DE2115172A1 - Drehzahlregelung von Asynchronmotoren - Google Patents

Description

DREHZAHLREGELUNG VON ASYNCHRONMOTOREN

Die Erfindung bezieht sich auf die Drehzahlregelung eines gleichstromgespeisten Asynchronmotors, welche durch die besondere Lösung der Steuerung durch einen, nach einer an die entsprechenden Phasenwicklungspaare oder Phasenhalbwicklimgen gelegte Steuerungsspannung und nach eine dem Phasenstrom des MotoiB proportionale Spannungsrückkopplung impulsbreite-modulierte Signale erzeugenden Oszillator, sowie durch die spezielle Lösungen des Motorrichtungswechsels und der Drehzahlregelung durch digitalen Strom oder Motorstrom gekennzeichnet werden kann·

Gleichstromgespeiste Asynchronmotor-Steuerungsanordnungen sin bereits bekannt· In einer solchen Lösung besteht die

- 1-

109849/1009

Möglichkeit die Sin- und Ausschaltung de* ImpulsinTerters unabhängig Tim der Speisespannung sa steuern and davit die Motorspannimg zu andern. Bei der Spannungseinstellung wird da» Btromffihrende Ventil gemäss eines vorausbestlsBiten Programms gesteuert· Ein Nachteil der Methode ist» daae die Gröese des AuBgangeatromes nicht begrenzt ist und dass überdimensionierte Impulsinrerter-benötigt werden· In der Heist zahl der Fälle ist die Methode infolge der hohen HersteELungskosten unwirtschaftlich·

Ia Falle einer Ergänzung durch Stromregelung wird eis» dem Wechselstrom des Motors proportionales Zeichen gebildet, welches dann für eine Strombegrenzung und im Bereich der Feld-· abschwäeimng für Frequenzeinstellung verwendet werden kann·

Soll der mit einer ändernden Frequenz gespeiste Induktionsmotor auf einem ständigen Moment gehalten werden, muss der magnetische Fluss in der Luftspalte des Motors auch auf einem konstanten Wert gehalten werden* Doch kann die Aenderuag der Drehzahl in Abhängigkeit der Belastung eine beträchtliche sein·

Die brannten lösungen befriedigen nicht vollauf das Erfordernis* dass im Bereich der niederen Drehzahl der Motor bei dem berechneten Moment eine stabile Drehzahl als Funktion der Belastung bieten soll. Für Gesehwlndlgkeitsfilhlung werden analoge und digitale Messinstrumente verwendet. Ein Nachteil der analoges Messinstrumente /z.B. eines Tachometers/ ist» dass bei niedrigen Drehzahlen die aus der Kommutation entstehenden störenden Zeichen in die Grussenordnung der nützlichen Zeichen fallen·

Eine Steuerung durch digitale Messinstrument® wird im allgemeinen derart gelöst, dass aus den Impulsen des Senders Zeichen konstanter Breite erzeugt werden, welche Zeichen dann nach einer digital-analogen umformung als Gleichstromzeichen verwendet werden« Ein Hachtell des Verfahrene ist, dass hochempfindlich© und kochbeständige Verstärker für die Verwirklichung einer Steuerung in einem weiten Bereich benötigt werden und dass damit die Empfindlichkeit Störungen gegenüber, und so auch die Unsicherheit ansteigen·

Die Erfindung bietet «ine verbesserte Lüeung der Drehzahlregelung Ton Asynchron*» to»en, wo die Steuerung der Leistu&f·- impulainverter durch impulsbreite-modulierte Zeichen erfolgt· Die Aenderung dea Masses der Iapulsbreite-4todulation stellt si oh automatisch zur Drehzahl und zu der Gestaltung der Motorphai ströme nach einer Sinusfunktion ein· Dieser Steuerungskreis bewirkt gleichseitig auch eine Strombegrenzung, deren Kenaseiohen ist, dass die Fhasenwicklung des Motors /z.B. R+, R-/ aus zwei parallelen Leitern gebildet werden, der Anfangspunkt des einen und der Endpunkt des anderen bei einer jeden Phase an einen ge- »einsamen Sternpunkt angeschlossen sind, an welchen die Speisegleichspannung angeschlossen ist, während das andere &de der Wicklungen von Impulsinvertern gesteuert werden, wobei snr Erzeugung und Regelung von breitemodulierten Zeichen zur Steuerung des Einganges der Impilainverter ein Zweipunkt -Regeis tromkreis vorgesehen ist, welcher nach einer integrierten Spannung, welche einer nominellen Sinus-^ialbwellen-Steuerspannung und dea rückgekoppelten Phasenetroms des Motors proportional ist, arbeitet« wobei die Hodulationsfrequenz des Motors von der Zeitkonetante des Integrierungegliedes des rückgekoppelten Zweiges und voe am Auegang des Zweipunkt-Reglers befindlichen Verzögerungsglied bestimmt wird, die Amplitude der nominellen Sinus-Halbwelleneteuerspamnmg aber den Motorstrom , ihre Frequenz wieder dl« Drehzahl bestimmt, wobei die Phasenverschiebung gleich derjenigen der normalen Betriebsart ist. FUr die Einstellung der Xotordrehsahl und für ihre Steuerung ist ein digitaler Sender bei weitem vorteilhafter» als die Funktionssender mit beweglichen Elementen. Die Zeitkonetante ist bei einer Auf- und !befeuerung eine günstige und kenn wohl an die numerischen Anlagen sos·" passt werden·

Be ist ein Kennzeichen einer von solchen Impulsen gesteuerten und Sinus-Halbwellensteuersignale erzeugenden Einheit, dass sie ein von einem Halb- oder Ganzwellen gesteuertes, von einer Spannung oder einer Impedanz steuerbares Fortschaltregieter besitzt, dessen. Ausgänge über eine EntschlCsselungsmatrlx en Impedanzteiler nach einer Sinusfunktion angeschlossen sind» welche Teiler von einem ODER Torsystem zusammengefasst werden; zur Beeinflussung der Speisespannung der EntschlUeeelungsmatrix besitzt das Fortsohaltregister ein Ein-

109848/1009

stellglied und/oder einen der Frequenz des Impulsgenerators proportionalen digital-analogen Steuerkreis, wobei die Steuerung des trennenden Torkreises der gerade-ungerade steuernden Sinus-Halbwellenspannung an den Hatrixausgang angeschlossen ist. /In der erfindungsgemässen Anordnung ist eine digitale Drehzahlregelung von besonderem Vorteil, da sie im ganzen Drehzahlbereich die hochempfindliche Regulierung in einer einfachen Weise löst, und zwar ohne hochempfindliche Verstärker, wobei ein Kennzeichen der Anordnung ist, dass einerseits einen Impulsgenerator einstellbarer Frequenz und andererseits einen unmittelbar oder mittelbar an den Läufer des gesteuerten Mo- ' tors angeschlossenen digitalen Sender besitzt, wobei die Ausgange des Senders durch Einfügung eines eine konstante Impulsbreite erzeugenden Zeichenformierers, gegenseitig unabhängigen eigenen Speicher laden, z.B. eine Kapazität, gleichzeitig aber das Potential der entgegengesetzten Speicher vermindern, wobei die Speicher Über einen Impedanzumformer an die Eingänge des Zweipunkt-Reglers angeschlossen sind·

In der erfindungsgemässen Anordnung, im niederen Steue· rungsbereich, wird die Drehzahl von der Grosse des Motorstromee eingestellt, welcher Strom bei einer Belastung nachgeregelt wird, wobei der Motor bis zum nominellen Moment belastet werden kann. Was hier charakteristisch ist, ist dass die Anordnung einerseits einen Zweipunkt-Reglerkreis besitzt, welcher gemäse der Zeichen eines an den geregelten Motor angeschlossenen digitalen Senders, sowie gemäss einer einstellbaren Spannung, impulBbreite-fflodulierte Zeichen erzeugt, und andererseits einen anderen, gemäsa den Ausgangssignalen des ersten Zweipunkt-Reglere über einen digital-analogen Umformer und gemäss der Zeichen eines Impulsgenerators konstanter Frequenz impulsbreite-Bodulierte Zeichen erzeugenden Zweipunkt-Reglerkreis besitzt, wobei der Ausgang des letzteren an die zur Beeinflussung der . Impulebreitemodulation der Steuerungseinheitenv dienenden Torkreise angeschlossen werden kann. Beim Drehsinnwechsel des Asynchronmotors wird an der V/elle eine beträchtliche dynamische Inanspruchnahme erscheinen. Mit der erfindungsgemässen Anordnung kann diese Inanspruchnahme beseitigt werden, es ist nämlich ein Kennzeichen der Anordnung, dass ein Torkreis, welcher bei einer Übereinstimmung der Richtung der beiden umzudrehenden Phasenströme, weitere bei einer beiläufigen oder

. 4 - 109649/1009

vollen Übereinstimmung der Amplituden zur Steuerung der Drehsinnänderung eine Sinus-HalbwelJLe erzeugt· Die Anordnung zur Drehzahlregelung dee erfindungsgemässen Asynchronmotors kann zur Verwendung als Portschaltmotor gestaltet werden, einerseits mittels des an den Motor angeschlossenen Impulssenders, wobei es eine Eigenschaft des Impulssenders ist» dass der Unterschied zwischen den Primärimpulsen und den in einem Phasehdiskrininator gebildeten Impulsen des Digitalsenders des Motors in einen Digitalspeicher gespeichert sind· Die aus den gespeicherten Impulsen gebildete proportionale Gleichspannung kann an den antreibenden Impulsgenerator des Fortschaltregisters gefördert werden.

Andererseits kann von einem Servo-Fortechaltmotor gesteuert werden, depsen Kennzeichen ist, dass bei einer Abweichung der Wellen des Induktionsmotor und des Servo-Fortschaltmotors von einer vorausbestimmten Winkellage eine in einem Fühlkopf erzeugte Gleichspannung an den Eingang des das Fortschaltregister steuernden Impulsgenerator geleitet werden kann.

Die Figuren stellen beispielsweise Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäesen Drehzahlregelung eines Asynchronmotor« dar; es zeigern

Fig. 1 t die Anordnung des Asynchronmotors, die ImpulsbreiteiBodulationsteuereinheit der Leitungeinpuleinrerter, weitere die aohenatische Anordnung der die steuernde Sinuenalbwellenfunktion erzeugende Einheit}

Fig. 2 ι die logische Anordnung des Richtungswechselst

Fig. 3 ι die logische Anordnung der digitalen Drehzahlregelung ι

Fig. 4 t die Drehzahlregelung; mittels des Motorstromest Fig. 5 t eine andere beispielsweise Ausführung der

Breitemodulations-Steuereinheit der Leistung«· impulsinverterj

" ⁵ " 109849/1009

Fig. 6« : das e Einsende logische System bei einer

Verwendung dee Asynchronmotors als ein Portechaltmotorj

ι die Verwendung des Asynchronmotors als Portschal tmotor mit ©inem Scrvo-Portschaltmotor.

Die iii Fig, 1 gezeigte Anordnung umfasst die Speise» epannungsquelle I₈ dan Asynchronmotor 2_f die für die einzelnen Pfaasenwieklungapaar© de© Motore itapuisbreitemoduliert® Zeichen erzeugenden Einheiten 9Rt SS₉ S¹S₉ und die die steuernde Sinus-Halbwellenapannung erseugende Einheit»

Da 9Rg 9$_f S¹S je Phasenwieklungspaare gleich sind» wird beispielsweise nur die Beschreibimg der Einheit 9T notwendig W sein·

Vom Punkt 26 aus wird d©3? Impulsgenerator 25 durch eine Impedanz oder eine Spannung gesteuert und das Ausgangesignal des Impulsgenerator^ 25 an das Fsrtschaltrcgisier 24 und en digital«analogen Umformer 20 gelegte

Di® Seichen dee J?Qrts©h@iiregi®ters werden aur Eateohlüsselungsmatri^ 23 geleitet_t van deren Ausgang eie an die die Sinna-Haibwellen erzeugende Einhalt 22 angeschlossen wer» den, welch© Einheit Imp@danst@il©r Immt der Sinuefumktion in sioh seolieset* wobei die Seilo? von ©l&oa ODER«Torsystem sa~ •&sia«ngefesß1i werden» und sjss den Rankten rl_e el, ti heb. 120°

Slmie-H&lbwellez&steaeTepeasinngeB ermohetnen» Des

ti wird sbu ©ineEi Ä©r EtogMiige eiaos Sweipunkt-Reglers 16 geleitet₉ während di© dan Strom der Ausgengeimpttie l&T@rt®r 7 s S proportional® Spasmus^ w&m der Mesaiapsdanz 11 über das Integrierungaglieö 12 su® aneteea Biagang der Zwei« punkt-Regeleinheit geleitet

Die breitaiEodulierteii Ansgaiigsitapulse des Zweipunkt-Regiere werden üb©r da@ -Veraögezungeglled 13 su den mit den TeretSrkezn 14» 15 susammangebauten Torkreisen weitergeleitet, der Ausgang des VeretSrkerß 15 ist an den Eingang dee Leistung« impulpinvertera 7'..ταΑ der Ausgang des Verstärkere 14 an den Eingang des Leiatungsimpulsinverters 8 angeschlossen· Bin Um-

" ⁶ " 109849/1009

lauf des Registers 24 erzeugt eine Sinue-Halbwelle am Punkt ti· Die Kippschaltung 10 dient zur Weiterleitung von geraden bzw. ungeraden Halbwellen zu den Impuleinvertern 7, bzw. 8, wobei die Schaltung von der Entschlüeselungsmatrix 23 über den Eingang 18 gesteuert wird.

Der Motorstrom wird von der Grosse der Amplituden der Sinus-Steuerspannungen rl, el, ti bestimmt, wobei der Abfall des Motorstromes im Feldschwächungsbereich automatisch einen Anstieg der Klemmenspannung des Motors hervorruft·

Zur Begrenzung und/oder Regelung des Motorstromes dienen eine Einstelleinheit 21 und der Regler 20·

Der Steuerungspunkt 17 dient zur Beeinflussung des Ausmassee der Breitemodulation, Funkt 19 zur Rückstellung des Systems, 31 dient zur Rückstellung der Matrix 23 und kann zur Durchschaltung der Torschaltung beim Richtungswechsel verwendet werden.

Punkte 27, 28 erfüllen die für Punkt 18 beschriebene Aufgaben inbezug auf die Einheiten 9R, 9S. An den Rotor 3 des Motors ist der Digitalsender 4 angeschlossen, an dessen Ausgängen 5, 6 die um 90° in ihrer Phase verschobene Zeichen für die Regulierstromkreise verwendet werden.

Fig. 2 zeigt ,die logische Anordnung des Richtungswechsels· Die gewünschte Drehrichtung wird von einem an die Punkte 34 oder 35 gelegten Zeichen gewählt, welche Punkte an den aufgetasteten Verteilungekreis 38 und an die die Rückstellimpulse erzeugenden Einheiten 36 angeschlossen sind. Der Ausgang der Einheit 36, zusammen mit dem am Punkt 33 abstellbaren Torsystem 37, ist an den Rückstellkreis des Torschaltregisters 24 angeschlossen. Torkreis 30 dient zum Richtungewechsel der Zeichen el, ti, Torkreis 29 aber zum Richtungswechsel der Zeichen an den Leitungen 18, 27, wobei die Zuleitung der Steuerspannungen, tu den Einheiten 9S, 9T, d.h. ob dies in einer oder in dieser entgegengesetzter Richtung erfolgt, von dem an den Auegängen 32 oder 39 der durch Reichen der Klemme 31 aufgetaeteten Verteilungeeinheit 38 bestimmt wird· "

"⁷ " 109849/1009

Pig. 3 z,eigt die Anordnung'der digital arbeitenden Dreh-' zahlregelung des Motors, wo der handeingestellte Frequenzgenerator 43 über eine Anpassungseinfreit 44 an die Eingänge der an eich bekannten Zeichenformer 45 und 48 angeschlossen ist·

Der Zeichenformer 45 ist durch das Halbleitermittel 45 an den eigenen Speicher 56 und an den Eingang des Impedanzumformers 58 angeschlossen, wobei der Zeichenformer 48 an den Inverter 52 geschaltet ist, dessen Speisespannung-Anschlussleitung an den entgegengesetzten Speicher 5£ angeschlossen ist· Die Zeichen des Impulssenders 4 gelangen vom Ausgang des Phasendiskriminators 62 zum Punkt 42 der Steuereinheit, welche Einheit über die Anpassungsein-' heilt 50 an die Eingänge der an sich bekannten Zeichenformer 47, angeschlossen ist·

Zeichenformer 49 ist mittels eines Halbleitermittels 51 an seinen eigenen Speicher 57 und auch an den Eingang des Impedanzumformers 59 angeschlossen, während der Zeichenformer 47 an den Inverter 53 angeschlossen ist, dessen Speisespannungs-Anschlussleitung an den entgegengesetzten Speicher 56 angeschlossen ist· Die anderen Endpunkte der Speicher 56, 57, die z.B. Kapazitäten sind, sind auf gemeinsames Erdpotential gelegt. Zwischen den Eingängen der Impedanzumformer 58 und 59 befinden sich die Därapfungsimpedanzen 54 und 55, die zweckmässig ein RC-Glied bilden, wobei die Ausgänge der Einheiten 58 und 59 an die Eingänge 60 und 61 des Zweipunkt-Reglers 40 angeschlossen sind; das Ausgangszeichen des letzteren wird über das Dämpfungsglied '41 zum Ausgangspunkt 26 geleitet. Die Eingangsimpedanz der Impedanzumformer 58 und 59 soll

* zweckdienlich über 2 bis 3 Megohm gewählt werden· Die Empfindlichkeit /Steilheit/ des Ausgangspunktes 26 wird durch den Wert des Pegelanstieges und -abfalles der Speicher 56 und 57, welcher infolge eines einzigen Impuls stattfindet, bestimmt, wobei der Wert von der Breite der Lade- und Entladeimpulse abhängig ist. Zweckmassig soll der gleiche V7ert für die Lade- und Entladeimpedanzen der Speicher 56 und 57 gewählt werden· ^v

Fig. 4 stellt die Geschwindigkeitsregelung mittels des Motoretromes, wo die Zeichen des digitalen Senders 4 über die Punkte 5 und 6 zu den Eingängen des Phasendiekriminators 62 geleitet werdai.

In Abhängigkeit der Drehrichtung des Motors, welche durch die an die Punkte 34 und 35 gelegte Spannung bestimmt wird, gelancen die IrapulBzeichen des Senders über die Halbleiter 63 oder 64

⁸" 109849/1009

•einerseits an den Punkt 4*2, und andererseits zu einem der Eingänge des Zweipunkt-Reglers 66_; An den anderen Eingang wird die einstellbare Gleichspannung der ÄLnheit* 65 geleitet, am Alusgang werden Zeichen einer Breite, die proportional dem Wert dieser Spannung ist, gebildet, welche Zeichen dann in den digitalanalogen Umformer 68

geti i fl Έ

geleitet werden j an welchen auch ein Dämpfungsglied 67

Der Ausgang des Umformers 68 ist über den Verstärker und. die Impedanzumformereinheit 69 an einen der Eingänge des Zweipunkt-Reglers 72 angeschl9S8en, wobei zum anderen Eingang dieses Reglers " die Zeichen des Impulsgenerators 70 über den Zeichenforraer 71 geleitet werden·

Punkt 17 ist der Ausgang des Zweipunkt-Reglere 72,welcher die impulsbreite-modulierten Zeichen erzeugt· Die Frequenz des Impulsgenerators 70 soll zweckdienlich zwischen 400 und I5OO Hz· gewährt werden.

Fig. 5 stellt eine andere Ausführung der in Fig. 1 gezeigten Einheiten 9R» 9S, 9T dar, und zwar für ein Phasenwicklungspaar, wo die Gleichstrom-Speisespannungsquelle 1 an einem geraeinsamen Punkt der Wicklungen T+ und T- angeschlossen ist.

An die Halbwicklungen T+ und T- sind unabhängige Breitenmodulationseinheiten zugeordnet· V/ird diese Anordnung verwendet, kann die die geraden und ungeraden Zeichen trennende Kippstufe 10 fortfallen und soll statt des Halbwellen-Fortschaltregisters 24 ein Vollwellenregister verwendet werden und werden von der Entschlüsselungsmatrix die geraden und ungeraden steuernden Sinus-Halbwellen t+, bzw. t— von einander getrennt geschaltet· Die Steuerung der Halbwicklung T+ ist proportional der Halbwellen-Steuerspannung t- und dem Strome des Inverters 8. Die vom Glied 73 entnommene Spannung wird vom Integrierglied 82 an den Zweipunkt-Regler 79 gekoppelt, wobei das am Ausgang erscheinende breite-modulierte Signal vom Verzögerungsglied 80 und dem mit einem Verstärker zusammengebauten Torsystem an"den Eingang des Inverters 8 angeschlossen wird·

Die Steuerung der Halbwicklung T+ ist gleich derjenigen der Halbwicklung T-, welche das Sinus-Halbwellen-Steuerzeichen der Steuerung T+, den Zweipunkt-Regler 78, das Integrationeglied 75» die Verzögerungseinheit 77, den mit einem Verstärker aueaneengebauten Torkreis 76, den Impuls inverter 7, ^die Stroaoeesimpedanz 74 des Impulsinverters in

- 9 - 109849/1009

sich schliesst· Punkt 83 dient zur Beeinflussung des Ausmasses der Modulation oder zur Schliessung des Torea·

fig. 6 zeigt das ergänzend© logische !System zur Verwendung des Asynchronmotors ale ein FortschiLtmotor, und zwar bei Verwendung eines digitalen Impulsanders· Der die Impulsfolge erzeugende Generator oder ein ©in© änderliehe Impulsfolge enthaltender Speicher 84 ist mit seinem Ausgang über die Anpassungseinheitan 85 an einen der Eingänge eines ODER Torsystems 86 angeschlossen· Der sndere Eingang dee Torsystems 86 ist an das negierte des arbeitenden Ausganges dee Phasandiskriminators 89 angeschlossen« Der Ausgang des Torkr-eisss 86 ist an den zur Ladung des Impulsspeiehera 87 benötigten Eingang und der arbeitende P Ausgang des Phasendiekriminators 89 an den aur Entladung des Inipulsspeichers 87 benötigten Eingang angeschlossen· Der Ausgang des Inipuleepeichsre 87 iet an die Einheit 9O₉ welche eine vom Inhalt des Impulsspeichers abhängige proportionale Gleichspannung gibt, geleitet ₉ wobei der Ausgang der Einheit 90 über ein Dämpfungsgliad 91 an Punkt 26 angeschlossen ist. Punkt 88 dient aur Nullstellung dee Speichers·

Fig. 7 zeigt die Verwendung des Asynchronmotors als Portschaltmotor» bei Verwendung eines Servo-Fortschaltmotors·

Der Asynchronmotor 2 mit seinem Rotor 3 und der Servo-Portschaltmotor.95 mit seiner Wells sind durch eine aus zwei Halbscheiben bestehende und Winkeländerung erzeugende Einheit 93 verbunden, in deren Ausgang Fühler 94 ei»« der Winkeländerung proportionale Spannung erzeugt, wobei der Ausgang des Fühlers an den Eingang 26 der Einheit 92 angeschlossen ist. Oer Servo-Fortschaltmotor kann vom Punkt 96 aus gesteuert werden·

Die Einheit 92 enthält die Schaltungsanordnung laut Fig.l·

Im folgenden wird die '.durch Kombination der einzelnen Ausführungen erzielbare Wirkung beschrieben.

Durch Verbindtmg des Punktes 26 der Pig· 1 und des Punktes 26 der Fig. 3g aouie der Punkte 5» 6 der Fig. 1 und der Punkte 5,6 der Fig. 4, waiters des Punktes 42 der Fig. 3 und dee Baßktea 42 der Fig« 4 kanu eine Drehzahlregelungeanordnung verwirklicht werden, und zwar dureli Hendeinetellung der Dreh-

- 10 - 1G984&/1G09

zahl mittels der Einheit 43, dass einerseits mit dem Motor eine Umdrehung über Gleichlauf erzieli «erden kann und andererseits

die erzielbare Regelung einen Wert von etwa 600 beträgt, wobei der untere Bereich etwa 5 'Umdreh./Min· beträgt und die Stabilität der Drehzahl 1 bis 3 % ist*

Jiine Steuerung durch Motorstrom kann durch Verbindung der Punkte 5, 6, 17 der Pig. 1 und der Punkte 5, 6, 17 der Fig. 4 erzielt werden. Die Drehzahl kann durch eine handgesteuerte Einheit 65t z.B. ein Potentiometer» oder einen. Dekadenschalter erzeugt werden, wenn vom Punkt 26 des Impulsgeneratore

25 der Fig. 1 aus, die Einheit auf eine konstante Frequenz eingestellt wird, welche derart bestimmt werden soll, dass der Mo*- tor das Höchstmoment abgibt. In diesem Falle kann die erreichbare Drehzahl mit befriedigenden Parametern verwirklicht werden, wobei etwa 0,7 Umdr./liin. die untere Grenze ist. In beiden Fällen kann der Richtungswechselstromkreis laut Fig. 2 eingebaut werden. Bei einer Verwendung der Anordnung laut Fig. 5 dient Punkt 83 für denselben Zweck, wie Punkt 17 in Fig. 1.

Durch Verbindung des Punktes 26 der Fig. 6 und des Punktes

26 der Fig. 1 kann der Asynchronmotor als Fortschaltmotor verwendet werden« Der Wert der Leistung des geregelten Asynchronmotors wird von der Leistung der für die Leistungsimpulsinverter verwendeten Halbleiter bestimmt, welche für Transistoren etwa 2 kW beträgt. Die erfindungsgemässe Asynohronmotor-Steueranordnung ist auch für den Antrieb von Synchronmotoren geeignet·

Statt des digitalen lichtelektrischen Impulsgebers kann auch ein gezähnter induktiver Sender verwendet werden, welcher in der Ruhelage dee Motors auch zur Befestigung der Welle benützt werden kann.

Der durch Anwendung der Erfindung erzielbare Vorteil 1st dem Umstand zuzuschreiben, dass das Reglersystem von Anlagen mit einfacher Regelung bis zu den Vorschubanordnungen von Werkzeugmaschinen mit numerischer Punkt-, Abschnitt- und Bahnsteuerung verwendet werden kann, wo der Schnelllauf, Arbeite- und Kriechgeechwindigkeiten dee angetriebenen Systems unmittelbar durch Regelung des Motors verwirklicht werden können«

AIa ein weiterer Vorteil kann sogar bei niedrigen Dreh-

" ^u " 1098A9/1009

zahlen von 1 bis 20 Umdr./Min. die Stabilität des nominellen Momenta und der Umdrehungszahl innerhalb von 2 bis 3 Prozent gewährleistet werden·

Bei weniger anspruchsvollen Antrieben, z.B. bei Bewegung von Förderbahnen kann die Drehzahlregelung des Motors unmittelbar, stufenweise oder kontinuierlich verwirklicht werden·

Die Steuerung kann zum Parallelbetrieb von mehr als einem Asynchron- oder Synchronmotor geeignet gestaltet werden, eine Anwendung, welche besonders beim Betrieb von Maschinen der Textilindustrie mit veränderbaren Geschwindigkeiten vorteilhaft ist.

Zur Verwirklichung von mittleren Regelungesteilheiten kann statt des Impulsgenerators 4 eine Regelung mittels eines Tachogenerators angeschlossen werden·

Eine hochgradige Steuerbarkeit und Stabilität der Drehzahl kann durch Zusammenschluss der gleichen Punkte der Figuren 1 und 3 oder Figuren 1 und 4 erzielt werden, wodurch die Erfindung für den Gebrauch als Vorschubanlage von digital- oder programmgesteuerten Werkzeugmaschinen geeignet wird, und zwar mit besonderer Rücksicht auf die Neben- und Hauptantriebe von Drehbänken und Fräsmaschinen bei Koordinatentischen, bei welchen eine hochgradige Genauigkeit erfordert wird. Der Motor und die von ihm angetriebene Spindel können unmittelbar oder durch eine feste Übersetzung mit einander verbunden werden, wobei eine jegliche Geschwindigkeit von einer Kriechbewegung bis zum Schnellauf gewährleistet wird.

Die Verwendung als Fortschaltmotor ist für bahngesteuerte Anlagen geeignet.

- 12 -

1Q9849/100

Claims (1)

1. 21ΐδΐ72

   PATENTANSPRÜCHE

   Drehzahlregelung für»Asynchronmotoren, dadurch gekennzeichnet , dass die Phasenwicklung des Motors /z.B. R+, R-/ von zwei parallelen Leitungen gebildet wird, wobei der Anfangspunkt der einen und der Endpunkt der anderen bei einer jeden Phase an einen gemeinsamen Sternpunkt angeschlossen sind, mit welchem Sternpunkt die Gleichstromspeisespannung verbunden ist, die anderen ,Enden der Wicklungen aber von Impulsinvertern gesteuert werden, zur iärzeugung der den Eingang der Impulsinverter steuernden, breitemodulierten Zeichen und deren Regelung eine nominelle Sinus-Halbwellen-Steuerspannung vorgesehen ist, und einen, gemäss der dem rückgekoppelten Phasenstrom des Motors proportionalen integrierten Spannung arbeitenden Zweipunkt-Regelkreis besitzt, weiters die Modulationsfrequenz des Motors durch die Zeitkonstante des Integriergliedes des Rückkopplungszweiges, sowie des am Ausgang des Zweipunkt-Reglers befindlichen Verzögerungsgliedes bestimmt wird, die Amplitude der nominellen Sinus-Halbwellen-Regelspannung aber den Motorstrom und die Frequenz derselben die Drehzahl bestimmt, wobei ihre Phasenverschiebung gleich der Phasenverschiebung bei normalem Betrieb gleich ist /Pig. 1/.

   2. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Stromkreis des Zweipunkt-Reglere je Phasenwicklungspaare vereinigt ist, und für die nominelle Sinus-Halbwellensteuerungespannung /Grätz/ ein die geraden und ungeraden Halbwellen trennender Torkreis oder aber einen nach Phasenhalbwicklungen abgetrennter Zweipunkt-Regler vorgesehen ist, wobei die geraden und ungeraden Zeichen der steueomden Sinus-Halbwellenspannung in gesonderten Kanälen geleitet , an den Eingang des Zweipunkt-Reglers abgeschlossen werden·

   3. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass dieselbe für die arbeitenden Phasenwicklungspaare oder Halbwicklungen des Motors eine unabhängige Einheit darstellt.

   4· Dreheahlregelung für Asynchronmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet ,

   - 13 -

   109849/1009

   dass für die die Impulsi. iverter steuernden breitemodulierte Zeichen eur Beeinflussung der !Modulation ein Torkreis vorgesehen ist.

   5. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» bei welcher die nominelle Sinus-Halbwellen-Steuerspannung auf digitale Weise erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet , dasβ/von einem Impulsgenerator angetriebenes Halbwellen« odasj Ganawellen-Portschaltregister vorgesehen ist, dessen Ausgänge Über eine EntschlUsselungsmatrix an Impofdanz teiler, deren Teilung nach einer Sinusfunktion verläuft, sngeechlossen sind„ welch© Teiler von einem ODER Tor« system zusammengefasst sind, und zur Beeinflussung der Speisespannung der EntschlUseelungsmatrix ein Einstellglied und/oder ein, der Frequenz des Impulsgenerator proportionaler digital» analoger Reglerkreis \^rorgesehen ist, wobei die Steuerung des die geraden und ungeraden steuernden Sinus-Halbwellenepannungen trennenden Torkreises an den Ausgang der Entechlüaselungsmatrix angeschlossen werden kann.

   6β Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 5» bei welchem ein, eine Sinus^Hffilbwelle&^Regelspaimung erzeugender Stromkreis vorgesehen iat» dadurch gekenne zeichnet

   dass an den Ausgang der Entechlüoselungsoiatrix, bei einem 1 bis 3 Phasen-Met©x·, eine nach Phasen verschobene Impedanzteilergruppe parallel angeöchlosaen werden kam /Fig. 1/.

   7· Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach einem dar Ansprüche 1 bis 6 _s dadurch gekennzeichnet , dass zur Dr®h2ahletabilisi@rung ein analoger oder digitaler Reglerkreis angeschloseen ist«

   8._Drehaahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 7, mit einem digitalen Reglerkreis, dadurch gekennzeichne t j, dees im digitalen Reglerkreis einerseits ein Impulsgenerator mit einstellbarer Frequenz, und andererseits unmittelbar oder mittelbar mit dem Rotor des geregelten Motors gekoppelter digitaler Geber vorgeaehen sind, wobei di© Ausgänge des Geber unter Einfügung eines Zeichenformers zur Erzeugung von konstanten Impulsbreiten gegenseitig unabhängige eigene Speicher, z.B. Kapazitäten, laden, gleichzeitig aber das Potential der

   - 14 -

   109849/1009

   /r

   gesetzten Speicher vei lindern, wobei die Speicher über Impedanzumformer an die Eingang3 des Zweipunkt-Reglers angeschlossen sind /Fig. 3/.

   9. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeidinet , dass zwischen den beiden Eingängen des Impedanzumformers und am Ausgang des Zweipunktreglers eine Dämpfungsimpedanz angeordnet ist·

   10. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennezeichnet , dass der Ausgang des Zweipunkt-Reglers des im digitalen Reglerkreis an den Eingang des den Impulsgenerator antreibenden Fortschaltregisters angeschlossen ist.

   11. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Regelung durch Einstellung des Motorstromes erfolgt, dadurch g ekennzeichnet, dass sie einerseits einen impulsbreite-modulierte Zeichen laut der Zeichen eines an den geregelten Motor und an eine einstellbare Gleichspannung gekoppelten digitalen Motors bildenden Zweipunkt-Reglerkreis und andererseits einen anderen impulsbreitemodulierte Zeichen laut der Zeichen eines Impulsgenerators ständiger, von dem Ausgangszeichen über einen analog-digitalen Umformer erzeugter Frequenz erzeugenden Zweipunkt-Regler besitzt, wobei der Ausgang des zweiten Zweipunkt-Reglers an die zur Beeinflussung der Impulsbreitemodulation der Steuereinheiten dienenden Torkreise angeschlossen ist /Fig. 4/·

   12· Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , dass dieselbe einen Richtungswendekreis enthält·

   13· Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zusammenfall der Richtungen der beiden umzuwendenden Phasenströme und bei einer annähernden oder vollen Gleiche der Amplituden der Richtungswendekreis einen Torkreis zur Steuerung der Richtungwende der Sinus-Halbwellen erzeugenden Einheit besitzt /Pig, 2/.

   " ^ί5 " 109849/1009

   21Ί5172

   14· Drehzahlregelung für Asynchronmotoren nach einem der Ansprüche 1 Ibis 6, wobei der Asynchronmotor als Portschaltmotor mit einem Impulsgeber verwendet ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Unterschied zwischen den Primärimpulsen und den nach einem Prequenzdislcriminator gebildeten Impulsen des Digitalsenders dee Motors in einem digitalen Speicher gespeichert wird, wobei die aus den gespeicher-, ten Impulsen gebildete proportionale Gleichspannung an den Eingang des das Portschaltregister antreibenden Impulsgenerators geleitet ist /Pig. 6/.

   15. Drehzahlregelung für Asynchronmotoren, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Asynchronmotor als Portschaltmotor mit einem Servo-Portschaltmotor verwendet ist, dadurch gekennzeichnet , dass bei einer Abweichung der Wellen des Induktionsmotors und des Servo-Portschaltmotors von einer vorausbestimmten VYinkellage die in einem PUhlkopf erzeugte Gleichspannung an den Steuerpunkt derselben /17, 26/ geleitet wird /Pig. 7/.

   - 16 - 109849/1009

   Leerseite