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Gleichstrombremsung von Asynchronmotoren
Es ist bekannt, Drehstrom-Asynchronmotoren dadurch abzubremsen, dass man Teile der Ständer- wicklung nach ihrem Abschalten vom Drehstromnetz bei kurzgeschlossener Läuferwicklung mit Gleich- strom speist. Wo keine geeignete Gleichstromquelle für den Bremsstrom zur Verfügung steht, wurde die- ser bisher über einen Transformator und von diesem gespeiste Trockengleichrichterelemente gewonnen.
Damit ist jedoch bekanntlich folgende Schwierigkeit verbunden : Da die Spannung an den Motorklemmen beim Abschalten vom Netz nicht sofort verschwinden kann, vielmehr mit einer bestimmten Zeitkonstante abklingt, besteht die Gefahr, dass der unmittelbar zugeschaltet Trockengleichrichter, der für die nur
Bruchteile der Motornennspannung betragende Bremsgleichspannung auszulegen ist, durchschlagen wird.
Man hat daher schon vorgeschlagen, den Trockengleichrichter erst nach einer bestimmten Zeit, in der die Spannung genügend abgeklungen ist, zuzuschalten, oder die vom Netz abgeschalteten Wicklungs- stränge zunächst unmittelbar oder über Widerstände kurzzuschliessen, dann den Kurzschluss aufzuheben und den Trockengleichrichter zuzuschalten. Durch solche Massnahmen ist der Trockengleichrichter zwar vor Überspannungen geschützt, doch wird dies mit einer Verlängerung der Bremszeit bzw. mit einer Ver- mehrung der Zahl der Kontakte und Schaltelemente erkauft. Ferner ist es auch bekannt, den Bremsgleichstrom über gesteuerte Gleichrichter zu gewinnen. So ist z.
B. in der USA-Patentschrift Nr. 2,746, 000 eine Bremsschaltung für durch die Last angetriebene Motoren von Wickel- oder Hebeeinrichtungen beschrieben, bei der der Bremsstrom Über einen Quecksilberdampfgleichrichter geliefert und über dessen Gittersteuerung in seiner Grösse abhängig vom veränderbaren Läuferwiderstand geregelt wird. In der USAPatentschrift Nr. 2,735, 055 ist gleichfalls eine Einrichtung zur Gleichstrombremsung von Asynchronmotoren beschrieben, bei der der Bremsstrom über gesteuerte Gleichrichter geliefert wird und bei der als weiteres Motiv hinzukommt, die ansonst verwendeten schweren Gleichstromschütze zu vermeiden, indem ihre Aufgabe dem gesteuerten Gleichrichter zugewiesen wird.
Darüber hinaus aber werden nach dieser Einrichtung auch das oder die sonst zum Ein- und Ausschalten des Motors vorgesehenen Drehstromschütze durch gesteuerte Gleichrichter ersetzt ; ein Ersatz, der mit betrieblichen Nachteilen verbunden ist, da zur Bremsung eines einzigen Motors vier Gleichrichtergefässe, jedes für den vollen Betriebsstrom und die Betriebsspannung, erforderlich werden, um ein einziges Drehstromschütz zu ersetzen, zu dessen Ersatz der Anreiz überdies gering ist, da Drehstromschtitze (zum Unterschied von Gleichstromschützen) ohnehin relativ betriebssicher und mit geringem Kontaktverschleiss arbeiten. Wäre der abzubremsende Motor für Umkehrbetrieb bestimmt, wären sogar acht Gefässe an Stelle zweier Drehstromschütze erforderlich.
Eine Schaltung, bei der zwei gleichzeitig zu bremsende Motoren mit Bremsstrom gespeist werden sollen, wie dies zur Erläuterung des nachstehend geschilderten Erfindungsvorschlages angenommen wird, ist auf dem in der genannten USA-Patentschrift geschilderten Weg überhaupt nicht möglich.
Ziel der Erfindung ist es, einen Weg zur Gleichstrombremsung aufzuzeigen, auf dem der Bremsstrom wie bekannt über einen gesteuerten Gleichrichter geliefert wird und der, wie gleichfalls bekannt, schwere und wenig betriebssichere Gleichstromschütze vermeidet, der aber darüber hinaus besonders einfach und daher billig und sehr betriebssicher ist.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Gleichstrombremsung schwerer Asynchronmotoren, die drehstromseitig mit grosser Schalthäufigkeit über Drehstromschütze ein-und ausgeschaltet wer-
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den und die mit von gesteuerten Gleichrichtern erzeugtem Gleichstrom gebremst werden, insbesondere die Gleichstrombremsung von Walzenanstellmotoren, wobei erfindungsgemäss der den Bremsstrom liefernde, aus dem Drehstromnetz über einen Transformator gespeiste Gleichrichter mit seiner Kathode ständig an einer Motorklemme und der Sternpunkt des Gleichrichtertransformators ständig an einer andern Klemme desselben oder an einer Klemme eines weiteren abzubremsenden Motors angeschlossen ist, wobei in letzterem Fall die jeweils nicht an die Kathode bzw.
an den Sternpunkt angeschlossenen Motorklemmen ständig miteinander verbunden sind und ferner der Einsatzzeitpunkt und die Dauer der Bremsstromspeisung durch völlige Freigabe der sonst am Sperrpotential liegenden Gitter bzw. durch den Gleichrichter voll aussteuernde Zündstiftimpulse bestimmt werden.
An Hand der Zeichnung soll der Erfindungsgedanke näher erläutert werden. Für die Zeichnung ist angenommen, dass zwei in ihrer Drehrichtung umkehrbare Asynchronmotoren durch Gleichstromspeisung aus einem gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichter gebremst werden sollen. In der Zeichnung be-
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S, S'austransformator mit einer zweiten Sekundärwicklung SW2'die in Dreieckschaltung einen Trockengleichrichter TGI speist.
Es bedeutet ferner GS einen Gitterumschalter, der in seiner einen (voll gezeichneten) Lage die Gitter des Quecksilberdampfgleichrichters über Widerstände W1 und W2 an die negative Klemme des Trockengleichrichters TGI legt und damit den Gleichrichter sperrt und in der andern (strichliert ge- zeichneten) Lage über die Widerstände W2 und Ws an das Anodenpotential und damit den Gleichrichter freigibt.
Die Wirkungsweise ist folgende : Wird beim Öffnen oder doch unmittelbar nach dem Öffnen der Schalter 51 oder S, und S2 oder S'der Gitterumschalter GS aus der voll gezeichneten Lage in die strichliert gezeichnete umgelegt, so wird hiemit die negative Gittervorspannung aufgehoben, der Gleichrichter zündet und liefert den Bremsgleichstrom für die von ihm aus gesehen über die Phase S des Netzes in
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erzeugten negativen Gittervorspannung und es vermag daher kein Gleichstrom zu fliessen.
Natürlich er- folgt die Betätigung der Schalter S, S ', S, S'im allgemeinen über Schütze und wird man über Re- laiskontakte den Schalter GS so steuern, dass er bei Öffnen der Schalter S,S',S,S'sofort im Sinne der Aufhebung der negativen Gittervorspannung schaltet und über ein Zeitrelais wieder in seine den Gleichrichter sperrende Lage gebracht wird.
Obwohl in der Zeichnung ein gittergesteuerter Quecksilberdampfgleichrichter dargestellt wurde, lässt sich der Erfindungsgedanke auch mit Hilfe von zündstiftgesteuerten Gleichrichtern (Ignitrons) oder mit Hilfe von Thyratrons verwirklichen. Der Erfindungsgedanke ist natürlich in sinngemässer Anpassung auch für die Bremsung nur eines Motors anwendbar.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemässen Schaltanordnung zur Gleichstrombremsung liegt im Ersatz des bisher erforderlichen schweren mechanischen Schalters durch ein einfaches Gitter- oder Zündstiftsteuerrelais, über das sich also auch sehr grosse Bremsströme mit hoher Schalthäufigkeit im hohen Grad betriebssicher schalten lassen, ohne den mit einer Einrichtung nach der eingangs genannten USA-Patentschrift Nr. 2, 735, 055 verbundenen Aufwand in Kauf nehmen zu müssen. Der dem Bremsgleichrichter netzseitig vorgelagerte Transformator ermöglicht eine gute Anpassung an die erforderliche Gleichstromspannung, die ja nur einen Bruchteil der Netzspannung beträgt.
Im Falle der USA-Patentschrift Nr. 2, 735, 055 muss daher die Zündverzögerung der Gleichrichtergefässe im Bremsfall sehr weit heruntergeregelt werden und die Folge davon ist, dass der Bremsgleichstrom (der ein Vielfaches des Motornennstromes beträgt) ein fast reiner, noch dazu unsymmetrischer Blindstrom ist und daher die dynamische Bremsung gemäss der genannten Patentschrift für das Netz eine höchst unerwünschte Belastung darstellt. Auch dieser betriebliche Nachteil ist bei Befolgung des erfindungsgemässen Vorschlages vermieden, da der Gleichrichter in der erfindungsgemässen Schaltung stets voll ausgesteuert arbeitet und dem Netz nur einen im Übersetzungsverhältnis des Transformators heruntergesetzten, aber symmetrischen Strom entnimmt.
Ein weiterer mit der an sich bekannten Gleichstromspeisung über einen Quecksilberdampfgleichrichter verbundener Vorteil ist der Umstand, dass ein Quecksilberdampfgleichrichter (aber auch Thyratron oder Ignitron) im allgemeinen genügend spannungsfest ist, so dass auch für die maximal zu erwartende Spannung (Netzspannung + Spannung des Gleichrichtertransformators) ein Durchschlag nicht befürchtet werden braucht und daher ein Abklingen der Klemmenspannung nicht abgewartet werden muss. Die erfindungsgemässe Schaltanordnung ermöglicht also nicht nur grössere Schalthäufigkeit sondern auch kürzere Bremszeiten und bedarf hiezu nur kleiner, schwach belasteter und daher kaum der Abnützung unterliegender Relais.
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Ein wichtiger Anwendungsfall des Erfindungsgedankens ist die Gleichstrombremsung von Walzenanstellmotoren, wobei es gilt, grosse Schwungmassen rasch und häufig abzubremsen, so dass die genannten Vorteile besonders ins Gewicht fallen.