DE1563833C3

DE1563833C3 - Circuit arrangement for keeping the speed of an AC motor constant

Info

Publication number: DE1563833C3
Application number: DE19661563833
Authority: DE
Inventors: Bernd 8500 Nuernberg Jonatat; Karl-Heinz 8950 Kaufbeuren Mueller
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1966-10-29
Filing date: 1966-10-29
Publication date: 1975-09-25
Also published as: BE705812A; DE1563833B2; NL6714615A; GB1195982A; DE1563833A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines Wechselstrommotors, der über antiparallel in der Zuleitung liegende, nach dem Anschnittprinzip arbeitende steuerbare Gleichrichter gespeist wird.The invention relates to a circuit arrangement for keeping the speed of an AC motor constant, the anti-parallel in the supply line lying, controllable rectifier working according to the gate principle is fed.

Es ist bekannt, Wechselstromkreise und auch Wechselstrommotoren mittels steuerbarer Halbleitergleichrichter zu steuern. Bekanntlich können steuerbare Halbleitergleichrichter durch Anlegen geeigneter Impulse an die Steuerelektrode in; den leitenden Zustand umgeschaltet werden. Es sind auch bereits steuerbare Halbleitergleichrichter bekannt, bei denen sowohl die Umschaltung in den leitenden, als auch in den sperrenden Zustand mittels geeigneter Impulse durchgeführt werden kann. Schließlich gibt es steuerbare Gleichrichter, die durch geeignete Impulse in beiden Richtungen in den leitenden Zustand umschaltbar sind. Mit allen diesen steuerbaren Gleichrichtern ist eine Steuerung in der Weise möglich, daß der Gleichrichter zu einem geeigneten Zeitpunkt in den leitenden Zustand geschaltet und dadurch die dem Motor zugeführte Spannungszeitfläche verändert wird. In gleicher Weise ist es auch möglich, vor dem Abklingen einer Halbwelle, früher oder später, in geeigneter Weise den sperrenden Zustand herbeizuführen und auch auf diese Weise eine Regelung zu erreichen.It is known to use AC circuits and AC motors by means of controllable semiconductor rectifiers to control. It is known that controllable semiconductor rectifiers can be achieved by applying suitable pulses to the control electrode in; the conductive state can be switched. There are also already controllable ones Semiconductor rectifiers known, in which both the switching in the conductive, as well as in the locking state can be carried out by means of suitable pulses. Finally there are controllable ones Rectifiers that can be switched to the conductive state by suitable pulses in both directions. With all these controllable rectifiers, control is possible in such a way that the rectifier switched to the conductive state at a suitable point in time and thereby the one supplied to the motor Stress-time area is changed. In the same way it is also possible, before the decay of a half-wave, sooner or later to bring about the blocking state in a suitable manner and also in this way a To achieve regulation.

Wenn man die zeitliche Lage der Impulse zur Steuerung der steuerbaren Halbleitergleichrichter geeignet wählt, und abhängig von der Drehzahl bzw. der Belastung des Motors macht, dann kann auf diese Weise die dem Motor zugeführte Leistung so verändert werden, daß die Drehzahl konstant bleibt.If the timing of the pulses is suitable for controlling the controllable semiconductor rectifier selects, and makes it dependent on the speed or the load on the engine, then can in this way the power supplied to the motor can be changed so that the speed remains constant.

In der USA.-Zeitschrift »Direct Current« Januar 1962, S. 20 und 21 ist eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Wechselstrommotors der eingangs genannten Art beschrieben, bei der als Ist-Wert der Regelung die Spannung einer mit dem MotorIn the USA magazine "Direct Current" January 1962, Pp. 20 and 21 is a circuit arrangement for regulating the speed of an AC motor of the introduction described type, in which as the actual value of the regulation the voltage of one with the motor

gekuppelten Tachomaschine verwendet wird.coupled speedometer machine is used.

In der deutschen Auslegeschrift 12 15 803 ist eine Anordnung zur untersynchronen Drehzahlsteuerung eines Asynchronmotors beschrieben, bei der jeder ersten Halbwelle einer Periode des Wechselstromes von einem dem Laststrom proportionalen Strom eine Regelgröße gebildet wird, mit der der in der zweiten Halbwelle der gleichen Periode fließende Strom durch Beeinflussung des steuerbaren Gleichrichters gesteuert wird. In diesem Falle handelt es sich aber nicht um eine Phasenanschnittsteuerung, sondern der steuerbare Gleichrichter wird nur entweder gezündet oder nicht gezündet.In the German Auslegeschrift 12 15 803 there is an arrangement for sub-synchronous speed control of an asynchronous motor, in which every first half-wave of a period of the alternating current a control variable is formed from a current proportional to the load current, with which that in the second Half-wave of the same period current flowing controlled by influencing the controllable rectifier will. In this case, however, it is not a phase control, but the controllable one Rectifier is only either fired or not fired.

Schließlich ist in der deutschen Zeitschrift »Elektronik«, 15. Jahrgang (1966), Heft 3, S. 71 bis 73, das kontaktlose Ein- und Ausschalten von kleinen Asynchronmotoren beschrieben. Hierbei wird für jede Phase die Antiparallelschaltung von zwei steuerbaren Gleichrichtern verwendet, von denen der eine über eine Flip-Flop-Schaltung bei Beginn der zugehörigen Spannungswelle eingeschaltet wird, während der antiparallel hierzu angeordnete steuerbare Gleichrichter, abhängig von der Spannung eines Kondensators, der durch den Spannungsabfall eines vom Motorstrom in der ersten Halbwelle durchflossenen Widerstandes geladen wird, gezündet wird. Hierbei handelt es sich aber nicht um eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung.Finally, in the German magazine "Elektronik", 15th year (1966), issue 3, pp. 71 to 73, that describes contactless switching on and off of small asynchronous motors. This is done for each phase the anti-parallel connection of two controllable rectifiers used, one of which via a flip-flop circuit at the beginning of the associated voltage wave is switched on, while the controllable rectifier arranged in anti-parallel thereto depends from the voltage of a capacitor created by the voltage drop of one of the motor current in the first Half-wave through which resistance is charged, is ignited. But this is not about a circuit arrangement for speed control.

■ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines Wechselstrommotors bei unterschiedlicher Belastung zu schaffen, welche nur einen geringen Aufwand an elektrischen Bauelementen hat und mit der eine genauere und schnellere Drehzahlregelung möglich ist.The invention is based on the object of a circuit arrangement for keeping the speed constant of an AC motor with different loads, which only a small one Expenditure on electrical components and with which a more precise and faster speed control is possible is.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß in der Zuleitung die Parallelschaltung eines Einweggleichrichters und eines Widerstandes liegt und der am Widerstand bei jeweils einer ersten Halbwelle einer Periode des Wechselstromes entstehende Spannungsabfall die Phasenlage der Zünd- und Löschimpulse für die steuerbaren Gleichrichter in der jeweils zweiten Halbwelle einer Periode des Wechselstromes beeinflußt. Based on the circuit arrangement of the type mentioned at the outset, this object is achieved by that the parallel connection of a half-wave rectifier and a resistor is in the supply line and the voltage drop occurring at the resistor with a first half-wave of a period of the alternating current the phase position of the ignition and extinguishing pulses for the controllable rectifier in the second Half-wave of a period of the alternating current influenced.

Im Gegensatz zu der aus der USA.-Zeitschrift »Direkt Current« bekannten Schaltungsanordnung wird bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung keine Tachomaschine zur Bildung des Ist-Wertes benötigt, sondern dieser wird aus dem Motorstrom einer Halbwelle abgeleitet, wodurch sich eine wesentliche Verringerung des Aufwandes ergibt.In contrast to the circuit arrangement known from the USA magazine "Direkt Current" in the circuit arrangement according to the invention, no tachometer machine for forming the actual value required, but this is derived from the motor current of a half-wave, whereby a substantial Reduction of the effort results.

Bei der in der deutschen Auslegeschrift 12 15 803 beschriebenen Schaltungsanordnung wird zwar auch eine vom Motorstrom in jeweils einer Halbwelle abhängige Regelgröße gebildet, durch die ein steuerbarer Gleichrichter die jeweils andere Halbwelle beeinflußt. Abgesehen von dem hierzu erforderlichen speziellen Übertrager wird nur beim Unterschreiten eines bestimmten Stromwertes die folgende entgegengesetzte Halbwelle vollständig gesperrt, während bei Stromerhöhung (Drehzahlabfall infolge höherer Belastung) keinerlei Regelwirkung eintritt. Das Steuerintervall umfaßt daher immer mehrere Halbweilen und wird bei Leerlauf noch größer.In the circuit arrangement described in German Auslegeschrift 12 15 803, although a controlled variable that is dependent on the motor current in a half-wave is formed, by means of which a controllable Rectifier influences the other half-wave. Apart from what is required for this special transformer is only when falling below a certain current value the following opposite Half-wave completely blocked, while with an increase in current (decrease in speed due to higher load) no control effect occurs. The control interval therefore always comprises several half-times and will even greater when idling.

Im Gegensatz hierzu wird bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bei jeder zweiten Halbwelle ein Regelfluß ausgeübt, und zwar abhängig von der Stromaufnahme des Motors in der vorhergehendenIn contrast to this, in the circuit arrangement according to the invention, every second half-wave exerted a control flow, depending on the current consumption of the motor in the preceding

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Im Gegensatz hierzu wird bei der Schaltungsan- steuerbaren Halbleitern T, die beispielsweise aus Ordnung gemäß der Erfindung bei jeder zweiten antiparallel geschalteten Thyristoren bestehen kön-Halbwelle ein Regeleinfluß ausgeübt und zwar ab- nen. Es können aber auch andere steuerbare Halbhängig von der Stromaufnahme des Motors in der leitergleichrichter bekannter Art verwendet werden, vorhergehenden Halbwelle. Mit der Anschnittsteue- 5 beispielsweise solche, die durch geeignete Zündimrung ist der Regeleinfluß wesentlich besser dosier- pulse in jeder Richtung in den leitenden Zustand bar als mit der Ein- und Ausschaltung einer ganzen umgeschaltet werden können.
Halbwelle und die Wirkung tritt stets schon bei der Der durch den Motor M fließende Laststrom folgenden Halbwelle ein. durchfließt die Parallelschaltung der Diode D mit Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung io dem Widerstand R_M. Weiter ist das Zündgerät Z vorwird der Widerstand parallel zu dem Einweggleich- gesehen, in dem in an sich bekannter Weise Zündrichter durch eine Lichtquelle ersetzt, die jeweils in impulse erzeugt werden, mit denen der oder die der ersten Halbwelle einer Periode des Wechsel- steuerbaren Gleichrichter T in den leitenden und/oder stromes vom Laststrom beeinflußt ist und über licht- sperrenden Zustand umgeschaltet werden. Das Zündempfindliche Elemente die Phasenlage der Steuer- 15 gerät Z enthält weitere Mittel, um die Zündimpulse impulse beeinflußt. Auf diese Weise kann das Zünd- in ihrer Phase zu verschieben, und zwar abhängig gerät elektrisch vom Motorstromkreis getrennt wer- von der Spannung an dem Widerstand R_M. Zur Einden. Dadurch wird eine Beschädigung des Zünd- stellung einer bestimmten Drehzahl des Motors ist gerätes bei einem Defekt an dem Widerstand ver- der veränderliche Widerstand R_s vorgesehen, durch mieden. 20 den das Zündgerät Z so beeinflußt wird, daß in der Es wird also in jedem Falle in der ersten Halb- ersten Halbwelle jeder Periode die Zündimpulse eine welle jeder Periode des Wechselstromes eine dem bestimmte Lage haben.In contrast to this, in the case of the circuit-controllable semiconductors T, which can consist, for example, of an order according to the invention, in every second thyristors connected in antiparallel, a control influence is exerted and indeed decreased. However, other controllable half-waves can also be used, depending on the current consumption of the motor in the ladder rectifier of the known type, preceding half-wave. With the gate control, for example, those that can be switched over by switching on and off a whole, the control influence is much better metering pulses in each direction in the conductive state.
Half-wave and the effect always occurs at the half-wave following the load current flowing through the motor M. flows through the parallel connection of the diode D with the resistor R _M according to a further embodiment of the invention . Furthermore, the ignition device Z is parallel to the one-way resistance, in which the ignition converter is replaced by a light source in a manner known per se, each of which is generated in pulses with which the first half-wave of a period of the AC-controllable rectifier T in the conductive and / or current is influenced by the load current and can be switched over via the light-blocking state. The ignition-sensitive element, the phase position of the control unit Z contains further means to influence the ignition pulses. In this way, the phase of the ignition can be shifted, specifically depending on the device being electrically isolated from the motor circuit by the voltage at the resistor R _M. Zur Einden. As a result, damage to the ignition position of a certain speed of the engine is avoided, if the resistance is defective, the variable resistance R _{s is} provided. The ignition device Z is influenced in such a way that in each case in the first half-first half-wave of each period the ignition pulses of one wave of each period of the alternating current will have a particular position.

Strom proportionale Regelgröße (Spannung, Licht- Der Spannungsabfall an dem Widerstand R_M istCurrent proportional controlled variable (voltage, light- The voltage drop across the resistor R _M is

strom) gebildet und abhängig von dieser Regelgröße proportional dem Laststrom. Abhängig hiervon wer-current) and, depending on this controlled variable, proportional to the load current. Depending on this,

in jeder zweiten Halbwelle einer Periode des Wechsel- 25 den die Zündimpulse für die zweite Halbwelle soin every second half-wave of a period of the alternating the ignition pulses for the second half-wave so

stromes der Zünd- und/oder Löschzeitpunkt der verschoben, daß die Drehzahl des Motors konstantStromes the ignition and / or extinguishing time shifted that the speed of the engine constant

steuerbaren Gleichrichter in ihrer Phase so verscho- gehalten wird.controllable rectifier is so shifted in phase.

ben, daß dadurch die Drehzahl des Motors konstant Es wird auf diese Weise eine bestimmte Kenngehalten wird. linie des Motors erzwungen. Bei einer Erhöhung der Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung 30 Belastung des Motors sinkt dessen Drehzahl ab und sind Mittel zum Einstellen der Phasenlage der Steuer- gleichzeitig wird der aufgenommene Strom größer, impulse für die jeweils erste Halbwelle einer Periode Diese Stromänderung wirkt sich so aus, daß der des Wechselstromes vorgesehen, so daß der Wert für Spannungsabfall an dem Widerstand R_M sich erhöht die konstant zu haltende Drehzahl eingestellt werden und das Zündgerät Z so beeinflußt wird, daß dem kann. 35 Motor in der zweiten Halbwelle eine größere Spanin der Figur ist ein Ausführungsbeispiel für die nungszeitfläche zugeführt wird, d. h. daß die Motor-Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung darge- drehzahl wieder auf ihren ursprünglicher Wert anstellt und wird im folgenden näher beschrieben. steigt. Das gleiche gilt in umgekehrter Weise bei Der Wechstrommotor M liegt in Reihe mit den einer Verminderung der Last am Motor.ben that thereby the speed of the engine is constant. In this way, a certain characteristic is kept. line of the motor forced. According to a further embodiment of the invention 30, when the load on the motor is increased, its speed decreases and there are means for setting the phase position of the control - at the same time the current consumed is greater, pulses for the first half-cycle of a period. that that of the alternating current is provided so that the value for the voltage drop across the resistor R _M increases, the speed to be kept constant can be set and the ignition device Z is influenced in such a way that it can. 35 motor in the second half-wave a larger span in the figure is an embodiment for the opening time area is supplied, ie that the motor circuit arrangement according to the invention sets the speed to its original value again and is described in more detail below. increases. The same applies in reverse to the AC motor M is in series with a reduction in the load on the motor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for keeping the speed of an AC motor constant, which is fed via anti-parallel in the supply line, working according to the gate principle controllable rectifier, characterized in that the parallel connection of a half-wave rectifier (D) and a resistor (Rm) is in the supply line and the at the resistor in each case a first half-wave of a period of the alternating current which occurs voltage drop influences the phase position of the ignition or extinguishing pulses for the controllable rectifier (T) in the respective second half-wave of a period of the alternating current.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the resistor by a Light source is replaced, each in the first half-wave of a period of the alternating current from Load current is influenced and influences the phase position of the control pulses via light-sensitive elements.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that means for adjusting the phase position of the control pulses for the respective first half-wave of the alternating current are provided on the ignition device (Z) .