Messeinrichtung für die Drehzahlbegrenzung eines Induktionsmotors
Bei Induktionsmotoren besteht in der Regel die Aufgabe, einen übersynchronen Lauf zu vermeiden.
Dies gilt insbesondere für Fördermaschinen in Schachtanlagen und ähnliche Antriebe. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Annäherung an die Synchrondrehzahl auf Grund eines Vergleichs von Läuferspannung und Läuferstrom festzustellen und über Relais oder Schütze die Drehmomentcharakteristik des Motors durch Ändern des Läuforwiderstandes so zu beeinflussen, dass ein Überschreiten der Synchrondrehzahl verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für die Drehzahlbegrenzung, die mit einfachen Mitteln ein Signal liefert, sobald die Drehzahl entweder bis auf einen bestimmten einstellbaren Wert an die Synchrondrehzahl herangekommen ist oder diese geringfügig überschreitet. Sie ist gekennzeichnet durch ein Undgatter, das während der Überlappungszeit polaritätsgleicher Halbwellen zweier Läuferphasenströme ein Signal an ein Zeitglied liefert, das ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Überlappungszeit einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Die polaritätsgleichen Halbwellen können zunächst in Rechteckimpulse umgewandelt werden. Das Ausgangssignal des Zeitgliedes meldet die Annäherung an die Synchrondrehzahl. Um die beiden Drehrichtungen des Motors voneinander zu unterscheiden, kann man das Ausgangssignal des Zeitgliedes zwei Gedächtnisschaltungen zuführen, deren Löscheingänge an je einen Eingang des Undgatters angeschlossen sind. Auf diese Weise kann man auch statt der Annäherung an die Synchrondrehzahl ein geringfügiges Überschreiten feststellen. Es ist dann nur erforderlich, die Gedächtnis schaltungen über Hilfskontakte an den Umkehrschützen zu verriegeln, um ein fehlerhaftes Ansprechen der Einrichtung bei der Gegenstrombremsung auszuschliessen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sowie Zeitdiagramme schematisch dargestellt sind.
In Fig. 1 ist mit 1 der Induktionsmotor bezeichnet, der ständerseitig an ein Dreiphasennetz R, S, T angeschlossen ist, während im Läuferkreis in bekannter Weise einstellbare Widerstände 2 liegen. Zur Umkehr der Drehrichtung dienen zwei Umkehrschütze 3 und 4.
In zwei Phasen des Läuferkreises sind Stromwand ler 5 bzw. 6 angeordnet, die ein Abbild der Phasenströme einer Impulsformereinrichtung 7 bzw. 8 zuführen. Im Eingangskreis können Begrenzungs-undGlät- tungsglieder angeordnet sein, die die Amplitude des Phasenstromabbildes begrenzen und die Oberwellen aussieben.
Die Impulsformer 7 und 8 erzeugen aus jeweils polaritätsgleichen Halbwellen zweier Phasenströme Rechteckimpulse, die den beiden Eingängen eines Undgatters 9 zugeführt werden. Dieses Undgatter liefert also nur dann ein Signal, wenn sich die Halbwellen überlappen. An das Undgatter ist ein Zeitglied 10 angeschlossen, das ein Ausgangssignal für Steuerzwecke abgibt, sobald die Überlappungszeit und damit die Dauer des Ausgangssignals des Undgatters 9 einen bestimmten Wert überschreitet. Dies tritt dann ein, wenn die Schlupffrequenz im Läuferkreis durch Annäherung an die Synchrondrehzahl unter einen bestimmten kleinen Wert gesunken ist. Schreibt man beispielsweise eine minimale Schlupffrequenz von 1 Hz vor, so ergibt sich eine Halbperiodendauer von
3 1,5 sec.
Die maximale Überlappungszeit, auf die das Zeitglied eingestellt wird, beträgt dann 0,5 sec.
Wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, kann man das Ausgangssignal des Zeitgliedes zwei Speicheroder Gedächtnisschaltungen 11 und 12 zuführen, deren Löscheingänge 13 bzw. 14 an die Eingänge des Undgatters 9 angeschlossen sind. Auf diese Weise erreicht man, dass bei jeder Drehrichtung des Motors eine der beiden Gedächtnisschaltungen gesperrt ist.
An den Ausgangsklemmen 15, 16 der Gedächtnisschaltungen entstehen Signale, wenn die Drehzahl in der einen oder anderen Richtung sich der Synchrondrehzahl nähert. An die Klemmen werden die gewünschten Auswert- und Schalteinrichtungen angeschlossen.
Will man ein geringfügiges Überschreiten der Synchrondrehzahl messen, so kann man eine Verriegelung der Gedächtnisschaltungen vornehmen. Das Zeitglied kann dabei so bemessen werden, dass bei der Gegenstrombremsung kein Signal abgegeben wird.
In Fig. 1 sind Verriegelungskreise eingezeichnet, die über Hilfskontakte 17, 18 an den Umkehrschützen 3 und 4 geführt sind. Sie liegen an einer Hilfsspannung UH, die bei geschlossenen Hilfskontakten ein Signal an den Löscheingang der zugeordneten Gedächtnisschaltung liefert und sie dadurch sperrt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus den Diagrammen nach den Fig. 2 und 3, wobei das eine Diagramm für Rechtslauf, das andere für Linkslauf gezeichnet ist. In Zeile a sind die beiden Phasenströme angedeutet. Die Zeilen b und c zeigen die aus diesen Phasenströmen mit Hilfe der Impulsformer 7 und 8 gebildeten Rechteckwellen.
Die Zeile d veranschaulicht das Ausgangssignal des Undgatters 9. Übersteigt die Dauer des Ausgangssignals einen bestimmten Wert, so entsteht am Ausgang des Zeitglieders 10 ein Ausgangssignal, das in Zeile e dargestellt und zur Messung der Annäherung an die Synchrondrehzahl verwendbar ist. Dieses Ausgangssignal dauert, wenn es überhaupt entsteht, etwa 10 usec. länger als das Signal gemäss Zeile d. Es sucht die beiden Gedächtnisschaltungen 11 und 12 zu erregen.
Nun wird jedoch eine der beiden Gedächtnisschaltungen auch durch eines der Eingangssignale des Undgatters 9, das dem Löscheihgang zugeführt wird und das Ausgangssignal des Zeitgliedes überdeckt, gesperrt gehalten. Im Falle der Fig. 2 ist dies das Signal gemäss Zeile c, so dass das Ausgangssignal der zugehörigen Gedächtnisschaltung (Zeile g) gleich Null ist. Dagegen gibt die andere Gedächtnisschaltung ein Signal ab, sobald das zugehörige Eingangssignal des Undgatters (Zeile b) verschwindet. Dies ist in Zeile f veranschaulicht. Die Gedächtnisschaltung gibt so lange Signale ab, bis das entsprechende Eingangssignal am Undgatter 9 wieder erscheint, das heisst, bis der zugehörige Phasenstrom wieder positive Werte annimmt.
Die umgekehrten Verhältnisse liegen in Fig. 3 vor.
Wegen des eine Gedächtnisschaltung sperrenden Signals gemäss Zeile b bleibt der Ausgang dieser Gedächtnisschaltung spannungslos, vgl. Zeile f. Dagegen führt nun die andere Gedächtnisschaltung (Zeile g) periodisch Spannung, wenn die Drehzahl genügend nahe an die Synchrondrehzahl gekommen ist. Daraus ergibt sich die Unterscheidung der Drehrichtung.
Will man das Überschreiten der Synchrondrehzahl erfassen, so muss im untersynchronen Bereich die Ged'ächtnisschaltung, die nicht schon an sich unwirksam ist, durch die Verriegelung gesperrt gehalten werden.
Beim Durchgang durch die Synchrondrehzahl kehrt sich die Phasenfolge um; es gilt also dann beispielsweise für die Drehrichtung zunächst Fig. 2 und im übersynchronen Bereich Fig. 3. Hält man im untersynchronen Bereich über einen der Hilfskontakte die Gedächtnisschaltung mit dem Ausgangssignal gemäss Zeile f gesperrt, so entsteht erst dann ein Signal, wenn nach Überschreiten der Synchrondrehzahl die andere Gedächtnisschaltung (Zeile g) in Tätigkeit tritt.
Die Unterscheidung der Drehrichtung kann auch unabhängig von der Drehzahlbegrenzung vorteilhaft sein, beispielsweise als Messwertvorgabe für einen Drehfeldrichtungsanzeiger.