DE2061634A1 - Elektrischer Asynchronmotor mit Schleifringläufer - Google Patents

Elektrischer Asynchronmotor mit Schleifringläufer

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DE2061634A1
DE2061634A1 DE19702061634 DE2061634A DE2061634A1 DE 2061634 A1 DE2061634 A1 DE 2061634A1 DE 19702061634 DE19702061634 DE 19702061634 DE 2061634 A DE2061634 A DE 2061634A DE 2061634 A1 DE2061634 A1 DE 2061634A1
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DE
Germany
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thyristors
rotor
circuit
asynchronous motor
short
Prior art date
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Pending
Application number
DE19702061634
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English (en)
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Johann 1000 Berlin Knosalla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
    • H02P1/34Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor by progressive reduction of impedance in secondary circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/30Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary electric devices influencing the characteristics of the motor or controlling the motor, e.g. with impedances or switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

  • Elektrischer Asynchronmotor mit Schleifringläufer Es ist bekannt, Asynchronmotoren mit Schleifringläufern über Widerstände anzulassen. Dazu wird jeder Läuferwicklungsstrang über Schleifringe mit dem Anlaß widerstand verbunden. Nach dem Hochlauf des Läufers wird dann die Läuferwicklung kurzgeschlossen und die Bürsten werden von den Schleifringen abgehoben. Das Kurzschließen der Läuferwicklung des Asynchronmotors erfolgt im allgemeinen mit Hilfe eines auf dem Läufer neben den Schleifringen liegenden Kurzschlußringes. Dieser enthält Sederkontakte, denen als Gegenkontakten Bolzen gegenüberstehen, die jeweils mit der Läuferwicklung verbunden sind. Beide Teile werden nach dem Hochlauf mechanisch miteinander verbunden. Eine derartige mechanische Kurzschließvorrichtung erfordert hohe Fertigungsgenauigkeiten. außerdem unterliegen die Kontakte den Fliehkraftbeanspruchungen, die verhältnismäßig hoch sind. Daher ließen sich Störungen nicht immer mit Sicherheit vermeiden.
  • Durch die vorliegende Erfindung sollen rotierende mechanische Kontakte beim Kurzschließen der Läuferwicklunzen von Asynchronmotoren vermieden werden. Deshalb sind gemäß der Erfindung auf dem Läufer des Asynchronmo-tors wenigstens zwischen zwei der drei Läuferwicklungsstränge und dem Kurzschlußring jeweils mindestens zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren angeordnet, deren Steuerstromkreis einen ruhenden chalter enthält.
  • Diese Thyristoren übernehmen die Rolle des bekannten rotierenden mechanischen Schalters, ohne daß zu bewegende Teile vorhanden sind. Solange der ruhende Schalter geöffnet und somit der Steuerstromkreis unterbrochen ist, also während des Hochlaufes des Asynchronmotors, sperren die Thyristoren die Verbindung zwischen dem Kurzschlußring und der Läuferwicklung. Danach wird der ruhende Schalter geschlossen und die umlaufenden Thyristoren werden jeweils durchgängig gemacht, so daß sich der Läuferstrom über den Kurzschlußring schließen kann. Da jeweils mindestens zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren vorhanden sind, besteht dann für beide Halbwellen des im Läufer fließenden Wechselstromes eine Verbindung zwischen der Läuferwicklung und dem Kurzschlußring. Je nach der Höhe dieses Stromes können jeweils auch mehrere Thyristoren parallel geschaltet sein. Außerdem ist jeweils die Sperrspannung der Thyristoren so zu wählen, daß sie größer als die Läuferstillstandsspannung ist. Durch den Fortfall sämtlicher bewegten Kontakte auf dem Läufe ist somit eine Anordnung von großer Betriebssicherheit geschaffen. Diese kann insbesondere mit Vorteil bei senkrecht angeordneten Asynchronmotoren angewendet werden, bei denen sich bisher Schwierigkeiten dadurch ergaben, daß für das Kurzschließen die rotierenden Kontakte gehoben oder gesenkt werden mußten.
  • Für die Schaltung der umlaufenden Thyristoren im Läuferstromkreis empfehlen sich zwei Möglichkeiten. Man kann eine symmetrische Schaltung verwenden, bei der jeder der drei lticklungsstränge des Läufers über mindestens zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren mit dem Kurzschlußring verbunden ist. Man benötigt hierzu zwar die meisten Thyristoren, diese brauchen jedoch nur jeweils für den Lauferstrom bemessen zu sein, da über die Thyristoren keine tusgleichsströme fließen. Verwendet man dagegen eine unsymmetrische Schaltung, bei welcher ein Strang der Läuferwicklung unmittelbar mit dem Kurzschlußring verbunden ist, so treten auch in den Strängen mit den Thyristoren Ausgleichsströme auf. Da jedoch die Thyristoren jeweils nur für bestimmte gestufte Stromstärken zur Verfügung stern, kann es möglich sein, daß trotz der sich zum Läuferstrom addierenden Ausgleichsströme durch die Verringerung der erforderlichen Anzahl von Thyristoren eine Ersparnis erzielt wird. Bei beiden Schaltungen kann das Kurzschließen der Läuferwicklung entweder in Stern oder in Dreieck erfolgen.
  • Zur Steuerung der Durchgängigkeit der Thyristoren kann die Läufer spannung selbst ausgenutzt werden. In diesem Fall erfolgt die Verbindung zu dem ruhenden Schalter, der zum Kurzschließen der Läuferwicklung nach dem Hochlauf geschlossen wird, über Hilf 5-' schleifringe. Man kann aber auch die Steuerimpulse der Thyristoren in einer ruhenden, den Schalter enthaltenden Schaltung unabhängig mit Hilfe eines Taktgenerators und eines Impulsverstärkers erzeugen und diese dann, sei es über Schleifringe oder über einen Ringtransformator, auf den Läuferkreis übertragen, wo sie den Steueranschlüssen der umlaufenden Thyristoren zugeführt werden.
  • Im folgenden sei die Erfindung anhand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils das grundsätzliche Schaltbild des Läuferkreises eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Asynchronmotors.
  • Fig. 3 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiees der Erfindung,-dessen konstruktiver Aufbau in Fig. 4 im Schema dargestellt list.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen, ebenfalls im Schema, -di-e Schaltbilder weiterer, etwas abgeänderter Ausführungsbeispiele.
  • Fig. 1 zeigt das Schaltbild des Läuferkreises eines elektrischen Asynchronmotors mit den drei Läuferwicklungasträngen 1,2,3 nach dem Hochlauf. Die einen Enden der Läuferwicklungsatränge 1,2,3 sind unmittelbar in einem Sternpunkt 4 zusammengeschaltet. Die anderen Enden führen jeweils zu zwei gegeneinander geschalteten Thyristoren 5,6,7,8,9,10, deren Ausgänge ihrerseits zum Sternpunkt 11 zusammengefaßt sind. Der Kurzschluß der Läuferwicklungen 1,2,3 erfolgt also über die umlaufenden Thyristoren 5 - 10 unter Vermeidung Jeglicher mechanischer Kontakte. Die Thyristoren sind jeweils nur für die Sternspannung bemessen. Außerdem sind die beiden Sternpunkte 4 und 11 miteinander durch eine gestrichelt angedeutete Ausgleichsleitung verbunden, um eine Unsymmetrie in der Spannungsverteilung zu verhindern.
  • Fig. 2 zeigt dagegen das Schaltbild einer unsymmetrischen Schaltung Hier sind von den einseitig zu dem Sternpunkt 4 zusammengeschalteten Läuferwicklungsstränge 1,2,3 jeweils nur die Wicklungsstränge 1 und 3 über zwei gegensinnig geschaltete Thyristoren 5,6 bzw.
  • 9,10 zu dem Sternpunkt 11 geführt, während der Wicklungastrang 2 direkt mit diesem verbunden ist. Diese Anordnung erfordert eine geringere Anzahl von Thyristoren, jedoch müssen diese jetzt für die verkettete Spannung bemessen sein und sind auch noch von Ausgleichsströmen belastet.
  • In den schematischen Fig. 1 und 2 ist der Steuerstromkreis für die umlaufenden Thyristoren nicht dargestellt. Diesen zeigt aber das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel. Hier erfolgt die Steuerung der umlaufenden Thyristoren 5 bis 10 mit Hilfe der Läufer spannung. Jedem Thyristor ist daher eine Diode 12, 13,14,15,16,17 gegensinnig parallel geschaltet, die den Steuerstrom für den jeweiligen Thyristor liefert. Die Ausgänge der einem Läuferwicklungsstrang-zugeordneten Dioden sind jeweils zu zwei Hilfaschleifringen 18 bzw. 19 und 20 efhrt,.die zusammen mit den Hauptschleifringen 21,22,23 auf der gestrichelt angedeuteten Luferwelle 24 angeordnet sind. Diese Hilfsschleifringe 18,19,20 stellen die Verbindung zu einem ruhend angeordneten Schalter 25 her, durch den der Steuerkreis für die Thyristoren unterbrochen werden kann.
  • Während des Hochlaufes des elektrischen Asynchronmotors sind die Läuferwicklungastränge 1,2,3 über die Hauptschleifringe 21,22, 23 mit einem nicht dargestellten Anlaßwiderstand verbunden. Der Schalter 25 ist geöffnet. Bei Erreichen der Nenndrehzahl wird der Schalter 25 geschlossen. Dadurch geben die Dioden 12 bis 17 Steuerimpulse für die Thyristoren 5 - 10 ab und machen diese jeweils im Takt des Läuferstromes mit Schlupfspannung und Schlupffrequenz durchgängig, so daß sich dieser über den Sternpunkt 11 schließen kann. Die Läuferwicklungsstränge 1,2,3 sind somit kurzgeschlossen.
  • Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Hauptschleifringe 21,22,23 des Synchronmotors und die Hilfsschleifringe 18,19,20 unmittelbar nebeneinanderliegend, jeweils isoliert auf der Läuferwelle 24 angeordnet. Die Hilfaschleifringe 18,19,20 liegen dabei isoliert auf dem Kurzschlußring 26, der den Sternpun'et 11 bildet. Dieser Kurzschlußring 26 ist als Hohlzylinder ausgebildet, dessen Boden als Nabenkörper isoliert auf der Läuferwelle 24 aufgeschrumpft ist. Auf seiner äußeren Mantelfläche liegen die isolierten Hilfsschleifringe, während die Thyristoren in dem inneren Hohlraum befestigt sind. Es ist dabei vorteilhaft, die Kühlkörper der Thyristoren im direkten, metallisch leitenden Kontakt mit dem Kurzschlußring 26 zu bringen, damit dessen Oberfläche als vergrößere kühlende Oberfläche ausgenutzt werden kann.
  • Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Steuerimpulse für die umlaufenden Thyristoren in einer ruhenden Schaltung von einem Taktgenerator 27' fremd erzeugt werden. Die von dem Taktgenerator 27 abgegebenen Impulse werden im Impulaverstärker 28 verstärkt und dann über zwei Schleifringe 29 auf den Läufer des Asynchronmotors übertragen. Dort werden die Steuerimpulse über Gitterübertrager 30 potentialfrei den Steueranschlüssen der nicht dargestellten umlaufenden Thyristoren zugeführt. Die Steuerimpulse werden erst erzeugt, wenn der ruhende Schalter 31 nach dem Hochlauf des Asynchronmotors geschlossen wird.
  • Fig. 6 zeigt eine Abwandlung dieses teilweise ruhenden Steuerkreises mit unabhängig vom LDuferkreis erzeugten Steuerimpulsen für die umlaufenden Thyristoren. Die nach dem Schließen des Schalters 31 von dem Taktgenerator 27 erzeugten und im Impulsverstärker 28 verstärkten Steuerimpulse werden mit Hilfe des Ringtransformators 32 bürstenlos auf den rotierenden Läufer des Asynchronmotors übertragen und dort wiederum über Gitterübertrager 30 den Steuerelektroden der umlaufenden Thyristoren zugeführt. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß sämtliche Schleifringe und Bürsten vermieden sind.
  • 6 Ansprüche 6 Figuren

Claims (6)

  1. Patentansprüche Elektrischer Asynchronmotor mit Schleifringläufer, dessen drei Läuferwicklungastränge untereinander mit Hilfe eines Surzschlußringes kurzschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Läufer des hsynchronmotors wenigstens zwischen zwei der drei Läuferwicklungastränge (1,2,3) und dem Kurzschlußring (11,26) jeweils mindestens zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren (5,6, 7,8,9,10) angeordnet sind, deren Steuerstromkreis einen ruhenden Schalter (25,31) enthält.
  2. 2. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls für die Thyristoren (5 - 10) durch die Läuferspannung ausgelöst wird.
  3. 3. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsschleifringe (18,19,20) den Stromkreis für den Steuerimpuls mit dem ruhenden Schalter (25) verbinden.
  4. 4. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls unabhängig in einer ruhenden, den Schalter (31) enthaltenen Schaltung auf die umlaufenden Thyristoren (5 - 10) übertragen wird.
  5. 5. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls über einen Ringtransformator (32) auf die umlaufenden Thyristoren übertragen wird.
  6. 6. Elektrischer Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls über Hilfsschleifringe (29) auf die umlaufenden Thyristoren übertragen wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6318701B1 (en) 1997-10-07 2001-11-20 Murray Joseph Gardner Pneumatic actuator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6318701B1 (en) 1997-10-07 2001-11-20 Murray Joseph Gardner Pneumatic actuator

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