DE3631298A1 - Reversible pole three-phase motor for underground operation, especially a squirrel-cage rotor motor - Google Patents

Abstract

In the case of a reversible pole three-phase motor for underground operation, especially a squirrel-cage rotor motor having two three-phase stator windings which are connected to each alternating current phase of the driving three-phase current by means of in each case one electrically controlled switching device, remotely controllable, electromagnetic switching devices being provided for DC isolation of the wires of the motor supply lead carrying the alternating currents of each phase, it is provided according to the invention that thyristors (20 to 29) are used as electrically controlled switching devices of the two stator windings (12, 17). These thyristors (20 to 29) are installed in the motor housing (2) together with their controller (30, 31). A motor supply lead (5) having three single-phase alternating-current wires (I1 to I3) is also provided, which wires are connected by means of the remotely controllable, electromagnetic switches (contactor) (16 to 18) to the single-phase alternating currents (L1 to L3) of the driving three-phase current (15) and, in the motor housing (5), are connected by means of a wire (I1) to in each case one stator terminal (20, 21) of a stator winding, and by means of the two other wires (I2, I3) to in each case two stator terminals (22 to 25), which are provided with a thyristor (26 to 29), of each stator winding (Figure 2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen polumschaltbaren Drehstrommotor des Untertagebetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a pole-changing Three-phase motor according to underground operation the preamble of claim 1.

Diese elektrischen Maschinen dienen zur Energievermittlung in den meisten Antrieben vorzugs­ weise stationärer Untertagemaschinen, worunter auch rückbare Ausrüstungen, wie Hobel- und Schräm­ anlagen mit ihren Förderern und umsetzbare Maschinen verstanden werden, die als Förder­ bänder oder Gewinnungsmaschinen im Abbau oder im Vortrieb Verwendung finden. Insbesondere betrifft die Erfindung Käfigläufermotoren, die hauptsächlich wegen ihres einfachen und robusten Läuferaufbaus sowie ihrer kommutatorlosen Schaltung den Schleifringläufermotoren vorgezogen werden. Die Käfigläufermotoren sind für den Untertage­ betrieb besonders geeignet, in dem mit zündfähigen Gasgemischen gerechnet werden muß. Das gilt im besonderen Maße für den Steinkohlenbergbau. Hierbei ist es wesentlich, daß die Motorzuleitung, welche mit besonders isolierten und meistens mit Schutzleitern versehenen Kabeln bewerkstelligt wird und den Motor mit der stationären, jedoch dem Abbau nachgeführten Leitung des antreibenden Wechselstromes verbindet, spannungslos geschaltet werden kann, was eine galvanische Trennung voraussetzt. These electrical machines are used for Power transmission preferred in most drives wise stationary underground machines, including what removable equipment such as planers and cutters plants with their sponsors and feasible Machines are understood to be conveyors tapes or mining machines in mining or used in tunneling. In particular The invention relates to squirrel cage motors which mainly because of their simple and robust Rotor structure and its commutatorless circuit are preferred to slip ring motors. The squirrel cage motors are for the underground operation particularly suitable in the with ignitable Gas mixtures must be expected. That applies in special dimensions for hard coal mining. It is essential that the motor cable, which with particularly isolated and mostly with Protective conductors provided cables will and the engine with the stationary, however after the dismantling of the driving line AC connects, switched off can be what a galvanic isolation assumes.  

Im Untertagebetrieb werden polumschaltbare Motoren verwendet, bei denen die eine dreifasige Ständerwicklung als Langsamlauf und die andere dreifasige Ständerwicklung als Schnellauf des Motors Verwendung findet. Auf diese Weise lassen sich motorseitig eine z.B. zum Anfahren eines Förderers mit niedriger Drehzahl dienende Geschwindigkeit und eine weitere, für den Dauer­ betrieb vorgesehene, mit höherer Drehzahl arbeitende Motorgeschwindigkeit verwirklichen. Die im allge­ meinen in Antrieben der bezeichneten Maschinen nötigen Getriebe und Kupplungen lassen sich damit vereinfachen. Beispielsweise können dadurch kompliziert aufgebaute und schwer zu automati­ sierende Schaltgetriebe überflüssig werden. Häufig ist es notwendig, mindestens aber erwünscht, den Umlauf des Läufers in beiden Drehrichtungen schalten zu können. Das soll in wenigstens einer, in der Regel aber in beiden Drehzahlstufen möglich sein. Z.B. benötigt man den Rückwärtslauf eines bewegli­ chen Förderorgans mit geringer Motordrehzahl, um Fördergurte oder Kettenbänder zusammenzufahren. Reversierbare Maschinen, z.B. Hobelanlagen, erfor­ dern dagegen in beiden Drehrichtungen beide Dreh­ zahlstufen. Die Erfindung ist anwendbar auf diese polumschaltbaren Motoren.In underground operation, pole-changing devices become Motors used in which the three-phase Stator winding as slow speed and the other three-phase stator winding as high-speed Motors is used. Let it this way on the motor side e.g. to start a Low speed conveyor serving Speed and another, for the duration intended operation, operating at higher speed Realize engine speed. The in general mean in drives of the designated machines necessary gears and clutches can be used simplify. For example complicated and difficult to automate manual transmissions become superfluous. Often it is necessary, but at least desirable, that Switch the rotor in both directions of rotation to be able to. That should be in at least one, in the But usually be possible in both speed levels. E.g. you need the reverse run of a moveable Chen conveyor with low engine speed to Move conveyor belts or chain belts together. Reversible machines, e.g. Planing systems, requ on the other hand, both rotations in both directions payment levels. The invention is applicable to them pole-changing motors.

Die Erfindung geht von einer bekannten Bauart polumschaltbarer Drehstrommotoren des Untertage­ betriebes aus. Hierbei ist jede der beiden dreifasigen Ständerwicklungen über eine eigene Motorzuleitungen an die elektrisch gesteuerten Schaltorgane angeschlossen. Diese Schaltorgane sind als sogenannte Schütze, sind also als elektromagnetische Leistungsschalter ausgebildet, welche infolge der völligen galvanischen Trennung zwischen Steuer- und Kontaktkreis das erforderliche Spannungslosschalten der Motorzuleitungen ermög­ lichen.The invention is based on a known type pole-changing three-phase motors of the underground operating out. Here is each of the two three-phase stator windings over its own Motor supply lines to the electrically controlled  Switching devices connected. These switching devices are as so-called shooters, so are as electromagnetic circuit breakers designed, which due to the complete galvanic isolation the necessary between control and contact circuit Disconnection of the motor supply lines is possible lichen.

Es ist jedoch einerseits nachteilig, daß die Leistungsschalter aufgrund ihrer durch die sechs Ständerklemmen vorgegebenen Anzahl einen erhebli­ chen Platzbedarf haben, der Untertage nur schwer zur Verfügung gestellt werden kann. Die Gehäuse müssen aufgrund der jeweils vorgeschriebenen Schutzart auch in der Regel sehr schwer ausgeführt werden, was bei der großen Anzahl von elektro­ magnetischen Schaltern zu erheblichen Gesamt­ gewichten einer derartigen Schaltanlage führt. Nachteilig ist ferner auch der durch diese erhebliche Anzahl hervorgerufene bauartbedingte Verschleiß der elektromagnetischen Schaltelemente, sowie der hierauf beruhende hohe Installationsaufwand.On the one hand, it is disadvantageous that the Breakers due to their through the six Stand clamps predetermined number of times need space, difficult underground can be made available. The housing must be based on the respectively prescribed Degree of protection is usually very difficult become what with the large number of electro magnetic switches to considerable overall weights of such a switchgear leads. Another disadvantage is that it is considerable Number of design-related wear caused by the electromagnetic switching elements, as well as the one thereon based high installation effort.

Darüberhinaus ist es nachteilig, daß jeder pol­ umschaltbare Drehstrommotor zwei Motorleitungen benötigt. Diese Leitungen sind nicht nur kost­ spielig, sie sind auch schwer unterzubringen und sicher zu verlegen, insbesondere wenn es sich um Schleppkabel handelt, welche ein Hobel- oder Förderbandantrieb hinter sich herzieht. Insbeson­ dere leidet hierdurch die Betriebssicherheit eines solchen polumschaltbaren Drehstrommotors.In addition, it is disadvantageous that each pol switchable three-phase motor two motor cables needed. These lines are not only expensive playful, they are also difficult to accommodate and  safe to lay, especially when it comes to Trailing cable, which is a planer or Conveyor belt drive pulls behind. In particular the operational safety thereby suffers of such a pole-changing three-phase motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen polumschaltbaren Drehstrommotor des Untertage­ betriebes zu schaffen, welcher bei reduziertem Gewicht einen verminderten Platzbedarf und eine größere Betriebssicherheit aufweist, dessen Zuleitung jedoch spannungsfrei schaltbar ist.The invention has for its object a pole-changing three-phase motor of the underground to create operations, which with reduced Weight a reduced space requirement and one has greater operational reliability, the However, the supply line can be switched voltage-free.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Zweck­ mäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, this object is achieved with the Features of claim 1 solved. Purpose are moderate embodiments of the invention Subject of the subclaims.

Der neue Motor schaltet beide Ständerwicklungen mit Thyristoren, welche einschließlich ihrer Gate-Steuerungen in bzw. an das Motorgehäuse angebaut sind und aus einer gemeinsamen Motor­ leitung mit den Wechselströmen des antreibenden Drehstromes beaufschlagt werden. Dadurch ist es möglich, fernbetätigbare, elektromagnetische Schaltorgane nur noch in dieser Motorleitung zu deren galvanischer Trennung vorzusehen. Infolgedessen reduziert sich sowohl die Anzahl der Schütze, wie auch die der Motorleitungen auf die Hälfte. Ermöglicht wird das durch die erfin­ dungsgemäße Schaltung, bei der sich im Motor­ gehäuse die Fasen verzweigen, so daß über die Gate-Steuerung der Thyristoren die Ständerklemmen der einen oder der anderen Ständerwicklung geschaltet werden können.The new motor switches both stator windings with thyristors, including their Gate controls in or on the motor housing are grown and from a common motor line with the alternating currents of the driving Three-phase current. That’s it possible, remote controlled, electromagnetic Switching devices only in this motor cable to provide for their electrical isolation. As a result, both the number is reduced the contactor as well as that of the motor cables the half. This is made possible by the inventor  circuit according to the invention, in which is in the engine branch the chamfers so that over the Gate control of the thyristors the stator terminals one or the other stator winding can be switched.

Die Erfindung hat den für den Einsatz polumschalt­ barer Drehstrommotoren unter Tage wesentlichen Vorteil, daß die externen, d.h. die außerhalb des Motorgehäuses angeordneten Installationen in ihrem Umfang wesentlich reduziert sind. Das verlangt weniger Platz für die Schaltanlage, reduziert deren Gewicht und vermeidet Schwierig­ keiten, die mit mehreren parallelen Kabeln als Motorzuleitungen verbunden sind. Infolgedessen werden Verschleiß und Installationskosten gemindert. Darüberhinaus hat die Erfindung die Vorteile der Thyristoren gegenüber elektromagnetischen Schaltern. Mit diesen Stromventilen lassen sich in der erfin­ dungsgemäßen Schaltung in beiden Ständerwicklungen Drehzahlregelungen des Motors über die Gate- Steuerungen der Thyristoren ermöglichen.The invention has the pole changing for use stable three-phase motors underground Advantage that the external, i.e. the outside of the motor housing arranged installations are significantly reduced in scope. The requires less space for the switchgear, reduces their weight and avoids difficult with multiple parallel cables Motor leads are connected. Consequently wear and installation costs are reduced. In addition, the invention has the advantages of Thyristors versus electromagnetic switches. With these flow valves in the invent circuit according to the invention in both stator windings Speed control of the motor via the gate Enable control of the thyristors.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Patent­ anspruches 2 läßt sich der Forderung nach Dreh­ richtungsänderung in dem neuen Motor Rechnung tragen. Preferably and with the features of the patent Claim 2 can be the demand for rotation Change of direction in the new engine bill wear.  

In den Zeichnungen ist die Erfindung wiedergegeben. Es zeigenThe invention is shown in the drawings. Show it

Fig. 1 links in Seitenansicht und rechts in Stirnansicht einen Käfigläufermotor des Untertagebetriebes gemäß der Erfindung, Fig. 1, left side view and right in front view of a squirrel cage induction motor of the downhole operation according to the invention,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei nur die Schaltung wiedergegeben ist, Fig. 2 shows a first embodiment of the invention, wherein only the circuit is shown,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 2 entsprechender Darstellung und Fig. 3 shows a second embodiment of the invention in Fig. 2 corresponding representation and

Fig. 4 ein Schaltbild der Ausführungsform nach Fig. 3. Fig. 4 is a circuit diagram of the embodiment of FIG. 3.

Der in Fig. 1 wiedergegebene, allgemein mit (1) bezeichnete Käfigläufermotor hat ein zylindrisches Motorgehäuse (2) mit einem Flanschring (3) und einem Zuleitungskasten (4) für eine Motorzuleitung (5) mit einem flexiblen, außen isolierten Kabel. Der Käfigläufer (6) ist mit seiner Welle (7) bei (8) aus dem Gehäuse herausgeführt.The cage rotor motor shown in FIG. 1, generally designated ( 1 ), has a cylindrical motor housing ( 2 ) with a flange ring ( 3 ) and a supply box ( 4 ) for a motor supply line ( 5 ) with a flexible, externally insulated cable. The cage rotor ( 6 ) is led out of the housing with its shaft ( 7 ) at ( 8 ).

An bzw. in dem Gehäuse (2) ist hinter dem Kasten (4) eine nur schematisch wiedergegebene Schaltung (9) untergebracht. Die Teile dieser Schaltung sind in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linienführung gekennzeichnet, während sie in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.On or in the housing ( 2 ) behind the box ( 4 ) is a schematically represented circuit ( 9 ). The parts of this circuit are identified in FIG. 2 by a dash-dotted line, while it is indicated in FIG. 3 by a dashed line.

Das Kabel (5) verbindet die Schaltung (9) mit einem Schaltgerät (10), welches insbesondere aus den Darstellungen der Fig. 2 und 3 hervor­ geht.The cable ( 5 ) connects the circuit ( 9 ) to a switching device ( 10 ), which is shown in particular in the representations of FIGS. 2 and 3.

Gemäß der Darstellung der Fig. 2 handelt es sich um einen polumschaltbaren Motor mit zwei dreifasigen Ständerwicklungen (12 bzw. 14). Die drei Wechselströme des antreibenden Drehstromes (15) sind mit (L 1, L 2 und L 3) bezeichnet. Je ein Schütz (16 bis 18) des Motorsteuergerätes (10) ermöglicht eine galvanische Trennung der drei die Wechselströme führenden Andern (I 1 bis I 3). Die Fernbedienung der Schütze (16 bis 18) ist bei (19) angedeutet.According to the illustration of FIG. 2 is a two-speed motor with two dreifasigen stator windings (12 and 14). The three alternating currents of the driving three-phase current ( 15 ) are denoted by (L 1 , L 2 and L 3 ). One contactor ( 16 to 18 ) each of the motor control unit ( 10 ) enables electrical isolation of the three others carrying the alternating currents ( I 1 to I 3 ). The remote control of the contactors ( 16 to 18 ) is indicated at ( 19 ).

Von den insgesamt sechs Motorklemmen sind im Schaltbild nach Fig. 2 die Motorklemmen (20 und 21) der Ständerwicklungen (12 und 14) mit der Fase (L 1) dauernd verbunden. Jede der beiden weiteren Ständerklemmen (22, 23) der Ständer­ wicklung (12, 14 bzw. 24, 25) ist über je einen Thyristor (26 bis 29) an je eine Verzweigung der Adern (I 2 und I 3 bzw. L 2 bzw. L 3) des antreibenden Drehstromes angeschlossen. Die Gate-Steuerungen (30 und 31) sind über eine Steuerleitung (32) fernschaltbar.Of the total of six motor terminals, the motor terminals ( 20 and 21 ) of the stator windings ( 12 and 14 ) are permanently connected to the chamfer ( L 1 ) in the circuit diagram according to FIG. 2. Each of the two further stator terminals (22, 23) of the stator winding (12, 14 or 24, 25) via in each case a thyristor (26 to 29) to a respective branching of the veins (I 2 and I 3, and L 2 or L 3 ) of the driving three-phase current. The gate controls ( 30 and 31 ) can be switched remotely via a control line ( 32 ).

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 3 ergibt, sind dort für jede der beiden mit (W 1 und W 2) bezeichneten dreifasigen Ständerwicklungen vier Thyristoren (A 1 bis A 4 bzw. B 1 bis B 4) vorgese­ hen; die Gate-Steuerung dieser Thyristoren ist abgebrochen dargestellt. In der Darstellung der Fig. 3 ist die Ständerwicklung des Langsamganges (W 1) mit ihren drei Ständerklemmen bei (A 1 bis A 3) wiedergegeben. Die Ständerwicklung (B 2) des Schnellganges hat ebenfalls drei Ständerklemmen (B 1 bis B 3). Jede Ständerklemme hat eine Stromverzweigung, in die jeweils ein Thyristor eingebaut ist.As can be seen from the illustration in FIG. 3, four thyristors ( A 1 to A 4 and B 1 to B 4 ) are provided for each of the two (W 1 and W 2 ) three-phase stator windings; the gate control of these thyristors is shown broken off. In the illustration of Fig. 3, the stator winding of the slow gear is reproduced (W 1) with its three stator terminals at (A 1 to A 3). The stator winding ( B 2 ) of the overdrive also has three stator terminals ( B 1 to B 3 ). Each stator terminal has a current branch, in each of which a thyristor is installed.

Bei Einschaltung des Langsamganges ist dem­ entsprechend die dreifasige Ständerwicklung (W 1) eingeschaltet. Wird ein Rechtslauf verlangt, so zündet die Steuerung die Gates der Thyristoren (A 1 und A 4), wodurch die Ströme (IA 1, IA 4 und IA 3) fließen können. Für eine Drehrichtungs­ umkehr (Linkslauf) werden dementsprechend die Thyristoren (A 2 und A 3) gezündet, so daß die Ströme (IA 2, IA 3 und I 3) fließen.When the slow gear is switched on, the three-phase stator winding ( W 1 ) is switched on accordingly. If a clockwise rotation is required, the control unit ignites the gates of the thyristors ( A 1 and A 4 ), as a result of which the currents (IA 1 , IA 4 and IA 3 ) can flow. For a reversal of direction of rotation (counterclockwise rotation), the thyristors ( A 2 and A 3 ) are ignited accordingly, so that the currents (IA 2 , IA 3 and I 3 ) flow.

Wird der Schnellgang eingeschaltet, so wird die mit (B) bezeichnete Thyristorgruppe von der Steuerung gezündet. Entsprechend der verlangten Drehrichtung werden entweder die Thyristoren (B 4 und B 1) oder die Thyristoren (B 2 und B 3) leitend.If the overdrive is switched on, the thyristor group labeled (B) is ignited by the control. Depending on the required direction of rotation, either the thyristors ( B 4 and B 1 ) or the thyristors ( B 2 and B 3 ) become conductive.

Wie dargestellt, sind die bezeichneten Thyristoren in Antiparallelschaltung vorhanden und können sowohl positive als auch negative Halbwellen­ ströme leiten.As shown, the designated thyristors are in anti-parallel connection and can both positive and negative half waves conduct currents.

Wird die Faseneintrittssteuerung der Thyristoren gesteuert, ist eine Drehzahlregelung möglich, die neben dem Ein- und Umschalten des Motors gegeben ist.Becomes the phase entry control of the thyristors controlled, a speed control is possible, the in addition to switching the motor on and off is.

Claims (3)

1. Polumschaltbarer Drehstrommotor des Untertagebetriebes, insbesondere Käfigläufermotor mit zwei dreifasigen Ständerwicklungen, welche an jeden Wechselstrom des antreibenden Drehstromes mit je einem elektrisch gesteuerten Schaltorgan angeschlossen sind, wobei fern­ betätigbare, elektromagnetische Schaltorgane zur galvanischen Trennung der die Wechsel­ ströme führenden Adern der Motorzuleitung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß als elektrisch gesteuerte Schaltorgane der beiden Ständerwicklungen (12, 17) Thyristoren (20 bis 29) dienen, welche zusammen mit ihrer Steuerung (30, 31) in das Motorgehäuse (2) eingebaut sind, und
daß eine Motorzuleitung (5) mit drei Wechselstromadern (I 1 bis I 3) vorgesehen ist, die mit den fernbetätigbaren, elektromagneti­ schen Schaltern (Schütz) (16 bis 18) an die Wechselströme (L 1 bis L 3) des antreibenden Drehstromes (15) angeschlossen sind und im Motorgehäuse (5) mit einer Ader (I 1) an je eine Ständerklemme (20, 21) einer Ständer­ wicklung und mit den beiden anderen Adern (I 2, I 3) an je zwei mit einem Thyristor (26 bis 29) versehene Ständerklemmen (22 bis 25) jeder Ständerwicklung angeschlossen sind. 1. pole-changing three-phase motor of underground operation, in particular squirrel-cage motor with two three-phase stator windings, which are connected to each alternating current of the driving three-phase current, each with an electrically controlled switching element, remotely actuable electromagnetic switching elements being provided for the electrical isolation of the cores of the motor supply line carrying the alternating currents, characterized,
that serve as electrically controlled switching elements of the two stator windings ( 12 , 17 ) thyristors ( 20 to 29 ), which are installed together with their controller ( 30 , 31 ) in the motor housing ( 2 ), and
that a motor lead ( 5 ) with three AC wires ( I 1 to I 3 ) is provided, which with the remotely operable, electromagnetic switches (contactor) ( 16 to 18 ) to the AC currents ( L 1 to L 3 ) of the driving three-phase current ( 15 ) are connected and in the motor housing ( 5 ) with one wire ( I 1 ) to each stator terminal ( 20 , 21 ) of a stator winding and with the other two wires ( I 2 , I 3 ) to two each with a thyristor ( 26 to 29 ) provided stator terminals ( 22 to 25 ) of each stator winding. 2. Polumschaltbarer Drehstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thyristorgesteuerten Ständerklemmen (A 1 bis A 3; B 1 bis B 3) ein in einer Stromverzweigung angeordnetes Thyristorpaar (A 1 bis A 4; B 1 bis B 4) aufweisen und die Thyristoren anti­ parallel geschaltet sind, wobei die einer Ständerwicklung (W 1, W 2) zugeordneten Gate-Steuerungen je eines Thyristors einer Ständerklemme (A 1 bis A 3; B 1 bis B 2) zur Drehrichtungsumkehr gemeinsam schaltbar sind.2. pole-changing three-phase motor according to claim 1, characterized in that the thyristor-controlled stator terminals ( A 1 to A 3 ; B 1 to B 3 ) have a thyristor pair arranged in a current branch ( A 1 to A 4 ; B 1 to B 4 ) and the Thyristors are anti connected in parallel, the gate controls assigned to a stator winding ( W 1 , W 2 ) each having a thyristor of a stator terminal ( A 1 to A 3 ; B 1 to B 2 ) being switchable together to reverse the direction of rotation. 3. Polumschaltbarer Drehstrommotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf oder in dem Motorgehäuse die mit den Thyristoren (26 bis 29; A 1 bis A 4; B 1 bis B 4) bestückte Steuerung (9) untergebracht ist.3. pole-changing three-phase motor according to one of claims 1 or 2, characterized in that on or in the motor housing with the thyristors ( 26 to 29 ; A 1 to A 4 ; B 1 to B 4 ) equipped control ( 9 ) is housed.