DE1267331B - Einrichtung zur Einstellung eines im wesentlichen konstanten Spannungs-Frequenz-Verhaeltnisses eines ueber einen Umrichter gespeisten Induktionsmotors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSC Il LA N D

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H02p

Deutsche KL: 21 d2 -15

Nummer: 1267 331

Aktenzeichen: P 12 67 331.3-32

Anmeldetag: 4. Juni 1965

Auslegetag: 2. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Einstellung eines im wesentlichen konstanten Spannungs-Frequenz-Verhältnisses eines über einen Umrichter gespeisten Induktionsmotors, dessen Frequenz durch einen von einem Oszillator steuerbaren Wechselrichter des Umrichters steuerbar ist und dessen Spannung mittels eines durch einen Stellmotor einstellbaren Stelltransformators im Sinne des angestrebten Spannungs-Frequenz-Verhältnisses an die Frequenz angepaßt wird.

Es ist bekannt, das Spannungs-Frequenz-Verhältnis mit Rücksicht auf die Belange von Induktionsmotoren auf bestimmte, d. h. konstante Werte einzustellen. So ist es beispielsweise bekannt, die Spannung dadurch zu regeln, daß man eine entsprechende Pulssteuerung des Umrichters vornimmt. Andererseits ist es auch bekannt, bei der Drehzahlsteuerung von Induktionsmotoren durch Frequenzänderung die gleichzeitig erforderliche Spannungsänderung durch Stelltransformatoren vorzunehmen, die in ebenfalls bekannter Weise motorisch angetrieben sein können.

Einrichtungen, die zur Einstellung des Spannungs-Frequenz-Verhältnisses dienen, waren bisher insbesondere mit dem Nachteil behaftet, daß zunächst die Frequenz des Wechselrichters auf den gewünschten Wert eingestellt wird, wobei die Spannung verhältnismäßig niedrig gehalten wird. Hierauf wird die Spannung erhöht, bis das gewünschte Spannungs-Frequenz-Verhältnis erreicht ist. Diese doppelte Einstellung ist stets von neuem notwendig, wenn die Drehzahl des Induktionsmotors geändert werden soll.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Betätigung des Stelltransformators in einfacher und zweckmäßiger Weise so vorzunehmen, daß das gewünschte Spannungs-Frequenz-Verhältnis selbsttätig eingestellt wird und die Einstellung auf den gewünschten Sollwert nur durch Betätigung eines einzigen Gliedes erfolgt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei der Einrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die am Stelltransformator abgegriffene Speisespannung des Motors einem einstellbaren, auf Abweichungen der Speisespannung von einem vorgegebenen Spannungs-Frequenz-Verhältnis ansprechenden frequenzabhängigen Glied mit ausgeprägtem Stromdurchlaßbereich, ζ. Β. einer Drossel mit rechteckiger Sättigungskennlinie, zugeführt ist, dessen Ausgang mit einer Schalteinrichtung zum Steuern des Stellmotors derart verbunden ist, daß bei einer Ausgangsspannung des frequenzabhängigen Gliedes unterhalb seiner einstellbaren Durchlaßspannung der Stelltransformator im Sinn zunehmender Speisespannung, bei einer Ausgangsspannung des fre-Einrichtung zur Einstellung eines im wesentlichen konstanten Spannungs-Frequenz-Verhältnisses
eines über einen Umrichter gespeisten
Induktionsmotors

Anmelder:

Borg-Warner Corporation,

Chicago, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:
Jay R. Borden, Santa Ana, Calif.;
Kurt Gasser, Orange, Calif.;
Stanley Krauthamer,
Monterey Park, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Juni 1964 (374 065)

quenzabhängigen Gliedes oberhalb der Durchlaßspannung im Sinn einer abnehmenden Speisespannung eingestellt und bei einer Ausgangsspannung gleich der Durchlaßspannung stillgesetzt wird.

Damit ist in einfacher und zweckmäßiger Weise die selbsttätige Einstellung des gewünschten Spannungs-Frequenz-Verhältnisses vermittelt, wobei ferner Schwingungen um den eingestellten Wert weitgehend vermieden sind. Es liegt auch im Bereich der Erfindung, daß der Stelltransformator bei einer Ausgangsspannung des frequenzabhängigen Gliedes oberhalb seiner einstellbaren Durchlaßspannung im Sinn abnehmender Speisespannung und umgekehrt eingestellt wird. Dies ist von dem Verhalten des frequenzabhängen Gliedes von der Speisespannung abhängig.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Ausgang des Wechselrichters mit der Schalteinrichtung über ein Schaltglied verbunden sein, das bei vom Umrichter her anstehender Spannung schließt und die Schalteinrichtung an Spannung legt. Damit kann die Schalteinrichtung nur betätigt werden, wenn der Wechselrichter tatsächlich arbeitet und Spannung an der Schalteinrichtung ansteht. In weiterer Ausgestaltung kann der Ausgang des Wechselrichters mit dem Stellmotor über ein Schaltglied verbunden sein,

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das bei fehlender Spannung vom Wechselrichter den des Oszillators und damit die Frequenz der Ausgangs-

Stelltransformator auf die kleinstmögliche Speisespan- spannung des Wechselrichters 14 verändert wird. So

nung einstellt. Dadurch wird der Stelltransformator wird, in Übereinstimmung mit der durch die Erfin-

stets auf die kleinstmögliche Spannungseinstellung dung gegebenen Lehre, ein gewünsches [///-Verhält-

heruntergeregelt. 5 nis der über die Leitung 21 dem Motor 11 zugeführte

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach- Energie durch geeignete Einstellung der Knöpfe 16

stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es und 24 des Systems erreicht,

zeigt Obwohl das in F i g. 1 dargestellte System eine gute

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Regelsystems zum Einstellung des Ulf-Verhältnisses zuläßt, so sind doch

Regem der Amplitude und der Frequenz der von io zwei getrennte Einstellungen erforderlich, um die Fre-

einer Wechselstromquelle einem Induktionsmotor zu- quenz- und die Spannungseinstellung zu bewirken. Es

geführten Energie, ist daher wünschenswert, ein konstantes {///-Verhält-

F i g. 2 das Blockschaltbild eines Regelsystems nis nach Einstellung von lediglich der Frequenz der

nach F i g. 1 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, Ausgangsspannung des Wechselrichters zu erreichen,

Fig. 3 das ausführliche Blockschaltbild eines 15 ohne daß noch eine Verstellung des Einstellknopfes

Teiles des Blockschaltbildes nach Fig. 2 und 24 für den Stellmotor 22 erforderlich ist. Dieser

Fig. 4a und 4b ausführliche Schaltbilder der in Wunsch wird in dem in Fig. 7 dargestellten System

F i g. 3 schematisch dargestellten Schaltkreise. durch die Regelanordnung 25 erfüllt.

Das Blockschaltbild in Fig. 1 zeigt ein System Der Motor 11 wird, wie bereits in Fig. 1 dargezum Regeln des [///-Verhältnisses der elektrischen 20 stellt, über den Transformator-Gleichrichter 12, den Wechselstromenergie, die von einer geeigneten Quelle Wechselrichter 14, den Oszillator 15, den Transforüber eine Leitung 10 dem Induktionsmotor 11 züge- mator 20 und den Stellmotor 22 gespeist. Statt einer führt wird. Das Ulf-Verhältnis in der Speiseenergie manuellen Einstellung für die Amplitude der Aussoll dabei im wesentlichen konstant sein. Die von der gangsspannung des Transformators (Knopf 24 in nicht dargestellten Quelle gelieferte Drehstromenergie 25 Fig. 1) ist eine Regelanordnung 25 vorgesehen, die wird in dem Transformator-Gleichrichter 12 in eine ein Steuersignal über die Leitung 26 dem Stellmotor im wesentlichen konstante Gleichspannung umgewan- 22 zuführt und so die gewünschte Amplitudeneinsteldelt. Diese Gleichspannung wird über eine Leitung 13 lung der der Last zugeführten Spannung bewirkt. Der einem Wechselrichter 14 zugeführt. Um die Darstel- Regelanordnung 25 wird über die Leitung 27 von lung in den Zeichnungen so einfach wie möglich zu 30 dem Ausgang des Wechselrichters 14 (oder vom halten, sind zwischen den einzelnen Baugruppen Eingang des Stelltransformators 20) ein erstes Einlediglich einfache Leitungen gezeichnet. Dem Fach- gangssignal zugeführt. Ein weiteres Eingangssignal mann ist jedoch ohne weiteres klar, daß trotz der wird von dem Ausgang des Stelltransformators 20 gezeichneten einfachen Leitungen 10 oder 13 eine abgeleitet und über die Leitung 28 der Regelanord-Mehrzahl von tatsächlichen Leitern verwendet wird. 35 nung 25 zugeführt. Über die Leitung 30 wird der So sind z. B. drei oder vier Leiter erforderlich, um Regelanordnung die zu ihrem Betrieb erforderliche die Eingangsenergie dem Transformator-Gleichrichter Speiseenergie zugeführt. Ein Einstellknopf 31 ist vor-

12 zuzuführen (bzw. zwei Leiter bei einem Einphasen- gesehen, um das gewünschte {///-Verhältnis einzusystem), und zwei Leiter, um die Gleichspannung bei stellen, das die dem Motor 11 zugeführte Energie auf-

13 dem Wechselrichter 14 zuzuführen. 40 weisen soll. Die Regelanordnung 25 ist so aufgebaut, Eine Oszillatorstufe 15 umfaßt einen Einstellknopf daß sie die Signale, die ihr über die Leitungen 27 und

16, um die Frequenz ihres Ausgangssignals zu ver- 28 zugeführt werden, mit dem gewünschten Bezugsändern, das über eine Leitung dem Wechselrichter wert vergleicht und über die Leitung 26 dem Stellzugeführt wird, um die Frequenz von dessen Aus- motor 22 ein geeignetes Signal zuführt, das den Motor gangsspannung, die an der Leitung 18 erscheint, zu 45 22 so verstellt, daß in der Ausgangsspannung des regeln. An diesem Punkt des Systems ist die Fre- Stelltransformators jede Abweichung in dem Ulf-Vcrquenz der Speisespannung für die Last eingestellt. hältnis von dem gewünschten, mit dem Knopf 31 ein-

Ein Stelltransformator 20 empfängt die Wechsel- gestellten {///-Verhältnis eliminiert ist. Stromenergie von dem Wechselrichter und führt sie Fig. 3 zeigt die hauptsächlichsten Komponenten über die Leitung 21 dem Induktionsmotor 11 zu. Der 50 der Regelanordnung 25 in F i g. 2. Wie in F i g. 3 dar-Transformator 20 kann linear sein, d. h., daß die ein- gestellt ist, wird über die Leitung 27, auf der das Auszelnen Phasenwindungen linear auf dem Kern ange- gangssignal des Wechselrichters 14 erscheint, ein Einordnet sind, oder der Kern kann ein Ringkern sein gangssignal sowohl einer Vergleichsstufe 32 als auch oder eine andere Ausbildung haben. Mit einem line- einer Schaltstufe 33 zugeführt. Die Vergleichsstufe 32 aren Transformator kann durch eine lineare Ver- 55 umfaßt ein Einstellmittel 31 zum Einstellen des geschiebung einer einstellbaren Anzapfung oder Ver- wünschten {///-Verhältnisses, das durch das System bindung des Transformators eine entsprechende Ein- aufrechterhalten werden soll.

stellung der Ausgangsspannung auf der Leitung 21 in Das Signal vom Ausgang des Stelltransformators bekannter Weise erreicht werden. Wie durch die ge- 20, das auf dem Leiter 28 erscheint, wird nicht unmitstrichelte Linie 23 dargestellt, ist ein Einstellmotor 22 60 telbar der Vergleichsstufe 32, sondern der Eingangsmit dem Transformator 20 verbunden. Durch Betäti- seite einer Stufe 34 zugeführt, mit der von Handgen des Einstellknopfes 24 kann über den Motor 22 betrieb auf selbsttätigen Betrieb umgeschaltet werden der Stelltransformator 20 verändert werden. Solche kann. Diese Stufe 34 enthält einen ersten Schalter 35, Verbindungen zwischen Stelltransformator und Ein- mit dem entweder Handbetrieb oder selbsttätiger Bestellmotor sind bekannt. 65 trieb eingeschaltet werden kann, und einen zweiten

Eine Veränderung der Frequenz wird entsprechend Schalter 36, über den der Stellmotor 22 betätigt

durch Betätigen des Einstellknopfes 16 am Oszillator werden kann, wenn mit dem Schalter 35 das System

erreicht, wodurch die Frequenz des Ausgangssignals auf Handbetrieb geschaltet ist. Ist das System über

den Schalter 35 auf selbsttätigen Betrieb geschaltet, so wird das über den Leiter 28 empfangene Signal über den Leiter 37 zum Eingang der Vergleichsstufe 32 zurückgeführt. Sobald die Vergleichsstufe 32 feststellt, daß das [///-Verhältnis der dem Motor 11 zugeführten Speiseenergie das festgelegte Verhältnis übersteigt, wird ein diesen Zustand kennzeichnendes Signal über den Leiter 38 einer Signalumkehrstufe 40 zugeführt. Aus der noch folgenden Beschreibung der Fig.4a und 4b wird sich ergeben, daß der Stellmotor 22 erregt wird, um die Amplitude der dem Motor 11 zugeführten Energie zu erhöhen, wenn das U/f-Verhältnis unterhalb des an dem Einstellmittel 31 eingestellten Wertes liegt. Dies ist auch dann der Fall, wenn zu diesem Zeitpunkt auf dem Leiter 38 kein Signal erscheint.

Der Schaltstufe 33 wird über den Leiter 30 Energie zugeführt. Sobald über den Leiter 27 Energie empfangen wird, was bedeutet, daß der Wechselrichter 14 arbeitet, wird die von der Eingangsleitung 30 empfangene Energie über die Leitung 24 zur Versorgungsstufe 43 weitergegeben. In der Versorgungsstufe 43 wird die Wechselstromenergie gleichgerichtet und als eine Gleichspannung über die Leitung 44 weitergegeben, um die Komponenten innerhalb der Signalumkehrstufe 40 zu versorgen. Nach Versorgung dieser Komponenten und dem Empfang eines Signals über die Eingangsleitung 38 erzeugt die Signalumkehrstufe 40 die geeigneten Regelsignale, die über die Leitung 45, die Umschaltstufe 34 und die Leitung 26 den Stellmotor 22 speisen und so die Amplitude der von dem Stelltransformator 20 an den Motor 11 weitergegebenen Energie verändern. Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Regelanordnung 25 wird im folgenden eine ausführliche Beschreibung an Hand der F i g. 4 a und 4b gegeben.

Die F i g. 4 a gibt ein ausführliches Schaltbild der Vergleichsstufe 32 der Schaltstufe 33, der Signalumkehrstufe 40 und der Versorgungsstufe 43, während die Fig. 4b ein ausführliches Schaltbild der Umschaltstufe 34 und des Stellmotors 22 gibt. Zunächst sei die Vergleichsstufe 32 in F i g. 4 a betrachtet. Zwei Eingangsleitungen 50 und 51 führen Energie an die beiden Enden des Potentiometers 52 mit einem Schleifers 53. In einem Einphasensystem sind die Leiter 50 und 51 über die Leitungen, welche den Wechselrichter und die Primärseite des Stelltransformators verbinden, miteinander verbunden. Die Leitungen 50 und 51 entsprechen folglich der Leitung 27 in Fig. 3. Ähnlich entspricht die Leitung28 in Fig. 3 den Leitungen 54 und 55 in Fig. 4a, die in einem Einphasensystem zwischen dem Stelltransformator und dem Motor liegen. In einem Dreiphasensystem sind die Leiter 54 und 55 mit einem der Phasenleiter zwischen dem Stelltransformator und dem Motor verbunden.

Die Leitung 54 ist mit einem Ende der Primärwicklung 56 eines Transformators 57 verbunden, der eine Sekundärwicklung 58 aufweist. Das andere Ende der Primärwicklung 56 ist über eine Leitung 60 mit der Umschaltstufe 34 verbunden. In der Umschaltstufe 34 ist der Schalter als ein dreipoliger Umschalter mit zwei Schaltstellungen dargestellt. Die drei beweglichen Kontaktarme sind mit 61 bis 63 und die zugeordneten festen Kontakte mit 64 bis 66 bezeichnet. Der Schalter 35 ist in der Stellung »selbsttätiger Betrieb« dargestellt. Wird der Schalter in die Stellung »Handbetrieb« umgeschaltet, so werden die Schaltarme 61 bis 63 von den Kontakten 64 bis 66 fort zu den Kontakten 67 bis 69 hin geschaltet. In der dargestellten Stellung »selbsttätiger Betrieb« des Schalters 35 ist der Stromkreis für die Primärwicklung 56 über die Leitung 60, die Kontakte 63 und 66 sowie die Leitung 55 geschlossen.

Ein Ende der Sekundärwicklung 58 ist mit einem Leiter 70 verbunden und das andere Ende der Sekundärwicklung 58 über einen Leiter 71 mit einem Ende eines einstellbaren Transformators in Sparschaltung 72, dessen anderes Ende über einen Leiter 73 mit einer Anzapfung der Sekundärwicklung 58 verbunden ist. Die bewegliche Anzapfung 74 des einstellbaren Transformators in Sparschaltung ist über einen Leiter 75 mit der Sekundärwicklung 76 eines Transformators 77 verbunden. Die Primärwicklung dieses Transformators ist mit 78 bezeichnet. Das andere Ende der genannten Sekundärwicklung 76 ist mit einem Leiter 80 verbunden. Aus dem Vorstehenden wird verständlich, daß ein zwischen den Leitern 70 und 75 erscheinendes Signal sich als Funktion sowohl der Ausgangsspannung des Transformators (empfangen über die Leiter 74, 75) und der Einstellung der Anzapfung 74 des einstellbaren Transformators in Sparschaltung 72 verändert. Es sei darauf hingewiesen, daß der Verstellbereich dadurch ausgedehnt werden kann, daß die Sekundärwicklung 58 mit zusätzlichen Anzapfungen versehen und der Leiter 73 mit einer dieser Anzapfungen verbunden wird.

Zu dieser Spannung bzw. diesem Signal, das zwischen den Leitern 70 und 75 auftritt, addiert der Transformator 77 algebraisch eine Korrektionsspannung. Die Größe der Korrektion ist eine Funktion der Einstellung des Armes 53 des Potentiometers 52. Das Vorzeichen der Korrektionsspannung kann durch Vertauschen der Anschlüsse der Leiter 81 und 82 an die Primärwicklung 78 umgekehrt werden. Es kann so eine positive oder negative Korrekturspannung als eine Komponente der zusammengesetzten Spannung, die zwischen den Leitern 70 und 80 erscheint, eingeführt werden. Eine solche Korrekturspannung wird mitunter in der Nähe des unteren Endes des Verstellbereiches des Stelltransformators verwendet, d. h., wenn nur eine Spannung mit niedriger Amplitude dem Motor 11 zugeführt wird. Wenn keine Korrekturspannung gewünscht wird, können das Potentiometer 72 und der Transformator 77 aus der Vergleichsstufe 42 fortgelassen werden.

Bisher ist das Bezugszeichen 31 verwendet worden, um das Einstellmittel zum Regulieren des gewünschten t/Af-Verhältnisses zu bezeichnen. In F i g. 4 a ist das Einstellmittel 31 als eine Drossel dargestellt, die einen beweglichen Arm oder Kontakt 83 hat, der verschiebbar ist, um die Wicklung 85 der Drossel über einen der Kontakte oder Anzapfungen 84 anzuzapfen. Diese Drossel ist von dem bekannten Typ, der eine rechteckige Sättigungskennlinie hat. Eine solche Drossel läßt so lange keinen Strom durch, solange nicht die Sättigung erreicht ist. Sobald das Spannungs-Zeit-Integral der dem angezapften Teil der Wicklung 85 zugeführten Energie einen gegebenen Wert erreicht, ist die Drossel gesättigt, und ein Strom fließt von dem Leiter 83 durch den angezapften Teil der Wicklung 85 zum Leiter 86. Entsprechend beginnt, sobald das U/f-Verhältnis des Signals vom Transformator 20, das über die Leiter 54 und 55 zugeführt wird, das durch den beweglichen Kontakt 83 vorgewählte Verhältnis erreicht oder übersteigt, ein

Strom durch die Drossel 31 zu fließen. Dadurch wird über die Leitungen 70 und 86 ein Signal zu der Signalumkehrstufe 40 geliefert. Aus dem Vorstehenden folgt, daß die Leitungen 70 und 86 der Leitung 38 in F i g. 3 entsprechen.

In der Signalumkehrstufe 40 sind die Eingangsleitungen70 und 86 mit gegenüberliegenden Punkten einer Gleichrichterbrücke 87 verbunden, die auf übliche Art und Weise arbeitet und so an den beiden Ausgangsleitungen 88 und 90 eine Gleichspannung erzeugt. Das Potential am Leiter 88 ist dabei negativ in bezug auf das Potential am Leiter 90. Mit dem Leiter 90 ist eine Glättungsdrossel 91 verbunden, deren Ausgang an die Leitung 92 angeschlossen ist. Zwischen den Leitungen 88 und 92 ist eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 93 und einem Widerstand 94 eingeschaltet.

Die Leitung 92 ist über eine Diode 95 und einen Widerstand 96 mit der Basis eines NPN-Transistors 97 verbunden. Dieser Transistor weist weiter eine gemeinsame Elektrode oder einen Emitter 97 e und eine Ausgangselektrode oder einen Kollektor 97 c auf. Zwischen der Basis 97 & und dem Emitter 97 e ist eine Diode 98 eingeschaltet. Die gemeinsame Verbindung zwischen Emitter 97 e und Diode 98 ist über eine Leitung 100 mit der Versorgungsstufe 43 verbunden.

Die Leitung 92 ist weiter über eine Diode 101 und einen Widerstand 102 mit der Basis 103 b eines NPN-Transistors 103 verbunden, der ebenfalls einen Kollektor 103 c und einen Emitter 103 e aufweist. Die Transistoren 97 und 103 können auch vom PNP-Typ sein. Die Signal- und Versorgungsspannungen sind dann entsprechend umzukehren. Zwischen der Basis 1036 und dem Emitter 103 e ist eine Diode 104 eingeschaltet. Die gemeinsame Verbindung zwischen der Diode 104 und dem Emitter ist über eine Leitung 105 mit der Versorgungsstufe 43 verbunden.

Der Kollektor 97 c des Transistors 97 ist über eine Leitung 106 mit einem Ende der Wicklung 107 eines Relais 108 verbunden. Dieses Relais besitzt ein Paar beweglicher Kontakte 110 und 111 und feste Kontakte 112, 113 und 114, 115. Das Relais ist in Fig. 4a in nicht erregtem Zustand dargestellt. Der verbunden ist, so kann eine Phase dieses Netzes über die Leitungen 133 und 134 der Schaltstufe 33 zugeführt werden. Daraus ergibt sich, daß die Leitungen 134 und 133 der Leitung 30 in F i g. 3 entsprechen.

Die Leitungen 133 und 134 sind durch die Schaltstufe 33 hindurch mit der Umschaltstufe 34 so verbunden, daß ein Teil der auf den Leitungen 133 und 134 erscheinenden Energie stets der Umschaltstufe 34, unabhängig von dem Arbeitszustand der Schaltstufe 33, zugeführt wird. Die Bedeutung dieser Verbindung wird sich aus der weiteren Beschreibung ergeben.

Das der Stufe 32 über die Leitungen 50 und 51 zugeführte Ausgangssignal des Wechselrichters wird über dieselben Leitungen auch der Stufe 33 und über einen Widerstand 135 einer weiteren normal arbeitenden Gleichrichterbrücke 136 zugeführt. Die Ausgangsklemmen dieser Brücke sind mit einem Kondensator 137 überbrückt, der das Ausgangspotential glättet, das über zwei Leitungen 138 und 140 der Wicklung 141 eines Relais 142 zugeführt wird. Dieses Relais umfaßt ebenfalls zwei bewegliche Kontakte 143 und 144, von denen der Kontakt 143 den festen Kontakt 145 berührt, wenn das Relais nicht erregt ist, während der Kontakt 144 den festen Kontakt 146 berührt, wenn das Relais betätigt wird. Der bewegliche Kontakt 143 ist über eine Leitung 147 mit der Umschaltstufe 34 verbunden.

In der Versorgungsstufe 43 ist die Eingangsleitung 134 über eine Sicherung 148 mit einem Ende der Primärwicklung 150 eines Transformators 151 mit einer Sekundärwicklung 152 verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung 150 ist über eine Sicherung 143 mit dem beweglichen Kontakt 144 des Relais 142 verbunden. Eine Anzeigelampe 154 ist der Wicklung 150 parallel geschaltet, um deren Erregung anzuzeigen. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Leitung 52 in F i g. 3 den beiden Leitern beiderseits der Sicherungen 148 und 153 in Fi g. 4 a entspricht.

Die Sekundärwicklung 152 ist mit den Eingangsanschlüssen eines weiteren Brückengleichrichters 155 verbunden, dessen Ausgangsanschlüsse mit der Leitung 88 und über eine Glättungsdrossel 156 mit der Leitung 157 verbunden sind. Zwischen den beiden

Transistor 97 ist gegen einen Rückstrom, der auf- 45 Leitungen 88 und 157 ist eine Spannungsteileranord-

treten kann, wenn das Feld in der Wicklung 107 zusammenbricht, durch die Diode 116 geschützt, die parallel zur Wicklung 107 geschaltet ist.

Entsprechend ist der Kollektor 103 c des Transistors 103 über einen Leiter 117 mit einem Ende der Wicklung 118 eines Relais 120 verbunden. Dieses Relais besitzt ebenfalls bewegliche Kontakte 121 und 122 und vier feste Kontakte 123 bis 126. Eine Diode 127 ist parallel zur Wicklung 118 geschaltet, um den Transistor 103 zu schützen. Der feste Kontakt 112 des Relais 108 ist mit einer Leitung 128 verbunden. Der bewegliche Kontakt 110 ist über die Leitung 130 mit dem festen Kontakt 125 des Relais 120 verbunden. Die festen Kontakte 113 und 114 des nung eingeschaltet, die einen Widerstand 158, em Potentiometer 160 mit einem Schleifer 161, ein Potentiometer 162 mit einem Schleifer 163 und einen Widerstand 164 umfaßt. Zwischen den Leitern 88 und 157 ist weiter ein Filterkondensator 165 eingeschaltet. Ein weiterer Filterkondensator 166 ist zwischen der Leitung 88 und dem Schleifer 163, mit dem weiter die Leitung 100 verbunden ist, eingeschaltet. Mit dem Schleifer 161 ist eine Leitung 105 verbunden. Auf diese Weise sind die Vorspannungen für die Transistoren 97 und 103 durch die Einstellung der Schleifer 163 und 161 eingestellt. Mit der dargestellten Verbindung der Gleichrichterbrücke 155 wird folglich ein positiveres Potential (in bezug auf die Lei-

Relais 108 sind nicht belegt. Der andere feste Kon- 60 tung 88) über die Leitung 100 als über die Leitung takt 115 ist über die Leitung 131 mit dem festen Kon- 105 geführt. Entsprechend wird, sobald ein Steuertakt 124 des Relais 120 verbunden. Der bewegliche Kontakt 121 des Relais ist mit dem Leiter 121 verbunden. Die Kontakte 123 und 126 sind nicht belegt.

Der Schaltstufe 33 wird über die beiden Leitungen und 134 von einer nicht näher dargestellten geeigneten Energiequelle Energie zugeführt. Wenn z. B. mit der Leitung 10 in den Fig. 1 ein Drehstromnetz signal auf der Leitung 92 auftritt, der Transistor 103 »früher« oder bei einem niedrigeren Pegel des Steuersignals leitend werden als der Transistor 97.

In der Umschaltstufe 34, die in F i g. 4 b dargestellt ist, ist die Leitung 133 sowohl mit dem normalerweise geschlossenen Kontaktsatz 168 als auch mit dem normalerweise offenen Kontaktsatz 167 verbunden. Beide

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Kontaktsätze werden durch den mit »Niedriger« be- Stellung erreicht hat, wird der Endschalter 185 gezeichneten Druckknopf 170 betätigt. Diese Kontakt- öffnet und der Motor 22 abgeschaltet. Es· sei angesätze sind über die Leitungen 171 und 172 mit einem nommen, daß zu diesem Zeitpunkt die Einstellung normalerweise geschlossenen Kontaktsatz 173 und des Transformators so sei, daß, wenn der Wechseleinem normalerweise offenen Kontaktsatz 174 ver- 5 richter in Betrieb wäre, das [///-Verhältnis unter dem bunden. Diese letztgenannten Kontaktsätze werden gewünschten, an der Drossel 31 eingestellten Wert durch den mit »Höher« bezeichneten Druckknopf 175 läge.

betätigt. Die beiden Druckknöpfe 170 und 175 mit Sobald der Wechselrichter zu arbeiten beginnt, tritt

ihren zugeordneten Kontaktsätzen entsprechen den ein Ausgangspotential an den Leitungen 50 und 51 in F i g. 3 mit 36 bezeichneten handbetätigten Ein- io auf, und die oben beschriebene Korrekturspannung stelhnitteln. wird über das Potentiometer 52 und den Transforma-

Der Kontaktsatz 173 ist über eine Leitung 176 mit tor 77 in den Stromkreis zwischen den Leitungen 70 dem festen Kontakt 61 des Umschalters 35 verbun- und 80 eingeführt. Gleichzeitig wird dasselbe Potenden. Der Kontaktsatz 174 ist über die Leitung 177 tial über die Leitungen 50 und 51 in den Widerstand mit dem festen Kontakt 67 des genannten Schalters 15 135 der Gleichrichterbrücke 136 zugeführt, die ihrerverbunden. Die Leitung 134 ist mit der Mittelanzap- seits ein Gleichstrompotential über die Leitungen 138 fung der Wicklung 180, 181 des Stellmotors 22 ver- und 140 der Wicklung 141 des Relais 142 zuführt, bunden. Die genannte Wicklung ist mit einem Kon- Das Relais 142 spricht also an und unterbricht durch densator 132 überbrückt. seine Kontakte 143 und 145 den oben beschriebenen,

Der Wicklungsteil 180 ist die »Höher«-Wicklung, 20 eine Verstellung des Stelltransformators nach und. h., sobald ein Strom durch diesen Wicklungsteil ten bewirkenden Stromkreis des Stellmotors. Das Refließt, wird der Motor eine solche Drehrichtung an- lais ergänzt weiter mit seinen Kontakten 144 und 146 nehmen und den Stelltransformator 20 so verstellen, den Stromkreis, über den Eingangsenergie von dem daß die Amplitude der dem Motor zugeführten Span- Wechselrichter über die Sicherungen 148 und 153 nung ansteigt. Entsprechend ist der Wicklungsteil 181 25 dem Transformator 151 in der Versorgungsstufe 43 die »Niedriger«-Wicklung. Fließt durch diesen Wick- zugeführt wird. Diese Energie wird in der Brücke 155 lungsteil Strom, so dreht sich der Motor mit ent- gleichgerichtet und über Leitungen 88 und 157 als gegengesetztem Drehsinn und verstellt den Stell- Vorspannung und Versorgungsspannung der Signaltransformator so, daß die Amplitude der dem Motor umkehrstufe 40 zugeführt.

11 zugeführten Spannung verringert wird. Das äußere 30 Dadurch, daß der Wechselrichter 14 jetzt arbeitet, Ende des Wicklungsteils 180 ist über eine Leitung wird dem linearen Stelltransformator 20 Energie zu-183 mit dem beweglichen Kontakt 61 verbunden. Das geführt. Von dem Ausgang dieses Transformators äußere Ende des Wicklungsteils 181 ist über eine Lei- wird Energie über Leitungen 54 und 55 über einen tung 184 und einen Endschalter 185 mit dem beweg- bereits oben beschriebenen, durch die Kontakte 63 liehen Kontakt 62 des Umschalters 35 verbunden. Der 35 und 66 in den Umschalter 35 vervollständigten Grenzschalter 185 ist nur dann geöffnet, wenn die be- Stromkreis der Primärseite des Transformators 57 zuwegliche Anzapfung des Stelltransformators ihre geführt. Diese Energie passiert den einstellbaren Sparunterste, d. h. der der niedrigsten Ausgangsspannung transformator 72 und die Sekundärwicklung 76, so entsprechende Stellung erreicht hat. daß an der Drossel 31 ein Potential auftritt, das sich

Für die nun folgende Beschreibung des in den 4° aus dem Ausgangspotential des Transformators 20 Fig. 4a und 4b dargestellten Ulf- oder »Volt-pro- und dem über den Transformator 77 zugeführten Hertz«-Reglers sei vorausgesetzt, daß sich der Um- Korrektorpotential zusammensetzt. Dadurch, daß der schalter 35 in der Stellung für selbsttätigen Betrieb Stellmotor 22 bereits erregt worden ist und die Ausbefindet, daß durch Einstellung des beweglichen Kon- gangsspannung des Stelltransformators 20 unter den taktes 83 der Drossel 31 das gewünschte Ulf-Verhält- 45 gewünschten, an der Drossel 31 eingestellten Wert ernis eingestellt ist und daß sich der durch den Stell- niedrigt hat, fließt kein nennenswerter Strom über die motor 22 bewegte Stelltransformator 20 etwa in der Leitungen 70 und 86. Die Transistoren 97 und 103 in Mitte seines Verstellbereiches befindet. Sobald der der Signalumkehrstufe bleiben folglich zu diesem nicht dargestellte Hauptschalter eingeschaltet ist, er- Zeitpunkt nichtleitend. Dadurch, daß diese Transistoscheint Eingangsenergie auf den Leitungen 133 und 50 ren nichtleitend sind, sind auch zu diesem Zeitpunkt 134, obwohl zu diesem Zeitpunkt der Wechselrichter die Relais 108 und 120 nicht erregt, noch nicht versorgt wird und daher weder auf den Es ist bereits gesagt worden, daß, sobald ein Signal

Leitungen 50, 51 noch auf den Leitungen 54, 55 ein am Ausgang des Wechselrichters erscheint, das Relais Eingangssignal auftritt. Solange kein Eingangssignal 142 erregt wird und den Kontaktsatz 144, 146 auf den Leitungen 54 und 55 auftritt, wird auch der 55 schließt. Durch das Schließen dieses Kontaktsatzes Brücke 136 in der Schaltstufe 53 keine Energie züge- wird ein Stromkreis für die Teilwicklung 180 des führt, und das Relais 142 bleibt unerregt. Stellmotors, die eine Verstellung des Stelltransforma-

Durch die den Leitungen 133 und 134 zugeführte tors 20 im Sinn einer Spannungserhöhung bewirkt, Energie wird die Teilwicklung 181 des Stellmotors über folgenden Stromkreis geschlossen: über folgenden Stromkreis erregt: 60 _Leiümg ^ _{Kontakte 146 144} sicherung 153,

Leitung 133, Kontakte 145, 143, Leitung 147, Leitung 186, Kontakte 111, 115, Leitung 131,

Kontakte 65, 62, Endschalter 185, Leitung 184, Kontakte 124 und 121, Leitung 132, Kontakte

Teilwicklung 181 und Leitung 134. 64, 61, Leitung 183, Teilwicklung 180 und Lei-

Der Stellmotor wird entsprechend erregt und ver- 65

stellt den Stelltransformator so, daß sich seine Aus- Durch den Stellmotor 22 wird also der Stelltrans-

gangsspannung, nachdem er erregt worden ist, verrin- formator 20 so verstellt, daß die Spannung an seiner gert. Nachdem der Stelltransformator seine unterste Sekundärseite kontinuierlich bis auf den Wert steigt,

11 12

bei dem das gewünschte [///-Verhältnis erreicht ist daß auch der Transistor 103 gesperrt wird, so fällt Dies geschieht jedoch nur, nachdem der Transforma- auch das Relais 120 ab, und der bereits oben betör 20 zunächst die minimale Ausgangsspannung ent- schriebene Speisestromkreis für die Teilwicklung 180 sprechende Stellung eingenommen hatte und der des Stellmotors wird erregt und der Stelltransformator Wechselrichter 14 zu arbeiten begonnen hat. Diese 5 20 so verstellt, daß sich seine Ausgangsspannung wie-Erhöhung der Ausgangsspannung des Stelltransfor- der erhöht, bis das gewünschte Ulf-Verhältnis erreicht mators 20 auf den gewünschten Wert wird durch ein ist. Um Regelschwingungen zu vermeiden, ist eine beerstes Steuersignal ausgelöst, das durch keinen oder stimmte »Totzone« vorgesehen. Diese ergibt sich aus einen vernachlässigbar geringen Strom auf den Lei- der Differenz zwischen den Vorspannungsspiegeln, tungen 70 und 86 zwischen der Vergleichsstufe 20 io die durch die Schleifer 161 und 163 der beiden Pound der Signalumkehrstufe 40 gekennzeichnet ist. Es tentiometer 160 und 162 eingestellt werden. Durch sei darauf hingewiesen, daß, sobald die Erhöhung der die Einstellung dieser beiden Schleifer kann die Breite Ausgangsspannung des Stelltransformators 40 begon- der »Totzone« zwischen den Ansprechpunkten des nen hat, der Endschalter 185 geschlossen wird, um Stellmotors 22 für beide Drehrichtungen in geeigneter die Teilwicklung 181 des Stellmotors 22 für eine neue 15 Weise eingestellt werden. Durch diese Totzone wird Erregung vorzubereiten. vermieden, daß das System um eine oder zwei Win-

Sobald das [///-Verhältnis in der Ausgangsenergie düngen des linearen Stelltransformators 20 schwingt, des Stelltransformators 20 den durch die Einstellung Ist eine Handbetätigung des Stellmotors 22 gedes beweglichen Kontaktes 83 festgelegten Wert er- wünscht, so wird der Umschalter 35 so umgeschaltet, reicht hat, wird die Drossel 31 gesättigt. Er wird dann 20 daß die beweglichen Kontakte 61 bis 63 die festen stromdurchlässig, und ein Strom fließt über die Lei- Kontakte 67 bis; 69 berühren. Um den Transformator tungen 70 und 86 zu der Gleichrichterbrücke 87 in 20 so zu verstellen, daß sich seine Ausgangsspannung der Signalumkehrstufe 40. Die verschiedenen an die erhöht, wird der mit »Höher« bezeichnete Knopf 175 beiden Transistoren 97 und 103 angelegten Vorspan- gedruckt und dadurch der Kontaktsatz 164 geschlosnungspotentiale sind bereits oben beschrieben wor- 25 sen, der einen Speisestromkreis für den Wicklungsteil den. Von der Gleichrichterbrücke 87 wird ein anstei- 180 des Stellmotors 22 schließt. Der Stromkreis ist gendes positives Signal über die Leitung 92 den wie folgt aufgebaut:

Basiselektroden der beiden Transistoren zugeführt. _{Leit 133} Kontaktsatz 168, Leitung 172,

Der Trans_1Stor 103 beginnt zuerst zu leiten, und das Kontaktsatz 174, Leitung 177, Kontakte 67 und

Relais 120 wird erregt. Dieser Schaltzustand tritt also 30 _{61 Ldt 183} Teilwicklung 180 und Leiauf, wenn em zweites Steuersignal, das durch einen _tun ^4

Strom gekennzeichnet ist, der hinreichend groß ist,

um das Relais 120 zu erregen, über die Leitungen 71 Nach einem Loslassen dieses Druckknopfes 175

und 86 zur Signalumkehrstufe 40 fließt. Durch die wird der genannte Stromkreis durch den Kontaktsatz Kontakte 121 und 124 des erregten Relais 120 wird 35 174 unterbrochen, der Stellmotor 22 also gestoppt. In der oben beschriebene, die Teilwicklung 180 des entsprechender Weise wird durch Drücken des mit Stellmotors 22 erregende Stromkreis unterbrochen. »Höher« bezeichneten Druckknopfes 175 ein Speise-Der Motor wird also stillgesetzt, und der Stelltrans- Stromkreis für die Teilwicklung 181 des Stellmotors formator 20 behält die zu diesem Zeitpunkt erreichte 22 geschlossen. Dieser Stromkreis hat folgenden Einstellung. 40 Aufbau:

Solange das [///-Verhältnis auf oder in der Nähe _{Leitun 133} Kontaktsatz 167, Leitung 171,

des festgelegten Wertes verbleibt, leitet der Tran- Kontaktsatz 173, Leitung 176, Kontakte 68 und

sistor 103, während der Transistor 97 nichtleriend _62> Endschalter 185, Leitung 184, Teilwicklung

bleibt. Der Stellmotor 22 wird also nicht erregt. So- jgj _un£j L_eri_Urig 134.

bald das [///-Verhältnis des Ausgangspotentials des 45

Transformators 20 über den festgelegten Wert hinaus Durch Loslassen dieses Druckknopfes 170 wird

ansteigt, wird ein drittes Steuersignal, das durch das durch den Kontaktsatz 167 der genannte Speisestromstark positive Vorspannungspotential dargestellt wird, kreis für den Stellmotor 22 unterbrochen und eine über die Leitung 92 dem Transistor 97 zugeführt und weitere Verstellung des Stelltransformators 20 unteröffnet diesen. Dadurch fließt Strom durch die Wick- 50 banden.

lung 107 und erregt das Relais 108. Das Relais 120 Die vorliegende Erfindung schafft ein wirtsehaft-

bleibt erregt. Durch die Kontakte 110 und 112 des so Hches und wirksames System zum Einstellen des erregten Relais 108 wird folgender Stromkreis für die [///-Verhältnisses am Ausgang eines einen Induk-Erregung der Teilwicklung 181 des Stellmotors 22 tionsmotor speisenden Transformators. Es sei noch geschlossen: 55 einmal darauf hingewiesen, daß der Motor beim InLeitung 133, Kontakte 146 und 144, Sicherung ****^ ^AAf^S. «egea ei» Speisung mit 153, Leitung 186, Kontakte 122 und 125, La- überhöhtem ^//-Verhältnis gesichert ist. Dies wird tung 130, Kontakte 110 und 112, Leitung 128, " *? normalerweise geschlossenen Kontakte 143 Kontakte 6S und 62, Endschalter 185, Leitung _c ™^d ψ. ^m ff Schaltstufe 33 anweht die einen 184, Teilwicklung 181 und Leitung 134. ^fo Stromkreis schließen, durch den der Stellmotor 22

den Stelltransformator in eine Stellung bringt, in der

Folglich wird der Stelltransformator 20 im Sinn er die minimale Ausgangsspannung abgibt, beyor der einer Erniedrigung seiner Ausgangsspannung verstellt Rest des Systems erregt wird. Das gewünschte und so das [///-Verhältnis erniedrigt, bis der Tran- [///-Verhältnis kann einfach durch Verschieben des sistor 97 wieder gesperrt wird. Dadurch fällt das Re- «5 beweglichen Kontaktes 83 in bezug auf die Anzaplais 108 ab und unterbricht den genannten Speise- fungen 84 des Induktors 31 eingestellt werden. Eine Stromkreis für die Teiiwicklung 181 des Stellmotors KompensatisnsspannuBg kann ebenfalls einfach 22. Sollte die Ausgangsspannung weiter absinken, so durch Verstellen des Schleifers 53 des Potentio-

meters 52 eingestellt werden. Regelschwingungen in dem System werden durch zwei getrennte Transistoren mit unterschiedlichen Vorspannungspegeln vermieden. Die Vorspannungspegel werden mit den Schleifern der Potentiometer 160 und 162 eingestellt. Falls es gewünscht ist, den Stelltransformator 20 von Hand zu verstellen, kann dies einfach mit Hilfe der Druckknopfschalter 170 und 175 in der Umschaltstufe 34 bewirkt werden.

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Einstellung eines im wesentlichen konstanten Spannungs-Frequenz-Verhältnisses eines über einen Umrichter gespeisten Induktionsmotors, dessen Frequenz durch einen von einem Oszillator steuerbaren Wechselrichter des Umrichters steuerbar ist und dessen Spannung mittels eines durch einen Stellmotor einstellbaren Stelltransformators im Sinne des angestrebten Spannungs-Frequenz-Verhältnisses an die Frequenz angepaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die am Stelltransformator (20) abgegriffene Speisespannung des Motors einem einstellbaren, auf Abweichungen der Speisespannung von einem vorgegebenen Spannungs-Frequenz-Verhältnis ansprechenden frequenzabhängigen Glied mit ausgeprägtem Stromdurchlaßbereich, ζ. Β. einer Drossel (31) mit rechteckiger

Sättigungskennlinie, zugeführt ist, dessen Ausgang (70, 86) mit einer Schalteinrichtung (40, 34) zum Steuern des Stellmotors (22) derart verbunden ist, daß bei einer Ausgangsspannung des frequenzabhängigen Gliedes unterhalb seiner einstellbaren Durchlaßspannung der Stelltransformator im Sinn zunehmender Speisespannung, bei einer Ausgangsspannung des frequenzabhängigen Gliedes oberhalb der Durchlaßspannung im Sinn einer abnehmenden Speisespannung eingestellt und bei einer Ausgangsspannung gleich der Durchlaßspannung stillgesetzt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Wechselrichters (14) mit der Schalteinrichtung (40, 34) über ein Schaltglied (33) verbunden ist, das bei vom Umrichter her anstehender Spannung schließt und die Schalteinrichtung an Spannung legt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Wechselrichters (14) mit dem Stellmotor (22) über ein Schaltglied (33) verbunden ist, das bei fehlender Spannung vom Umrichter den Stelltransformator auf die kleinstmögliche Speisespannung einstellt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1080 212;
AEG-Mitteilungen, 54 (1964), H. 1/2, S. 96.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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