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Die Erfinäung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steueruhg der
frequenzabhängigen Drehzahlen mehrerer in einem fest einstellbaren Drehzahlverhältnis
zueinander stehender, einzeln oder gruppenweise über Frequenzumformer gespeister
Wechselstrommotoren, mit einem einzigen Frequenzgeber, von dessen Impulsen für jeden
Frequenzumformer über einen ihm zugeordneten digitalen Frequenzuntersetzer die Steuerfrequenz
abgeleitet ist.
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Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der schweizerischen Patentschrift
406 381 bekannt. Eine Anzahl von Synchronmotoren ist einzeln oder gruppenweise an
jeweils einen Frequenzumformer angeschlossen. über die jedem Frequenzumformer zugeführten
Steuerimpulse läßt sich die Drehzahl der angeschlossenen Motorengruppe einstellen.
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Für alle Frequenzumformer ist ein gemeinsamer Frequenzgeber vorgesehen,
aus dessen Impulsen jeweils die Steuerimpulse für die einzelnen Frequenzumformer
hergeleitet werden. Dazu ist jedem Frequenzumformer ein Frequenzuntersetzer zugeordnet,
dem die Impulse des Frequenzgebers zugeführt werden. Jeder Frequenzuntersetzer enthält
außer einer Vielzahl von logischen Bauelementen eine bestimmte Anzahl von Dekadenzählern
und eine gleich große Anzahl von Wählerschaltern. Der Frequenzuntersetzer zählt
eine an den Wählerschaltern eingestellte Zahl von Impulsen des Frequenzgebers und
gibt bei Erreichen dieser Zahl einen Steuerimpuls an den Frequenzumformer ab. Der
betreffende Frequenzumformer erhält somit pro Zeiteinheit eine vorbestimmte, durch
Teilung herabgesetzte Anzahl von Steuerimpulsen, die in äquidistanten Zeitabständen
dort eintreffen. Die Steuerfrequenz beträgt z. B. 25 bis 200 Impulse pro Sekunde.
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Um bei dieser bekannten Schaltungsanordnung eine hohe Einstellfeinheit
der Steuerfrequenzen zu erreichen, ist auch eine hohe Ausgangsfrequenz des Frequenzgebers
erforderlich, die beispielsweise im angegebenen Wertebereich von 250 kHz bis 1 MHz
liegen kann. Das soll an einem Zahlenbeispiel näher erläutert werden. Soll die Steuerfrequenz
eines der Frequenzumformer z. B. 100,00 Impulse pro Sekunde betragen, und soll diese
Steuerfrequenz auf 0,01 Impulse pro Sekunde, d. h. auf 0,1 %o genau eingestellt
werden, so sind mindestens fünf Wählerschalter erforderlich, und der Frequenzgeber
müßte mindestens eine Ausgangsfrequenz von 100 kHz besitzen, damit durch Verstellung
des Wählerschalters für die Zahlen 1 bis 9 um eine Einheit die Steuerfrequenz z.
B. von 99,99 Impulsen pro Sekunde auf 100,00 Impulse pro Sekunde eingestellt werden
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Steuerung der Drehzahlen mehrerer Wechselstrommotoren anzugeben, die mit einer
kleinen Ausgangsfrequenz des Frequenzgebers auskommt.
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Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art,
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Frequenzuntersetzer die
Ausgangsimpulse eines zugeordneten elektronischen Differenzgatters zugeführt sind,
dessen erster Eingang an dem Frequenzgeber direkt und dessen zweiter Eingang an
dem Frequenzgeber über einen zusätzlichen digitalen Frequenzuntersetzer angeschlossen
ist.
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Vom Differenzgatter wird dem nachgeschalteten Frequenzuntersetzer
somit eine wählbare, gegenüber der Ausgangsfrequenz des Frequenzgebers verminderte
Eingangsfrequenz vorgegeben. Die entsprechend den Drehzahlverhältnissen zwischen
den Wechselstrommotoren abweichende Steuerfrequenz wird mit der Größe der Differenzfrequenz
gewählt.
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Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der bekannten Schaltung
dadurch, daß auf Grund der Differenzbildung im Differenzgatter die Steuerimpulse
nicht in äquidistanten Zeitabständen, sondern als eine mit Lücken versehene Impulsfolge
am Frequenzumformer eintreffen. Auch bei Anschluß mehrerer Frequenzumformer kann
eine verhältnismäßig niedrige Ausgangsfrequenz des Frequenzgebers gewählt werden,
z. B. von 10 kHz, und es läßt sich dieselbe Einstellfreiheit der Steuerfrequenzen
erreichen wie z. B. bei der bekannten Schaltung.
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Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in
der ein Ausführungsbeispiel eines Antriebs mit zwei Frequenzumformern veranschaulicht
ist.
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Entsprechend der Zeichnung werden verschiedene Rollen 2 und 3 von
jeweils einem Drehstrommotor Ml bzw. M, angetrieben, die über getrennte Frequenzumformer
5 bzw. 6 an dem Drehstromnetz mit der Frequenz f angeschlossen sind. Die
Drehzahlen der beiden Rollen 2 und 3 sollen verschieden sein. Ein gemeinsamer Drehzahlsollwertgeber
ist mit 8
und der Spannungsfrequenzwandler (Frequenzgeber) mit 10 bezeichnet.
Als Grundfrequenz f. seiner Ausgangsimpulse erscheint in einer Anordnung nach der
Erfindung etwa 10 kHz ausreichend. Diese Ausgangsimpulsfolge wird einem Frequenzuntersetzer
15 und zugleich einem elektronischen Differenzgatter 13 vorgegeben, dessen zweiter
Eingang an den Ausgang des Frequenzuntersetzers 15 angeschlossen ist. Die verminderte
Impulsfrequenz des Differenzgatters 13 wird dem Frequenzuntersetzer 11 mit vorzugsweise
variablem Untersetzungsverhältnis vorgegeben, dessen
Ausgangsfrequenz
f1 als Steuerfrequenz für den Frequenzumformer 5 vorgesehen ist und am Ausgang des
Frequenzumformers die erforderliche Motorfrequenz f,,11 ergibt. In gleicher Weise
ist dem Frequenzuntersetzer 12 des Frequenzumformers 6 ein Differenzgatter 14 vorgeschaltet,
dessen einem Eingang die Grundfrequenz des Frequenzgebers 10 und dessen zweitem
Eingang die Ausgangsfrequenz eines Frequenzuntersetzers 16 vorgeben ist. Die Untersetzungsverhältnisse
der Untersetzer 12 und 16 sind so gewählt, daß die Steuerfrequenz f., des Frequenz-Umformers
6 die erforderliche Motorfrequenz fm" ergibt. Da die Untersetzung der digitalen
Zählstufen sich nicht ändern kann, bleibt auch ein eingestelltes Drehzahlverhältnis
unabhängig von einer Änderung des vorgegebenen Frequenzsollwertes konstant.
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Die Frequenzuntersetzung erfolgt im allgemeinen für verhältnismäßig
kleine Frequenzdifferenzen. Wird beispielsweise vom Frequenzgeber 10 eine Grundfrequenz
von 10 000 Hz vorgegeben, die vom Frequenzuntersetzer 15 im Verhältnis 100: 1 herabgesetzt
wird, so wird im Differenzgatter 13 jeder hundertste Impuls gelöscht, und dem Frequenzuntersetzer
11 werden 9900 Impulse als Eingangsfrequenz vorgegeben. Mit einem Untersetzungsverhältnis
des Untersetzers 11 von 100: 1 ergibt sich eine Steuerfrequenz f1 von 99 Hz, die
mit einem sechspulsigen Wechselrichter des Frequenzumformers 5 eine Ausgangsfrequenz
von 16,5 Hz ergeben würde. Mit einem Untersetzungsverhältnis von 10: 1 und entsprechend
einer Steuerfrequenz von 990 Hz würde die Motorfrequenz 165 Hz betragen. Mit einem
Untersetzungsverhältnis des Untersetzers 16 von 50: 1 würde im Differenzgatter
14 jeder fünfzigste Impuls gelöscht und dem Untersetzer 12 eine Eingangsfrequenz
von 9800 Hz vorgegeben. Mit einem Untersetzungsverhältnis von 100: 1 des Untersetzers
12 würde somit der Wechselrichter des Frequenzumformers 6 mit einer Steuerfrequenz
von 98 Hz ausgesteuert, die somit eine um etwa 1% verminderte Motorfrequenz fM.=
ergeben würde. Ein variables Frequenzuntersetzungsverhältnis wenigstens eines der
beiden zusätzlichen Frequenzuntersetzer 15 und 16, beispielsweise des Untersetzers
16, ermöglicht die Bildung sowohl einer positiven als auch einer negativen Frequenzdifferenz.
Ist das Untersetzungsverhältnis des Untersetzers 16 beispielsweise veränderbar zwischen
10 000 : 1 und 50: 1, so kann die Ausgangsfrequenz des Differenzgatters 14
zwischen 10 000 und 9800 eingestellt werden. Eine Einstellung von 10 000 ergibt
dann gegenüber der Ausgangsfrequenz des Differenzgatters 13 von beispielsweise 9900
eine positive Differenz von 100, und die Einstellung einer Ausgangsfrequenz des
Untersetzers 16 von 9800 ergibt eine negative Differenz gegenüber der Ausgangsfrequenz
des Differenzgatters 13. Das Auflösungsvermögen für die Differenzfrequenz nach dem
Ausführungsbeispiel beträgt somit etwa 0,1%o der Grundfrequenz des Frequenzgebers
10.
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Steuereingriffe auf die Frequenzen fml und fM= für den Hochlauf der
angeschlossenen Maschinen Ml und M_, können durch Änderung der Sollwertvorgabe am
Frequenzgeber 10 für beide Frequenzumformer 5 und 6 oder auch für weitere Frequenzumformer
der Anlage gemeinsam durchgeführt werden.