DE1078670B - Anordnung zur Steuerung oder selbsttaetigen Regelung der Drehzahl eines ueber gittergesteuerte Entladungs-strecken in Umrichterschaltung gespeisten Induktionsmotors - Google Patents

Description

• Anordnung zur Steuerung oder selbsttätigen Regelung der Drehzahl eines über gittergesteuerte Entladungsstrecken in Umrichterschaltung gespeisten Induktionsmotors Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung oder selbsttätigen Regelung der Drehzahl eines über gittergesteuerte Entladungsstrecken in Umrichterschaltung gespeisten Induktionsmotors mit einer mit gesteuerter Frequenz beeinflußten Steuervorrichtung für die in Wechselrichterschaltung liegenden. Entladungsstrecken.
• Bei bekannten Anordnungen dieser Art wird der bekannten Tatsache nicht Rechnung getragen, daß frequenzgesteuerte Induktionsmotoren einen nahezu konstanten Erregerstrom erfordern, der dadurch erzielt werden kann, daß die Speisespannung annähernd proportional zur Frequenz der Speisespannung gehalten wird.
• Gemäß diesem Prinzip und gemäß der Erfindung werden die Zündimpulse den Gittern der Entladungsstrecken in Wechselrichterschaltung über einen Zählrin.gkreis zugeführt, und außerdem erhalten diese Entladungsstrecken aus gittergesteuerten Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung einen Gleichstrom, dessen Spannungshöhe entsprechend den Änderungen der Zündimpulsfrequenz so gesteuert wird, daß im Motor ein nahezu konstanter Magnetfluß aufrechterhalten wird.
• Auf diese Weise wird eine viel genauere Regelung als bei den bekannten Vorrichtungen erzielt.
• Bei einer zweckmäßigen Ausführungsforen der Erfindung werden dem Gitter einer der in Gleichrichterschaltungen angeordneten Entladungsstrecken Steuerimpulsevon.Netzfrequenz über eine steuerbarePhasendrehschaltung zugeführt, deren Ausgangsimpulse außerdem über weitere, fest eingestellte Phasendrehschaltungen an die übrigen Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung gelangen.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 schematisch die Schaltungsanordnung eines Dreiphasenwechselrichters mit seiner Zünd- und Kippschaltung, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer vollständigen dreiphasigen. Speise- und Regelschaltung für einen Induktionsmotor, Fig. 2a eine Abwandlung der Schaltung in Fig:2 unter Verwendung eines Tachometergenerators und Fig. 3 die vereinfachte Schaltungsanordnung eines Gleichrichters und eines Phasenregelsystems nach Fig. 2 bzw. 2 a zeigt.
• Gemäß Fig. 1 enthält der Dreiphasenwechselrichter mit regelbarer Frequenz drei Thyratrone 1, 2 und 3, deren Anoden über die in Stern geschalteten. Primärwicklungen 5 eines Drehstromtransförmators am positiven Pol -I- HT einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle liegen. Die Sekundärwicklungen dieses Transformators sind mit 6 bezeichnet: Die Gitter der Thyratrone liegen an einer geeigneten negativen Vorspannungsquelle 7 und erhalten aus einem Impulsgenerator oder Oszillator 10 über eine Zählringschaltung oder ternäre Zählschaltung20 nacheinander Zünd- oder Kippimpulse, die ihnen. über die Leitungen 21 und Kondensatoren 9 zufließen.
• Die Zählschaltung 20 kann eine allgemein bekannte Bauart aufweisen und mit Kaltkathodenröhren bestückt sein.
• Drei Kondensatoren 8 sind im Dreieck zwischen die Anoden der Thyratrone 1, 2, 3 geschaltet und bewirken., da.ß selbsttätig das eine Thyratron erlischt, wenn das andere zündet. Führt z. B. die Röhre 2 Strom, und die Röhre 3 wird durch einen Impuls gezündet, so sinkt das Anodenpotential der Röhre 3 infolge des Stromdurchgangs. Dieser Potentialsprung, wird augenblicklich auf die Anolde der Röhre 2 übertragen und läßt diese erlöschen, wenn, an -ihr kein Zündimpuls liegt. Der Potentialsprung wird auch auf die Anode der Röhre 1 übertragen, hat aber dort keine Wirkung, da diese Röhre keinen Strom führt. So wird also eirueuchten, daß die Ausgangsfrequenz jedes Thyratrons 1, 2, 3 gleich einem Drittel der Frequenz des Oszillators 10 ist.
• Der Impulsgenerator 10 enthält einen an sich bekannten Transitronoszillator 11, 12 und eine daran angekoppelte, Impulse bildende Doppeltriodenstufe 14, deren Ausgangszündimpulse über eine Leitung 16 der Zählschaltung 20 zugeführt werden. Die Frequenz des Oszillators kann an einem Spannungsteiler 17 oder durch eine unabhängige Bezugs- oder Regelspannung eingestellt werden.
• Die Speisung und genaue Drehzahlregelung eines Induktionsmotors wird an Hand des Blockschaltbildes Fig. 2 erläutert. Hierbei ist in Übereinstimmung mit Fig. 1 der Oszillator mit 10, die Zählringschaltung mit 20 und der mit Thyratronen bestückte Dreiphasenwechselrichter mit 1, 2, 3 bezeichnet. Letzterer speist einen Induktionsmotor 30, der z. B. zum Antreiben des Werkzeugschlittens einer Drehbank od. dgl. verwendet werden kann.
• Die bekannte Forderung, daß bei einem Induktionsmotor die zugeführte Spannung nahezu proportional der Frequenz der Speisespannung sein soll, wird durch Regelung der dem Wechselrichter 1, 2, 3 zugeführten Gleichspannung erfüllt, die eine entsprechende Größe seiner Drehspannung ergibt. Bei dem in Fig. 2 dargestelltenAusführungsbeispiel wird der denUmrichter speisende dreiphasige Netzwechselstrom, der gewünschtenfalls auch einphasig sein kann, im Gleichrichter 40 durch Thyratrons gleichgerichtet. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 40 ist durch Gitterspannungsimpulse beeinflußbar, die ihm über eine Gittersteußrvorrichtung 41 zugeführt werden.
• Diese Gitterspannungsregelung für den Gleichrichter 40 und die Frequenzänderungen des Oszillators 10 können durch eine gemeinsame Regelspannung gesteuert werden, die bei 42 zugeführt wird. Diese Regelspannung kann einen ganz bestimmten Spannungsverlauf aufweisen oder auch eine Normalspannung sein, was davon abhängt, welches Betriebsverhalten der Motor 30 aufweisen soll.
• Eine größere Genauigkeit in der Regelung läßt sich erzielen, wenn man eine Schaltung gemäß Fig. 2 a verwendet. Hierbei sind im wesentlichen die gleichen Bezugszeichen benutzt wie in Fig. 2, da es sich um dieselben Schaltungsteile handelt. Auf der Welle des Motors 30 ist hier aber ein Tachometergenerator 35 befestigt, dessen Ausgangsspannung mit der bei 42 zugeführten Regelspannung in einer Vergleichsvorrichtung 43 verglichen wird. Von der Vergleichsvorrichtung werden Steuerspannungen für die Frequenz des Oszillators 10 und die Phasenlage der von der Gittersteuervorrichtung 41 erzeugten Gitterspannungen, nur dann abgegeben, wenn in der Vergleichsvorrichtung43 in dem einen oder dem anderen Sinn eine Ungleichheit auftritt.
• Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Gleichrichterschaltung 40 mit Gittersteuervorrichtung 41 ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist eine Vorrichtung zum Liefern kurzer Gitterimpulse mit Netzfrequenz und eine regelbare Verzögerungsschaltung für die Phasenlage dieser Impulse entsprechend einer bei 42 (Fig. 2 a) zugeführten Regelspannung vorgesehen. Die phasengeregelten Impulse werden darin den Gittern der als Gleichrichter geschalteten Thyratrone 61, 62, 63 über Leitungen 64 zugeführt, wodurch eine Regelung der Ausgangsspannung erzielt wird. Im einzelnen arbeitet die Schaltanordnung nach Fig. 3 wie folgt.
• Eine Wechselspannung wird an eine Spule L gelegt, deren Eisenkern bis ins Sättigungsgebiet hinein magnetisiert wird. Der Widerstand R1 und der Kondensätor C1 erzeugen dabei eine bestimmte Phasenlage und Amplitude. An der Spule L treten. infolge der Kernsättigung Spannungsimpulse auf, die dem Steuergitter einer Röhre V1 zugeführt werden. Diese Röhre wird normalerweise mittels des Spannungsteilers R3, R4 gesperrt gehalten. Die an das Gitter gelangenden positiven Impulse lassen jeweils Anodenstromimpulse mit einer Frequenz von 50 Hz in dieser Röhre fließen. Diese Impulse dienen dazu, die erste Verzögerungsschaltung 50 mit den Trioden V3 und V4 periodisch einzuschalten.
• Die Vorderflanke eines jeden Impulses sperrt die Triode V3. Dabei dient die an den Ausgang der Röhre V1 angekoppelte Diode V2 dazu, die steile Rückflanke des Impulses zu unterdrücken, die sonst die Triode V3 wieder leitend machen würde.
• Bevor in der Verzögerungsschaltung 50 ein Kippimpuls eintrifft, ist die Triode V3 leitend und die Triode V4 gesperrt, da das Gitter der Röhre V3 eine hohe Spannung führt und die Zunahme der gemeinsamen Kathodenspannung infolge des Stromflusses durch die Triode V3 genügt, um der Triode V4 eine Verspannung zu geben, die sie außerhalb des Sperrbereiches bringt. Trifft ein negativer Impuls am Gitter der Röhre V3 ein, so wird diese gesperrt, die Verspannung der Röhre V4 fällt fort, und letztere wird leitend. Infolgedessen tritt an der Anode dieser Röhre eine Spannungsverringerung auf, die auf das Gitter der Röhre V3 mittels des Kondensators C2 übertragen wird. Hierdurch wird dieses Gitter noch stärker negativ gegenüber der Kathode.
• Der Kondensator C2 lädt sich über einen Widerstand R;,, bis die Spannung am Gitter der Triode V3 genügt, um diese Röhre wieder stromleitend zu machen. Dann kehrt die Schaltung in ihre Anfangslage zurück. Die Aufladezeit des Kondensators hängt von der Spannungszunahme ab, die am Gitter der Röhre V3 erforderlich ist, d. h. von dem ursprünglichen. Anodenspannungsabfall an der Röhre V4.
• Dieser Abfall wird durch den Strom der leitenden Röhre V4 geregelt. Dieser Strom wird an sich durch die Verspannung der Röhre und somit durch die Einstellung des Gitterspannungsteilers R6 bestimmt.
• Da die Röhren verschiedene Anodenbelastungen haben,, werden sie verschiedene Stromwerte besitzen, wobei Röhre V3 normalerweise gesättigt und Röhre V4 nicht gesättigt ist. Die Kathodenausgangsspannung ist ein negativer, rechtwinkliger Impuls der angegebenen Art, wobei die Stelle der Rückflanke nach der Zeit durch den Spannungsteiler regelbar ist. Dieser Impuls passiert auch einen, Impulstransformator T, der eine Ausgangsspannung der angegebenen Art liefert.
• Die phasengesteuerten Impulse der Verzögerungsschaltung 50 werden auch einem Steuerkreis 66, der eine zusätzliche Verzögerung von 1/a Perioden für die Steuerung des zweiten Thyratrongleichrichters 62 liefert, und einem Steuerkreis 67 zugeführt, der eine Verzögerung von 2/s Perioden für die Steuerung des dritten Thyratrons 63 liefert. Die veränderliche Ausgangsgleichspannung wird schließlich dem Wechselrichter über ein geeignetes LC-Glied 68 zugeführt.
• Obgleich bei den Schaltungen nach den Fig. 2 bzw. 2 a und 3 Regelgleichspannungen und Tachometergleichspannungen verwendet werden, können Wechselspannungen., gegebenenfalls mit Hilfe eines Wechselspannungstachometers und angemessenen Schaltungsänderungen, verwendet werden; in jedem Fall kann die Motordrehzahl mit einer Genauigkeit von etwa ± 1 % geregelt werden. Obgleich Dreiphasensysteme angegeben sind, ist die Erfindung auch bei Motoren mit einer beliebigen Pliasenzahl und also auch. bei Einphasenmotoren, z. B. Kondens.atormoto-ren, anwendbar.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Steuerung oder selbsttätigen Regelung der Drehzahl eines über gittergesteuerte Entladungsstrecken in 'LTmrichterschaltung gespeisten Induktionsmotors mit einer mit gesteuerter Frequenz b@eeinüußten Steuervorrichtung für die Entladungsstrecken in Wechselrichterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse den Gittern der Entladungsstrecken in Wechselrichterschaltung über einen Zählringkreis zugeführt werden und diese Entladungsstrecken aus gittergesteuerten Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung Gleichstrom erhalten, dessen Spannungshöhe entsprechend den Änderungen der Zündimpulsfrequenz so gesteuert wird, daß im Motor ein nahezu konstanter Magnetfluß aufrechterhalten wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gitter einer der in Gleichrichterschaltung angeordneten Entladungsstrecken Steuerimpulse von Netzfrequenz über eine steuerbare Phasendrehschaltung zugeführt werden, deren Ausgangsimpulse außerdem über weitere, fest eingestellte Phasendrehschaltungen an die übrigen Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung gelangen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 637 078, 689 685, 702 784, 714 196, 847 627; USA.-Patentschrift Nr. 2 254 714. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 927 160.