DE2257290C3 - Electromagnetic brake for AC motors - Google Patents
Electromagnetic brake for AC motorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisehe Bremse für Wechselstrommotoren, mit einer vom Motorstrom gespeisten und auf einem massiven Magnetkörper angeordneten Anzugswicklung.The invention relates to an electromagnetic brake for AC motors, with one of the Motor current fed and arranged on a massive magnet body pull-in winding.
Eine solche Bremse ist durch die DE-AS 16 13 301 bekannt Um ein großes Losbrechmoment beim Lösen der Bremse zu erreichen, wird die Anzugswicklung der elektromagnetischen Bremse mit dem Motorstrom, der beim Einschalten des Motors ein Mehrfaches des Motornennstromes beträgt, beaufschlagt. Hierzu ist die Anzugswicklung über einen Gleichrichter mit der Motorwicklung in Reihe geschaltet. Ein solcher Gleichrichter muß entsprechend dem hohen Motoranlaufstrom ausgelegt werden. Trotz aufwendigem Doppelweggleichrichter bzw. dreiphasigem Brückengleichrichter ergibt sich für die Anzugswicklung eine wellige Gleichspannung, die ein Brummen bzw. Klappern des Elektromagneten nach sich zieht. Die Speisung mit Gleichstrom hat allerdings den Vorteil, daß ein massiver Magnetkörper, der einfach herzustellen ist, verwendet werden kann.Such a brake is known from DE-AS 16 13 301 To have a large breakaway torque when loosening To achieve the brake, the pull-in winding of the electromagnetic brake with the motor current, the when the motor is switched on is a multiple of the rated motor current. This is the Pull-in winding connected in series with the motor winding via a rectifier. Such a rectifier must be designed according to the high motor starting current. Despite the complex full-wave rectifier or three-phase bridge rectifier, the pull-in winding is wavy DC voltage that causes the electromagnet to hum or rattle. The feeding with However, direct current has the advantage that a solid magnetic body which is easy to manufacture can be used.
Nachteilig ist bei diesen gleichstromerregten Magnetsystemen, daß beim Einschalten derselben — also beim Lüftvorgang — in der Regel eine recht große Ansprechzeit von etwa 100 bis 300 m see. vergeht, da der Gleichstrom auf Grund der elektromagnetischen Zeitkonstante nur exponentiell auf den Etidwert ansteigen kann. Da üblicherweise Motor und Bremse gleichzeitig eingeschaltet werden, versucht der Motor als Folge der genannten Ansprechzeiten zunächst gegen die geschlossene Bremse anzulaufen. Dadurch entsteht eine zusätzliche Wärmeentwicklung im Motor und außerdem wird der Bremsbelag einem erhöhten Verschleiß unterworfen. The disadvantage of these DC magnet systems is that when they are switched on - that is, during the venting process - as a rule a very long response time of about 100 to 300 m see. passes because the direct current can only increase exponentially to the Etidwert due to the electromagnetic time constant. Since the motor and brake are usually switched on at the same time, the motor first tries to start against the closed brake as a result of the response times mentioned. This creates additional heat in the engine and the brake lining is also subjected to increased wear.
Wenn das Abschalten der Bremse wechselstromseitig erfolgt und die Bremswicklung über eine Graetz-Brücke bzw. Einweggleichrichtung mit Freilaufdiode gespeist wird, entstehen Abfallzeiten, die in der Regel Werte von 200 bis 600 m see. erreichen. Diese Abfallzeiten sind wiederum elektromagnetisch bedingt und auf das epponentielle Abklingen des Bremsgleichstromes zu rückzuführen. Während der Abfallzeit der Bremse ist der Motor bereits vom Netz getrennt und der Antrieb läuft zunächst frei aus. Dies könnte bei Hebezeugbetrie ben zu einem Durchsacken der Last und damit zu einer Gefährdung führen. When switching off the brake at the alternating current side and the brake winding via a Graetz-bridge or half-wave rectification is fed with free-wheeling diode, arise fall times, the m lake usually worth 200 to 600 bar. reach. These fall times are in turn caused by electromagnetic factors and can be traced back to the epponential decay of the DC braking current. During the release time of the brake , the motor is already disconnected from the mains and the drive initially coasts to a halt. This could lead to sagging of the load and thus to a hazard in hoisting operations.
Wird das Abschalten der Bremse auf der Gleichstromseite vorgenommen, so können zwar relativ kurze Abfallzeiten erreicht werden, doch sind dann besondere Maßnahmen zum Überspannungsschutz der Bremswicklung erforderlich. Eine Gefährdung der Wicklung kann jedoch aufgrund der gespeicherten großen magnetischen Energie auch in diesen Fällen nicht immer mit Sicherheit vermieden werden. If the brake is switched off on the direct current side, relatively short release times can be achieved, but special measures are then required to protect the brake winding from overvoltage. However, a risk to the winding cannot always be avoided with certainty due to the large amount of magnetic energy stored, even in these cases.
Ein weiterer Nachteil dieser Magnetsysteme besteht darin, daß durch das verzögerte Abfallen der Ankerscheibe ein ungleichmäßiger Abrieb des Bremsbelages erfolgt, da sich die Ankerscheibe aufgrund stets vorhandener, kleiner magnetischer Unsymmetrien einseitig löst. Auch wird das Bremsmoment nicht schlagartig erreicht, sondern baut sich erst innerhalb einer Zeit auf den Endwert auf.Another disadvantage of these magnet systems is that the delayed fall of the armature disk an uneven abrasion of the brake lining takes place because the armature disk is always due to solves existing, small magnetic asymmetries on one side. The braking torque is also not reached suddenly, but only builds up to the final value within a period of time.
Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man Magnetsysteme mit Einphasenwechselstrom- bzw. Drehstromerregung und lamellierten Magnetkörpern entwickelt. Bei diesen Systemen erreicht man sehr kurze Ansprech- und Abfallzeiten von etwa 10 bis 20 msec. Ein solches durch Wechselstrom gespeistes Bremsmagnetsystem ist durch die DE-AS 1130521 bekannt. Um bei diesem Magnetsystem eine starke Geräuschentwicklung sowie ein Vibrieren des Magnetkernes zu vermeiden, ist ein gesonderter Kurzschlußring am Magnetkern angeordnet, der einen phasenverschobenen Fluß erzeugt, durch den der Magnetkern dann praktisch brummfrei istTo avoid these disadvantages, magnet systems with single-phase alternating current or three-phase excitation and laminated magnetic bodies have been developed. With these systems, very short response and release times of around 10 to 20 msec can be achieved. One such AC-fed brake magnet system is known from DE-AS 1130521. To at this Magnetic system avoiding loud noise and vibration of the magnetic core is a must Separate short-circuit ring arranged on the magnetic core, which generates a phase-shifted flux through which the magnetic core is then practically hum-free
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Bremse zu schaffen, bei der die Vorteile der wechsel- bzw. drehstromerregten Bremsen mit den konstruktiven Vorteilen der gleichstromerregten Bremsen vereinigt sind und bei der ein Vibrieren des Magnetkörpers ohne besonderen Aufwand unterbunden ist.The invention has for its object to provide an electromagnetic brake in which the Advantages of the AC or three-phase excited brakes are combined with the structural advantages of DC-excited brakes and with a vibration of the magnet body is prevented without any special effort.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Bremse der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß zusammen mit der vom Wechselstrom des Motors gespeisten Anzugswicklung eine über einen Gleichrichter in sich kurzgeschlossene Haltewicklung auf dem massiven Magnetkörper angeordnet ist.The solution to the problem is achieved in a brake of the type described above according to the invention in that, together with the pull-in winding fed by the alternating current of the motor, an over a rectifier short-circuited holding winding is arranged on the solid magnetic body.
Durch die Speisung der Anzugswicklung mit Wechselstrom erübrigen sich die für den hohen Anlaufstrom des Motors auszulegenden Gleichrichter. Trotzdem wird über die Anzugswicklung ein schnelles und sicheres Ansprechen des Magneten erreicht. Da die magnetische Zugkraft proportional dem Quadrat der Induktion ist, hat der Richtungswechsel des Wechselstromes keinen Einfluß auf das Anzugsverhalten. Der durch die Anzugswicklung erzeugte Fluß pulsiert mit der doppelten Netzfrequenz und würde den Magnet körper vibrieren lassen. By supplying the pull-in winding with alternating current, there is no need for a rectifier designed for the high starting current of the motor. Nevertheless, a fast and reliable response of the magnet is achieved via the pull-in winding. Since the magnetic pulling force is proportional to the square of the induction, the change in direction of the alternating current has no influence on the attraction behavior. The flux generated by the pull-in winding pulsates with twice the network frequency and would make the magnet body vibrate .
Zur Vermeidung der genannten Flußpulsation ist daher die zweite sogenannte Haltewicklung vorgesehen. Nach der Lenzschen Regel wird in der zweiten Wicklung transformatoren ein Strom induziert, der imThe second so-called holding winding is therefore provided in order to avoid the aforementioned flux pulsation. According to Lenz's rule, a current is induced in the second winding transformers, which in the
Idealfall (Ohmscher Widerstand gegen 0) die Wechseldurchflutung der Schnellerregungswicklung völlig kompensiert. Da im Haltestromkreis ein zusätzlicher Gleichrichter angeordnet ist, enthält der Wechselstrom eine Gleichstromkomponente, die als Hahedurchflutung wirksam ist. Da nach dem Anzug des Magnetankers der magnetische Kreis in sich geschlossen ist, genügt eine kleine Gleichstromrestdurchflutung.iüTi den zum Halten der Ankerscheibe erforderlichen Fluß sicherzustellen. Das Magnetsystem mit den beiden Wicklungen kann — vereinfacht betrachtet — als in sich geschlossener Stromwandler aufgefaßt werden, dessen Sekundärdurchflutung durch die Primärdurchflutung in der Schnellerregungswicklung eindeutig vorgeschrieben ist.Ideal case (ohmic resistance to 0) the alternating flow the high-speed excitation winding is fully compensated. Since in the holding circuit there is an additional Rectifier is arranged, the alternating current contains a direct current component, which is called Hahedurchflutung is effective. Since the magnetic circuit is closed after the magnet armature has attracted, one is sufficient small residual direct current flow. iüTi den to hold to ensure the required flow of the armature disk. The magnet system with the two windings can - in simplified terms - be understood as a self-contained current transformer, its secondary flow is clearly prescribed by the primary flow in the high-speed excitation winding.
Durch das Buch »Elektromagnity so wstroennymi wyprjamiteljami« von Slivinski, A. G. Verlag Energija, Moskau, 1970, S. 22/23, ist ein Elektromagnet mit zwei Wicklungen bekannt, bei dem die eine Wicklung in sich durch eine Diode kurzgeschlossen ist Der Verfasser führt in der Beschreibung zu dieser Schaltung aus, daß die Empfindlichkeit des Elektromagneten verhältnismäßig niedrig, die Pulsation der Kraft jedoch sehr groß ist Bei einem Magneten für eine Bremse werden gerade entgegengesetzte Eigenschaften verlangt Diese bekannte Schaltung legt daher die Anwendung einer durch einen Gleichrichter in sich kurzgeschlossenen Haltewicklung bei einem Bremsmagneten nicht nahe. From the book "Elektromagnity so wstroennymi wyprjamiteljami" by Slivinski, AG Verlag Energija, Moscow, 1970, pp. 22/23, an electromagnet with two windings is known, in which one winding is short-circuited by a diode The description of this circuit shows that the sensitivity of the electromagnet is relatively low, but the pulsation of the force is very large.In a magnet for a brake, opposite properties are required not close to a brake magnet.
Die erfindungsgemäße Bremse ist im folgenden anhand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen die F i g. 1 und 2 Schaltbilder der Magnetsysteme und dieThe brake according to the invention is shown below in some exemplary embodiments with reference to the drawings explained in more detail. The F i g. 1 and 2 circuit diagrams of the magnet systems and the
Fi g. 3 und 4 Längsschnitte durch zwei verschiedene Bremsen.Fi g. 3 and 4 longitudinal sections through two different ones Brakes.
In Fig. 1 ist die unmittelbar mit dem Motorstrom gespeiste Anzugswicklung des Bremsensysiems mit Γ bezeichnet, 2' ist die Haltewicklung des Systems, welche über einen Gleichrichter 3' in sich kurzgeschlossen ist. Die Wirkungsweise dieses erfindungsgemäßen Magnetsystems ist bereits vorstehend beschrieben.In Fig. 1, the pull-in winding of the brake system, which is directly fed with the motor current, is indicated by Γ denoted, 2 'is the holding winding of the system, which is short-circuited in itself via a rectifier 3'. The mode of operation of this magnet system according to the invention has already been described above.
Die Wicklung 2' wird zweckmäßig über den Masseanschluß des Gleichrichters 3' einpolig mit dem Magnetkörper als Masse galvanisch verbunden. Damit ist es möglich, den Gleichrichter ohne weitere Isolation unmittelbar in das Magnetsystem einzubauen. Es wird auf diese Weise eine gute Wärmeabfuhr des Gleichrichters erzielt, da die Konstruktion selbs; gleichsam als Kühlkörper dient.The winding 2 'is expediently unipolar with the ground connection of the rectifier 3' Magnetic body galvanically connected as ground. This makes it possible to use the rectifier without further isolation to be installed directly in the magnet system. In this way there is good heat dissipation from the rectifier achieved because the construction itself; serves as a heat sink.
Da die Anzugswicklung mit dem Molorstrom gespeist wird, muß ihre Windungszahl so bemessen sein, daß auch der Leerlaufstrom des Motors genügt, um die erforderliche Haltedurchflutung in der zweiten Wicklung zu erzeugen. Die Windungszahl der Haltewicklung ist dabei beliebig wählbar. Im Hinblick auf eine optimale wirtschaftliche Ausnutzung des Gleichrichters hinsichtlieh der Strom- und Spannungsbelastung empfiehlt es sich jedoch, die Windungszahl der Haltewicklung den Gleichrichterdaten anzupassen.Since the pull-in winding is fed with the Molor current, the number of turns must be dimensioned so that that even the no-load current of the motor is sufficient to achieve the required holding flow in the second winding to create. The number of turns of the holding winding can be selected as required. In terms of optimal It recommends economical utilization of the rectifier with regard to the current and voltage load however, to adapt the number of turns of the holding winding to the rectifier data.
In Fig. 2 wird die Anzugswicklung Γ wiederum mit dem Motorstrom gespeist. Die Haltewicklung 2' wird hier über einen zusätzlichen Einweggleichrichter oder einen Brückengleichrichter 4' aus dem Wechselstromnetz mit einem zusätzlichen Gleichstrom gespeist. In diesem Fall richtet sich lediglich die Auslegung der Anzugswicklung I' nach den Motorbetriebsdaten, insbesondere dem Anlaufstrom. Neben dem zusätzlichen Gleichrichter ist allerdings auch ein weiteres Schütz notwendig.In Fig. 2, the pull-in winding Γ is again with fed by the motor current. The holding winding 2 'is here via an additional half-wave rectifier or a bridge rectifier 4 'from the AC network fed with an additional direct current. In this case, only the interpretation of the Pick-up winding I 'according to the motor operating data, in particular the starting current. In addition to the additional However, an additional contactor is also required for the rectifier.
In Fig. 3 ist mit 1 der Lagerschild eines Elektromotors bezeichnet, welcher gleichzeitig als Magnetkörper dient. Er trägt die Bremswicklung 2, welche von einem Außenring 3 umgeben ist. 4 ist die Ankerscheibe, die mit ihrem Bremsbelag 7 durch die Druckfedern 5 gegen den Bremslüfter 6 gedrückt wird. Die Druckfedern 5 sind unmittelbar im Magnetkörper 1 angeordnet, desgleichendie Führungsbolzen 8 für die Ankerscheibe 4. Mit 9 sind Gummimanschetten bezeichnet, die verhindern, daß Verunreinigungen in den Luftspalt zwischen Magnetkörper 1 und Ankerscheibe 4 eindringen können. Die Einstellung des Luftspaltes kann mittels einer Kronenmutter 10 erfolgen, mit deren Hilfe die Lage des Bremslüfters 6 auf der Welle fixierbar ist. Die Feder 11 hat die Aufgabe, den Lüfter 6 gegen die Kronenmutter 10 zu drücken.In Fig. 3, 1 denotes the end shield of an electric motor, which also serves as a magnet body. It carries the brake winding 2, which is surrounded by an outer ring 3. 4 is the armature disk, which is pressed with its brake lining 7 by the compression springs 5 against the brake fan 6. The compression springs 5 are arranged directly in the magnet body 1, as are the guide bolts 8 for the armature disk 4. The air gap can be set by means of a castle nut 10 , with the aid of which the position of the brake fan 6 on the shaft can be fixed. The spring 11 has the task of pressing the fan 6 against the castle nut 10.
Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremsenausführung, bei der zwischen der Ankerscheibe 12 des Magnetsystems und einer feststehenden Bremsfläche 13 eine Bremsscheibe 14 vorgesehen ist, die beidseitig mit Bremsbelägen 15 versehen ist. Diese Bremsscheibe 14 läuft in an sich bekannter Weise mit dem Bremslüfter 16Fig. 4 shows an embodiment of a brake design, between the armature disk 12 of the magnet system and a stationary braking surface 13 a brake disc 14 is provided, which is provided with brake linings 15 on both sides. This brake disc 14 runs in a manner known per se with the brake fan 16
um.around.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |