DE2425362A1

DE2425362A1 - Drehzahlveraenderliche elektrische antriebseinrichtung mit nutzbremsmoeglichkeit

Info

Publication number: DE2425362A1
Application number: DE19742425362
Authority: DE
Inventors: Stefano Clemente; Brian R Pelly
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1975-01-02
Also published as: JPS5021211A; CH580884A5; AU6846874A; US3815002A; ZA742726B; ES426704A1; GB1472878A; FR2232129A1; BR7404283A; BE815588A; SE7407136L; IT1012873B; CA984447A

Description

DIPL.-ING. KLAUS NEUBECKER

4 Düsseldorf 1 · S, chadowplatz 9

•Düsseldorf, 24. Mai 1974

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Drehzahlveränderliche elektrische Antriebseinrichtung mit Nutzbremsmögllchkeit

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den drehzahlveränderliehen Betrieb von Wechselstrom-Motoren, beispielsweise Käfigläufer-Induktionsmotoren, die von einem frequenzveränderlichen Wechselrichter gespeist werden, und insbesondere auf eine Anordnung zur Erhöhung des verfügbaren Bremsmoments, wenn ein solcher Motor im Bremsbetrieb gefahren wird.

Die Erfindung ist nicht unbedingt auf einen speziellen Anwendungsfall beschränkt, eignet sich jedoch in besonderer Weise für Zugantriebsmotoren, d. h. Antriebsmotoren für Schnellverkehr-Triebwagen oder sonstige Fahrzeuge. Für viele Anordnungen nach dem Stand der Technik sind üblicherweise Gleichstrom-Hauptschlußmotoren wegen ihres günstigen Drehzahl-/Drehmomentverhaltens und ihrer Einsetzbarkeit für dynamisches Bremsen verwendet worden, obwohl der Wechselstrom-Käfiganker-Induktionsmotor von Natur aus einen sehr robusten Aufbau hat und sich in hohem Maße für die rauhen Bedingungen

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des Zugbetriebs eignen würden, bei dem die Antriebsmotoren sowohl starken Erschütterungen und mechanischen Stoßbeanspruchungen als auch Schmutz und sonstigen in der Umgebungsluft befindlichen Verunreinigungen ausgesetzt sind. Wechselstrom-Induktionsmotoren sind bisher jedoch nicht verwendet worden, da sie im wesentlichen als Motoren mit konstanter Drehzahl angesehen wurden, die sich insofern nicht als Zugantrieb eignen würden. Die Entwicklung frequenzveränderlicher statischer Hochleistungs-Wechselrichter hat es jedoch möglich gemacht, die Verwendung von Induktionsmotoren auch als Zugantrieb in Betracht zu ziehen, um so die Vorteile von Induktionsmotoren auswerten zu können, daß sie einen robusten Aufbau haben, keine Kommutationsprobleme aufwerfen und sich im übrigen einfach regeln lassen.

Ein Problem bei der Verwendung von Induktionsraotoren für Zugantriebe besteht darin, beim Arbeiten im Bremsbetrieb ein ausreichendes Bremsmoment zu erzielen. Das im Motor erzeugte Drehmoment ist eine Funktion der den Primärwicklungen zugeführten Spannung. Bei Betrieb als Motor kann die vom Wechselrichter = WR zugeführte Spannung entsprechend der Zunahme der Drehzahl bis zum maximalen Spannungswert des WR erhöht werden, um bei Beschleunigung des Motors ein konstantes Drehmoment aufrechtzuerhalten. Für höhere Drehzahlen wird die Spannung auf dem Maximalwert des WR konstantgehalten, und das Drehmoment nimmt mit steigender Drehzahl ab. Das ist für Motorbetrieb annehmbar, da bei den höheren Drehzahlen ein geringeres Beschleunigungsvermögen erforderlich ist und auch niedrige Drehmomente ausreichen. Wenn jedoch der Motor bei Bremsbetrieb als Induktionsgenerator angetrieben wird, wird für hohe

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Drehzahlen ein Bremsmoment angestrebt, das mindestens so hoch wie das maximale Motormoment ist. D. h., die Maschine sollte auch bei den höheren Drehzahlen mit konstantem Drehmoment angetrieben werden, um es so möglich zu machen, ein im wesentlichen konstantes Bremsmoment für einen konstanten Verzögerungswert über einen möglichst großen Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten. Dies würde jedoch, wie oben angedeutet, die Beaufschlagung mit einer Spannung erfordern, die das Mehrfache der bei Motorbetrieb zugeführten maximalen Spannung betragen kann, und wenn der WR diese hohe Spannung bei Bremsbetrieb liefern muß, so ergibt sich der Nachteil, daß seine maximalen Spannungs- und Leistungswerte entsprechend erhöht werden müssen und somit der WR zu groß und zu teuer wird, um sich in der Praxis noch wirtschaftlich für den Zugeintrieb einsetzen zu lassen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Leistungs-Wechselrichteranordnung für veränderliche Frequenz, um einen Induktionsmotor sowohl bei Normallauf als auch im Bremsbetrieb speisen zu können, ohne daß dabei die Nachteile der bekannten Anordnungen in Kauf genommen werden müßten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine drehzahlveränderliche elektrische Antriebseinrichtung mit Nutzbremsmöglichkeit erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen elektrischen Motor mit Mehrphasen-Primärwicklungen, die durch eine Energiequelle veränderlicher Frequenz zum Betrieb des Motors mit veränderlicher Drehzahl im Motorbetrieb oder im Nutzbremsbetrieb gespeist sind und an die eine Mehrzahl Impedanzen zum Anheben einer vom Motor während seines

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Nutzbremsbetriebs abgegebenen Nutzbremsspannung zur Rückkopplung
von Energie an die Energiequelle jeweils einzeln in Reihe anschaltbar sind, sowie durch eine Schalteinrichtung zur Abtrennung der Impedanzen von den zugehörigen Wicklungen bei Motorbetrieb und zum Anschluß der Impedanzen an die zugehörigen Wicklungen bei
Nutzbremsbetrieb.

Erfindungsgemäß wird somit ein Schaltungsaufbau vorgesehen, um bei Bremsbetrieb die Spannung an den Motorwicklungen zu erhöhen, ohne deshalb die von dem WR gelieferte Spannung über die für Motorbetrieb erforderliche Spannung erhöhen zu müssen.

Als Schalteinrichtung zur Abtrennung der Impedanzen von den zugehörigen Wicklungen können Thyristoren dienen, die so angeschlossen und gesteuert sind, daß sie die Impedanzen bzw. Widerstandseinrichtungen bei Motorbetrieb kurzschließen. Ggf. können die Thyristoren auch so gesteuert werden, daß sie den Effektivwert der Impedanzen beim Bremsen steuern, um das Bremsmoment zu beeinflussen und so eine gewünschte Bremskennlinie oder einen gewünschten Verzögerungswert einzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der
Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Schaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 2 ein die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 veranschaulichendes Vektordiagramm;

Fig. 3 eine Kurvenschar zur Veranschaulichung des erfindungsgemäß erzielbaren Motor- und Bremsbetriebs;

Fig. 4 schematisch ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 schematisch ein Schaltbild einer etwas abgewandelten Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 4.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung zur Regelung eines allgemein mit 10 bezeichneten Induktionsmotors. Der Induktionsmotor 10 kann ein Mehrphasenmotor mit jedem geeigneten oder herkömmlichen Aufbau sein, der hier mit dreiphasigen Primärwicklungen 11 und einem Käfigläufer 12 wiedergegeben ist. Der Induktionsmotor 10 soll bei veränderlicher Drehzahl betrieben werden und wird daher von einem WR 13 veränderlicher Frequenz gespeist, der seinerseits an einer Gleichspannungsquelle oder einer sonstigen geeigneten Quelle liegt. Für den Fall eines Zugantriebs würde der WR üblicherweise über eine dritte Schiene oder einen sonstigen Leiter, beispielsweise eine Oberleitung, mit Gleichstrom gespeist, wenngleich der WR allgemein von jeder geeigneten Quelle gespeist werden kann. Der WR 13 kann jede geeignete Bauart aufweisen und ist auch nicht im einzelnen wiedergegeben worden, da er keinen unmittelbaren Bestandteil der vorlie-

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genden Erfindung bildet. Er kann in jeder bekannten oder gewünschten Weise gesteuert werden, um eine Ausgangsspannung veränderlicher Frequenz und veränderlicher Amplitude an die dreiphasigen Primärwicklungen 11 des Induktionsmotors 10 abzugeben. Die Drehzahl und das Drehmoment des Motors lassen sich so regeln, um die gewünschten Motorkennlinien einzustellen.

Für den Zugantrieb und bestimmte weitere Anwendungsfälle, bei denen der Motor mit veränderlicher Drehzahl arbeiten soll, muß der Motor im Bremsbetrieb arbeiten, d. h. sich als Generator antreiben lassen können, um ein Bremsmoment zum Bremsen oder Verzögern des Triebwagens oder einer sonstigen Last zu erzeugen. Das vom Induktionsmotor 10 erzeugte Drehmoment ist eine Funktion der an die Primärwicklungen 11 angelegten Spannung, die - wie zuvor erwähnt zur Erzielung des gewünschten Bremsmoments bei höheren Drehzahlen höher als die für Motorbetrieb erforderliche Maximalspannung sein muß.

Erfindungsgemäß wird eine erhöhte Spannung bei Bremsbetrieb erhalten, ohne daß der WR 13 eine höhere Spannung als für Motorbetrieb erforderlich liefern müßte. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird dies durch drei Widerstände 14 verwirklicht, die in Reihe mit den Dreiphasen-Primärwicklungen 11 geschaltet und über den Nullpunkt 15 untereinander verbunden sind. Da die Widerstände 14 nur bei Bremsbetrieb benötigt werden, werden sie bei Motorbetrieb aus der Schaltung herausgenommen, was vorzugsweise mittels Thyristoren 16 erfolgt, die in der angedeuteten Weise parallel zu den Widerständen 14 geschaltet sind. Wie ersichtlich, werden die Wider-

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stände 14, wenn bei Motorbetrieb fortlaufend Zündsignale an die Thyristoren 16 abgegeben werden, so daß diese leitend bleiben, kurzgeschlossen, und die Primärwicklungen 11 bilden eine herkömmliche Sternschaltung. Für jede Phase kann ein einzelner Transistor 16 verwendet werden. Um jedoch geradzahlige Harmonische zu eliminieren und eine bessere Regelung zu erhalten, ist vorzugsweise für jede Phase parallel zu den Thyristoren 16 noch ein zweiter Thyristor 17 mit entgegengesetzter Polarität parallelgeschaltet. Für Bremsbetrieb werden die Thyristoren 16 entweder fortlaufend oder für bestimmte Abschnitte jeder Halbwelle nichtleitend gemacht, und die Widerstände 14 werden dann in dem- Schaltungsaufbau in Reihe mit den Primärwicklungen geschaltet.

Die Auswirkung dieser Schaltkreis-Ausgestaltung veranschaulicht das Vektordiagramm der Fig. 2, das die Zuordnung von Spannung und Strom einer einzelnen Phase bei Betrieb des Induktionsmotors 10 als Generator verdeutlicht, wenn die Thyristoren 16 und 17 nichtleitend sind. Wenn der Motor durch den Triebwagen oder eine andere Last als Induktionsgenerator angetrieben wird, so sucht der Motorstrom der Spannung um einen Winkel von annähernd 180° nachzueilen. Dieser Strom erzeugt gewissermaßen einen negativen Spannungsabfall, d. h. einen SpannungsZuwachs, der sich der zugeführten Spannung vektoriell addiert und somit für eine Erhöhung der Spannung an den Primärwicklungen sorgt. In dem Vektordiagramm der Fig. 2 ist der Strom durch den Vektor I wiedergegeben, während die zugeführte Spannung, d. h. die vom Umsetzer gelieferte Spannung, durch den Vektor V₃. wiedergegeben ist. Der Spannungsabfall an einem Widerstand 14 ist durch den Vektor IR wiedergegeben, während der

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Blindspannungsabfall aufgrund der Induktivität der Primärwicklung 11 durch den Vektor IX wiedergegeben ist. Diese Spannungsabfälle addieren sich einander sowie der zugeführten Spannung V₁ vektoriell, so daß sich an den Primärwicklungen die resultierende Spannung V_M einstellt. Da der Strom, wie zuvor erwähnt, der resultierenden Spannung V um nahezu 180 nacheilt, ergänzen die Spannungsabfälle in dem Schaltungsaufbau und die zugeführte Spannung einander so, daß es zu einem beträchtlichen Anstieg der Spannung an den Motorwicklungen kommt. Auf diese Weise wird eine erhöhte Spannung geschaffen, um das Bremsmoment beim Bremsbetrieb zu erhöhen, ohne daß deshalb die vom WR gelieferte Spannung über die für Motorbetrieb benötigte Spannung erhöht werden müßte.

Die Wirksamkeit dieses Aufbaus wird weiter durch die Kurven der Pig 3. veranschaulicht, die Drehzahl-/Drehmomentkurven für eine typische Ausführung der Erfindung sind. Die Kurve A gibt die Drehzahl- /Drehmomentcharakteristik der Maschine bei Motorbetrieb wieder, während die Kurve B die Drehzahl-/Drehmomentcharakteristik für Bremsbetrieb wiedergibt. Die Kurve C repräsentiert die zugeführte Spannung, d. h. die vom WR an die Maschine gelieferte Spannung. Wie ersichtlich, nimmt für Motorbetrieb die zugeführte Spannung linear mit der ansteigenden Drehzahl zu, um ein konstantes Drehmoment beizubehalten, bis die maximal verfügbare Spannung erreicht wird. Danach wird die Spannung konstantgehalten, und das Drehmoment nimmt in der mit der Kurve A angedeuteten Weise ab, so daß der Motor in diesem Drehzahlbereich mit annäherend konstanter Leistung arbeitet. Für Motorbetrieb reicht dies völlig aus, da bei diesen höheren Drehzahlen weniger Beschleunigungsvermögen als im

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niedrigeren Teil des Drehzahlbereichs erforderlich ist. Für Bremsbetrieb sollte das Bremsmoment jedoch über einen möglichst großen Bereich konstantgehalten werden können und dabei nicht geringer als das maximale Motormoment sein, um die notwendige Bremswirkung und den notwendigen Verzögerungswert zu erhalten und den Bremswert bzw. Verzögerungswert über einen möglichst weiten Drehzahlbereich steuern und konstanthalten zu können. Die Kurve B der Fig. 3 zeigt die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung in dieser Beziehung, und man erkennt, daß das Bremsmoment über nahezu den ganzen Drehzahlbereich konstant und das gleiche wie das maximale Motordrehmoment bleibt und erst bei sehr hohen Drehzahlen abfällt. Dieses Ergebnis wird ohne Erhöhen der zugeführten Spannung über die für Motorbetrieb erforderliche Maximalspannung, wie sie mit der Kurve C veranschaulicht ist, erzielt. Wenn keine Möglichkeit besteht, die Motorwicklungsspannung zu erhöhen, kann eine Drehzahl-ZDrehmomentkurve entsprechend der Kurve B beim Bremsen nur durch weiteres lineares Erhöhen der zugeführten Spannung erhalten werden. Ein Extrapolieren des ansteigenden Teils der Kurve C zeigt, daß dies ein Spannungsniveau von mehr als dem Zweifachen der für Motorbetrieb benötigten Maximalspannung erfordern würde. Eine solche Erhöhung der vom WR 13 erhältlichen Maximalspannung würde zu einem sehr großen und teuren WR führen, der sich in der Praxis für den Einsatz im Rahmen eines Zugantriebs nicht als wirtschaftlich erweisen würde. Die vorliegende Erfindung macht es demgegenüber möglich, die gewünschte Bremscharakteristik auf einfache und relativ billige Weise zu erhalten, ohne die Größe oder die Kosten des WR über die für Motorbetrieb erforderlichen Werte zu erhöhen.

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Die Thyristoren 16 und 17 können in jeder gewünschten Weise gesteuert werden, wobei jedoch die Steuerschaltung für diese Thyristoren nicht im einzelnen gezeigt worden ist, da es sich dabei um einen unmittelbaren Bestandteil der Erfindung handelt. Wie jedoch mit Fig. 1 schematisch angedeutet, können die Thyristoren durch
Stromsignale gesteuert werden, die vom WR-Ausgang abgeleitet und
einem Bremsfreigabekreis 20 zugeführt werden,,der außerdem mit
Signalen von der WR-Zündreferenz 21 gespeist wird. Der Bremsfreigabekreis 2O ermittelt anhand dieser Signale, ob der Induktionsmotor 10 im Brems- oder aber im Motorbetrieb arbeitet, um dann
die Zündwinkelsteuerung 22 entsprechend zu beeinflussen. Die Zündwinkelsteuerung erhält Signale von der WR-Zündreferenz 21, außerdem von einer WR-Frequenz-Signalquelle 23 und liefert Zündsignale über die Leiter 24 an die Thyristoren 16 bzw. die Leiter 25 an die Thyristoren 17. Wenn die Thyristoren 17 nicht verwendet werden,
werden die Leiter 25 natürlich weggelassen. Die. Zündwinkelsteuerung 22 gibt die notwendigen Signale für die Zündung der Thyristoren ab, um diese bei Motorbetrieb leitend zu halten, andererseits bei Bremsbetrieb nichtleitend werden zu lassen. Sofern gewünscht, kann eine Phasenwinkelsteuerung vorgesehen sein, um die Thyristoren zum richtigen Zeitpunkt in jeder Halbperiode zu zünden und so den effektiven Widerstandswert der Widerstände zu steuern und damit das gewünschte Bremsmoment zu erhalten.

Die Steuerung bzw. Regelung arbeitet daher so, daß die Widerstände bei Hotorbetrieb aus der Schaltung herausgenommen werden und somit der Induktionsmotor 10 als normaler Induktionsmotor mit sternförmig geschalteten Primärwicklungen laufen kann. Wenn gebremst werden

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soll, erfaßt der Bremsfreigabekreis 20 diesen Zustand und steuert die Zündung der Thyristoren 16 und 17 entsprechend. Bei den niedrigeren Drehzahlen kann es sein, daß der durch die Widerstände 14 hervorgerufene Spannungsanstieg nicht benötigt wird, wie das anhand der Kurven B und C in Fig. 3 ersichtlich ist, und wenn die Drehzahl in diesem niedrigeren Bereich liegt, können die Thyristoren leitend gehalten werden, um die Widerstände für die Schaltung unwirksam zu machen. Bei den höheren Drehzahlen oder wenn höhere Bremsmomente erforderlich sind, werden die Thyristoren nichtleitend gemacht, um die Widerstände in die Schaltung einzufügen, wobei die Thyristoren auch in der oben angegebenen Weise gesteuert werden können, um den effektiven Widerstandswert zu ändern und damit das gewünschte Bremsmoment zu erhalten.

Bei der Ausführung der Erfindung nach Fig. 1, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird der Induktionsmotor 10 in einer teils rückgewinnenden (Nutz-), teils dynamischen Bremsbetriebsart betrieben, um ein Bremsmoment zu erhalten. Einige Leistung wird über den WR an die Gleichspannungsquelle zurückgeliefert, während die restliche Energie in den Widerständen 14 als Wärme abgeleitet wird. Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung, bei der die Bremsenergie vollständig zurückgewonnen und an die Gleichstromquelle zurückgeliefert wird. Bei dieser Ausführungsform sind der Induktionsmotor 10 und seine zugehörigen Primärwicklungen 11 in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben ausgebildet, und ebenso erfolgt ihre Versorgung mit einer Spannung veränderlicher Frequenz und veränderlicher Amplitude vom WR 13. Jedoch sind bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Dreiphäsen-

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Primärwicklungen 11 des Induktionsmotors 10 jeweils an die Primärwicklungen von Transformatoren 30 angeschlossen, die sternförmig mit einem Nullpunkt 31 geschaltet sind. Wie zuvor sind Paare entgegengesetzt gepolter"Thyristoren 16 und 17 angeschlossen, die bei Motorbetrieb wirksam werden. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 30 sind ebenfalls sternförmig mit einem Nullpunkt 32 geschaltet, und ihre Ausgänge speisen eine dreiphasige Gleichrichterbrücke 33. Der Ausgang der Gleichrichterbrücke 33 ist über Leiter 34 an die Gleichstromquelle angeschlossen.

Man erkennt, daß der Aufbau aus den Transformatoren 30 und der Gleichrichterbrücke 33, über den Leistung an die Gleichstromquelle zurückgeführt wird, einen Widerstandslastkreis darstellt, der mit den Motorwicklungen in Reihe geschaltet ist und im wesentlichen die gleiche Wirkung wie die Widerstände 14 der Fig. 1 hat. Es wird somit an den Primärwicklungen 11 in der gleichen Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Spannungsanstieg erzeugt, so daß das erforderliche Bremsmoment in der gleichen Weise erhalten wird. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 hat jedoch den Vorzug, daß im wesentlichen die gesamte Bremsenergie zurückgewonnen und an die Speiseleitung zurückgeführt wird, anstelle wie in Verbindung mit Fig. 1 teilweise vernichtet zu werden. Wenn die Thyristoren 16 und 17 eingesetzt werden, können sie in der gleichen Weise wie oben beschrieben gesteuert werden, um die Transformatoren bei Motorbetrieb kurzzuschließen, so daß die Primärwicklungen 11 bei Motorbetrieb einfach sternförmig miteinander verbunden sind. Das Bremsmoment kann gewünschtenfalls durch Phasenwinkel steuerung der Thyristoren gesteuert werden, wobei der

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Betrieb und die Arbeitsweise im wesentlichen die gleichen sind, wie zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind herkömmliche Zweiwicklungs-Transformatoren 30 gezeigt. Es ist naturgemäß möglich, diese Transformatoren durch Spartransformatoren zu ersetzen, um die gewünschten Spannungsverhältnisse mit etwas niedrigeren Kosten einstellen zu können. Ein solcher Schaltungsaufbau läßt sich in einigen Fällen weiter dadurch vereinfachen, daß die Transformatoren ganz herausgenommen werden. D. h., wenn das übersetzungsverhältnis der Transformatoren 1 : 1 gemacht werden kann, so wird der Transformator selbst überflüssig, so daß man zu dem Schaltungsaufbau nach Fig. 5 gelangen kann, bei dem die Gleichrichterbrücke 33 unmittelbar an die Primär- oder Statorwicklungen 11 angeschlossen ist. Die Thyristoren 16 und 17 sind in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben angeschlossen und gesteuert. Bei diesem Schaltungsaufbau wird eine Zwischenphasenreaktanz mit Wicklungen 35 benötigt, die jeweils in Reihe mit den Gleichstrom-Leitern 34 und miteinander dadurch gekoppelt sind, daß sie auf einen gemeinsamen Kern 36 aufgewickelt sind. Das ist notwendig, um Welligkeitskomponenten der Spannung zu unterdrücken, die zwischen den Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke 33 und der Gleichspannungsquelle auftreten. Wie ersichtlich, wirken jedoch auch in diesem Fall die Gleichrichterbrücke 33 und der Versorgungskreis wirksam als Widerstandslast in Reihenschaltung mit den Primäroder Statorwicklungen, so daß in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben ein Spannungsanstieg erzeugt wird.

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Erfindungsgemäß wird damit eine verbesserte Motorschaltung zur Verfügung gestellt, um ein erhöhtes Bremsmoment bei Bremsbetrieb eines Käfiganker-Induktionsmotors zu erhalten, wobei dieses erhöhte Drehmoment gewonnen wird, ohne daß die von der Energiequelle zugeführte Spannung irgendeiner Erhöhung bedürfte. Das auf diese Weie erhaltene Bremsmoment läßt sich bequem durch die Steuerung der Zündung der kurzschließenden Thyristoren "bestimmen, die in jeder gewünschten Weise verwirklicht werden kann. Es wird eine verhältnismäßig einfache und sehr wirksame Einrichtung geschaffen, um die gewünschten Bremsmomente zu erhalten und bei bestimmten der beschriebenen Ausführungsbeispiele Nutzbremsbetrieb zu ermöglichen, um so die Bremsenergie zurückgewinnen zu können. Es versteht sich auch, daß trotz der Tatsache, daß die Erfindung in Verbindung mit Induktionsmotoren erläutert wurde, ihre Anwendung grundsätzlich auch für andere Motortypen, beispielsweise Synchronmotoren möglich ist.

Patentansprüche:

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Claims

P atentansprüche :

Drehzahlveränderliche elektrische Antriebseinrichtung mit Nutzbremsmoglichkext, gekennzeichnet durch einen elektrischen Induktionsmotor (10) mit Mehrphasen-Primärwicklungen (11), die durch eine Energiequelle veränderlicher Frequenz zum Betrieb des Induktionsmotors mit veränderlicher Drehzahl im Motorbetrieb oder im Nutzbremsbetrieb gespeist sind und an die eine Mehrzahl Impedanzen zum Anheben einer vom Motor während seines Nutzbremsbetriebs abgegebenen Nutzbremsspannung zur Rückkopplung von Energie an die Energiequelle jeweils einzeln in Reihe anschaltbar sind, sowie durch eine Schalteinrichtung zur Abtrennung der Impedanzen von den zugehörigen Wicklungen bei Motorbetrieb und zum Anschluß der Impedanzen an die zugehörigen Wicklungen bei Nutzbremsbetrieb.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Impedanzen von Widerständen gebildet sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Änderung des effektiven Widerstandswerts der Widerstände (14) bei Nutzbremsbetrieb.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle ein an eine Gleichstromquelle angeschlossener WR(13) ist.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung parallel zu den Wider-

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ständen (14) geschaltete Halbleiterschalter zum Kurzschließen der Widerstände bei Motorbetrieb aufweist.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung des Leitfähigkeitszustandes der Schalteinrichtung und damit zur Steuerung des effektiven Widerstands der Widerstände bei Nutzbremsbetrieb.
6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1,3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen einen an die Primärwicklungen angeschlossenen Gleichrichter sowie einen an die Gleichrichter angeschlossenen Gleichstromlastkreis aufweisen.
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Mehrphasen-Primärwicklungen die Phasenzahl drei haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl Impedanzen an die entsprechenden Phasen der Mehrphasen-Primärwicklungen angeschlossene Primärwicklungen von drei sternförmig geschalteten Transformatoren (30) aufweisen, deren Sekundärwicklungen an eine zur Rücklieferung von Energie an die Gleichstrom-Energiequelle eingeschaltete Dreiphasen-Gleichrichterbrücke (33) angeschlossen sind.
8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung parallel zu den Primärwicklungen geschaltete Halbleiterschalter zum Kurzschließen der

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Primärwicklungen bei Motorbetrieb aufweist.
9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder Primärwicklung zwei Halbleiterschalter antiparallel geschaltet sind.
10. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, wobei die Phasenzahl der Mehrphasen-Primärwicklungen drei ist, dadurch gekennzeichnet, daß drei an die entsprechenden Phasen der mehrphasigen Primärwicklungen angeschlossene sternförmig geschaltete Widerstände (14) vorgesehen sind.
11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschalter in drei Gruppen vorgesehen sind, von denen jede jeweils zwei antiparallel geschaltete Halbleiterschalter enthält.

KN/hs 5

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