DE2110796B2

DE2110796B2 - Schaltungsanordnung zur steuerung der drehzahl eines einphasen-wechselstrom-asynchronmotors

Info

Publication number: DE2110796B2
Application number: DE19712110796
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8500 Nürnberg; Dort Gerhard E. 6300 Gießen Maaß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-03-06
Filing date: 1971-03-06
Publication date: 1976-06-10
Also published as: DE2110796A1; FR2129433A5; BE779622A; DE2110796C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord nung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Schaltungsanordnung ist in der Zeitschrift »Control Engeneering« August 1968 auf den Seiten 63 und 64 beschrieben. Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist eine Vielzahl von steuerbaren Ventilen in Antiparallelschaltung in Reihe zu den Motorwicklungen angeordnet Die Ventile werden durch einen Triggerkreis dabei so gezündet, daß sich die gewünschte Speisefrequenz ergibt. Zur Drehzahlregelung dient ein Sollwertgenerator, der einen sinusförmigen Bezugsstrom liefert, dessen Frequenz der gewünschten Drehzahl entspricht Dieser Bezugsstrom wird mit dem Istwert verglichen und die Zündzeitpunkte der Schaltglieder so verändert, daß ein Angleich der Istwerte an die Sollwerte erfolgt. Der Schahungsaufwand ist dabei sehr groß und die bekannte Schaltung ist für Kleinmotoren, wie sie zum Drehanodenantrieb einer Röntgenröhre benutzt werden, wegen ihres komplizierten und teueren Aufbaus trotz der Möglichkeit einer Frequenzuntersetzung praktisch nicht anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sie wesentlich weniger aufwendig und einfacher ausgebildet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Man erhält somit eine Schaltungsanordnung einfachen Aufbaus.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung gemäß dem Patentanspruch 2 kann z. B. aus der Netzfrequenz von 50 Hz eine Speisespannung von 16²/3 Hz gewonnen werden. In diesem Fall muß der Frequenzuntersetzer so ausgebildet sein, daß er während jeder dritten Sinushalbwelle der zugehörigen Spannung einen Reehteckimpuls an seinem Ausgang liefert. Die Steueranordnung kann dabei gemäß dem Patentanspruch 3 ausgebildet sein. Bei dieser Ausbildung erlöschen die Schalter nach dem auf ihre Zündung folgenden Spannungsnulldurchgang, so daß die Motorwicklungen von impulsförmigen Sinusspannungen gespeist werden, deren Frequenz um einen vorbestimmten Faktor, z. B. um den Faktor 3, kleiner als die Frequenz der Netzspannung ist.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Der in der F i g. 1 dargestellte Einphasen-Wechselstromasynchronmotor soll mit einer Frequenz von 16²/3 Hz gespeist werden. Er enthält zwei räumlich gegeneinander versetzt angeordnete Antriebswicklungen 1 und 2 und einen Rotor 3. Die Speisespannung wird den Antriebswicklungen 1 und 2 einerseits über eine Klemme 4 und andererseits über zwei Triacs 5 und 6 und eine Klemme 7 zugeführt. Die Steuerung der Triacs 5 und 6 erfolgt über zwei Dioden 8 und 9 von einem Transformator 10 aus. Die Primärwicklung des Transformators 10 ist am Ausgang eines Verstärkers 11 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang eines Frequenzuntersetzers 12 verbunden ist. Dem Fre quenzuntersetzer 12 wird von einem Gleichrichter 13, der über einen Transformator 14 mit dem Netz verbunden ist, eine aus Sinushalbwellen bestehende pulsierende Gleichspannung zugeführt. Die Frequenz dieser Gleichspannung beträgt 100 Hz.

Der Frequenzuntersetzer 12 hat einen Untersetzungsfaktor von drei und liefert bei jeder dritten Halbwelle seiner Eingangsspannung einen Rechteckimpuls, dessen Dauer gleich der Dauer einer Halbwelle der Eingangsspannung und damit der Netzspannung ist, an den Verstärker 11. In der Fig.2 ist der Verlauf der Eingangsspannung und in der F i g. 3 der Verlauf der Ausgangsspannung des Impulsuntersetzers 12 dargestellt. Die an der Primärwicklung des Transformators 10 liegende Spannung hat einen der F i g. 3 entspre chenden Verlauf. In der F i g. 2 ist der Verlauf der nega tiven Halbwellen der Netzspannung gestrichelt eingezeichnet

Der Transformator 10 stellt ein Differenzierglied dar. Gegenüber seiner Mittelanzapfung 15 hat die an der Leitung 16 liegende Spannung den in der Fig.4 und die an der Leitung 17 liegende Spannung den in der Fig.5 dargestellten zeitlichen Verlauf. Beim Beginn eines Ausgangsimpulses des Impulsuntersetzers 12 tritt auf der Leitung 16 ein positiver und auf der Leitung 17 ein negativer Impuls, beim Ende eines Ausgangsimpulses des Impulsuntersetzers 12 auf der Leitung 16 ein negativer und auf der Leitung 17 ein positiver Impuls auf. Durch die Dioden 8 und 9 werden nur die positiven

Impulse auf den Leitungen 16 und 17 den Zündelektroden der Triacs 5 und 6 zu deren Zündung zugeführt. Die Zündspannung an der Zündelektrode des Triacs 5 ist daher gegenüber der Zündspannung an der Zündelektrode des Triacs 6 phasenverschoben. F i g. 6 zeigt die Zündimpulse an der Zündelektrode des Triacs 5, F i g. 7 die Zündimpulse an der Zündelektrode des Triacs 6.

Der Verlauf der Spannung an der Wicklung 1 des Wechselstromasynchronmotors ist in der Fig.8 und der Verlauf der Spannung an der Wicklung 2 in der F i g. 9 dargestellt. Aus den F i g. 8 und 9 geht hervor, daß die Wicklungen 1 und 2 mit Wechselspannungen gespeist werden, die aus Sinusimpulsen bestehen und die eine Frequenz von 16²/3 Hz haben, weil der Impulsuntersetzer 12 nur bei jeder dritten Halbwelle seiner Eingangsspannung einen Ausgangsimpuls liefert. In bezug auf eine Sinusschwingung von 16²/3 Hz sind die Spannungen an den Wicklungen 1 und 2 um 60° gegeneinander phasenverschoben, so daß ein Selbstanlauf des Wechselstromasynchromnotors gewährleistet ist.

Durch Veränderung des Untersetzungsfaktors des Impulsuntersetzers 12 kann in einfacher Weise die Frequenz der Speisespannung der Wicklungen 1 und 2 und damit die Drehzahl des Asynchronmotors verändert werden. Der Selbstanlauf des Asynchronmotors ist dabei in allen praktisch vorkommenden Fällen gewährleistet.

Im Rahmen der Erfindung kann die Speisung der Wicklungen 1 und 2 auch mit der Netzfrequenz, d. h. mit einer Frequenz von 50 Hz erfolgen. In diesem Fall brauchen die Triacs 5 und 6 lediglich von zwei verschiedenen Phasen eines Drehstromnetzes angesteuert und wechselweise gezündet zu werden. Dabei ist es möglich, eine Phasenverschiebung von 120° zwischen den Spannungen an den Wicklungen 1 und 2 zu erzielen.

Die beschriebene Schaltungsanordnung ist insbesondere in Verbindung mit dem Antriebsmotor der Drehanode einer Röntgenröhre anwendbar, der mit einer niedrigen Drehzahl von etwa 900 Umdrehungen pro Minute betrieben werden soll, weil hierfür eine Speisefrequenz von 16²/3 Hz erforderlich ist. Im Rahmen der Erfindung können dabei Umschaltmittel vorhanden sein, durch die die Steuerelektroden der Triacs 5 und 6 wahlweise an die Dioden 8 und 9 oder in der beschriebenen Weise an zwei Phasen des Drehstromnetzes anschaltbar sind. Der Antriebsmotor kann dabei wahlweise mit einer Drehzahl von etwa 900 Umdrehungen pro Minute oder einer Drehzahl von etwa 2800 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Die Drehzahl wird dabei der Betriebsart der Röntgenanlage entsprechend gewählt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl im untersynchronen Bereich eines Einphasen-Wechselstrom-Asynchronmotors, insbesondere für den Antrieb der Drehanode einer Röntgenröhre, dessen zwei Wicklungen über von einer Steueranordnung gesteuerte elektronische Schalter in Antiparallelschaltung mit um einen Phasenwinkel gegeneinander verschobenen Spannungen gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Wicklungen (1,2) über je einen einzigen bipolaren Schalter (5,6) mit der Netzspannung verbunden ist und daß die Steueranordnung (8 bis 14) aus der Netzspannung über einen von ihr synchronisierten Frequenzuntersetzer (12) zwei . impulsförmige Steuerspannungen zur Zündung der bipolaren Schalter ableitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzuntersetzer eine aus der Netzspannung gewonnene, aus Sinushalbwellen bestehende Gleichspannung zugeführt ist, wobei der Frequenzuntersetzer an seinem Ausgang jeweils nach einer vorbestimmten Anzahl von Sinushalbwellen einen Rechteckimpuls von der Dauer einer Sinushalbwelle erzeugt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung ein Differenzierglied (10) enthält, dem die Ausgangsimpulse des Frequenzuntersetzers zugeführt werden und das beim Beginn und beim Ende jedes Ausgangsimpulses je einen Steuerimpuls liefert, wobei die Steuerimpulse abwechselnd den beiden bipolaren Schaltern zugeführt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlicher Polarität zweier aufeinanderfolgender Steuerimpulse des Differenziergliedes eine Diodenanordnung (8, 9) zur Unterdrückung des nicht benötigten Im pulses verwendet ist