CH373093A - Einrichtung zur Überwachung bzw. Regelung der Drehzahl von Motoren - Google Patents

Description

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 Einrichtung zur Überwachung bzw. Regelung der Drehzahl von Motoren In der elektrischen Antriebstechnik liegt häufig die Aufgabe vor, die Drehzahl eines Motors entweder konstant oder innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Bei der Drehzahlregelung wird meist eine aus einer    Tachometermaschine   gewonnene drehzahlabhängige    Istspannung   mit einer Sollspannung verglichen. Im zweiten Fall hat man sogenannte Bremswächter verwendet, die bei Überschreiten der bestimmten Grenzdrehzahl den Motor    stillsetzen.   Die Grenzdrehzahl kann dabei entweder eine    Maximal-      oder   eine Minimaldrehzahl    sein.   Auch bei solchen Bremswächtern werden in der Regel Tachometermaschinen zur Erfassung der Drehzahl verwendet. 



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung bzw. Regelung der Drehzahl von Motoren mit kontaktlosen logischen Elementen, sogenannten Gattern, zu schaffen, bei der eine    Tachometermaschine   nicht erforderlich ist. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine fremdgesteuerte Kippstufe zur Erzeugung einer    rechteckförmigen   Signalspannung mit drehzahlabhängiger Frequenz, eine monostabile Kippstufe als Zeitglied mit einstellbarer Kipplänge, die von jeder Periode der Signalspannung angestossen wird, und durch Mittel zur Erzeugung eines nach Grösse und    Richtung   von der Differenz zwischen der    Halbperiodendauer   der Signalspannung und der Kipplänge des    Zeitgliedes   abhängigen    Stelleinflusses.   



  Wenn es sich um einen Gleichstrommotor handelt, so kann zur Steuerung der fremdgesteuerten    Kipp-      stufe   eine an sich bekannte Einrichtung herangezogen werden, bei der mit Hilfe eines magnetfeldabhängigen Widerstandes, insbesondere eines    Hall-      generators,   mit periodischer    Magnetisierung   durch einen mit der Motorwelle gekuppelten Permanentmagneten eine Spannung    mit   konstanter Amplitude und drehzahlabhängiger Frequenz erzeugt wird. Diese Spannung muss nur so gross sein, dass sie zum Anstossen der Kippstufe ausreicht. 



  Besondere Bedeutung hat die Erfindung bei Drehstrommotoren, wo eine Spannung mit der drehzahlabhängigen    Schlupffrequenz   zur Verfügung steht. Sie ist vor allem bei der Regelung und Überwachung niedriger Drehzahlen    vorteilhaft.   



  Zur Bildung der Stehgrösse können Und-Gatter herangezogen werden, die bereits in verschiedenen Formen bekannt sind. 



  Erläuterungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. 



     Fig.   1 zeigt in einpoliger Darstellung das Blockschaltbild für eine    Drehzahlregelung   eines aus einem Drehstromnetz 1 gespeisten    Drehstromwendermotors   2. Die von ihm gelieferte Spannung mit    Schlupffre-      quenz      f      "   stösst in jeder Halbperiode eine fremdgesteuerte Kippstufe 3 an, an deren Ausgang eine rechteckige Signalspannung erscheint. In jeder Periode dieser Signalspannung wird eine monostabile Kippstufe 4 mit einstellbarer Kipplänge    tj,   angesto- ssen. Deren Ausgangssignal wird in einem    Und-      Gatter   5 mit dem über eine Umkehrstufe 7 geführten Ausgangssignal der    fremdgesteuerten   Kippstufe zusammengesetzt.

   Das Und-Gatter 5 ist also dann wirksam, wenn die Kippstufe 4 ein Ausgangssignal, die Kippstufe 3 jedoch kein    Ausgangssignal   erzeugt. 



  Analog wird in einem Und-Gatter 6 das Ausgangssignal der Kippstufe 3 mit dem über eine Umkehrstufe 8 geführten    Ausgangssignal   der Kippstufe 4 zusammengesetzt. Demzufolge ist das Und-Gatter 6 dann wirksam, wenn die Kippstufe 3 ein Ausgangssignal, die    Kippstufe   4 jedoch kein Ausgangssignal erzeugt. An die Ausgänge der Und-Gatter ist ein nur schematisch dargestelltes Stellglied 9 angeschlossen, 

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 das den Bürstensatz oder Drehregler der Maschine 2 betätigt. In    Fig.1   sind gestrichelt die Schaltverbindungen für Kippstufen mit komplementärem Ausgang angedeutet. 



     Fig.2   zeigt ein Zeitdiagramm der von den einzelnen Stufen    gelieferten   Signale. In der Zeile a ist der Ausgang der    fremdgesteuerten   Kippstufe 3 dargestellt. Es    handelt   sich um eine    Rechteckspannung   von    Schlupffrequenz.   Die Zeile b zeigt das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe, die von jeder Periode der Signalspannung angestossen wird und für eine einstellbare    Kipplänge      tk   in der aktiven Lage bleibt. Aus Ausgang der Umkehrstufe 8 entsteht das entsprechende komplementäre Signal    gemäss   der Zeile c. Demzufolge    liefert   das Gatter 6 bei gleichzeitigem Vorhandensein der Signale a und c Kommandoimpulse gemäss Zeile d.

   Das Gatter 5 bleibt dagegen unwirksam, da gemäss Zeile e die umgekehrte Signalspannung und die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe niemals gleichzeitig einen Signalwert aufweisen. Das fehlende Ausgangssignal des Gatters 5 zeigt die    Zeile   f. 



  In    Fig.   3 ist ein Zeitdiagramm für eine Schlupffrequenz angedeutet, deren    Halbperiodendauer   kleiner als die eingestellte Kipplänge ist. Man erkennt ohne weiteres, dass nunmehr die umgekehrten Verhältnisse wie    beim   Betrieb nach    Fig.2   vorliegen, so dass das Gatter 6 unwirksam bleibt und nur das Gatter 5    Stellimpulse   abgibt. 



  Zur    Abschaltung   eines    Drehstrommotors   bei Über- bzw. Unterschreiten einer    bestimmten      Grenz-      drehzahl   kann man die gleiche Schaltung wie bei der Regelung verwenden, jedoch wirkt das Stellglied 9 nicht auf einen Bürstensatz oder Drehregler, sondern schaltet den Motor vom Netz ab und kann gegebenenfalls eine Bremse betätigen. Es wird dabei eines der Gatter mit der zugehörigen Umkehrstufe entbehrlich. 



  Das Abschalten bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl ist insbesondere beim Gegenstrombremsen vorteilhaft, wo im Stillstand oder kurz davor die Stromzuführung rasch unterbrochen werden soll, damit der Motor nicht in    entgegengesetzter   Richtung wieder anläuft. Die praktisch    trägheitslose   Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung gestattet es, bei einem solchen    Abbremsvorgang   mit Gegenstromerregung den    Drehstrommotor   genau im Stillstand abzufangen. Von Vorteil ist hierbei, dass    nm   Stillstand ein definiertes Signal vorliegt, da die Schlupffrequenz dann gleich der Netzfrequenz ist. Die verschwindende Ausgangsspannung einer Tachometermaschine bringt in diesem Fall grundsätzliche Schwierigkeiten.

   Die Ausbildung der einzelnen kontaktlosen Elemente (Gatter) ist für die Erfindung nicht wesentlich. Die Kippstufen können magnetisch oder elektronisch aufgebaut sein. Aus Gründen der Raumersparnis wird man zweckmässig    Transistorkippschal-      tungen   verwenden. Als Umkehrstufe kann in bekannter Weise ein Transistor dienen, während als UndGatter im allgemeinen die bekannten    Diodenschal-      tungen   zweckmässig sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Überwachung bzw. Regelung der Drehzahl von Motoren mit kontaktlosen logischen Elementen, gekennzeichnet durch eine fremdgesteuerte Kippstufe zur Erzeugung einer rechteckförmigen Signalspannung mit drehzahlabhängiger Frequenz, eine monostabile Kippstufe als Zeitglied mit einstellbarer Kipplänge, die von jeder Periode der Signalspannung angestossen wird, und Mittel zur Erzeugung eines nach Grösse und Richtung von der Differenz zwischen der Halbperiodendauer der Signalspannung und der Kipplänge des Zeitgliedes abhängigen Steheinflusses. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Und-Gatter (5) das über eine Umkehrstufe (7) geführte Ausgangssignal der fremdgesteuerten Kippstufe (3) und das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe (4) zusammengesetzt werden. 2. Einrichtung nach Patentansprurh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Und-Gatter (6) das Ausgangssignal der fremdgesteuerten Kippstufe (3) und das über eine Umkehrstufe (8) geführte Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe (4) zusammengesetzt werden. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der beiden Und-Gatter als Steuersignale für ein Stellglied (9) dienen. 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch, zur Abschaltung der Motoren bei einer Grenzdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass ein Und-Gatter vorgesehen ist, das das Ausgangssignal der fremdgesteuerten Kippstufe und dasjenige der monostabilen Kippstufe zusammensetzt, wobei je nach dem Charakter der Grenzdrehzahl als Minimal- oder Maximaldrehzahl das eine oder das andere der Ausgangssignale über eine Umkehrstufe geführt ist.