CH410129A - Asynchronmotor mit Schleifringläufer für veränderliche Drehzahl - Google Patents

Description

      Asynchronmotor    mit     Schleifringläufer        für    veränderliche Drehzahl    Es ist bekannt, einen     Asynchronmotor    mit       Schleifringgläufer    durch veränderliche Widerstände  im Rotor in der Umdrehungszahl zu regeln. Dieses  Verfahren ist verlustbehaftet. Es ist ebenfalls bekannt,  die Läuferenergie nicht in einem Widerstand zu ver  nichten, sondern nutzbringend als mechanische oder  elektrische Leistung zurückzuführen.  



  Die Erfindung betrifft einen     Asynchronmotor    mit       Schleifringläufer    für veränderliche Drehzahl. Erfin  dungsgemäss wird der     Stator    über einen Wechsel  richter aus einer     Gleichspannungsquelle    gespeist, und  der Rotor liefert über einen Gleichrichter und eine       Tastschaltung    Energie auf die     Gleichspannungsquelle     zurück, wobei das Mass dieser     Energierücklieferung     und damit die Umdrehungszahl des Motors wenig  stens zum Teil durch die Rastschaltung gesteuert bzw.  geregelt wird.  



  Im einfachsten     Fall        erzeugt    der Wechselrichter  eine feste Frequenz und eine feste Spannung, wobei  die Frequenz     zweckmässigerweise    höher als 50 Hz  gewählt wird. Im Rotor entsteht dann je nach der  Umdrehungszahl eine Spannung variabler Frequenz,  welche über einen Gleichrichter     einer        Tastschaltung     zugeführt wird, die auf die     Gleichspannungsquelle          zurückarbeitet.    Dabei besteht die     Tastschaltung    vor  teilhaft aus einer löschbaren, gesteuerten Halbleiter  zelle,

   welche den zurückzuliefernden Gleichstrom in  Impulse zerlegt und auf diese     Weise    die Energie  rücklieferung unabhängig von den Spannungsverhält  nissen zu regeln gestattet. Bei diesem Verfahren  treten grundsätzlich keine oder nur geringe Energie  verluste auf.  



  In einer Zeichnung ist ein schematisches Aus  führungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Eine  Spannungsquelle     Uo    speist einen selbstgeführten  Wechselrichter in dreiphasiger Brückenschaltung.    Dieser     Wechselrichter    erzeugt an den     Statorklemmen     des Motors eine Drehspannung     RST.    Der Wechsel  richter besteht aus steuerbaren Halbleitertrioden 1  bis 6, die durch Stromstösse aus den gezeichneten  Kondensatoren gelöscht werden, sobald die Folge  phase zündet. Dabei dienen die Widerstände 7 bis 12  zur     Wiederaufladung    der Kondensatoren im richtigen  Sinn.

   In Reihe mit den Trioden 1 bis 6 sind Dioden  13 bis 18 geschaltet, welche den     Stromwendevor-          gang    von den     Verhältnissen    im Verbraucherkreis  unabhängig machen. Die Dioden 19 bis 24 dienen  als     Blindleistungsdioden,    d. h. sie ermöglichen es,  vorübergehend oder dauernd Leistung aus dem Motor  in die Spannungsquelle     Uo        zurückzuliefern.    Der  Rotor des Motors speist einen aus den Dioden 25  bis 30 bestehenden Gleichrichter in dreiphasiger  Brückenschaltung, welcher über eine Drossel 31 und  eine Diode 32 auf die Gleichspannung     Uo    zurück  arbeitet.

   Damit der     Rückarbeitsstrom    in beliebiger  Weise geregelt werden kann, ist eine löschbare Halb  leitertriode 33 vorgesehen, welche durch     kurzschluss-          artige    Ströme die Drossel 31 auflädt und nach ihrer  Löschung mit Hilfe des Löschkondensators 34 und  der     Löschtriode    35 den Strom der Drossel 31 über  die Diode 32 in die     Gleichspannungsquelle        Uo     drückt. Die     Wiederaufladung    des Löschkondensators  34 erfolgt in bekannter Weise durch die Diode 36  und die Drossel 37, die einen Schwingkreis bilden.

         Beaufschlagt    man die Gitter der Trioden 33 und 35  mit den Steuerimpulsen aus einem Regler, so kann  man auf diese Weise den Strom in der Diode 32 und  damit die Umdrehungszahl des Motors regeln, ohne  dass die     Rotorenergie    als Ganzes in Widerständen  verloren geht.     Zweckmässigerweise    wird je nach den  Anforderungen an den Motor der Regler von der  gewünschten Umdrehungszahl des Motors gesteuert,  wobei in bekannter Weise eine Begrenzung des      Stromes der Diode 32 eingebaut werden kann.  Erzeugt der     Wechselrichter    beispielsweise 100 Hz,  so     kann    man mit     zweipoligen    Motoren 6000     U/min     erreichen.

   Durch Regeln des Stromes im     Rotorkreis     kann diese Drehzahl bis auf Null verringert werden,  ohne dass grosse Verluste auftreten. Im Stillstand des  Motors wirkt letzterer als Transformator, dessen  Sekundärenergie über die     Tastschaltung    in die Span  nungsquelle     Uo    zurückgeleitet wird. Um bei kleinen  Umdrehungszahlen den Gleichrichter und die     Tast-          schaltung    zu entlasten, kann man die Frequenz des  Wechselrichters einstellbar machen, und zwar muss  bei Herabsetzung der Frequenz auch die Spannung  herabgesetzt werden, damit der Fluss im Motor ange  nähert konstant bleibt.

   Stattdessen kann man auch  die Spannung konstant halten und die     Statorwicklung     des Motors umschalten, beispielsweise von Dreieck  auf Stern. Letzteres würde einer Herabsetzung der  Spannung auf fast die     Hälfte    entsprechen. Wenn man  bei dem gezeichneten Wechselrichter die Dioden 13  bis 18 durch gesteuerte Trioden ersetzt, kann man  den Wechselrichter in der Spannung regelbar machen,  so dass man mit abnehmender Frequenz die Span  nung, jedenfalls in gewissen Grenzen, ebenfalls ver  ringern kann, so dass auch ohne Regelung durch die       Tastschaltung    die Umdrehungszahl des Motors ent  sprechend der geringeren Frequenz geringer wird.

    Wenn man die Frequenz des Wechselrichters über  die der augenblicklichen Umdrehungszahl des Mo  tors entsprechenden Frequenz hinaus erhöht, so lie  fert der Motor über die     Blindleistungsventile    19 bis  24 Energie in die Spannungsquelle     Uo    zurück. Will  man die Drehrichtung des Motors umkehren, so  braucht man nur die Zündfolge zweier Phasen des  Wechselrichters zu vertauschen. Natürlich kann man  statt der gezeichneten Batterie     Uo    auch eine andere       Gleichspannungsquelle    verwenden, sofern sie in der  Lage ist, nicht nur Energie abzugeben, sondern auch  Energie aufzunehmen, wie dies beispielsweise bei  einer Antiparallelschaltung, die von einem Dreh  stromnetz gespeist wird, der Fall ist.

   Da die Regelung  nach der Erfindung     verlustarm    arbeitet, ist sie auch  für grosse Antriebe brauchbar, insbesondere wird man  von der Verringerung der Grösse der     Drehstrommo-          toren    mit steigender Frequenz Gebrauch machen,  indem man als höchste     Wechselrichterfrequenz    eine  Frequenz über 50 Hz, beispielsweise 100 bis 1000 Hz,  verwendet. Man kann die Erfindung auch mit polum  schaltbaren Motoren kombinieren und auf diese Wei  se den erforderlichen Frequenzbereich bzw. Regel  bereich der     Tastschaltung    verringern.

   Statt der ge  zeichneten einfachen Löschschaltung für die Triode  33 können auch andere bekannte Löschschaltungen  verwendet werden, die Impulsfrequenzen von 1000 Hz    oder mehr zulassen, so dass die Drossel 31 einen  weitgehend konstanten Gleichstrom führt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Asynchronmotor mit Schleifringläufer für verän derliche Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator über einen Wechselrichter aus einer Gleich spannungsquelle gespeist wird und der Rotor über einen Gleichrichter und eine Tastschaltung Energie auf die Gleichspannungsquelle zurückliefert, wobei das Mass dieser Energierücklieferung und damit die Umdrehungszahl des Motors wenigstens zum Teil durch die Tastschaltung gesteuert bzw. geregelt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Asynchronmotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Tastschaltung aus einer steuerbaren Halbleitertriode mit Löschkonden- sator, Energiespeicher, z. B. einer Drossel, und Rück stromdiode besteht. 2. Asynchronmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter in der erzeugten Frequenz und Wechselspannung konstant ist und die Regelung der Energierücklieferung allein durch die Tastschaltung erfolgt.

   3. Asynchronmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des Wechselrichters fest und die Frequenz derart einstellbar ist, dass bei Umschaltungen der Statorwicklung, z. B. von Dreieck auf Stern, der Fluss im Motor angenähert konstant ist. 4. Asynchronmotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung und die Frequenz des Wechselrichters einstellbar sind, so dass der Fluss bei wechselnder Frequenz angenähert konstant ist und die Tastschal- tung nur zur zusätzlichen Steuerung der Umdrehungs zahl herangezogen wird.

   5. Asynchronmotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeich net, dass die Frequenz und gegebenenfalls die Span nung am Ausgang des Wechselrichters derart ein stellbar sind, dass sie Nutzbremsung durch über Synchronismus ermöglichen. 6. Asynchronrnotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umkehrung der Drehrichtung durch Ver tauschen der Zündfolge der Gitter des Wechsel richters erfolgt. 7. Anordnung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle eine an einem Dreh stromnetz arbeitende Antiparallelschaltung ist.