand 260 und über einen Widerstand 262 an die eine Platte eines Kondensators 264 angeschaltet, dessen andere Platte mit der Spannungsschiene 186 verbunden ist. Die Basis des Transistors 252 ist über einen Widerstand 266 an den Kollektor des Transistors 250, über einen Widerstand 268 an die Spannungsschiene 186 und über einen Wider-

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stand 270 an eine Platte eines Kondensators 272 angeschaltet, dessen andere Platte an die Spannungsschlene 186 angeschlossen 1st.

Der Kollektor des Transistors 206 1st über einen Widerstand 274 an den Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 272 und dem Widerstand 270 angeschlossen. Eine Diode 276 liegt parallel zu dem Widerstand 274 und ist mit ihrer Anode an den Kondensator 272 angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 210 ist über eine Diode 280 und einen Widerstand 282 an den Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 264 und dem Widerstand 262 angeschaltet; eine Diode 284 liegt paral lel zu dem Widerstand 282 und ist mit ihrer Anode an den Kondensator 264 angeschaltet.

An den Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 252 und dem Widerstand 254 des bistabilen Multivibrators ist über einen Widerstand 286 an die Basis eines n-p-n-Transistors 290 angeschaltet, dessen Emitter mit der 0 V-Spannungsschiene 186 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 290 ist durch eine Leitung 292 an ein (nicht dargestelltes) Relais angeschaltet/ das erregt wird, wenn sich der Transistor 290 in leitendem Zustand befindet, um die Trennschütze 42 (Figur 2) zu schließen und die Schütze 126 und 78 zu öffnen; hierdurch wird der Motor dann zum Anlaufen gebracht. Wenn sich der Transistor 290 in nichtleitendem Zustand befindet, wird das Relais abgeschaltet und die Schütze 42, 126 und 78 werden betätigt; hierdurch wird der Motor zum Abbremsen gebracht, was unten noch erläutert wird.

Eine Leitung 300, die an die 9 V-Spannungsschiene 200 ange-

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schaltet werden kann, wenn es erwünscht ist, ist über einen Widerstand 302 und eine Diode 304 an die Basis des Transistors 198 und über eine Diode 306 an den Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 264 und dem Widerstand 262 des bistabilen Multivibrators angeschaltet.

Die verschiedenen stabilisierten Spannungsschienen sind von entsprechenden Schaltkreisen abgeleitet, die vom Netz über einen Vollweg-Gleichrichter gespeist sind.

Im folgenden wird nun die Betriebsweise der verschiedenen Schaltkreise beschrieben.

Wenn sich der Motor im Antriebszustand befindet, sind die Haupttrennschütze 42 in Figur 2 geschlossen, um den Ständer 40 des Motors an das dreiphasige Netz 44 anzuschalten. Die Bremsschütze 126 sind offen und das Schütz 78 ist geschlossen, um den Hauptthyristor 90 mit der Gleichrichtereinrichtung i8 in Reihe zu schalten. Das rotierende, sich in dem Ständer aufbauende Magnetfeld induziert Ströme in den Phasenwicklungen des Läufers 46 und versetzt den Läufer in Drehbewegung. Die Ausgangsspannung des Läufers wird durch die Gleichrichtereinrichtung 48 gleichgerichtet und an den Hauptthyristor 90 angelegt. Die GlMttungsschaltungsanordnung 50 unterbindet hohe Induktionsspannungen, die an dem Läufer beim Abschalten des Hauptthyristors 90 auftreten. Wenn dann der Hauptthyristor 90 nichtleitend ist und der Thyristor 82 leitend ist, dann fließt ein Ladestrom über die Spule 70, das Schütz 78, die Diode 80 und den Thyristor 82 in den Speicherkondensator 72. Wenn der Hauptthyristor 90 leitend ist,

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beginnt sich der Kondensator über die Diode 74, den Widerstand 76, das Schütz 78 und den Thyristor 90 zu entladen. Der Widerstand 84 parallel zu dem Schütz 78 läßt bereits ein Laden des Kondensators 72 zu, bevor das Schütz 78 geschlossen ist; der Widerstand verhindert auch hohe Einschalt-Stromstöße, wenn das Schütz geschlossen ist.

Der Impulsregelkreis arbeitet folgendermaßen. Wenn die Thyristoren 98 und 82 nicht-leitend sind, wird der Hauptthyristor durch einen Zündimpuls von dem Zündschaltkreis 112 leitend d.h. geöffnet. Der Läuferstrom fließt dann durch den Thyristor 90 und der Speicherkondensator beginnt sich zu entladen. Der Strom von dem Speicherkondensator 72 fließt durch den Widerstand 100, die Diode 102 und die Spule 96 zu dem Kommutierungskondensator 94, der dann auf der Platte, die mit der Spule 96 verbunden ist, auf ein relativ zu der Anode des Thyristors 90 positives Potential aufgeladen wird.

Wenn die Spannung an dem Kommutierungskondensator 94 200 V erreicht, oder nach einer Maximalverzögerung von 20 msek, wie oben bereits beschrieben, wird der Thyristor 98 durch den Zündschaltkreis 118 geöffnet, d.h. leitend. Der Kommutierungskondensator 94 beginnt sich über die Spule 96 und den Thyristor 98 zu entladen, so daß der Hauptthyristor 90 umgekehrt vorgespannt und dann umgepolt wird. Der Kondensator 94 wird weiter über den Induktionskreis entladen, der die Spu Ie 96, den Thyristor 98, die Gleichrichtereinrichtung 48, die Spule 70 und das Schütz 72 aufweist; der Kondensator 94 beginnt sich dann wieder in entgegengesetzter Richtung zu laden. Da der Thyristor 82 an-

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fangs nicht-leitend ist, kann der Läuferstrom nicht in den Speicherkondensator 72 fließen, so daß der Läuferstrom in den Kommutierungskondensator fließt, und vergrößert dessen Ladung. Der Thyristor 82 wird durch den Zündschaltkreis 114 gezündet und dadurch leitend, wie bereits oben beschrieben, wenn die Spannung an der Diode 80 und dem Thyristor 82 150 V erreicht. Die Spannung, auf die der Kommutierungskondensator 94 aufgeladen wird, tibersteigt daher die Spannung an dem Speicherkondensator 72. Wenn der Thyristor 82 öffnet, d.h. leitend wird, befindet sich die Platte des Kommutierungskondensators 94, der an die Anode des Thyristors 90 angeschlossen ist, etwa auf demselben Potential wie die Platte des Speicherkondensators 72, der an die Kathode des Thyristors angeschlossen ist. Die andere Platte des Kommutierungskondensators 94 befindet sich auf einem niedrigeren Potential als die Platte des Speicherkondensators 72, der an die Kathode des Thyristors 98 angeschlossen ist. Wenn dann der Strom, der durch die Spule 96 fließt, verbraucht ist, wird der Thyristor 98 umgekehrt vorgespannt und dann umgepolt. Wenn der Hauptthyristor 90 dann wieder öffnet, d.h. leitend ist, dann wird der Thyristor umgekehrt vorgespannt und durch den Speicherkondensator 72 umgepolt. Der Kondensator 72 beginnt sich dann über den Hauptthyristor 90 zu entladen. Dieser Ablauf wiederholt sich dann von selbst.

Durch den Thyristor 82 in der Ladestrecke des Speicherkondensators 72 kann der Kommutierungskondensator 94 auf eine höhere Spannung geladen werden als die, auf die er geladen würde, wenn der Thyristor 82 weggelassen oder durch eine Diode ersetzt wäre, um dann hierdurch die Umpolung des

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Thyristors 98 sicherzustellen. Wenn der Thyristor 98 nicht umgepolt wird, dann würde der Widerstand 100 an den gleichgerichteten Rotorausgang, wenn der Hauptthyristor nichtleitend war, anstatt an den gewünschten offenen Schaltkreis angeschaltet.

Wenn die Spannung an dem Kommutierungskondensator 94 einen vorherbestimmten Wert erreicht, ist durch die Zündung des Thyristors 98 sichergestellt, daß der Kondensator 94 ausreichend aufgeladen ist, um den Hauptthyristor 90 umzupolen.

Die HilfsStromversorgung über die Leitung 116 sorgt für eine ausreichende Spannung an jedem der Thyristoren 90 und 98. Hierdurch wird der Impulsregler in Betrieb gehalten, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichteranordnung 48 sehr niedrig ist.

Aufgrund der Reihenschaltung der Diode 80 und des Thyristors 82 anstelle eines einzelnen Thyristors kann ein Thyristor »it relativ niedriger Nennspannung verwendet werden; diese Kombination ist billiger als ein einzelner Thyristor mit der notwendigen Nennspannung.

Wenn sich der Motor in Antriebsstellung befindet, wird durch den Impulsregler der Wirkwiderstand des Läufers verändert. Wenn der Hauptthyristor 90 geschlossen d.h. nicht leitend ist, ist der Läuferwiderstand unendlich; wenn der Hauptt^yristor 90 offen d.h. leitend ist, dann ist der LÄuferwiderstand praktisch 0. Um die Geschwindigkeit zu verändern, Kit der der Hauptthyristor 90 abwechselnd gezündet d.h. leitend und umgepolt wird, wird der Wirkwiderstand des Läufers und damit die Geschwindigkeit des Läufers

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für ein gegebenes Antriebsdrehmoment verändert. Wenn der Impulsregler in dieser Weise als ein veränderlicher Widerstand wirkt, dann wird die Energie durch den Stroipverbrauchfc, der durch die Widerstände 76 und 100 fließt.

Wenn eine dynamische Bremsung des Motors durchgeführt werden soll, werden die Haupttrennschütze 42 geöffnet und hierdurch die Phasenwicklungen des Ständers 40 von dem Netz abgetrennt. Dann wird das Schütz 78 geöffnet und die Bremsschütze 126 werden geschlossen. Hierdurch werden dann die Phasenwicklungen 120 und 122 des Ständers parallel und die Gleichrichtereinrichtung 48 in Reihe mit den Phasenwicklungen 120 und 122 und dem Hauptthyristor 90 geschaltet. Die Phasenwicklung 124 des Ständers wird durch das Schütz 126 kurzgeschaltet. Darüberhinaus wird der Speicherkondensator 72 über die Diode 74 nnd den Widerstand 76 in Reihe mit den Phaaenwicklungen 120 und 122 des Ständers und dem Hauptthyristor 90 geschaltet. Wenn der Thyristor 90 geöffnet d.h. leitend ist, dann beginnt sich der Speicherkondensator 72 über die Phasenwicklungen 120 und 122 zu entladen. Der Gleichstrom, der dann in den Ständerwicklungen fließt, erzeugt dann ein statisches Feld, das von den sich drehenden Leitern des Läufers geschnitten wird. Hierdurch wird ein Bremsdrehmoment an den Läufer angelegt und ein Strom in den Phasenwicklungen des Läufers induziert. Der induzierte Strom wird durch die Gleichrichtereinvlchturig 48 gleichgerichtet und fließt durch die Ständerwicklungen in den oben beschriebenen Serienschaltkreis,- hierdurch wird der Ständerstrom und dadurch auch das Bremsärehnioinent vergrössert. Das System stellt dann für die dynamische Bremsung des Motors ein positives Rückkoppelungssystem dar.

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Der Gleichstrom in den Phasenwicklungen 120 und 122 des Ständers 40 kann durch Verändern des Impulstastverhältnisses des Reglers geregelt werden. Wenn die Öffnungsdauer in einem festen Zeitintervall des Hauptthyristors 90 ein Maximum ist, dann baut sich das Bremsdrehmoment am schnellsten auf; wenn die Öffnungsdauer in einem festen Zeitintervall des Haul.ptthyristors 90 abnimmt, so nimmt die Zunahmegeschwindigkeit des Bremsmoments ebenfalls ab.

Die Glattungsschaltungsanordnung arbeitet während des Bremsvorgangs in ähnlicher Weise wie während des AnlaufVorgangs des Motors. Wenn der Hauptthyristor 90 umgepolt wird, m dann beginnt sich der Speicherkondensator 72 über die Spule 70, die Phasenwicklungen 120 und 122 des Ständers, die Diode 80 und den Thyristor 82 zu laden. Wenn der Hauptthyristor 90 gezündet hat d.h. wenn er leitend ist, beginnt sich der Speicherkondensator 72 über eine Serienschaltung aus der Diode 70, dem Widerstand 76, den Phasenwicklungen 120 und 122 des Ständers und des Hauptthyristors 90 zu entladen. Die Lade- und Entladeströme des Speicherkondensators fließen in derselben Richtung durch die Ständerwicklungen. Tatsächlich fließt dann ein Teil des gleichgerichteten Läuferstroms zweimal durch die Ständerwicklungen, so daß der statische Fluß in dem Ständer hierdurch vergrös- j sert wird.

Die Arbeitsweise der Vergleichseinrichtung und der zugehörigen in Figur 5 dargestellten Schaltungsanordnung wird im folgenden beschrieben.

Ein Signal, das aus der Bezugsspannung und der Tacho-Generator-Ausgangsspannung abgeleitet ist, wird an die Basis

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des Transistors 198 angelegt, wie bereits oben beschrieben worden ist. Der Transistor 198 ist an eine Emitterfolgestufe angeschlossen, so daß das Signal über den Emitter des Transistors 198 an der Basis des Transistors 206 und an dem Emitter des Transistors 210 angelegt wird. Wenn das Potential des Emitters des Transistors 198 etwas über 4,7 V liegt, dann werden beide Transistoren 206 und 210 in nichtleitendem Zustand gehalten; der Schaltkreis befindet sich dann in einem ruhenden Zustand.

Wenn die Ausgangsspannung des Tacho-Generators 54 zunimmt, d.h. wenn die Läufergeschwindigkeit zu hoch ist, dann fällt das Potential des Emitters des Transistors 198 unter 4,7 V ab. Der Transistor 210 bleibt nicht-leitend, so daß sein Kollektor auf dem Potential der 0 V-Spannungsschiene 186 gehalten wird. Der Transistor 206 öffnet d.h. er wird leitend, so daß Strom durch den Widerstand 208 fließt und die Kollektorspannung des Transistors 206 auf 4,7 V anwächst. Der Kollektorstrom des Transistors 206 fließt dann über den Widerstand 274 und lädt den Kondensator 272 des bistabilen Multivibrators auf. Wenn der Kondensator 272 geladen ist, fließt Strom über den Widerstand 270 in die Basis des Transistors 252 des Multivibrators und schaltet ihn an. Das Potential des Kollektors des Transistors 252 fällt dann ebenso wie das Potential an der Basis des Transistors 250, so daß der Transistor 250 abgeschaltet wird. Wenn der Transistor 252 dann angeschaltet wird, fällt das Potential an der Basis des Transistors 290; dieser Transistor wird dann nicht-leitend. Das (nicht dargestellte) Relais, das dee Transistor 290 zugeordnet ist, wird abgeschaltet; die Schütze 42, 126 und 78 werden ausgelöst und setzen

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den Bremsvorgang des Motors in Gang.

Wenn der Transistor 250 abgeschaltet worden ist, dann fliest der Kollektorstrom des Transistors 206 durch den Widerstand 220 und die Diode 222 in die Basis des Transistors 224, welcher dann leitend wird. Der Kollektorstrom fließt dann über den Widerstand 226; die Kollektorspannung des Transistors 224 fällt ab. Durch die Spannung, die über die Leitung 240 an den Steueroszillator 112 des Hauptthyristors 90 zugeführt wird, nimmt die Zündfrequenz des Transistors 90 zu, so daß eine dynamische Bremsung des Motors so lange durchgeführt wird, bis die Geschwindigkeit des Motors auf die Geschwindigkeit zurückgeführt ist, die durch die Bezugsspannung eingestellt ist. Wenn der Transistor 250 offen d.h. leitend ist, dann wird die Anode der Diode 222 durch die Diode 242 auf O-Potential gehalten, so daß kein Kollektorstrom von dem Transistor 206 an die Basis des Transistors 224 zugeführt werden kann. Das Impulstastverhältnis des Reglers kann so lange nicht vergrößert werden, solange der Multivibrator betätigt worden ist, um die Bremsart des Motors auszuwählen.

Wenn die Geschwindigkeit des Motors sinkt, steigt das Potential an dem Emitter des Transistors 198 über ein Potential von 4,7 V plus dem Spannungsabfall an der Diode 218 an; hierdurch wird dann der Transistor 210 geöffnet, d.h. er wird leitend, während der Transistor 206 abschaltet, da seine Kollektorspannung auf 0 fällt. Der Kondensator 272 des Multivibrators entlädt sich dann Über die Diode 276, während der Kondensator 264 von dem Kollektor des Transistors 210 mit Ladestrom gespeist wird. Hierauf schal-

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tet dann der Transistor 250 an und der Transistor 252 ab. Das Potential an der Basis des Transistors 290 liegt dann auf dem Potential der 18 V-Eeitung 230; hierdurch wird dann dieser Transistor angeschaltet. Das Relais, das die Haupttrenn- und Bremsschütze betätigt, wird erregt; der Motor wird dann auf Anlaufen geschaltet. Wenn der Transistor 252 abschaltet d.h. nicht-leitend ist, dann steigt die Spannung an den Anoden der Dioden 244 und 236; der Kollektorstrom liegt dann über die Diode 236 an der Basis des Transistors 224 an und schaltet diesen ein. Das Impulstastverhältnis des Reglers wird vergrößert und die Geschwindigkeit des Motors nimmt so lange zu, bis sie ihre eingestellte Geschwindigkeit erreicht.

Der beschriebene Schaltkreis wirkt dann, wenn die Geschwindigkeit des Motors von der eingestellten Geschwindigkeit abnimmt, und zwar schaltet er den Motor auf Anlaufen oder Bremsen und betätigt den Impulsregler, um die Geschwindigkeit des Motors wieder zurück auf seine eingestellte Geschwindigkeit zu bringen.

Mittels des Schaltkreises kann eine Maximalgeschwindigkeit für den Motor ausgewählt werden. Hierzu muß dann die Leitung 240 an die 9 V-Spannungsschiene 200 angeschaltet werden. Ein 9 V-Potential liegt dann über dem Widerstand und der Diode 304 an der Basis des Transistors 198 an, überdeckt den Tacho-Generator-Regler und hält den Transistor 224 in leitendem Zustand, ..um auf diese Weise das maximale Impulstastverhältnis des Reglers aufrecht zu erhalten. Zur selben Zeit wird der Kondensator 264 des Multivibrators durch die Diode 306 schnell geladen, wodurch

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der Multivibrator so eingestellt ist, daß er den Motor auf Anlaufen einstellt.

Durch Ersetzen des Widerstandsnetzwerks 180 und 182 durch ein einstellbares Potentiometer könnte eine einstellbare Bezugsspannung und eine einstellbare, vorherbestimmte Motorgeschwindigkeit erhalten werden.

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Claims (10)

Patentansprüche :

1) jschaltung zur dynamischen Bremsung eines mehrphasigen

Schleifringläufermotors mit Phasenwicklungen, die aus einem mehrphasigen Netz gespeist sind;und mit einem Schleifringläufer, gekennzeichnet durch eine an den Läufer angeschlossene Gleichrichtereinrichtung, um den Ausgang des Läufers gleichzurichten, und durch eine Schalteinrichtung in einem ersten Schaltzustand, um die Ständer-Phasenwicklungen von dem Netz abzutrennen und die Gleichrichtereinrichtung an einen Regler mit variablem Impulstastverhältnis und wenigstens an eine Phasenwicklung des Ständers anzuschalten, so daß der gleichgerichtete Läuferausgang durch den Impulsregler der Ständer-Phasenwicklung zugeführt ist, um hierdurch eine dynamische Bremsung des Motors durchzuführen, wobei der Impulsregler den Gleichstromwert in der Ständer-Phasenwicklung regelt.

2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung in einem zweiten Schaltzustand mit den Ständer-Phasenwicklungen an das Netz angeschlossen sowie die Gleichrichtereinrichtung mit dem Impulsregler verbunden ist, so daß der gleichgerichtete Rotorausgang an den Impulsregler angeschlossen ist, was zu einer Änderung des Wirkwiderstandes und hierdurch zu einer Änderung der Antriebsdrehzahl des Motors führt.

3) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Glättungsschaltung vorgesehen ist, die an die Gleichrichtereinrichtung angeschlossen ist, um den gleichgerichteten Läuferausgang zu glätten,

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und die einen Speicherkondensator enthält, der an die Schalteinrichtung so angeschlossen ist, daß bei Betätigung der Schalteinrichtung, um eine dynamische Bremsung des Motors durchzuführen, der Speicherkondensator sich durch eine Serienschaltung wenigstens einer der Phasenwicklungen des Ständers zu entladen beginnt, wodurch ein Anfangsgleichstrom in der Ständerwicklung oder den Ständerwicklungen vorhanden ist.

4) Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daS die Glättungsschaltungsanordnung einen er- Jj sten, einseitig gerichteten Strompfad enthält, durch den der Speicherkondensator im Betrieb einen Ladestrom von der Gleichrichtereinrichtung aufnimmt, wenn der Impulsregler nicht-leitend ist, und einen zweiten einseitig gerichteten Strompfad, der in Serie mit dem Speicherkondensator und dem Impulsregler geschaltet ist und durch den sich der Speicherkondensator während des Betriebs entladen kann, wenn der Impulsregler leitend ist, wobei dann der Strompfad mit der Schalteinrichtung in der Weise verbunden ist, daß Lade- und Entladeströme des Speicherkondensators während der dynamischen Bremsung des Läufers in derselben Richtung durch die Ständer-Phasenwicklung oder die Ständer- a Phasenwicklungen fließen.

5) Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsregler einen Hauptthyristor aufweist, der an die Gleichrichtereinrichtung parallel zu dem Speicherkondensator und den ersten und zweiten, einseitig gerichteten Strompfad angeschlossen ist, daß ein Kommutierungskondensator in Reihe mit einer Spule und

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einem zweiten Thyristor an den Hauptthyristor angeschaltet ist, daß eine Einrichtung zum Laden des Kommutierungskondensators mit einer solchen Polung vorgesehen ist, daß beim Zünden des zweiten Thyristors der Kommutierungskondensator den Hauptthyristor umgekehrt vorspannt und dann umpolt, daß der Kommutierungskondensator dann umgekehrt durch den gleichgerichteten Läuferausgang über die Serienschaltung der Spule und des zweiten Thyristors aufgeladen wird und, wenn er vollgeladen ist, den zweiten Transistor umgekehrt vorspannt, um ihn umzupolen, und daß der erste, einseitig gerichtete Strompfad der Glättungsschalteinrichtung eine Halbleiter-Schalteinrichtung enthält, die leitend wird, wenn die umgekehrte Ladung an dem Kommutierungskondensator einen vorherbestimmten Wert erreicht hat, der ausreicht, daß der zweite Thyristor umgepolt wird, wenn der Kommutierungskondensator aufgeladen ist.

6) Schaltkreis für einen dreiphasigen Motor, dessen Ständer-Phasenwicklungen in Dreieck geschaltet sind, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung zwei der Ständer-Phasenwicklungen parallel zu dem gleichgerichteten Rotorausgang schaltet und die verbleibende Phasenwicklung kurzschaltet.

7) Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Fühleinrichtung für ein erstes, von der Geschwindigkeit des Läufers abhängiges, elektrisches Signal vorgesehen ist, daß eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Amplitudengrößen der ersten und zweiten Signale und zur Abgabe eines von den Amplitu-

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den des ersten und zweiten Signals abhängigen Ausgangssignals vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal der Schalteinrichtung zugeführt ist, so daß diese den ersten Schaltzustand einnimmt, um eine dynamische Bremsung des Läufers durchzuführen, wenn der Vergleich der ersten und zweiten Signale anzeigt, daß die Motorgeschwindigkeit größer ist als ein vorherbestimmter, der Amplitude des zweiten oder Bezugssignals entsprechender Wert.

8) Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichseinrichtung an den Regler mit einem variablen Impulstastverhältnis angeschaltet ist, um M das Impulstastverhältnis des Reglers, wenn die Schalteinrichtung die erste Schaltstellung einnimmt, in Abhängigkeit von der Amplitudengröße des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung zu verändern und den Wert des Gleichstroms in der Ständer-Phasenwicklung zu regeln.

9) Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung in einem zweiten Schaltzustand die Ständer-Phasenwicklungen an das Netz und die Gleichrichtereinrichtung an den Impulsregler anschaltet, so daß der gleichgerichtete Läuferausgang auf den Impulsregler geführt ist, wobei durch den Impulsregler der ^ Wirkwiderstand des Läufers geändert wird, um hierdurch die ^ Antriebsgeschwindigkeit des Motors zu ändern, und daß die Vergleichseinrichtung an den Impulsregler angeschaltet ist, um das Abtastverhältnis des Impulsreglers, wenn die Schalteinrichtung die zweite Schaltstellung einnimmt, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung zu ändern, um die Antriebsgeschwindigkeit des Motors zu regein.

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10) Schaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine manuell betätigbare Steuereinrichtung zur Veränderung des zweiten oder Bezugssignals vorgesehen ist, um die vorherbestimmte Motorgeschwindigkeit zu verändern.

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