DE3044238C2

DE3044238C2 - Schalteinrichtung für Gleichstrombremsung von Asynchronmotoren

Info

Publication number: DE3044238C2
Application number: DE19803044238
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(grad.) 4788 Warstein Scholz; Wilfried Ing.(grad.) 4770 Soest Vollmar
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1985-11-14
Also published as: DE3044238A1

Description

\ μι £ C
200 Ω <

500 Ω

Ansprechspannung des Varistors V » 800 V,

Ck = Kapazität des Kondensators K, Rw = Widerstandswert des Widerstandes W.

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung mit einem Bclricbsschalter mit Arbeitskontaklen zum Ein- und Ausschalten des Antriebsstromes in einem Antriebsstronikreis eines Asynchronmotors, mit einem mindestens einen Arbeitskontakt des Betriebsschalters überbrückenden, auf den Asynchronmotor wirkenden, einphasigen Nebenstromkreis, in welchem ein gesteuerter Kinweggleichnehter mil Hrcmsthyrislor und Freilaufdiode liegen, und mit mindestens je einem Ruhekontakt des Betriebsschalters, die den Hin- und den Rückschalter des Nebenstromkreises mit zwei Motoran

schlüssen verbinden.

Eine derartige Schalteinrichtung ist aus der DE-OS 23 19 317 bekannt Der Nebenstromkreis besteht aus einem gesteuerten Einweggleichrichter mit Freilauf, über den eine oder zwei Motorwicklungen gespeist werden. Der Einweggleichrichter und die Freilaufdiode bilden zusammen mit der Induktivität der Motorwicklungen des Asynchronmotors einen Gleichstromkreis, der als Bremsstromkreis fungiert Als Betriebsschüter

to wird ein Luftschutz verwendet

Bei der bekannten Schalteinrichtung ist zusätzlich ein Bremsschütz im Bremsstromkreis vorgesehen. Es sind Maßnahmen getroffen, die einen Kurzschluß des Betriebsnetzes über Lichtbogen ausschließen. Die Ver-Wendung eines Bremsschützes ist jedoch aufwendig und erfordert die erwähnten Sicherungsmaßnahmen zur Vermeidung eines Lichtbogens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung verfügbar zu machen, bei der kein Bremsschütz mehr erforderlich ist und ein Umschalten von Bremsbetrieb auf Motorbetrieb ermöglicht werden soll, wobei auch in sehr kurzen Schaltpausen ein Kurzschluß über einen stehengebliebenen Lichtbogen vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Hin- und Rückleiter des Nebenstromkreises je einen Arbeitskontakt«-jes Betriebsschalters überbrükken und daß der den Bremsthyristor enthaltende Leiter zwei in Reihe geschaltete Ruhekontakte aufweist von denen einer mit einer Parallelschaltung eines Kondensators, eines Widerstandes und eines Varistors beschaltet ist

Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Wesen der Erfindung soll anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbcispiclc näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Schalteinrichtung mit einem Hilfsstromkreis und

F i g. 2 verschiedene Schaltungsvarianten des Nebenstromkreises einer Schalteinrichtung nach F i g. 1.

Die Schalteinrichtung nach F i g. 1 enthält einen Dreiphasen-Antriebsstromkreis für einen Asynchronmotor A, in welchem Stromkreis die drei Ständerwicklungen wr, Ws, Wt über einen obligatorischen Hauptschalter H an ein Drehstromnetz /?57*anschließbar ist. Zwischen H und A liegt ein elektromechanisch betätigter Betriebsschalter B mit drei Ein-Schaltgliedern 5,6,7 in den drei Phasenleitern zum Ein-Aus-Schalten des Antriebsso stromes.

Die Schalteinrichtung nach F i g. 1 enthält des weiteren einen die Ein-Schaltglieder 6 und 7 von B umgehenden Nebenstromkreises aus zwei Leitern L'_s und L't, wobei L's das Ein-Schaltglied 6 überbrückt und L't das Einschaltbild 7 überbrückt. Der Nebenstromkreis enthält eine steuerbare Einweggleichrichterschaltung mit einem Thyristor Th im Leiter L'_s und einer Freilaufdiode D. In der Leitung L'_s liegen zwischen dem Thyristor und den Ständerwicklungen des Asynchronmotors A hintereinander zwei Ruhekontakte 1 und 2 des Betriebsschalters, und in der Leitung LVliegt ein dritter Ruhekontakt 3. Über den stromleitenden Thyristor Th führt der Nebenstromkreis einen den Motor bremsenden Gleichstrom, der mittels Th veränderbar und schaltbar ist.

bs F.iner von den zwei Ruhekontakten in /.',. nämlich der Ruhekontakt 2 ist mit einer Parallelschaltung eines Kondensators K von z. B. 2 μΡ, eines ohmschen Widerstandes W von 470 Ω und eines spannungsabhängigen

Widerstandes (Varistor V) mit einem Widerstandswert, der bei einer am Varistor anliegenden Spannung, die kleiner als etwa 800 V ist, mehr als 5 kOhm beträgt und oberhalb von 800 V beträchtlich niedriger als der Widerstandswert von W wird, d. k, daß die Ansprechspg. des Varistors bei etwa 800 V Hegt

An sich bekannte Beschallungen von Kontaktstrekken enthalten im Unterschied zu den hier angewandten, Stromkreiselrnienten wie K und W sowie auch Dioden, keinen Varistor.

Der beschriebenen Schaltenrichtung ist ein Hilfsstromkreis h zwischen dem Phasenleiter Ls der Phase 5 und dem Mittelpunktsleiter Mp des Drehstromnetzes zugeordnet, in dem eine Erregerspule Sp für die elektromagnetische Betätigung des Betriebsschaliers B, ein geschlossener Tasterschalter TO und ein geöffneter Tasterschalter TS in Reihe liegen. Diesem (TS) liegt ein Selbsthaltekontakt SK des Betriebsschalters parallel. Ein weiterer vierter Ruhekontakt 4 des Betriebsschalters B ist vorhanden, welcher gleichzeitig mit den Ruhekontakten i, 2,3 schaltbar ist und mit welchem Steuersignale an den Thyristor Th ein- und abgeschaiet werden.

Unter Verwendung des Hilfsstromkreises wird die Einschaltung des Antriebsstromes für den Asynchronmotor A oder die Einschaltung des Bremsstromes jeweils durch Betätigung des Tasterschalters 75 bzw. TO bewirkt und es wird sichergestellt, daß sich bei diesen Schaltvorgängen die Schließzeiten der Ein-Schaltglieder von B einerseits und der vier Ruhekontakte andererseits nicht überlappen. Zum Umschalten von Antreibern zum Bremsen des Motors A wird TO vorübergehend offengetastet, bis in h der Selbsthaltekontakt SK abfällt und infolgedessen die Schaltglieder von B geöffnet sind. Die vier Ruhekontakte 1 bis 4 werden antivalent bezüglich der Schaltglieder 5 bis 7 von B geschaltet und werden verzögert nach dem Schalten dieser Schaltglieder geschlossen.

Es ist auch sichergestellt, daß während des Bremsvorgangs auf Antreiben des Motors umgeschaltet werden kann. Diese Umschaltung wird durch eine vorübergehende Schließbetätigung des Tasterschalters TS bewirkt, wodurch mittels des dabei eingeschdteten Erregerstromes zuerst die Kontakte 1 bis 4 geöffnet und dann die Ein-Schaltglieder 5 bis 7 geschlossen werden. Bei schnellen Durchreißen des Betriebsschalters von Hand kann wie bei Luftschützen zwischen dem öffner und Schließen eine etwa 10 ms lange Schaltpause entstehen. Währenddessen können sich Schaltlichtbögen bei den geöffneten Ruhekontakten bilden, so daß es nach den Schließzeitpunkten der Ein-Schaltglieder 6 und 7 zu einem Kurzschluß der Netzphasen 5 und T über die Leiter L 5 und L V des Nebenstromkreises kommen kann.

In dem erwähnten Fall, daß die Schaltpause zwischen dem öffnen der Ruhekontakte 1 bis 3 und dem Schiießen der Schaltglieder 6 und 7 von B relativ kurz ist, werden bei der beschriebenen Schalteinrichtung durch die erfindungsgemäßen Merkmale des Nebenstromkreises Kurzschlüsse aber vermieden. Diesbezüglich sind zwei Unterfälle zu unterscheiden, nämlich eo

a) nach dem Öffnungszeitpunkt der Ruhekontakte ist Th noch stromführend,

b) nach dem Öffnungszeitpunkt der Ruhekontakte ist die Freilaufdiode D stromführend.

Im Fall a) kommutieit beim Schließen des Schaltgliedes 7 der Bremsstrom vom Leiter LV und dem Thyristor Th auf den Phasenleiter Lr- Dadurch wird der Lichtbogen bei 1 und 2 momentan gelöscht, so daß kein Kurzschluß eintreten kann. Im Fall b) kann ein Kurzschluß über die Schaltlichtbögen bei 1 und 2 und über D entstehen, sobald das Schaltglied 7 geschlossen ist Deshalb muß ein Schaltlichtbogen abgebaut sein, bevor 7 schließt. Erreicht wird diese durch die Beschallung (nur) eines der Ruhekontakte I oder 2 mit der oben beschriebenen Parallelschaltung K, W. V, die eine schnelle Lichtbogenlöschung bewirkt

Die in der Wicklungsinduktivität des Asynchronmotors A gespeicherte magnetische Energie wird durch die Lichtbogen über den Kontakten 1, 2 und 3 aber überwiegend in der Beschattung (V, K, W) abgebaut Dabei ist die Kombination einer relativ kleinen Kapazität Ck, die sich auf höhere Spannungswerte als der Scheitelwert der Netzspannung auflädt, mit einem Varistor V vorteilhaft Der Varistor V begrenzt die Aufladung des Kondensators K auf seine Ansprechspannung, beispielsweise bei 380 V Netzspannung w/ 800 V. Sobald die magnetische Energie abgebaut ist, verlöschen die Lichtbögen über den Kontakten 1, 2 und 3. Eine Umladung der elektrischen Energie von K wieder auf die Motorwicklungsinduktivität wird durch die Diode D verhindert Der Kondensator K entlädt sich über den Widerstand W. Kontakt 1 trennt die Leitung L V auf, so daß ein Stromfluß über die Beschaltungselemente (K, W) und die Freilaufdiode D verhindert wird. Durch die Beschaltung eines der Ruhekontakte (1, 2) sind Schaltglieder mit kurzen Schaltzeiten einsetzbar, so beispielsweise zum Betrieb eines 5-kW-Asynchronmotors, schnelle Schalter (auch Luftschütze) mit Schaltpausen von ungefähr 1 ms.

Weitere Anwendungen der Erfindung sind mit handbetätigten Betriebsschaitern denkbar, bei denen die Schaltpauser, relativ lang sind, beispielsweise ICC ms. Auch in diesen Fällen können sich Schaltlichtbögen bei den Ruhekontakten bilden, jedoch klimmt es- wegen der langen Schaltpause nicht zu Kurzschlüssen in den Netzphasen. Die Schaltglieder von B sind wie in Fig. 1 durch die stromführenden Leiter i/des Nebenstromkreises überbrückt Eine Beschallung eines der Ruhekontakte in L's und LV erübrigt sich in diesen Fällen, wenn die Brenndauer der Lichtbogen nicht unerwünscht lang ist

Es sind Anwendungen der Erfindung ferner mit Varianten des Nebenstromkreisanschlusses denkbar, bei denen die Ein-Schaltglieder des Betriebsschalters durch den Nebenstromkreis nicht, wie in F i g. 1 gezeigt, überbrückt sind, sondern durch die zwei Leiter umgangen sind oder durch nur einen Leiter des Nebenstromkreises umgangen und durch den zweiten Leiter überbrückt rind '5. F i g. 2a bis 2d, in denen die wesentlichen Merkmale dieser Varianten dargestellt sind). Zum Beispiel ist nach F i g. 2a dureii den Leiter LVdes Nebeiistromkreises das Schaltglied 7 von B über den Mittelpunktleiter Mp eines Drehstromnetzes RST umgehbar, während durch den zweiten Leiter L's das Schaltglied 6 (direkt) überbrückbar ist

Nach F i g, 2b ist durch den Leiter LVdas Schaltglied 7 über Mp umgehbar, wobei der Ruhekontr.kt 3 in L'_s hinter der Verzweigung zur Diode liegt.

Nach F i g. 2c ist durch LV das Schaltglied 7 überbrückbar, und der zweite Leiter L's verbindet über den Ruhekontakt 3 den Mp-Leiter des Netzes mit dem Sternpunkt der Motorwicklungen für die Zuleitung des Bremsstromes und die Rückleitung des Freilaufstromes zum Motor.

Nach F i g. 2d schließlich sind die Schaltglieder 6 und
von B durch die zwei Leiter des Nebenstromkreises
über einen an die korrespondierenden Netzphasen S
und Tangeschlossenen Trenntransformator Tr der Einweggleichrichterschahung (Th, D) umgehbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung mit einem Betriebsschalter mit Arbeitskontakten zum Ein- und Aasschalten des Antriebsstromes in einem Antriebsstromkreis eines Asynchronmotors, mit einem mindestens einen Arbeitskontakt des Betriebsschalters fiberbrückenden, auf den Asynchronmotor wirkenden, einphasigen Nebenstromkreis, in welchem ein gesteuerter Einweggleichrichter mit Bremsthyristor und Freilaufdiode liegen, und mit mindestens je einem Ruhekontakt des Betriebsschalters, die den Hin- und den Rückleiter des Nebenstromkreises mit zwei Motoranschlüssen verbinden,

dadurch gekennzeichnet, daß Hin- und Rückleiter des Nebenstromkreises je einen Arbeitskontakt des Betriebsschalters überbrücken und daß der den Bremsthyristor (Th) enthaltende Leiter (L'r) zwei in Reihe geschaltete Ruhekontakte (1, 2) aufweist von deticn einer mit einer Parallelschaltung eines Kondensators (K), eines Widerstands (W) und eines Varistors (V) beschaltet ist

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet daß der Betriebsschalter (B) einen vierten Ruhekontakt (4) aufweist, mit welchem Steuersignale für den Bremsthyristor (Th) ein- und abgeschaltet werden.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 mit einem mit Hilfe einer Erregerspule elektromagnetisch betätigbaren Betrtebsschalter,

dadurch gekennzeichnet daß in einem Hilfsstromkreis (h) die Erregerspuk· (Sp), --in Tasterschalter (To) und ein weiterer Tastschalter (TS) mit parallelgeschaltetem Selbsthaltkontakt (SK.- in Reihenschaltung angeordnet sind. '

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreiselemente Kondensator (K), Widerstand (W) und Varistor (V) der Parallelschaltung, mit welcher der erste (1) oder der zweite Ruhekontakt (2) beschaltet ist in Abhängigkeit von der Leistung des Asynchronmotors bemessen sind und deren Größe in den nachstehenden Bereichen liegt: