DE701329C - Drehzahlwaechter, bestehend aus einem mit der zu ueberwachenden Maschine gekuppeltenAsynchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlwächter, der beispielsweise dazu dienen kann, beim Anlassen von Schleifringläufermotoren die Widerstände bei bestimmten Drehzahlen kurzzuschließen oder bei Reihenschlußmotoren den Motor bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl vom Netz zu trennen. Aber auch für andere Zwecke kann der Drehzahlwächter Anwendung finden. Er besteht aus einem Asynchronmotor, dessen Ständer zwei räumlich versetzte Einphasenwicklungen hat, von denen die eine an-das Netz angeschlossen wird, während die andere Wicklung die drehzahlabhängige Spannung liefert. Der Läufer des Drehzahlwächters, der zweckmäßig als Kurzschlußläufer ausgeführt wird, wird mit'der Welle, deren Drehzahl überwacht werden soll, z. B. mit der Welle eines Schleifringläufers gekup-

ao pelt. Die eine Ständerwicklung wird an das Netz angeschlossen.· Sind die beiden Ständerwicklungen um 90⁰ gegeneinander versetzt, so wird in der zweiten Wicklung bei Stillstand keine Spannung induziert. Dreht sich der Läufer des Drehzahlwächters, so wird an der nicht an das Netz angeschlossenen Wicklung eine mit steigender Drehzahl mehr und mehr ansteigende Spannung induziert. Der ungefähre Verlauf dieser Spannung U in Abhängigkeit von der Drehzahl N ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Von einer bestimmten Drehzahl ab, die der synchronen Drehzahl des Drehzahlwächters als Einphasenmotor entspricht, fällt die Spannung der nicht an das Netz angeschlossenen Wicklung wieder ab. Zur Drehzahlüberwachung kann man beispielsweise den Bereich zwischen der Drehzahl O und der synchronen Drehzahl oder den Bereich oberhalb der synchronen Drehzahl des Drehzahlwächters benutzen. Den letzteren Bereich kann man beispielsweise dazu verwenden, um einen Reihenschlußmotor bei Erreichen einer bestimmten Höchstdrehzahl vom Netz abzuschalten. Nach dem Hochfahren des Reihenschlußmotors könnte man hierzu die Einschaltspule seines Schützes von der Spannung der zweiten Wicklung des Drehzahlwächters erregen. Diese Spannung

fällt dann mit steigender Drehzahl ab, so daß bei bestimmter Drehzahl das Schütz den Motor vom Netz trennt.

Zum selbsttätigen Anlassen von Schleifringläufermotoren ist es zweckmäßig, den zwischen der Drehzahl Null und der synchronen Drehzahl liegenden Bereich des Drehzahlwächters zur Überwachung auszunutzen.- Ein Ausführungsbeispiel zeigt die ίο Fig. 2. Mit Ii ist der Drehstrommotor mit Schleifringläufer bezeichnet, der durch den Schalter 12 eingeschaltet wird. An den Schleifringläufer sind Widerstände 13 angeschlossen, die stufenweise durch die Schütze 14, 15 und 16 kurzgeschlossen werden. Die Schützspulen sind an die eine Ständerwicklung 2 des Drehzahlwächters 1 angeschlossen, dessen andere Ständerwicklung 3 beim Einschalten des Motors an die Netzspannung angeschlossen wird. 4 ist der Kurzschlußläufer, der mit der Welle des Motors 11 gekuppelt ist. Die Schützspulen sind so bemessen, daß Schütz 14 bei einer niedrigeren Spannung anspricht als Schütz 15 und dieses bei einer niedrigeren als das Schütz 16. Beiller Drehzahl Null sind sämtliche Schützspulen ohne Spannung. Mit zunehmender Drehzahl steigt die Spannung mehr und mehr an, und so sprechen in Abhängigkeit von der Drehzahl die Schütze nacheinander an und schließen die Anlaßwiderstände kurz. Bei derartigen Motoren, wo bei Annäherung an die synchrone Drehzahl die Schütze in kleinen Drehzahlabständen zugeschaltet werden müssen, hat die Anordnung den besonderen Vorteil, daß sie sehr genau ist, weil gerade in diesem Bereich die Drehzahlabhängigkeit der Spannung besonders groß ist. Die Schütze haben noch Hilfskontakte, durch die beim Ansprechen eines Schützes das jeweils vorhergehende abgeschaltet wird.

Um den Drehzahlwächter klein zu halten, kann man den Blindstrom der Schützspulen durch parallel geschaltete Kondensatoren auf-♦5 heben.

Es ist auch möglich, an die Wicklung 2 einen Kondensator in Reihe mit einer Schützspule anzuschließen. Man erreicht dadurch bei geeigneter Bemessung einen Resonanzkreis, der bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl kippt. Dadurch kann man das Abschalten eines an den Drehzahlwächter angeschlossenen Schützes erst bei tiefer Drehzahl erreichen. Die letzte Aufgabe wird zwar nicht beim Anlassen von Schleifringläufern gestellt, wohl aber bei anderen Einrichtungen, z. B. bei Bremsung von Asynchronmotoren mit Gegenstrom, wo der Asynchronmotor bei einer sehr niederen Drehzahl vom Netz getrennt werden soll. Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Mit 20 ist der Motor bezeichnet, welcher über den Schalter 21 mit dem Netz verbunden ist. Beim Drücken des Einschaltdruckknopfes 22 wird der Motor an das Netz angeschlossen. Durch den Hilfskontakt 27 hält sich das Schütz selbst. Der Einschaltstromkreis für die Schützspule führt über die normalerweise geschlossenen Kontakte des Druckknopfes 25. Das Schütz 23 dient dazu, den Motor mif umgekehrtem Drehfeld an das Netz anzuschließen, und wird über den Kondensator 24 von der einen Wicklung 2 des Drehzahlwächters erregt. Soll der Motor gebremst werden, so wird der Druckknopf 25 niedergedrückt. Dadurch wird der Schalter 21 ausgeschaltet und der Schalter 23 eingeschaltet. Der Motor erhält Gegenstrom, so daß er abgebremst wird. Bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl kippt der Resonanzkreis auf einen kleinen Stromwert, und das Schütz 23 fällt in gewünschter Weise ab. Der Druckknopf muß während des Bremsvorganges geschlossen gehalten werden, man kann aber die Schaltung auch leicht so ausführen, daß er nur kurzzeitig niedergedrückt zu werden braucht.

Wenn erforderlich, kann man die Charakteristik des Drehzahlwächters durch verschiedene Mittel verändern. Man kann beispielsweise den Winkel zwischen den beiden Ständerwicklungen des Drehzahlwächters von 90 ° verschieden machen oder die vom Drehzahlwächter beeinflußten Einrichtungen zusätzlich durch andere Maßnahmen beeinflüssen, in einfacher Weise z. B. dadurch, daß eine vom Drehzahlwächter .beeinflußte Schützspule gleichzeitig aus dem Netz über Widerstände, Drosselspulen oder Kondensatoren gespeist wird.

Wenn man den Drehzahlwächter dazu benutzen will, tiefe Drehzahlen zu überwachen, kann man ihn mit einer hohen Polzahl bauen. Dies hat allerdings zur Folge, daß bei hohen Drehzahlen, die oberhalb der synchronen Drehzahl des Drehzahlwächters liegen, die drehzahläbhängige Spannung des Drehzahlwächters, wie 'aus Fig. 1 ersichtlich, wieder klein wird. Dies ist von Nachteil, wenn man beispielsweise bei einer tiefen Drehzahl ein in Schütz ansprechen lassen will und das Schütz auch bei hohen Drehzahlen eingeschaltet bleiben soll. Um diesen Nachteil zu 'beheben, kann man den Drehzahlwächter für zwei verschiedene Polzahlen ausführen, wie es z. B. in Fig. 4 dargestellt ist. Mit 5 und 5' sind zwei einphasige Wicklungen gleicher Polzahl be- < zeichnet, d,ie räumlich gegeneinander versetzt sind. 6 und 6' sind ebenfalls zwei räumlich versetzte Wicklungen, die untereinander die iao gleiche, aber eine von der Polzahl der beiden anderen Wicklungen abweichende Polzahl

haben. Die in Reihe geschalteten Wicklungen 5 und 6 werden an die Netzspannung angeschlossen, die in Reihe geschalteten Wicklungen s' und 6" ergeben die drehzahlabhängige Spannung. Diese drehzahlabhängige Spannung ergibt sich aus der Überlagerung der beiden für die entsprechenden Polzahlen geltenden Kennlinien. Dabei ist noch zu" berücksichtigen, daß sich die Spannung auf die

ι ο Wicklungen 5 und 6 in Abhängigkeit von der Drehzahl verschieden verteilt.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches sich von der Anordnung der Fig. 3 dadurch unterscheidet, daß

<5 die Wicklungen 5 und 6 parallel geschaltet sind. Man kann aber auch mit zwei Wicklungen wie in Fig. 2 auskommen, wenn die Wicklungen gleichzeitig Flüsse verschiedener Polzahl erzeugen (Oberwellen). Man kann

«" auch nur die Wicklungen 5 und 6 und nur eine Wicklung 5' oder 6' vorsehen, weil sich durch die verschiedene Aufteilung der Spannung auf die Wicklungen 5 und 6 in Abhängigkeit von der Drehzahl auch die Spannung. der Wicklung 5' oder 6' ändert.

Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 6. Bei dieser sind zwei einphasige, an der Netzspannung liegende Wicklungen 5 und 6 verschiedener Polzahl und nur eine Wicklung 6' vorhanden, welche die gleiche Polzahl wie die Wicklung 6 besitzt, aber gegenüber dieser räumlich versetzt ist. Die veränderliche Spannung wird gebildet aus der Summe der Spannung der Wicklungen 6' und 5· Bei" spielsweise sind die Wicklungen 6 und 6' zweipolig und die Wicklung 5 sechspolig ausgeführt. Die Wicklung 6' wird nur von dem zweipoligen Fluß induziert. Ihre Spannung ist daher bei 1000 Umdrehungen pro Minute noch klein. Dagegen hat die Spannung der sechspoligen Wicklung 5 bei dieser Drehzahl gerade ihr Maximum erreicht. Bei 3000 Umdrehungen erreicht die Spannung der zweipoligen Wicklung 6 und 6' ihr Maximum, dägegen ist die Spannung an der Wicklung S nur gering.

Während bisher angenommen wurde, daß mindestens zwei einphasige Wicklungen vorhanden sind, kann man auch einen normalen Drehstromkurzschlußläufermotor benutzen, man schaltet dann eine Phasenwicklung an das Netz, und die beiden anderen Phasenwicklungen in Reihenschaltung geben die veränderliche Spannung, oder umgekehrt. Die dreiphasige Wicklung wird also in zwei einphasige Wicklungen aufgespalten.

Bei Kurzschlußläufermotoren kann mag zur Drehzahlüberwachung an Stelle eines mit der Welle gekuppelten Asynchronmotors auf dem Ständer des Drehstrommotors selbst noch zwei einphasige Wicklungen mit von der Polzahl der Hauptwicklung abweichender Polzahl einbauen oder auch, wie erwähnt, eine · besondere dreiphasige Wicklung, die dann in zwei einphasige aufgeteilt wird. Die ⁶S eine wird an das Netz angeschlossen, die andere liefert die drehzahlabhängige Spannung. Bei polumschaltbaren Motoren mit getrennten Wicklungen kann die Unterbringung einer besonderen Hilfswicklung auf dem Ständer zur Drehzahlüberwachung entbehrt werden, indem man die eine nicht benutzte Wicklung für die Drehzahlüberwachung dadurch verwendet, daß man beispielsweise die eine Phasenwicklung an das Netz schaltet und an den anderen beiden in Reihe geschalteten Phasenwicklungen die veränderliche Spannung abnimmt. Will man die Drehzahl von Kurzschlußläufermotoren nur überwachen, wenn der Motor vom Netz abgeschaltet ist, dann kann man auch die Hauptwicklung zur Drehzahlüberwachung benutzen, indem man die eine Phasenwicklung einphasig an das Netz anschließt und an den beiden anderen Phasenwicklungen die veränderliche Spannung abnimmt.

In Fig. 7 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem die von der Drehzahl abhängige Spannung, um ihr eine andere Charakteristik zu geben, ge- 9" bildet wird aus der Summe der Spannung der Wicklung 2 und einem Teil der Spannung der Wicklung 3.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drehzahlwächter, bestehend aus einem mit der zu überwachenden Maschine gekuppelten Asynchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zwei '^oo einphasige, räumlich versetzte Ständerwicklungen hat, von denen die eine an das Netz angeschlossen ist, während die Spannung der zweiten zur Drehzahlüberwachung dient. ^Io5

2. Drehzahlwächter nach Anspruch 1 zum Anlassen von Asynchronmotoren mit Schleifringläufer, dadurch gekennzeichnet, daß an die zweite Wicklung des Drehzahlwächters die auf verschiedene An- ^lto Sprechspannungen eingestellten Erregerspulen der Schütze für die Stufenwiderstände angeschlossen sind.

3. Drehzahlwächter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß statt nur einer an die Netzspannung angeschlossenen Wicklung zwei einphasige Wicklungen verschiedener Polzahl in Reihe an das Netz angeschlossen sind.

4. Drehzahlwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einphasige Wicklungen verschiedener Polzahl,

in Reihe geschaltet, die veränderliche Spannung ergeben.

5. Drehzahlwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht von der Netzspannung erregte Ständerwicklung mit der an die Netzspannung angeschlossenen Wicklung anderer Polzahl in Reihe geschaltet ist.

6. Drehzahlwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einphasige Wicklungen verschiedener Polzahl parallel an . das Netz angeschlossen sind und daß jeder dieser Wicklungen eine räumlich versetzte gleichpolige Wicklung zugeordnet ist, die, in Reihe geschaltet, die drehzahlabhängige Spannung liefern.

7. Drehzahlwächter nach Anspruch 1 für Kurzschlußläufermotoren, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines beson- ao deren Asynchronmotors auf der Welle zwei einphasige Hilfswicklungen auf dem Motor selbst angeordnet sind.

8. Drehzahlwächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei polum- »5 schaltbaren Motoren die zweiphasige oder mehrphasige Ständerwicklung der einen Polzahl zur Drehzahlüberwachung dient.

. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen