<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung zum Reversieren von Drehstrommotoren In der Technik der elektrischen Antriebe mit Hilfe von Asynchronmotoren besteht oft die Aufgabe, dass die Drehrichtung der Motoren schnell hintereinander umgekehrt werden soll. Ein bekanntes Verfahren zur Umkehrung der Drehrichtung besteht darin, dass die Drehfeldrichtung des Anschlusses an den Motor jeweils mit Hilfe von Schützen umgekehrt wird. Diese Anordnung wird in grossem Umfang praktisch benutzt.
Sie hat den Nachteil, dass bei häufiger Drehrichtungsum- kehr oder auch beim häufigen Ein- und Ausschalten der Motoren ( Tippen ) die Lebensdauer der verwendeten Schalter infolge von Lichtbogenbildung in unangenehmer Weise begrenzt ist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, mit Hilfe von Starkstromdioden, wie Germanium- oder Siliziumdioden, die parallel zu mechanischen Schaltstrecken gelegt sind, bei Wechsel- oder bei Drehstrom die Ausbildung von Schaltentladungen zu verhindern oder zumindest zu verringern. Diese Wirkung der Dioden beruht darauf, dass an den Schaltstrecken immer dann kein Lichtbogen auftritt, wenn sie in derjenigen Stromhalbwelle geöffnet werden, während welcher die parallelliegende Diode stromdurchlässig ist.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Rever- sieren von Drehstrommotoren mit Hilfe von Schaltstrecken, welche die Drehfeldrichtung umkehren. Erfindungsgemäss sind in Reihe mit den Schaltstrecken Hilfsschaltstrecken angeordnet, wobei die zusammengehörigen Phasen zwischen den Schaltstrecken und den Hilfsschaltstrecken miteinander fest verbunden sind, und sind die Hilfsschaltstrecken durch Starkstromdioden überbrückt, welche die Schaltentladungen an den Schaltstrecken vermindern oder verhindern. In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Beispiel für die Erfindung dargestellt. u, v, w ist ein Drehstromsystem, von dem der Asynchronmotor gespeist wird.
Die Phase w ist mit dem Asynchronmotor M fest verbunden, die Phasen u und v des Drehstromnetzes werden in der gezeichneten Weise über insgesamt acht Schaltstrecken mit den beiden übrigen Phasen des Asynchronmotors verbunden, und zwar ergibt sich an den Klemmen des Asynchronmotors beim Schliessen der Schalter S, und S1' ein rechtsläufiges Drehfeld, beim Schliessen der Schalter S2 und S2 ein linksläufiges; entsprechend ändert sich die Drehrichtung des Motors. Das Leitungsstück 1 ist über die Leitung 3 fest mit dem Leitungsstück 2 verbunden, das Leitungsstück 4 über die Leitung 6 fest mit dem Leitungsstück 5.
Parallel zu den beiden Schaltstrecken des Schalters Si liegen Starkstromdioden 7 und B. Bei der gezeichneten Anordnung liegen diese Dioden gleichzeitig parallel zu den Schaltstrecken des Schalters S,'. Durch in Fig. 1 nicht gezeichnete Verriegelungsschalter wird dafür gesorgt, dass, wenn einer der beiden Schalter S,. oder S,' oder diese beiden Schalter geschlossen sind, die Schalter S2 und S2 auf jeden Fall offen sind. Das gleiche gilt auch umgekehrt. Dadurch werden Kurzschlüsse verhindert.
Wie man sieht, kommt die Anordnung nach der Erfindung mit nur zwei Dioden aus, was besonders bei grösseren Leistungen, bei denen jede der Dioden 7 und 8 aus parallel- bzw. in Reihe geschalteten Einzeldioden besteht, von Bedeutung ist. Wenn die Schaltstrecken S1, Si , S2 und S2 nicht synchron zur Wechselspannung bzw. zum Wechselstrom geschaltet werden, so tritt durch die Starkstromdioden keine vollständige Vermeidung von Lichtbögen auf, sondern nur etwa bei jedem zweiten Schaltvorgang arbeiten die Schalter lichtbogenfrei;
ausserdem wird aber durch die Wirkung der Dioden die Löschfähigkeit der Schaltstrecken wesentlich erhöht, da sie jeweils eine Entionisierungszeit von der Grössenordnung einer Halbwelle zur Verfü- gung stellen. Infolgedessen können verhältnismässig einfache Schütze verwendet werden, beispielsweise Schütze ohne Löschkammern. Wenn die Schütze syn-
<Desc/Clms Page number 2>
chron schalten, kann man lichtbogenfreies Schalten erreichen.
Dazu kann man beispielsweise S,' und S2 etwa eine Halbwelle früher ausschalten als S,, und S2 und den Ausschaltzeitpunkt von S,' und SZ in die Zeitspanne legen, in der die Ströme beider Phasen beide für die Dioden durchlässig sind. In ähnlicher Weise kann man auch lichtbogenfrei einschalten.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Erfindung, bei dem die mechanischen Schaltstrecken synchron zur Wechselspannung betätigt werden, und zwar mit Hilfe von zwei Nockenschrittschaltwerken, die durch schnell anlaufende Synchronmotoren 9 und 10 bei jedem Schaltvorgang kurzzeitig angetrieben werden. 11 und 12 sind Kondensatoren einer Hilfsphase 13 und 14 Betätigungsschalter, 15 und 16 Verriege- lungsschalter, welche verhindern, dass die Kontakte beider Schrittschaltwerke gleichzeitig geschlossen werden können. 17 und 18 sind Vorgelege. 19, 20, 21 und 22 bzw. 19', 20', 21' und 22' sind Doppelnocken auf den synchron betätigten Wellen, welche die Barüberliegenden Kontakte 23, 24, 25 und 26 bzw.
23', 24', 25' und 26' synchron zur Wechselspannung bzw. zum Wechselstrom zu derartigen Zeitpunkten ein- und ausschalten, dass in Zusammenwirkung mit den Dioden 7 und 8 keine Lichtbogenentladungen an den Schaltstrecken auftreten. Dazu ist es erforderlich, die Schaltzeitpunkte der jeweils vier Schaltstrecken in bestimmter Weise gegeneinander zu versetzen, und zwar sowohl die Einschaltzeitpunkte als auch die Aussehaltzeit- punkte, was mit Hilfe einer Einstellung der Doppelnocken auf den synchron umlaufenden Wellen erfolgen kann.
Die Anordnung der Fig. 2 eignet sich für extrem schnelle Schaltfolgen, beispielsweise 10 Schaltungen pro Sekunde, wie sie benötigt werden, wenn Asyn- chronmotoren in ihrer Tourenzahl nach dem Prinzip des Zweipunktreglers geregelt werden sollen. Statt der in der Zeichnung dargestellten zweipoligen Unterbrechung der Drehstromzuleitungen kann die Unterbrechung auch dreipolig erfolgen, es können auch statt zwei Dioden drei Dioden, nämlich in jeder der drei Phasen eine, verwendet werden.
Wie man aus Fig. 1 erkennt, könnte man einen der Schalter Si bzw. Sz einsparen, da diese Schalter parallel zueinander liegen und jeweils eine Verbindung der Phasen u und v mit den Leitungsstücken 3 und 6 herstellen. Von dieser Möglichkeit wurde in den Fig. 1 und 2 der Übersicht halber kein Gebrauch gemacht. Man kann die beschriebene Anordnung kombinieren mit einer Polumschaltung des Asynchronmotors, indem man beispielsweise bei geöffneten Schaltern S1, Si , S2 und S2 am Motor die Polumschaltung spannungslos ausführt.
Man kann die Anordnung bei Schleifringläufern auch kombinieren mit stufenweisem Schalten von Anlasswiderständen, wobei die dazu benötigten Schalter ebenfalls zur Verminderung der Lichtbogenbildung durch Dioden überbrückt werden können.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, mit geringem Aufwand an Dioden und Schaltstrecken infolge des lichtbogenarmen oder lichtbogenfreien Arbeitens der Schaltstrecken Drehstrommotoren beliebiger Leistung sehr oft und in sehr schneller Folge zum Zwecke der Drehrichtungsumkehr oder der Drehzahlreglung oder des Einstellens bestimmter Höhenlagen bei Kränen, Aufzügen usw. zu schalten.
<Desc / Clms Page number 1>
Arrangement for reversing three-phase motors In the technology of electrical drives with the aid of asynchronous motors, the task is often that the direction of rotation of the motors should be reversed quickly one after the other. A well-known method for reversing the direction of rotation consists in reversing the direction of the rotating field of the connection to the motor with the help of contactors. This arrangement is practically used widely.
It has the disadvantage that if the direction of rotation is frequently reversed or if the motors are switched on and off frequently (tapping), the service life of the switches used is uncomfortably limited as a result of arcing.
It has already been proposed to prevent or at least reduce the formation of switching discharges in alternating or three-phase currents with the aid of high-voltage diodes, such as germanium or silicon diodes, which are placed in parallel with mechanical switching paths. This effect of the diodes is based on the fact that no arcing occurs at the switching paths when they are opened in the current half-wave during which the parallel diode is current-permeable.
The invention relates to an arrangement for reversing three-phase motors with the aid of switching paths which reverse the direction of the rotating field. According to the invention, auxiliary switching paths are arranged in series with the switching paths, the associated phases between the switching paths and the auxiliary switching paths being permanently connected to one another, and the auxiliary switching paths are bridged by high-voltage diodes which reduce or prevent the switching discharges at the switching paths. In Fig. 1 of the drawing, an example of the invention is shown. u, v, w is a three-phase system from which the asynchronous motor is fed.
The phase w is firmly connected to the asynchronous motor M, the phases u and v of the three-phase network are connected to the two remaining phases of the asynchronous motor over a total of eight switching paths, namely when the switch S is closed at the terminals of the asynchronous motor , and S1 'a clockwise rotating field, when the switches S2 and S2 are closed, a counterclockwise rotating field; the direction of rotation of the motor changes accordingly. The line section 1 is firmly connected to the line section 2 via the line 3, and the line section 4 is firmly connected to the line section 5 via the line 6.
Power diodes 7 and B are parallel to the two switching paths of switch Si. In the arrangement shown, these diodes are simultaneously parallel to the switching paths of switch S, '. By locking switch, not shown in Fig. 1, it is ensured that when one of the two switches S ,. or S, 'or these two switches are closed, switches S2 and S2 are open in any case. The same applies vice versa. This prevents short circuits.
As can be seen, the arrangement according to the invention manages with only two diodes, which is particularly important in the case of higher powers, in which each of the diodes 7 and 8 consists of individual diodes connected in parallel or in series. If the switching paths S1, Si, S2 and S2 are not switched synchronously with the alternating voltage or alternating current, the heavy-current diodes do not completely avoid arcs, but only work arc-free during every second switching operation;
In addition, however, the effect of the diodes significantly increases the quenching capacity of the switching paths, since they each provide a deionization time of the order of magnitude of a half-wave. As a result, relatively simple contactors can be used, for example contactors without arcing chambers. When the shooters syn-
<Desc / Clms Page number 2>
chronologically, arc-free switching can be achieved.
For this purpose, for example, S, 'and S2 can be switched off about a half-wave earlier than S ,, and S2 and the switch-off time of S,' and SZ can be set in the time span in which the currents of both phases are both permeable to the diodes. In a similar way it is also possible to switch on without an arc.
Fig. 2 shows another embodiment of the invention, in which the mechanical switching paths are operated synchronously with the AC voltage, with the aid of two cam stepping mechanisms, which are driven briefly by fast-running synchronous motors 9 and 10 with each switching process. 11 and 12 are capacitors of an auxiliary phase 13 and 14 are actuating switches, 15 and 16 are locking switches, which prevent the contacts of both stepping mechanisms from being closed at the same time. 17 and 18 are intermediate gears. 19, 20, 21 and 22 or 19 ', 20', 21 'and 22' are double cams on the synchronously actuated shafts, which connect the contacts 23, 24, 25 and 26 or
23 ', 24', 25 'and 26' switch on and off synchronously with the alternating voltage or alternating current at such times that, in cooperation with the diodes 7 and 8, no arc discharges occur at the switching paths. To do this, it is necessary to offset the switching times of the four switching sections against each other in a certain way, namely both the switch-on times and the switch-off times, which can be done with the help of setting the double cams on the synchronously rotating shafts.
The arrangement of FIG. 2 is suitable for extremely fast switching sequences, for example 10 switching operations per second, as required when asynchronous motors are to be controlled in their number of revolutions according to the principle of the two-point controller. Instead of the two-pole interruption of the three-phase supply lines shown in the drawing, the interruption can also be three-pole; instead of two diodes, three diodes, namely one in each of the three phases, can also be used.
As can be seen from FIG. 1, one of the switches Si or Sz could be saved, since these switches are parallel to one another and each establish a connection of the phases u and v to the line sections 3 and 6. For the sake of clarity, no use was made of this possibility in FIGS. 1 and 2. The described arrangement can be combined with pole-changing of the asynchronous motor, for example by carrying out pole-changing without voltage on the motor with switches S1, Si, S2 and S2 open.
The arrangement in slip ring rotors can also be combined with step-by-step switching of starting resistors, whereby the switches required for this can also be bridged by diodes to reduce the formation of arcing.
The invention makes it possible to use three-phase motors of any power very often and in very quick succession for the purpose of reversing the direction of rotation or regulating the speed or setting certain heights in cranes, elevators, etc. to switch.