DE3427479A1

DE3427479A1 - Verfahren zur anschnitt-steuerung der spannungshalbschwingungen eines drehstrom-stellers mit zwei antiparallel steuerbaren strompfaden je phase fuer einen kaefiglaeufermotor

Info

Publication number: DE3427479A1
Application number: DE19843427479
Authority: DE
Inventors: Herwig Dr.-Ing. 8540 Schwabach Güntner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1986-02-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anschnitt-Steuerung der Spannungshalbschwingungen eines Drehstrom-Stellers mit zwei antiparallelen Strompfaden je Phase für einen Käfigläufermotor, der im sterngeschalteten Ständerkreis in Reihe mit der sterngeschalteten Sekundärwicklung eines primärseitig netzgespeisten Transformators liegt, deren Sternpunkt mit dem Sternpunkt der Ständerwicklung verbunden ist.

Solche bekannte Drehstrom-Steller nach Fig. 1 werden für Sanftanlauf und/oder im Energiesparbetrieb eingesetzt und ihre antiparallelen Thyristoren oder antiparallel schaltbaren Triacs in jeder Phase der Ständerwicklung so gesteuert, daß bei jeder positiven Halbschwingung jeder Phase der eine Strompfad und bei jeder negativen Halbschwingung jeder Phase der andere Strompfad durchlässig anschnittgesteuert wird.

Aus den AEG-Mitteilungen 54 (1964) 1/2, Seiten 126 bis 132 ist es allgemein bekannt, durch zusätzliche Strompfade eine Drehrichtungsumkehr zu bewirken und auch ohne Transformator und ohne Sternpunktverbindungen einen Sanftanlauf durch Anschnittsteuerung zu erreichen. Ferner ist daraus auch der Betrieb von Käfigläufermotoren ohne Transformator im Ständerkreis mit verminderter Drehzahl (bezogen auf die Netzfrequenz) bekannt (Bild 8, S. 131). Dabei ist aber jede Phase des Ständers über antiparallel steuerbare Strompfade mit den einzelnen Netzphasen verbunden, d.h. es sind neun antiparallele Strompfade mit insgesamt achtzehn Transistoren erforderlich, von denen beim Sanftanlauf und im Energiesparbetrieb nur sechs ausgenutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Drehstromsteller mit Transformator im sterngeschalteten Ständerkreis und zwei antiparallelen Strompfaden für jede Phase des Ständerkreises eine Steuerung zu schaffen, die bei einfachen, unveränderten Drehstrom-Stellern eine Anschnittsteuerung für den Dauerbetrieb des Käfigläufermotors mit wählbarer, abgestuft herabgesetzter Drehzahl ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei dem Verfahren nach der Erfindung auf einfache Weise durch die kennzeichnenden Maßnahmen nach dem Patentanspruch 1.

Bei einer Zündzahl z = 1 ergibt sich der bekannte Sanftanlauf bzw. Energiesparbetrieb mit voller netzfrequenzabhängiger Drehzahl.

Durch die erfindungsgemäßen Zündfolgen mit z = 2, 3 ergeben sich Drehzahlabstufungen von 1/3, 1/5, 1/7 der netzfrequenzabhängigen vollen Drehzahl.

Somit kann mit ein und demselben Drehstrom-Steller ein Käfigläufermotor mit einer Vielzahl unterschiedlicher Betriebsdrehzahlen betrieben werden, indem die entsprechende Zündzahl z > 1 für die Zündung der notwendigen Halbschwingungen der einzelnen Phasen gewählt wird.

Die Spannung am Motor wird durch den Anschnittwinkel in üblicher Weise vorgegeben. Zur vereinfachten Steuerung der Strompfade und zum stabilen Betrieb des Käfigläufermotors ist es vorteilhaft, im Betrieb mit erniedrigter Drehzahl den Anschnittwinkel so zu wählen, daß der Motornennstrom fließt.

Beim Anlassen des Käfigläufermotors können die Läuferverluste dadurch herabgesetzt werden, daß das Anlassen energiesparend erfolgt, indem man zuerst mit höherer Zündzahl z als für die Dauerbetriebszahl notwendig beginnt und die Zündzahl in mindestens einer Stufe auf die betriebsmäßig notwendige verringert, d.h. die Speisefrequenz wird stufenweise auf den Betriebswert erhöht.

In der Zeichnung ist das Wesen der Erfindung anhand einiger Betriebsfrequenzen für einen Drehstrom-Steller mit Transformator und Sternpunktverbindung im Ständerkreis eines Käfigläufermotors gezeigt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Ständerkreis eines Käfigläufermotors,

Fig. 2 die bekannte Anschnittsteuerung der einzelnen positiven und negativen Halbschwingungen 1, 2, 3 1', 2', 3' der einzelnen Phasenspannungen R, S, R,

Fig. 3 bis 5 die Folge der angesteuerten Halbschwingungen mit verschiedenen Zündzahlen z.

Gemäß Fig. 2 sind die aufeinanderfolgenden positiven Halbschwingungen jeder Phase mit 1 bis 6 usw., die aufeinanderfolgenden anschließenden negativen Halbschwingungen mit 1' bis 5' usw. bezeichnet und die gezündeten Halbschwingungsteilabschnitte schraffiert gezeichnet. Die Zündzahl z = 1 ergibt einen Betrieb des Motors mit der Frequenz gleich der Netzfrequenz f[tief]N, d.h. der höchsten Drehzahl n = 100 %.

Da jede Halbschwingung gezündet wird, ergibt sich eine Phasenverschiebung kleines Alpha der Zündzeitpunkte in den gleichen Halbschwingungen der einzelnen Phasen von 120° elektrisch.

Bei der Steuerung nach Fig. 4 mit drei jeweils aufeinanderfolgenden gezündeten Halbschwingungen gleicher Polarität ergibt sich bei f = f[tief]N/5 und n = 20 % eine Phasenverschiebung kleines Alpha[tief]RS = kleines Alpha[tief]TR = 96° elektrisch und kleines Alpha[tief]ST = 168° elektrisch.

Die Werte entsprechend Fig. 5 sind für z = 4 und f = f[tief]N/7, n = 14,3 % und kleines Alpha[tief]RS = kleines Alpha[tief]ST = kleines Alpha[tief]TR = 120° elektrisch.

Im letztgenannten Fall ergibt sich ein kreisförmiges Drehfeld der Grundwelle gegenüber elliptischen Drehfeldern bei den Steuerungen nach Fig. 3 und 4.

In der Tabelle sind für Zündzahlen z = 1 bis z = 5 die aus den Fig. 2 bis 4 entnehmbaren durchlässig gesteuerten Halbschwingungen (1, 2 für die positiven, 1', 2' für die negativen Halbschwingungen), die Phasenverschiebungen kleines Alpha, die Frequenzen und die Drehzahlen sowie die wirksamen Motorspannungen zusammengestellt. Aus den daraus entnehmbaren Schemata lassen sich für höhere Zündzahlen sowohl Frequenzen, Drehzahlen und die für günstige Phasenverschiebungen erforderliche Durchlässigsteuerung ermitteln.

Tabelle

Claims

1. Verfahren zur Anschnitt-Steuerung der Spannungshalbschwingungen eines Drehstrom-Stellers mit zwei antiparallel steuerbaren Strompfaden je Phase für einen Käfigläufermotor, der im sterngeschalteten Ständerkreis in Reihe mit der sterngeschalteten Sekundärwicklung eines primärseitig netzgespeisten Transformators liegt, deren Sternpunkt mit dem Sternpunkt der Ständerwicklung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Dauerbetrieb mit verminderter Drehzahl bei entsprechend herabgesetzter Frequenz f = f[tief]N/2n-1 (mit f[tief]N = Netzfrequenz) durch entsprechende Steuerung des Drehstromstellers in jeder der drei Phasen jeweils z = 2, 3 aufeinanderfolgende Halbschwingungen nur der einen Polarität und unmittelbar anschließend z Halbschwingungen nur der anderen Polarität durchgelassen und zwischen den ersten durchgelassenen Halbschwingungen der gleichen Polarität der einzelnen Phasen jeweils Phasenverschiebungen kleines Alpha[tief]RS, kleines Alpha[tief]ST und kleines Alpha[tief]TR °el mit kleines Alpha[tief]RS + kleines Alpha[tief]ST + kleines Alpha[tief]TR = 360° elektrisch eingehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Dauerbetrieb mit verminderter Drehzahl der Anschnittwinkel so gewählt wird, daß der Nennstrom im Ständerkreis fließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum energiesparenden Anlassen die Zündzahlen z stufenweise auf den für die Drehzahl im Dauerbetrieb notwendige Zündzahl herabgesetzt wird.