DE1908606C - Stellantrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem ■ Die Einstellgenauigkeit bei hoher. Geschwindig· in beiden Drehrichtungen arbeitenden Asynchron- keiten kann verbessert werden, wenn zur Abbrem-'motor, der über eine getriebeartige oder hydrau- sung der bewegten Teile eine Gleichspannungsquelle lische Übersetzung ein Stellglied, z. B. ein Ventil, mit entsprechenden Schaltmitteln vorgesehen ist, die antreibt und der durch Ein- und Ausschalten seines 5 beim Ausschalten des Drehfoldes auf den Stator des Drehfeldes gesteuert wird, indem oin aus dem Vor- Motors aufgeschaltet wird. Weiterhin können Umgleich eines Sollwertsignals mit dem Istwertsignal schaltmitlel vorgesehen sein, durch die die an den der Stellung des Stellgliedes resultierendes Fehler- Motor angelegte Bremsgleichspannung auf eine niesignal beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes drigere Haltespannung herabgesetzt wird, nachdem den Motor ein- und beim Unterschreiten eines unte- io der Motor zum Stillstund gekommen ist. Durch die ren Grenzwertes wiedor ausschaltet, und bei dom . Erniedrigung der Bremsspannung wird vor allem die das Vorzeichen des Fehlersignals die Drehrichtung Gefahr einer thermischen Überlastung des Motors des Motors bestimmt. vermindert, während des Vorhandenseins der Halte-

Ein Stellantrieb der vorstehend genannten Art ist spannung gewährleistet, daß im Bereich der Einstclaus dem britischen Patent 1094 512 bekannt. Als »5 lungstoleranzen unter Einwirkung der statischen Antrieb für Stellglieder — wie z. B. Durchflußregel- Stellkräfte höchstens eine schleichende Bewegung des organe in einer Leitung einer Dampfkraftanlage —, Stellgliedes auftritt.

bei denen eine hohe Einstellgenauigkeit — um Regel- Weiterhin ist dafür zu sorgen, daß der Steilantrieb abweichungen und damit die Schalthäufigkeit klein bei dem hohen Anlaufmoment des Motors in den zu halten — und gleichzeitig ein rasches Einfahren ao Endstellungen nicht mechanisch überbeansprucht in die gewünschte Stellung unter Last gefordert wer- wird. Es kann daher eine Strommeßeinrichtung für den, genügt dieser bekannte Antrieb den Forderun- den Motorstrom vorgesehen sein, die ein Signal ergen nicht, da — besonders bei kurzzeitigen Ein- * zeugt, das bei Überschreiten eines Leistungsgrenzschaltintervallen — die von der vorherigen Einschalt- wertes den Schaltmitteln — die z. B. in gesteuerten dauer abhiingige momentane kinetische Energie der 25 Gleichrichtern (SCR) · bestehen — für den Motorbewegten Teile beim Abbremsen des Stellgliedes, strom vorrangig ein Ausschaltsignal zuführt. Diese d. h. bei der Wahl des richtigen Ausschaltzeitpunk- . Maßnahme dient einerseits dazu, eine thermische tes, nicht berücksichtigt wird. Überlastung des Antriebsmotors zu verhindern,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, andererseits wird damit zugleich eine mecha-

einen Antrieb zu schaffen, bei dem diese momentane 30 nische Überlastung des ganzen Stellantriebs ver-

kinctischc Energie für die Ermittlung des Ausschalt- mieden.

Zeitpunktes berücksichtigt wird, ohne daß dadurch Um jedoch ein Abschalten des Motors durch die der Aufwand, z. B. für die Messung der Geschwin- vorgenannte Einrichtung während der Anlaufphase digkeit und/oder Beschleunigung der bewegten Teile verhindern zu können, können zusätzliche Mittel vor- und die anschließende Berechnung des Trägheits- 35 gesehen sein, durch die der Leistungsgrenzwert für momentcs, erheblich vergrößert wird. ein vorgegebenes Zeitintervall der Anlaufphase des

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Motors erhöht wird. Diese können z. B. aus einer Stellantrieb der eingangs genannten Art Mittel vor- monostabilen Kippschaltung mit bestimmter Zeitgesehen sind, die, durch das Einschaltsignal für den konstante bestehen.

Motor ausgelöst, ein in seinem Betrag von der je- 40 Um während eines sogenannten »schweren Anweiligen Einschaltdauer des Motors abhängiges Kor- laufs«, bei dem die Anlaufphase mit ihrem erhöhten rektursignal erzeugen, dessen Amplitude von der mo- Strombedarf durch zusätzliche mechanische Kräfte mentanen kinetischen Energie der bewegten Teile oder Widerstände — z. B. durch zusätzliche Reibung abhängig ist und das den unteren Grenzwert für den und durch zusätzliche Druckkräfte, besonders beim Ausschaltzeitpunkt verändert. Durch die Ausschal- 45 Abheben eines Stellorgans vom Sitz beim Anlaufen tung des die mechanische Trägheit der bewegten in Öffnungsrichtung — über das vorgegebene Zeit-Teile simulierenden Korrektursignals erfolgt eine Intervall hinaus verlängert sein kann, ebenfalls ein Verschiebung des Ausschaltzeitpunktes für den Abschalten des Motors zu verhindern, können dar-Motor; dadurch wird die Einstellgenauigkeit des 'über hinaus weitere Mittel vorgesehen sein, die von Stellgliedes erheblich verbessert. 50 dem Vorzeichen und dem Betrag des Istwertsignals

Zusätzliche Anforderungen an Stellantriebe der für die Stellung des Stellgliedes beeinflußt werden

genannten Art sind z. B. höchstens eine schleichaide und die Erhöhung des Leistungsgrenzwertes über das

Bewegung des Stellgliedes im Bereich der Einstel- vorgegebene Zeitintervall hinaus zulassen,
lungstoleranz unter Einwi.kung der statischen Stell- Weiterhin ist es zweckmäßig, daß das Ieistungsab-

kräfte, die z. B. von einem die Leitung durchströ- 55 hängige Ausschaltsignal eine Alarmanlage auslöst,

menden Medium herrühren, und eine möglichst große wenn das Istwertsignal für die Stellung des Stellglie-

Leistung, d. h. ein hohes Drehmoment des Motors des nicht eine vorgegebene Endstellung desselben

bei hoher Stellgeschwindigkeit und rascher Abbrcni- anzeigt.

sung, ohne daß der Motor, besonders thermisch, Um das Anlaufen des Motors zu verbessern und überlastet wird. Die genannten Zusatzbedingungen 60 Kurzschlüsse zwischen der Brems- bzw. der Haltesind vorzugsweise derart zu erfüllen, daß nur ein spannung und der aufgeschalteten Wechselspannung Minimum an Verbindungsleitungen zwischen der zu verhindern und darüber hinaus die, z. B. als Steuereinrichtung und den Stellorganen vorhanden Schalter verwendeten, gesteuerten Gleichrichter vor ist und daß insbesondere Signaileitungen für Stel- Überlastung zu schützen, ist es weiterhin vorteilliingsundschalter und mechanische Lastschalter ver- 65 haft, daß ein Vergleichsorgan vorgesehen ist, das die mieden werden. Bei den vorliegenden Stellantrieben Momentanwerte der geschalteten Phase der zu schalkann diesen Zusatzforderungen durch verschiedene tenden Wechselspannung miteinander vergleicht und zusätzliche Maßnahmen Rechnung getragen wurden. ein Freigabcsignal für das Ein- und Ausschalten des

Drehfeldes erst auslöst, wenn die Momentanworte der genannten Phnsen gleich und positiv sind.

Schließlich kann der Motor mit einer gesteuerten Bremse ausgerüstet sein.

Durch diese letzte Maßnahme ist es möglich, den Motor im Stillstand weitgehend von mechanischen Kriiften zu entlasten und so den ihn durchfließenden Gleichstrom und damit seine thermische Belastung zu erniedrigen.

Ein Ausfuhrungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. In diesen zeigt

F i g. 1 schematisch einen Stellantrieb mit einem Durchllußregelventil, dem zugehörigen Motor und der den Motor steuernden Schaltlogik, »g

Fig. 2 die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. I in Abhängigkeit von der Zeit, ebenfalls in schematischcr Darstellung,

Fig. 3a die elektrische Schaltung eines Details aus Fig. I₁ während

Fig. 3b die Wirkungsweise dieses Details verdeutlicht.

Gcmüß Fig. 1 besitzt der Stellantrieb 1 einen Asynchronmotor 2, der über ein Schraubengetriebe 3 eine Ventilspindel 4 mit dem Ventilkegel 5 eines Ventils in einer Durchflußleitung 6 einstellt. Die Ventilspindel 4 ist mit einem mechanisch-elektrischen Wandler als Istwertgeber 7 verbunden, der über eine Signalleitung 8 auf eine Schaltlogik 10 einwirkt. Als Signale in der Schaltlogik 10 werden durchgehend elektrische Spannungen verwendet.

Der Asynchronmotor 2 ist durch drei Leiter 11, 12, 13 direkt bzw. über Schaltmittel 14 und über eine S'-iommeßeinrichtung 15 an ein Drehstromnetz 16 angeschlossen. Zwischen der Einrichtung 15 und dem Netzanschluß 16 kann noch ein nicht dargestellter Hauptschalter vorgesehen sein.

Die Leitcrll und 12 sind ferner über Verbindungsleiter 21 und 22 direkt bzw. über Schaltmittel 23 und 24 mit einer Gleichspannungsquelle 25 verbunden, die über die Leiter 26 und 27 vom Drehstromnetz her gespeist wird.

Sie besteht z. B. aus einem Transformator 28, an dessen Ausgang, wie schematich angedeutet, durch Gleichrichter 29 Gleichspannungen erzeugt werden. Gegenüber der Ausgangsklemme 21 α bzw. dem Leiter 21 besitzt dabei der Ausgang 32a, der über die Leitung 32 und den Schalter 23 mit der Leitung 22 verbunden ist, eine Spannung, die zum Abbremsen des Motors 2 beim Ausschalten des Drehfeldes dient.

Die Spannung am Punkt 33 a, der über die Leitung 33 und den Schalter 24 ebenfalls mit der Leitung 22 verbunden ist, ist gegenüber derjenigen des Punktes 32a erniedrigt. Diese zweite Spannung ist die Haltespannung für den Motor 2 während des Stillstandes. Wie bereits erwähnt, können die Schalter 23 und 24 sowie die später beschriebenen, in F i g. I gezeigten weiteren Schalter 43, 57 und 58 als gesteuerte Gleichrichter (SCR) ausgebildet sein, die durch geeignete, von der Schaltlogik 10 ausgelöste Impulse gezündet werden.

Die Strommeßeinrichtung 15 besitzt für jede Phase R, S und T des Drehstromes einen Meßwandler 34, dessen Sekundärwicklung über je einen Widerstand 35 abgeschlossen ist und mit einem Anschluß auf dem Null- bzw. Bezugspotential 82 der Steuereinrichtung 10 liegt. Über die Dioden 36 wird das von den durch die Widerstände 35 fließenden Strömen abhllngige Potential an den Stellen 37 in Parallelschaltung auf den Ausgang 38 der Einrichtung 15 geführt. Auf diese Welse ist der Momentanwert der an der Stelle 38« auftretenden Spannung Ü38 gleich dem Maximalwert der In jedem Augenblick In den Leitern H₁12 und 13 fließenden Ströme.

Parallel zu dem Motor 2 ist über Leitungen He, 12« und 13 α an das Drehstromnetz weiterhin ein Vergleichsorgan 30 angeschlossen. Dieses Vergleichsorgan 30 erzeugt ein als kurzzeitiger Spannungsimpuls ausgebildetes Signal wi, das über eine Leitung 31 in die Schaltlogik 10 eingeführt wird. Dieses Signal dient als Freigabesignal für das Ein- und Ausschalten des Drehfeldes und wird dann, und nur dann, erzeugt, wenn die Momentanwerte der Spannungen der beiden zu schaltenden Phasen S und T gleich und positiv sind.

Der Schaltlogik 10, von der das Signalflußbild in einer üblichen Symboldarstellung dargestellt und die zum überwiegenden Teil in der Digitaltechnik mit bekannten Elementen ausgeführt ist, wird über eine Signalleitung 40 ein Sollwertsignal λ zugeführt, das zusammen mit dem Istwert i auf ein SoIIwert-Istwert-Vergleichsgerät 44 wirkt. In diesem Vergleichsgerät 44 wird ein Fehlersignal α aus der DilTerenz beider Eingangsgrößen s und / gebildet, das dem Verzweigungspunkt 45 zufließt. Von diesem Punkt 45 aus gelangt das Fehlersignal« zu dem Proportionalverstärker 47 bekannter Bauart, der den Absolutwert b des Fehlersignals bildet, das einem Grenzwertgeber 46 mit Hystereseglied bekannter Bauart zufließt.

Ein derartiger Grenzwertgeber 46, in dem bei der vorliegenden Steuerschaltung ein erster Übergang von den bisher als Analogsignale ausgebildeten Signalen α und b am Eingang zu einem digitalen Ausgang c stattfindet, arbeitet so, daß beim Ansteigen seines Eingangssignals bei Überschreiten eines ersten, höheren Grenzwertes G1 sein Ausgangssignal c vor 0 auf L springt, um jedoch erst bei Unterschreiter eines zweiten, niedrigeren Grenzwertes (72 von L auf U zurückzuspringen. Der Verlauf des Ausgangssignals c in Abhängigkeit der algebraischen Summe der Eingangssignale b, d und c besitzt daher die ir F i g. I dargestellte Form einer Hysteresesciiieia· woraus sich die Bezeichnung für dieses an sich bekannte Schaltelement 46 ableitet.

Als weitere Eingangssignale werden dem Grenzwertgeber 46 ein fest vorgegebenes, negatives Grenzwertsignal f, das die Größe des für das Auftreter eines Ausgangssignals c notwendigen Grenzwerte; GX beeinflußt, und ein weiteres positives, von dei jeweiligen Einschaltdauer des Motors 2 abhängige: Korrektursignal d zugeführt. Dieses Signal d berück sichtigt erfindungsgeniäß die kinetische Energie de: bewegten Teile des Stellantriebes. F.s wird vom Aus gangssignal c des Signalgebers 46 ausgelöst, das sicr seinerseits im Punkt 48 verzweigt und einmal einen Und-Glied 49 und zum anderen über ein Nicht- odei Inversionsglied 50 bekannter Bauart als Signa! < einem als Integrator wirkenden /iC'-Glicd 51 zufließt Weiterhin gelangt das Signal c auf ein weiteres Und Glied 52.

Das ftC-GIied 51 wirkt in der vorliegenden Steuer schaltung so, daß beim Anstehen eines r-Signals ar seinem Eingang das Signal </ als zeitliches Integra dieses Anstehens von c bis zu seinem Grenzwert der durch die Beträge seines Widerstandes R um seiner Kapazität L bestimmt ist, integriert wird.

Dadurch besitzt das Signal d seinen positiven auf die als Schalter dienenden, gesteuerten Gleich-

Maximalwert, solange kein Ausgangssignal c des richter 57 und 58 wirken und so das Einschalten des

Grenzwertgebers 46 vorhanden ist, das eine der Ein- Drehfeldes für den Motor 2 entweder in Schließrich-

schaltbedingurigen für das Drehfeld bildet, wie später tung — Und-Glied 54, Zündeinrichtung 59 und

noch beschrieben wird. 5 Schalter 57 — oder Öffnungsrichtung — Und-Glied

Bei Auftreten des Signals c verschwindet das Ein- 55, Zündeinrichtung 56 und Schalter 58 — des Ven-

gangssignalc am Eingang des /?C-Gliedes 51, und tils 5 veranlassen.

sein Kondensator beginnt sich gemäß dem bekann- Welcher der beiden Schalter 57 bzw. 58 gezündet ten Verlauf einer Kondensatorentladung zu entladen. wird, hängt ab von dem Vorzeichen des Fehlersi-Die Summe der beiden positiven Eingänge b und d io gnals a. Ein dessen Vorzeichen wiedergebendes Sides Grenzwertgebers 46 wird dadurch in Abhängig- gnal r wird in einem Trigger 60 gebildet, an dessen keit von der jeweiligen Einschaltdauer des Motors 2, Eingang das von Verzweigungspunkt 45 kommende, d. h. von der Zeitdauer des Signals c, kleiner. Da analoge Fehlersignal α ansteht. Das Ausgangssignal r durch Einschalten des Motors 2 das Signal b in an seinem digitalen Ausgang erscheint dabei nur, seinem Betrag ebenfalls rückläufig ist, wird das Ein- 15 wenn das Vorzeichen des Fehlersignals α positiv ist, gangssignal des Grenzwertgebers 46 als Summe der d. h., wenn der Sollwert s am Eingang des Vergleichs-Signale b, d und e kleiner, bis bei Erreichen des gerätes 44 größer ist als der Istwert /. Das Vorzei-Grenzwertes G 2 der Motor durch Verschwinden der chensignal r gelangt als zweite Fortschaltung auf das Einschaltbcdingung c ausgeschaltet wird. G 2 wird Und-Glied 55 für das Einschalten des Motors 2 in dabei um so schneller erreicht, je weiter sich der 20 Öffnungsrichtung des Ventils 5. Weiterhin wird das Kondensator des /?C-Gliedes 51 entladen hat. Da- Signal τ über ein Nicht-Glied 61 als Signal r auf das durch wird aber der Grenzwert G2 und damit der Und-Glied 54 als zweites Eingangssignal für das Ein-Ausschaltzeitpunkt für den Motor 2 mit steigender schalten des Motors 2 in Gegenrichtung geführt. Einschaltdauer relativ zu seinem Wert bei maxima- Schließlich wird das Signal r noch einem weiteren lern Signal d in der Darstellung nach rechts verscho- 25 Und-Glied 62 zugeführt, dessen Funktion später beben bzw. vorverlegt. Diese Maßnahme erhöht die schrieben wird.

Einstellgenauigkeit für das Stellorgan 1 beträchtlich, Dem Und-Glied 55 wird noch eine dritte Schalt-

da auf diese Weise die in den bewegten Teilen ent- bedingung zur Zündung des Schalters 58 aufgeschal-

haltene kinetische Energie bei der Abbremsung des tet. Dieses dritte Signal u wird in einem Trigger 63

Motors 2 berücksichtigt wird. 30 als digitales Ausgangssignal gebildet, solange an des-

lis sei noch erwähnt, daß in dem ÄC-Glied 51 eine sen Eingang das Istwertsignal 1 einen fest eingestell-

Umformung des digitalen Eingangssignals c in ein ten Sollwert, der einer öffnung des Ventils 5 von

Analogsignal d stattfindet, die in dem Grenzwertgeber 100%> entspricht, noch nicht erreicht hat. Das Si-

46 wieder rückgängig gemacht wird. Die im Symbol gnal u hat die Aufgabe, ein Anlaufen des Motors in

des /?C-Gliedes 51 dargestellte Funktion d=/ (f) ist, 35 öffungsrichtung zu verhindern, falls das Ventil 5

wie allgemein üblich, für einen Verlauf des Aus- bereits vollständig offen ist. Weiter gelangt das Si-

gangssignals d bei einem Einheitssprung des Ein- gnal u noch auf ein nicht gezeigtes Anzeigeinstru-

gangssignals c im Nullpunkt dargestellt. ment, das beim Verschwinden dieses Signals die

Die beiden Und-Glieder 49 und 52 wirken auf Stellung des Ventils mit »100°/o« (offen) anzeigt,
einen Speicher 53, z. B. eine bistabile Kippschaltung 40 Wie schon beschrieben, kippt der Speicher 53 bei bekannter Bauart. Dieser Speicher 53 mit zwei Ein- vorhandenem Signal an seinem Eingang A in die gangen A und B und zwei Ausgängen X und Y be- definierte Einschalt- oder Grundstellung. Damit versitzt eine definierte Einschaltanlage, d. h., beim schwindet aber an seinem Ausgang Y das Signal I, Einschalten seiner Speisespannung kippt er in die in wodurch die Schalter 57 bzw. 58 geöffnet, d. h. die der Zeichnung dargestellte Grundstellung, bei der ein 45 gesteuerten Gleichrichter wegen der an ihnen anlie-Ausgangssignal h an seinem Ausgang X ansteht. genden Wechselspannung gelöscht werden.

Um den Speicher 53 in die nicht dargestellte andere Das am Ausgang^ des Speichers 53 in seiner Grund-Lage zu kippen, ist es notwendig, daß an seinem Ein- stellung auftretende Signal Ii dient zum Einschalten gang B ein Signal ansteht. Ein solches ist vorhanden, der Bremsspannung für den Motor 2 mit Hilfe des sobald alle vier Schaltbedingungen am Eingang des 50 Schalters 23. Ein Zeitglied 64, verwirklicht durch eine Und-Gliedes 49 vorhanden sind. Neben dem Signal c monostabile Kippvorrichtung bekannter Bauart, ersind dies ein Signal X, das anzeigt, daß der Motor 2 zeugt bei anstehendem Eingangssignal A ein Aussich im Stillstand befindet, ein Signal m, das angibt, gangssignal k, das den Schalter 23 schaltet und entdaß in dem Vergleichsorgan 30 die Bedingung weder bei vorhandenem Eingangssignal A nach einer U_s — U_T>0 erfüllt ist, und ein Signal n, das als Aus- 55 bestimmten Zeit oder bei Verschwinden des Signals h gangssignal eines zweiten Speichers 70 gleicher Bau- gleichzeitig mit diesem wieder verschwindet. Daher art auftritt, wenn er über seinen Eingang A' in jene sind in Fig. 1 in dem Symbol 64 in Abhängigkeit ' Lage gekippt ist, welche am Ausgang X' ein Signal von der Zeit die Verläufe des Eingangssignals A und gibt. des Ausganssignals k des Zeitglicdcs 64 eingetragen.

Außer beim Einschalten seiner Speisespannung 6° Die Zeitkonstante, d. h. die Impulsdauer des Auswird der Speicher 53 in seine Grundstellung durch gangssignals k. ist dabei so festgelegt, daß ein Signal k ein Ausgangssignal des Und-Gliedes 52 an seinem so lange ansteht, bis der Motor 2 aus seiner maximal Eingang A gekippt, wobei für das Anstehen dieses erreichbaren Geschwindigkeit bis zum Süllstand ab-Eingangssignal die Bedingungen r und m erfüllt sein gebremst ist. Diese Impulsdauer des Signals k reiehl müssen. ⁶S dann auch immer aus, den Motor 2 abzubremsen,

Das Sipnal / um Ausfanp Y des Speichers 53 ge- wenn er nur irgendeine kleinere Geschwindigkeit erlangt zu den beiden Und-Gliedcrn 54 und 55, deren reicht hat.
Ausgangssignalc über Zündeinrichtungen 56 und 59 Das Signal k steht gleichzeitig an einem Nicht-

glied 66, um dann als das Signal Tc auf das Und-Glied 67 und auf das Und-Glied 49 zu gelangen, an dem es eine Bedingung für das Kippen des Speichers 53 aus seiner Grundlage heraus und damit die erwähnte Einschaltbedingung für den Motor 2 bildet, daß dieser vor dem erneuten Anlaufen bis zum Stillstand abgebremst sein muß. An dem Und-Glied 67 bildet das Signal Έ zusammen mit dem Signal h die Einschaltbedingungen für den Schalter 24, mit dem über die Zündeinrichtung 68 die erniedrigte Gleich- oder Haltespannung nach Stillstand des Motors 2 auf diesen aufgeschaltet wird.

Die relativ kurze Zeit, während der die volle Bremsspannung am Motor 2 anliegt, und der anschließende Übergang auf die kleinere Haltespannung schützen den Motor 2 vor thermischen Überlastungen bei Stillstand des Stellgliedes 5. Bei Verschwinden des Signals h im Augenblick des erneuten Einschaltens des Drehfeldes wird der Schalter 24 durch die auf ihn gelangende Wechselspannung des Drehfeldes selbsttätig gelöscht, so daß die Haltespannung in diesem Augenblick vom Motor 2 abgeschaltet wird.

Wie erwähnt, dient die Strommeßeinrichtung 15 dazu, den Motor vor Überströmen zu schützen. Als Ausgangssignal ρ dieser Einrichtung tritt das Poten- as tial an der Stelle 38 a als das erwähnte Leistungssignal auf. Dieses Signal ρ wird als analoges Eingangssignal einem Trigger 69 zugeführt, an dessen digitalem Ausgang ein Signal ansteht, sobald das positive Signal ρ das zweite negative Eingangssignal q, das den fest eingestellten Sollwert für den maximal zulässigen Strom/_m„ für den Motor 2 wiedergibt, übersteigt. Das Ausgangssignal w des Triggers 69 gelangt auf den Eingang W des zweiten Speichers 70, der ebenso wie der Speicher 53 ausgebildet ist.

Durch das Signal w an seinem Eingang B' wird der Speicher 70 aus seiner gezeichneten Einschaltoder Grundlage in seine zweite stabile Lage gekippt, in der ein Ausgangssigna] y an seinem Ausgang Y' erscheint. Dieses Signal y wird auf zwei Und-Glieder 71 und 72 geführt.

Das Kippen des Speichers 70 bewirkt ein Verschwinden des Signals η am Speicheraasgang X' und damit das Verschwinden einer der vier fcmschaitbedingungen am Und-Glied 49, welches das Kippen des Speichers 53 und damit das Einschalten des Drehfeldes auslöst.

Auf diese Weise, d. h. durch das Verschwinden dies Signals n. wird von der Strormneß- and -samnrieremricfetang 15 vorrangig eis Ausschaltsignai für das 5« Drehfefcf gegeben, sobald von dieser Einrichtung 15 ein überstrom fiiT fen Motor 2 gemessen wird.

BefcanotTich benrWigt der Motor während der Anknrfpnaee einen näheren Strom. Dies ist dadnrcn beritefcsiclKigr, dae durch das Einschaftsignal I in eine* ΖαΛφεάΠ, das gleich aofgebaat ist wie das Zeitgfied 64, jedoch eine kürzere Impulsdauer für seinen Aeegang te* anstehenden Eingangssignal I be sitzt, eher die 2ändemridweng 74 der Schauer« betätigt wird. Durch diesen wird für die Zeit der ββ fnroofedauer des Aosgangssignals χ des Zeitgliedes Ή rfas %na1p am Eingang des Trigger»«» dtarch dfen Spannungsteiler 4* and 42 im Verhättme dieser [ geteilt so daß für diese Zeitdauer das iaf p des Triggers (A künstlich erniedrigt «3 for stefaBWHtwflt, daß während der Anlauf-

pftcme ein den Sollwert/„,,,,. übersteigender Strom durch den Motor 2 (Heften kann.

Besonders bei geschlossenem Ventil 5 kann während des Anfahrens in öfTnungsrichtung bei sogenanntem »schwerem Anlauf« das vorgegebene Zeitintervall der Anlaufphase nicht ausreichen, um das Ventil in der gewünschten Richtung zu bewegen. Es ist deshalb vorgesehen, für diesen Fall die Anlaufphase zu verlängern, um ein Abschalten des Drehfeldes durch die Einrichtung 15 zu verhindern.

Zu diesem Zweck wird aus dem Istwertsignal/und einem festen Sollwertsignal »2%« ein Trigger 75 mit digitalem Ausgang geschaltet. Sein Ausgangssignal ν tritt auf, sobald das Istwertsignal 1 den fest vorgegebenen Sollwert »2%>« erreicht. Die Bezeichnung »2%>« ist als zulässiger Toleranzbereich für die Anzeige »Ventil geschlossen« gewählt worden, da eine Ermittlung des exakten Wertes »O«/o« schwierig ist. Innerhalb des Bereiches 0 bis 2°/o wird das Ventil 5 also als geschlossen betrachtet, solange der Speicher 70 am Ausgang Y' ein Signal y abgibt.

Das Signal ν gelangt auf das Und-Glied 62, für das es zusammen mit dem das Vorzeichen für den Anlauf in Öffnungsrichtung meldenden Signal r das Auftreten eines Signals ζ an seinem Ausgang ermöglicht, welches zu einem Oder-Glied 77 gelangt. Durch dieses Oder-Glied 77, an dessen anderem Eingang ein durch eine Handtaste auslösbares Signal / zugeführt werden kann, wird ein Eingangssignal auf den EingangA' des Speichers 70 gegeben, durch das dieser in seiner Grundsteüung festgehalten oder in diese gekippt wird. Bedingt durch die besondere Bauart dieses Speichers 70 fordert ein Eingangssignal am Eingang A' auf jeden Fall ein Ausgangssigna! η bei Ausgang A", unabhängig davon, ob gleichzeitig ein Signal w vorhanden ist oder nicht. Damit ist aber erstens die Möglichkeit geschaffen, mit deT nicht dargestellten Handtaste die Steuereinrichtung und damit den Motor 2, z. B. nach einer Stoning, wieder in Betrieb zu setzen. Zweitens wird ein Abschalten bei »schwerem Anlauf« dadurch verhindert, solange ein Signal ζ ansteht. Das bedeutet aber, solange sich das Ventil rm Schrießbereich Z. 2*A> befindet und ein Vorzeichensignal t für den Anlauf in Offntrngsricritung gegeben ist, ist ein Signal η vorhanden, und trot? ObersTromes wird der Motor 2 nicht abgeschaltet.

Das Signal ν gelangt weiterhin auf ein Und-GTied 71, dessen Ausgangssignal bei gleichzeitigem Vorhandensein des übeTstromsrgnafs y am Ausgang Y' des Speichers 70 anf eine Anzeigevorrichtnng für die Anzeige »Vent» geschlossen« gelangt, üfcer da* Ia* versinmgfied 76 wird das Signal ν mverriert wftd gefangt als Signal ν auf das Uw*-Signal 72. Stehen as dessen Eingang die Sigwale ν and ν gfefc&zeicig an. d. ft., wird ein Üfcersirowi für den Motor 2 angezeigt, dkm daß sie» das Vent*« m ScMieS-bereich ^ 2«/« befindet, so Igst de« Aesgangssigael dieses Und-Güedes 72 eine m&M dar geifte Alarmanlage optfccher and/eder akustischer AtX am, um anzuzeigen, daß eme Störung m den» erfindongsgemäßen Stellantrieb vorhanden ist.

Der Sieilantrwb nach Fig. f ftwfctkwwertheteptetsweise, wie m F i g, 2 fiher der Zeitaefwe grafted) dargestoflt. Bis zum Zettponst I₉ nmvdasSteHopga»!, wnhej der 3o8wert j ant eme» jerhige» Bewag w<*n dem Istwert r afaweient. Vem Zeityuntit t_t an wtod der SoHwert s linear Itnchgsfaftren bis ram Zem^mkt t_r, wonach er wiederum fottgenalton wtodl Da« PeWersignai A dessen NefVKime in F ig. 1 mil S3 ttemiohoct wtrcf, steigt entsprechend vom Zeitpunkt r_e, Mn

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es zur Zeit Z₁ den Grenzwert Gl erreicht. Der Grenz- punkt der Weitergabe der entsprechenden Ein- und wertgeber46 gibt in diesem Augenblick ein Aus- Ausschaltsignale für das Drehfeld gegeben werden, gangssignal c, das, falls die Signale E und' π vor- Die Bedingung für das Auftreten eines Signals m ist, handen sind, im Moment des Auftretens eines aus daß die beiden Phasenspannungen U_s und U_T gleich dem Vergleichsorgan 30 kommenden Freigabe- 5 sind, d. h. ihre Potentialdifferenz U_ST gegeneinander signals m mit Hilfe des Und-Gliedes 49 den Speicher betragsmäßig gleich Null ist. Außerdem sollen U_s 53 kippt und so ein Signal I auslöst. und U₇ zusätzlich positiv sein. Es werden also nega-

Wsnn die weiteren Fortschaltbedingungen erfüllt tive Werte U_s = U₇ < 0 nicht zur Auslösung eines sind (Vorzeichensignal r und Signal u vorhanden), Impulses m herangezogen.

zündet das Ausgangssignal des Und-Gliedes 55 über io Aufgabe des Vergleichsorgangs 30 ist es, ein Eindie Zündeinrichtung 56 den Schalter 58. Der Asyn- und Ausschalten des Drehfeldes nur in den durch chronmotor 2 läuft in Öffnungsrichtung an. Er er- die vorstehend genannte Koinzidenz von U_s und U₇ reicht nach kurzer Zeit die der Neigung der Geraden mit der Nebenbedingung »positiv« gegebenen Zeit-81 entsprechende volle Hubgeschwindigkeit. punkten zu ermöglichen, um Kurzschlüsse infolge

Mit dem Auftreten des Signals c beginnt sich 15 fehlerhaften Zündens und Überlastungen der als weiterhin das .RC-Glied 51 in der beschriebenen Schalter benützten, gesteuerten Gleichrichter zu verForm zu entladen und verschiebt den Grenzwert G 2 hindern.

nach oben, und zwar in diesem Fall bis zu seinem Über die Leitungen 13a und 12a (Fig. 1) werden

oberen Endwert, da der Motor 2 die maximale die beiden Phasen 5 und T an die Primärwicklung Geschwindigkeit erreicht. a° eines Transformators 85 geführt, während die Phase R

Die Differenz zwischen Istwert/ und Sollwerts über eine Leitung 11a und die Primärseite eines verkleinert sich durch das Nachfahren des Stell- weiteren Transformators 86 mit der Phase S verbungliedes 5 an seinen Sollwert heran, bis sie den Grenz- den ist. Die Sekundärseite des Transformators 85 ist wert G 2 unterschreitet. In diesem Augenblick ver- über zwei Dioden 87 und 88 abgeschlossen, so daß schwindet das Signal c; beim Auftreten des nächsten 35 an der Stelle 89 der Absolutwert | U_S7 | der Potential-Signals m kippt der Speicher 53 in seine Grundstel- differenz [Z₅₇- auftritt, der nur positive Halbwellen lung zurück; der Schalter 58 wird ausgeschaltet, besitzt. Dieser Absolutwert dient als Steuerspannung gleichzeitig werden die Gleichspannungsschaltmittel an der Basis eines npn-Transistors 90. Dieser liegt 23 durch das neu aufgetretene Ausgangssignal h des über einen Widerstand 91 mit seinem Kollektor auf Speichers 53 für eine vom Zeitglied 64 abhängige 30 einem gegenüber seinem Emitter positiven Potential. Zeitdauer eingeschaltet. Nach Ablauf dieser Zeit- Der Emitter ist seinerseits mit einem Mittelabgriff dauer öffnen die Schaltmittel 23, während die Gleich- 83 der Sekundärwicklung des Transformators 85 spannungsschaltmittel 24 wegen Anstehens der Si- verbunden. Der Mittelabgriff 83 ist wiederum auf gnale Jc und h schließen. dem Bezugspotential 82 der ganzen Anordnung. Die

Durch das Anstehen einer Gleichspannung an 35 Widerstände 92 und 93 bilden einen Spannungsteiler zwei Klemmen des Synchronmotors 2 wird dieser für die Spannung j U_ST |.

scharf gebremst, bis er zum Zeitpunkt i₃ stillsteht. Die Sekundärwicklung des Transformators 86 ist

Anschließend wird er gegen Fortlaufen gehalten der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 90 über die durch die über die Schaltmittel 24 zugeführte ernied- Diode 94 und den Widerstand 95 parallel geschaltet, rigte Gleichspannung, deren Wärmeverlustleistung 40 An ihrem Ausgang entsteht die Wechselspannung vom Motor 2 ohne unzulässige Temperaturerhöhung U_RS, von der infolge der Diode 94 nur die positiven durch Wärmeableitung abgeführt wird. Halbwelten auf die Basis des Transistors 90 gelangen.

Da der Sollwert noch immer ansteigt, wächst der Mit 96 ist der Ausgang der Schaltanordnung beBetrag von α wieder an, bis im Zeitpunkt f₄ der zeichnet, an dem das gewünschte Signal m erscheint, Drehstromschalter 58 ein zweites Mal auf die be- 45 das den beiden Und-Gliedern 49 und 52 zufließt, schriebene Weise eingeschaltet wird. Im Zeitpunkt /₅, Die Wirkungsweise dieser Anordnung nach

der in F i g. 2 so gewählt worden ist, daß der Motor F i g. 3 a ist folgende: Solange die Basis des Transiin ihm seine volle Hubgeschwindigkeit noch nicht stors 90 ein positives Potential besitzt, ist der Tran erreicht hat, wird der Drehstromschalter 58 wieder- sistor 90 leitend, und der Ausgang 96 liegt etwa aui um abgeschaltet, da das Fehlersignal b zu diesem 50 dem Potential des Mittelabgriffes 83, d. h. auf den Zeitpunkt den — in diesem Augenblick seinen Maxi- Null-Potential der ganzen Anordnung. Ein Signa malwert noch nicht erreichenden — Grenzwert G 2 am Ausgang 96 kann daher während dieser Zei unterschreitet. Im Zeitpunkt f„ wird der Motor 2, wie nicht auftreten.

ebenfalls schon beschrieben, in zwei Stufen mit Sieht man zunächst einmal von der Wirkung de

Gleichspannung gebremst und festgehalten, wobei 55 Spannung U_RS ab, so wird nach dem Vorhergehen sich schließlich wiederum eine kleine Regelabwei- den ein Ausgangssignalm' erzeugt, wenn auf de chung zwischen dem Istwert i und dem Sollwert s Basis des Transistors 90 kein positives Potential liegt einstellt. dies 1st aber der Fall bei J J7_ST|äs0, d.h. wem

Unter den Verläufen der Signale / und s bzw. des U_s — V_T ist, unabhängig davon, ob positiv ode Signals b sind in Fig. 2 die Schaltstellungen der 60 negativ.

Schalter 58, 43, 24 und 23 für die verschieden be- Die Auslese der Signale rri zur Weitergabe al

schriebenen Zeiträume i₀ bis t. eingetragen. Die Ein- gewünschte Signale m nur bei U_s = V₁ > 0 erfolg schaltzustände der genannten Schalter sind dabei mit mit Hilfe der Halbwellen V_RS, die als positive, d. I dem Symbol L und die Ausschaltzustände mit dem den Ausgang 96 auf Null-Potential ziehende Span Svmbol 0 bezeichnet. 65 nungen an der Basis des Transistors 90 liegen, wen

Fig. 3a zeigt die elektrische Schaltung für das Impulse rri infolge | U_ST | = 0 für t/_s <=> U_T< Vergleichsorgan 30, durch das impulsartige Signale m entstehen. Die positiven Spannungen U_RS verhinder auf Hie beiden Und-Glieder 49 und 52 für den Zeit- also das Auftreten der Signale rri bei U_s = U_T < (

Da andererseits die negativen Halbwellen von U_RS infolge der Diode 94 nicht auftreten, ergeben sich, wie gewünscht, am Ausgang 96 Signale m bei V_s = U_T>0.

F i g. 3 b zeigt in Abhängigkeit von der Zeit t die relative Phasenlage und den Verlauf der Spannungen U_R, U_s und U_T; U_ST; \ U_ST \ tri; U_RS und m. Dabei sind in der Darstellung für die Spannungen der drei Phasen R, S und T mit vollen Punkten die Zeitpunkte für die Signale m und mit kleinen Kreisen die Zeitpunkte der unterdrückten Signale m' eingetragen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Stellantrieb mit einem in beiden Drehrichtungen arbeitenden Asynchronmotor, der über eine getriebeartige oder hydraulische Übersetzung ein Stellglied, z. B. ein Ventil, antreibt und der durch Ein- und Ausschalten seines Drehfeldes gesteuert wird, indem ein aus dem Vergleich eines Sollwertsignals mit dem Istwertsignal der Stellung des Stellgliedes resultierendes Fehlersignal beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes den Motor ein- und beim Unterschreiten eines unteren Grenzwertes wieder ausschaltet, und bei dem das Vorzeichen des Fehlersignals die Drehrichtung des Motors bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (51) vorgesehen sind, die, durch das Einschaltsignal (c) für den Motor (2) ausgelöst, ein in seinem Betrag von der jeweiligen Einschaltdauer des Motors (2) abhängiges Korrektursignal (d) erzeugen, dessen Amplitude von der momentanen kinetischen Energie der bewegten Teile abhängig ist und das den unteren Grenzwert (G 2) für den Ausschaltzeitpunkt verändert.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbremsung der bewegten Teile eine Gleichspannungsquelle (25) mit entsprechenden Schaltmitteln (23) vorgesehen ist, die nach Abschalten des Drehfeldes an den Stator des Motors (2) geschaltet wird.

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Umschaltung (64, 65, 66, 67, 68, 23, 24) vorgesehen sind, durch die die an den Motor (2) angelegte Gleichspannung herabgesetzt wird, nachdem der Motor (2) zum Stillstand gekommen ist.

4. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherheitseinrichtung eine Strommeßeinrichtung (15) für den Motorstrom vorgesehen ist, die ein Signal (p) erzeugt, das bei Überschreiten eines Leistungsgrenzwertes (q) den Schaltmitteln (53 bis 59) für den Motorstrom vorrangig ein Ausschaltsignal zuführt.

5. Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (73, 41, 42, 43) vorgesehen sind, durch die-der Leistungsgrenzwert für ein vorgegebenes Zeitintervall während der Anlaufphase des Motors (2) erhöht wird.

6. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (75, 62, 77) vorgesehen sind, die von dem Vorzeichen und dem Betrag des Istwertsignals (/) für die Stellung des Stellgliedes (5) beeinflußt werden und die Erhöhung des Leistungsgrenzwertes über das vorgegebene Zeitintervall hinaus zulassen.

7. Stellantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das leistungsabhängige Ausschaltsignal eine Alarmanlage auslöst, sofern das Istwertsignal (1) für die Stellung des Stellgliedes (5) nicht eine vorgegebene Endstellung (<Ξ 2°/o) für das Stellglied (5) anzeigt.

8. Stellantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleichsorpn (30) vorgesehen ist, das die Momentanwerte der beiden geschalteten Phasen (S und T) der .'U schaltenden Wechselspannung vergleicht und ein Freigabesignal (m) für das Ein- oder Ausschalten des Drehfeldes erst auslöst, wenn die Momentanwerte der beiden Phasen (S und T) gleich und positiv sind (U _s = t/_r>0).

9. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor (2) mit einer gesteuerten Bremse ausgerüstet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen