DE589763C

DE589763C - Einrichtung zum Bremsen von Asynchronmaschinen

Info

Publication number: DE589763C
Application number: DES97870D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Bauer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1931-04-08
Filing date: 1931-04-08
Publication date: 1933-12-13

Description

Einrichtung. zum Bremsen von Asynchronmaschinen Bei Zentrifugenantrieben kommt es darauf an, die Zentrifuge möglichst schnell zum Stillstand zu bringen. Bisher verwendete man hierzu allgemein mechanische Bremsen. Bei der Größe der bewegten Massen sind die hierbei zu vernichtenden Energien außerordentlich groß, so daß die Bremsen: sich infolge der starken Wärme sehr schnell abnutzen. Da üblicherweise die Bremse bei. Zentrifugenantrieben unmittelbar unterhalb des Motors angeordnet ist, wirkt die auftretende Bremswärme ungünstig auf den Motor ein. Mit den sonst bekannten elektrischen Bremsungen, wie z. B. der Gegenstrombremsung, werden die Verluste zu groß, da hierbei die dem Netz entnommene Bremsenergie etwa gleich der dreifachen derjenigen Energie ist, die in den rotierenden Massen aufgespeichert ist.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zum Bremsen der vom speisenden Netz abgetrennte Antriebsmotor dadurch als selbsterregter asynchroner Generator betrieben wird, daß eine parallel zu dem Motör geschaltete Kondensatorbatterie die Erregung .für den Asynchronmotor liefert. Das durch Selbsterregung erzeugte Feld induziert in der Ständerwicklung des Motors eine Spannung. Der Ständerstromkreis wird durch einen nach dem Abschalten des Motors vom Netz eingeschalteten Widerstand geschlossen, in dem die elektrische Energie vernichtet wird.
Die Größe der Selbsterregerspannung ist durch den Schnittpunkt der magnetischen Kennlinie mit der Kondensatorcharakteristik gegeben, wie aus Fig. i ersichtlich. k ist hierbei die Kondensatorcharakteristik, n1 und n2 die magnetischen Kennlinien des Motors bei verschiedenen Drehzahlen.
Man kann bei Nenndrehzahlen des Motors ohne weiteres auf Spannungen, die 2o bis 40°/o über der Nennspannung liegen, kommen. Legt man nun in der in der Fig. 2 angedeuteten Weise einen -in Dreieck oder Stern geschalteten Widerstand i an den Ständer des Motors, so kann die Asynchronmaschine auf diesen Widerstand arbeiten, wobei sie gebremst wird. 3 ist die Kondensatorbatterie. Da die Spannung der Asynchronmaschine durch das Produkt von Feld und Drehzahl gegeben ist, nimmt die Klemmenspannung mit der Drehzahl ab. Von einer gewissen Drehzahl an wird die Erregung sogar völlig verschwinden und die generatorische Bremsung aufhören. Der Verlauf der Klemmenspannung in Abhängigkeit der Drehzahl ist in dem Diagramm Fig.3 angedeutet. Mit einer Kondensatorbatterie, welche die Blind- Leistung des Motors bei Vollast deckt, kann die Klemmenspannung bis zur halben Synchrondrehzahl des Motors aufrechterhalten werden. Bei geringeren Drehzahlen bricht die Spannung fast augenblicklich zusammen.
In manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, während der Bremsperiode den Widerstand im Ständerkreis zu verändern, und zwar bei Absinken der Drehzahl auf einen bestimmten Wert zu verringern. Um zu Beginn der Bremsperiode eine möglichst große Bremskraft zu erhalten, wird man die Kapazität der Batterie möglichst groß -wählen. Um trotzdem den Aufwand an den während des normalen Betriebes zur Leistungsfaktorverbesserung verwendeten Kondensatoren nicht übermäßig zu steigern, kann Sterndreieckumschaltung der Batterie durchgeführt werden. Für die Bremsperiode wird die Batterie in Dreieck geschaltet, -wogegen während des normalen Betriebes Sternschaltung angewendet ist. Da die Bremszeit im Vergleich zur übrigen Betriebszeit nur- kurz ist, ist die Überlastung in der Dreieckschaltung der Batterie zulässig.
In den meisten Industriebetrieben sind größtenteils mehrere Zentrifugen vorhanden; um die Anschaffungskosten gering zu halten, kann man auch für eine größere Anzahl Motoren einen gemeinsamen Bremskreis, der aus Kondensator und Widerstand besteht, vorsehen. Die Zentrifugen -werden in diesem Falle nacheinander auf den Bremskreis geschaltet und stillgesetzt. Diese in Fig. 4 dargestellte Anordnung hat den Vorteil, daß man mit einem geringen Aufwand an Kondensatoren auskommt und die durch Bremsung an zentraler Stelle erzeugten Wärmeverluste unter Umständen nutzbar verwerten kann.
Ganz allgemein ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung insbesondere für Zentrifugenantriebe erhebliche Vorteile. Während des Betriebes deckt der Kondensator in bekannter Weise den Blindstrom des Motors. Der Antrieb arbeitet also mit gutem Leistungsfaktor. Beim Anlauf wird der Anlaufstrom herabgedrückt, und -während des Bremsens bringt der Kondensator die erfindungsgemäß erzielten Vorteile.
Die bei der Gegenstrombremsung im Motoranker zu vernichtende Leistung läßt sich in Abhängigkeit von der Drehzahl durch eine Gleichung folgender Form darstellen: Diese Kurve, die in Fig. 5 dargestellt ist, zeigt, daß, -wenn es gelingt, den Motor etwa bis zur halben Drehzahl durch Kondensatoren abzubremsen, die nunmehr noch zu vernichtende Verlustleistung v nur noch 33 % der Maximalleistung beträgt. Wenn es nur ge lingt, die Kondensatorbremsung bis auf 6o % der Nenndrehzahl durchzuführen, beträgt die im Rotor noch zu vernichtende Leistung noch etwa 43 °/" während bei einer Kondensatorbremsung bis 4o °/o die übrigbleibende Rotorleistung auf etwa 23 % zurückgeht. Aus diesen Zahlen erkennt man, daß es gar nicht notwendig ist, mit der Kondensatorbremsung bis zum Stillstand zu kommen, sondern daß man bereits ganz wesentliche Vorteile erhält, wenn man bis auf 6o °/o der Nenndrehzahl herunterkommen kann.
Um den restlichen Teil der Bremsperiode ebenfalls ohne mechanische Bremseinrichtung zu ermöglichen, wird man von der Drehzahl an, bei der die Kondensatorbremsung versagt, auf Gegenstrombremsung oder ein anderes Bremssystem übergehen. Die Schaltung ist in der Fig. 6 dargestellt. Der Motorschalter 4 bekommt drei Stellungen: I. Anlauf und Betrieb, II. Generatorbremsung mit Selbsterregung, III. Drehfeldumkehr.
Selbstverständlich lassen sich diese Schaltungsänderungen besonders einfach und günstig durch Schütze herbeiführen.
Bei der Gegenstrombremsung ist in bekannter Weise darauf zu achten, daß der Motor im Stillstand abgeschaltet wird, da er sonst mit umgekehrter Drehrichtung wieder hochläuft. Ein einfacher Drehrichtungsschalter kann hier ein unerwünschtes Hochlaufen verhindern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zum Bremsen von Asynchronmaschinen, insbesondere für Antriebe mit großen Schwungmassen (Zentrifugen), dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung der Maschine während der Bremsperiode vom Netz abgetrennt und mit parallel geschalteten Kon-. densatoren auf Widerstände geschaltet ist, so daß sie als selbsterregter asynchroner Generator arbeitet. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände entsprechend dem Absinken der Drehzahl veränderlich sind. 3. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren -während der Bremsperiode in Dreieck geschaltet sind, -während sie innerhalb des normalen Betriebes in Stern geschaltet sind und zur Leistungsfaktorverbesserung dienen. 4. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bremsung einer größeren Anzahl von Motoren ein gemeinsamer Bremskreis, der aus Kondensatoren und Widerständen besteht, vorgesehen ist. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung nur während eines Teiles der Bremsperiode generatorisch mittels Kondensatoren erfolgt, wogegen der restliche Teil der Bremsung durch Gegenstrombremsung oder eine andere elektrische oder mechanische Bremsart vorgenommen wird.