DE1272025B

DE1272025B - Arrangement for displaying the speed of an asynchronous motor, especially a rotor-fed three-phase shunt motor

Info

Publication number: DE1272025B
Application number: DE19601272025
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Harz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-04-25
Filing date: 1960-04-25
Publication date: 1968-07-04

Description

Anordnung zur Drehzahlanzeige eines Asynchronmotors, insbesondere eines läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Drehzahl anzeige eines Asynchronmotors (Hauptmotor) mit Schleifringläufer, bei der die Drehzahl auf rein elektrischem Weg gemessen werden soll und nicht mit Hilfe einer Drehzahlgebermaschine, die mit der Welle der Maschine gekuppelt ist. Es ist bereits bekannt, die Schlupfdrehzahl eines Asynchronmotors mit Schleifringläufer dadurch zu messen, daß an den Bürsten des Schleifringläufers ein Induktionsmotor angeschlossen ist, der mit einer der Schlupffrequenz entsprechenden Drehzahl umläuft. Die von einer mit diesem Induktionsmotor verbundenen Drehzahl zeigevorrichtung angegebene Schlupfdrehzahl läßt aber keine Schlüsse auf die tatsächliche Drehzahl der Asynchronmaschine zu, da diese von der Netzfrequenz abhängig ist und der gleichen Schlupfdrehzahl bei unterschiedlicher Netzfrequenz unterschiedliche tatsächliche Drehzahlwerte entsprechen.Arrangement for displaying the speed of an asynchronous motor, in particular of a rotor-fed three-phase shunt motor. The present invention relates to an arrangement for displaying the speed of an asynchronous motor (main motor) with slip ring rotor, in which the speed is to be measured purely electrically and not with With the help of a tachometer machine, which is coupled to the shaft of the machine. The slip speed of an asynchronous motor with a slip ring rotor is already known to be measured by the fact that an induction motor is attached to the brushes of the slip ring rotor is connected, which rotates at a speed corresponding to the slip frequency. The indicated by a speed pointing device associated with this induction motor However, the slip speed does not allow any conclusions to be drawn about the actual speed of the asynchronous machine because this depends on the mains frequency and the same slip speed correspond to different actual speed values for different mains frequencies.

Zur Messung der tatsächlichen Drehzahl eines Asynchronmotors war es bereits vorgeschlagen, die Drehzahlgebermaschine durch einen doppeltgespeisten Asynchronmotor mit Schleifringläufer antreiben zu lassen, dessen Ständer ein Strom mit Netzfrequenz und dessen Läufer ein Strom mit der Schlupffrequenz des Asynchronmotors, dessen Drehzahl gemessen werden soll, zugeführt wird. Dadurch ist die Drehzahl des doppeltgespeisten Asynchronmotors stets der Drehzahl des zu messenden Motors verhältnisgleich. To measure the actual speed of an asynchronous motor was it already proposed to double-fed the tachometer machine To let drive asynchronous motor with slip ring rotor, whose stator is a current with mains frequency and its rotor a current with the slip frequency of the asynchronous motor, whose speed is to be measured is supplied. This means that the speed of the double-fed asynchronous motor always in proportion to the speed of the motor to be measured.

Bei dieser Anordnung bereitet die Synchronisierung des doppeltgespeisten Asynchronmotors Schwierigkeiten.With this arrangement, the synchronization of the double-fed Asynchronous motor difficulties.

Die Erfindung geht zur Anzeige der Drehzahl eines Asynchronmotors, insbesondere eines läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors, einen anderen Weg. Bei einer Anordnung zur Drehzahlanzeige eines Asynchronmotors mit Schleifringläufer, an dessen Bürsten ein Induktionsmotor angeschlossen ist, der mit einer der Schlupffrequenz entsprechenden Drehzahl umläuft, greift gemäß der Erfindung der Induktionsmotor (Hilfsmotor) in an sich bekannter Weise an der einen Differentialwelle eines Differentialgetriebes an, und ein mit der anderen Differentialwelle gekuppelter Induktionsmotor (Hilfsmotor) liegt am Netz des Hauptmotors, so daß die dritte, der Drehzahl des Hauptmotors entsprechend umlaufende Getriebewelle (Abtriebswelle) zur Drehzahlmessung zur Verfügung steht. Von dieser Welle kann dann ein elektrischer oder mechanischer Drehzahlgeber angetrieben werden. Dadurch wird auf rein elektrische Weise, ohne daß ein zusätzlicher Drehzahlgeber direkt mit der Maschine gekuppelt werden muß, durch Erfassung der Schlupffrequenz die tatsächliche Dreh- zahl der Maschine auch bei schwankender Netzfrequenz fehlerfrei angegeben. Das freie Wellenende der Maschine steht dadurch für den Anbau von Hilfsgeräten, wie z. B. Fremdlüfter, zur Verfügung. The invention relates to the display of the speed of an asynchronous motor, in particular a rotor-fed three-phase shunt motor, another way. In the case of an arrangement for displaying the speed of an asynchronous motor with a slip ring rotor, an induction motor is connected to the brushes, which operates with one of the slip frequencies corresponding speed rotates, engages according to the invention of the induction motor (Auxiliary motor) in a manner known per se on one differential shaft of a differential gear on, and an induction motor (auxiliary motor) coupled to the other differential shaft is on the mains of the main motor, so that the third, the speed of the main motor accordingly rotating gear shaft (output shaft) is available for speed measurement. An electrical or mechanical speed sensor can then be driven by this shaft will. This works in a purely electrical way, without the need for an additional speed sensor must be coupled directly to the machine by detecting the slip frequency the actual turning number of machines error-free even with fluctuating mains frequency specified. The free shaft end of the machine stands for the attachment of auxiliary devices, such as B. external fan available.

Die Verwendung eines Differentialgetriebes in Verbindung mit Drehzahlanzeigevorrichtungen oder zum Drehzahlvergleich ist bereits bekannt. The use of a differential gear in conjunction with speed indicators or for speed comparison is already known.

So wird z. B. der Schlupf zwischen einer Synchronmaschine und dem Netz vor dem Synchronisieren der Maschine dadurch gemessen, daß ein Differentialgetriebe verwendet wird, von dem zwei Getriebewellen mit Hilfsmotoren verbunden sind, die jeweils mit der Frequenz der Synchronmaschine bzw. mit der Netzfrequenz gespeist werden. So z. B. the slip between a synchronous machine and the Mains measured before synchronizing the machine by using a differential gear is used, of which two gear shafts are connected to auxiliary motors, the each fed with the frequency of the synchronous machine or with the mains frequency will.

Bei einer weiterhin bekannten Anordnung ist ein Differentialgetriebe an die in ihrer Drehzahl zu messende Hauptmaschine gekuppelt, um mit Hilfe einer der zweiten Welle durch einen Hilfsmotor zugeführten konstanten Drehzahl die an der dritten Welle für das Drehzahlanzeigegerät zur Verfügung stehende Leistung bei kleinen Drehzahlen der Hauptmaschine zu vergrößern. Another known arrangement is a differential gear coupled to the main engine, whose speed is to be measured, in order to use a the second shaft supplied by an auxiliary motor constant speed the power available for the speed indicator on the third shaft to enlarge the main engine at low speeds.

Bei einer anderen bekannten Anordnung speisen zwei Maschinen, deren Drehzahldifferenz nicht von einer gegebenen Soll-Drehzahldifferenz abweichen soll, eine differenzbildende Induktionsmaschine, die ihrerseits mit einer Welle eines Differentialgetriebes verbunden ist. Dadurch läuft diese Welle mit der zwischen den beiden Maschinen vorhandenen Drehzahldifferenz um, während die zweite Welle des Differentialgetriebes mit der vorgegebenen Soll-Drehzahldifferenz beaufschlagt wird, so daß Abweichungen von der Soll-Drehzahldifferenz also sehr leicht festgestellt werden können. In another known arrangement, two machines feed their Speed difference should not deviate from a given target speed difference, a differential induction machine, which in turn uses a shaft of a Differential gear is connected. As a result, this wave runs with the between the speed difference between the two machines, while the second shaft of the differential gear is acted upon by the specified target speed difference is so that deviations from the target speed difference so very easily determined can be.

Keine dieser bekannten, ein Differentialgetriebe verwendenden Anordnungen gibt aber Anregungen, durch die Schaltung eines Differentialgetriebes vor ein Drehzahlanzeigeinstrument den Einfluß einer veränderlichen Größe auf die zu messende Drehzahl zu berücksichtigen, so daß mit Hilfe der Messung der Schlupffrequenz die tatsächliche Drehzahl einer Asynchronmaschine fehlerfrei angezeigt werden kann. None of these known arrangements employing a differential gear but gives suggestions by switching a differential gear a Speed display instrument shows the influence of a variable variable on the one to be measured Speed to be taken into account, so that with the help of the measurement of the slip frequency the actual speed of an asynchronous machine can be displayed without errors.

Bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung können die der Netzfrequenz und der Schlupffrequenz verhältnisgleichen Drehzahlen dem Differentialgetriebe in an sich bekannter Weise über synchrone oder asynchrone Hilfsmotoren, vorzugsweise über Reluktanzmotoren, zugeführt werden. In the arrangement formed according to the invention, the can Mains frequency and the slip frequency are the same speeds as the differential gear in a manner known per se via synchronous or asynchronous auxiliary motors, preferably via reluctance motors.

Es ist besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Anordnung zur Messung der Drehzahl eines läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors zu verwenden. Bei läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotoren ist im Anker außer der Netzwicklung eine zusätzliche Ankerwicklung, die zu einem Kollektor führt, vorhanden. Die Bürsten auf dem Kollektor führen die gleiche Frequenz wie die Ständerwicklung, nämlich Schlupffrequenz. Es ist nun besonders vorteilhaft, den als Hilfsmotor dienenden Induktionsmotor an die Bürsten ein und desselben Bürstensatzes des läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors anzuschließen. Dadurch wird erreicht, daß die Größe der Spannung, die dem Induktionsmotor zugeführt wird, unabhängig von der jeweils gerade eingestellten Drehzahl des läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors ist. Da somit der Induktionsmotor an einer gleichbleibenden Speisespannung liegt, ist die Gewähr gegeben, daß dieser Motor auch in der Nähe der synchronen Drehzahl des Hauptmotors noch ein genügendes Drehmoment entwickelt. Um hierbei eine Stromüberlastung des Induktionsmotors zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Strom durch einen vorgeschalteten Widerstand auf einen zulässigen Wert zu begrenzen. It is particularly advantageous to use the arrangement according to the invention To measure the speed of a rotor-fed three-phase bypass motor. In the case of rotor-fed three-phase current shunt motors, the armature is in addition to the mains winding an additional armature winding that leads to a collector is available. The brushes on the collector run the same frequency as the stator winding, namely slip frequency. It is now particularly advantageous to turn on the induction motor serving as an auxiliary motor the brushes of one and the same brush set of the rotor-fed three-phase shunt motor to connect. This ensures that the size of the voltage that the induction motor is supplied, regardless of the currently set speed of the rotor-fed Three-phase shunt motor is. Since thus the induction motor at a constant Supply voltage, there is a guarantee that this motor is also in the vicinity The synchronous speed of the main motor still developed a sufficient torque. In order to avoid a current overload of the induction motor, it is recommended the current through an upstream resistor to a permissible value to limit.

In der Figur ist zur Erläuterung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. In the figure is an illustrative embodiment of the invention shown schematically.

Der läufergespeiste Drehstromnebenschlußmotorl wird vom Netz 2 gespeist. Zur Anzeige der Drehzahl des läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors 1 dient das mechanische Differentialgetriebe 3. Diesem Differentialgetriebe 3 wird über den Reluktanzmotor 4 eine Drehzahl zugeführt, die der Netzfrequenz, verhältnisgleich ist. An die Bürsten ein und desselben Bürstensatzes des läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors 1 ist über den ohmschen Widerstand 8 der Reluktanzmotor 5 angeschlossen. Der ohmsche Widerstand 8 wird so groß bemessen, daß der vom Reluktanzmotor 5 aufgenommene Strom bei allen Frequenzen nahezu konstant und besonders bei kleinen Werten der Schlupffrequenz nicht zu hoch ist. Der Reluktanzmotor 5 ist mit einer Welle des Differentialgetriebes 3 gekuppelt und führt diesem eine Drehzahl zu, die der Schlupffrequenz f2 des läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors 1 verhältnisgleich ist. Demzufolge läuft die Abtriebswelle 6 des Differentialgetriebes 3 mit einer Drehzahl um, die der Drehzahl des läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotors 1 verhältnisgleich ist. Zur eigentlichen Anzeige ist mit der Abtriebswelle 6 das Anzeigegerät7 gekuppelt, das beispielsweise als mechanisches Anzeigegerät, das unter Ausnutzung der Fliehkraft arbeitet, oder auch als elektrisches Meßgerät ausgebildet sein kann, das von einer durch die Abtriebswelle 6 angetriebenen Drehzahlgebermaschine gespeist wird. The rotor-fed three-phase shunt motor is fed from network 2. To display the speed of the rotor-fed three-phase bypass motor 1 is used the mechanical differential gear 3. This differential gear 3 is over the reluctance motor 4 is supplied with a speed that is proportional to the mains frequency is. On the brushes of one and the same brush set of the rotor-fed three-phase current shunt motor 1, the reluctance motor 5 is connected via the ohmic resistor 8. The ohmic one Resistor 8 is dimensioned so large that the current consumed by the reluctance motor 5 almost constant at all frequencies and especially with small values of the slip frequency is not too high. The reluctance motor 5 is connected to a shaft of the differential gear 3 is coupled and supplies it with a speed equal to that of the slip frequency f2 of the rotor-fed Three-phase shunt motor 1 is proportional. As a result, the output shaft runs 6 of the differential gear 3 with a speed that corresponds to the speed of the rotor-fed Three-phase shunt motor 1 is proportional. To the actual display is coupled to the output shaft 6, the display device 7, for example as a mechanical Display device that works using centrifugal force, or as an electrical one Measuring device can be designed, which is driven by a driven by the output shaft 6 Speed encoder machine is fed.

Statt der Reluktanzmotoren 4 und 5 können auch Synchronmotoren anderer Bauart oder aber auch Asynchronmotoren, beispielsweise einfache Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren, verwendet werden. Instead of the reluctance motors 4 and 5, other synchronous motors can also be used Design or asynchronous motors, for example simple three-phase squirrel cage motors, be used.

Damit der Hilfsmotor 5 seine Drehrichtung umkehrt, wenn der läufergespeiste Drehstromnebenschlußmotor 1 durch den Synchronismus geht, ist es zweckmäßig, den Hilfsmotor 5 stets dreiphasig auszuführen, wie dies im geschilderten Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Der Hilfsmotor 4 kann hingegen ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise auch einphasig ausgeführt werden.So that the auxiliary motor 5 reverses its direction of rotation when the rotor-fed Three-phase shunt motor 1 goes through the synchronism, it is appropriate to the Auxiliary motor 5 always run three-phase, as in the illustrated embodiment is shown. The auxiliary motor 4 can, however, without impairing the mode of operation can also be carried out in single phase.

Claims

Claims: 1. Arrangement for displaying the speed of an asynchronous motor (Main motor) with slip ring rotor, in particular a rotor-fed three-phase shunt motor, an induction motor is connected to the brushes, which operates with one of the slip frequencies rotates corresponding speed, characterized in that the induction motor (Auxiliary motor 5) in a known manner on one differential shaft of a differential gear (3) attacks and that an induction motor coupled to the other differential shaft (Auxiliary engine 4) is connected to the mains of the main engine (1), so that the third, the speed of the main motor (1) correspondingly rotating gear shaft (output shaft 6) for Speed measurement is available.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that as induction motors (Auxiliary motor 4, 5) reluctance motors can be used.

3. Arrangement for displaying the speed of a rotor-fed three-phase shunt motor according to claim 2, characterized in that the induction motor fed with slip frequency (5) is connected to the brushes of the same brush set.

Considered publications: German Patent Specifications No. 325 494, 389 577, 859 070, 888 475; German Auslegeschrift No. 1 017 388; German Auslegeschrift W 18973 IX / 420 (published on December 20, 1956); German patent application G 9213 IX / 420 (published March 18, 1954); U.S. Patent No. 2,695,376.