DE2241799C3

DE2241799C3 - Arrangement for the step-by-step adjustment and control of the speed of a single-phase AC motor

Info

Publication number: DE2241799C3
Application number: DE19722241799
Authority: DE
Inventors: George H Mount Prospect 111 Studtmann (VStA)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1971-08-25
Filing date: 1972-08-25
Publication date: 1977-09-01

Description

)ie Erfindung betrifft eine Anordnung zur stufenwei-Einstellung und Steuerung der Drehzahl eines phasen-Wechselstrommotors, der von einer Wechselspaiinuiigsqiielle über zwei anliparallel geschaltem, ii der Zuleitung zum Motor liegende Thyristoren gespeis ist, mit einer Ziinclinipulssteiierschaltung, die mit einen Zählkreis zusammenarbeitet, der, ausgehend von dei I laibwellen der Wechselspannung bestimmt, wie viel· der jeweils aufeinanderfolgenden Halbwellen der einei und der anderen Siromrichtung zum Motor durchge schaltet werden sollen, und mit einer Einrichtung zu freqiien/.proporiionalen Spannungssteuerung.) The invention relates to an arrangement for step-by-step adjustment and controlling the speed of a phase AC motor driven by an alternating voltage source Supplied via two thyristors connected in parallel with the supply line to the motor is, with a Ziinclinipulssteiierschaltung that with a The counting circuit works together, which, based on the loaf waves of the alternating voltage, determines how much of the successive half-waves of the one and the other Siromrichtung to the motor are to be switched through, and with a device freqiien / .proportional voltage control.

Eine derartige Anordnung ist aus der DT-Oi 16 38 410 bekannt. Bei dieser Anordnung ist de Zählkreis je nach Anzahl der verschiedenen Drehzah len, mit denen der Motor betrieben werden soll, al: mehrstufige Zählschaltung ausgebildet. Außerdem er folgt bei dieser Anordnung keine Phascnanschnittsteue rung, so daß es nicht möglich ist, den Motor auf einfach« Weise stufenlos mit Spannung zu versorgen, so daß keil exakt konstantes Drehmoment erreicht werden kann.Such an arrangement is known from DT-Oi 16 38 410. With this arrangement de Counting circuit depending on the number of different speeds at which the motor is to be operated, al: multi-stage counting circuit formed. In addition, he follows no Phascnanschnittsteue with this arrangement tion, so that it is not possible to supply the motor with voltage in a simple and infinitely variable manner, so that wedge exactly constant torque can be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eint schaltungstechnisch einfache Anordnung der eingang! genannten Gattung zu schaffen, mit der es möglich ist den Motor auch mit derart einstellbaren Spannungen zi betreiben, daß sich ein konstantes Motordrehmomen im jeweiligen Drchzahlbereich erzielen läßt.The invention is based on the object of a simple circuit arrangement of the input! to create mentioned genus, with which it is possible to run the engine with such adjustable voltages zi operate so that a constant engine torque can be achieved in the respective speed range.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß ein Multivibrator, dessen beide Ausgänge jeweils einer Steuerelektrode einer der Thyristors zugeordnet sind, vorgesehen ist, der von den Ausgangs impulsen einer als Zählkreis verwendeten Oszillator-Schaltung angesteuert ist, deren Frequenz einei bestimmten, einstellbaren Anzahl von Halbweller entspricht, und daß als Einrichtung zur frequenzpropor tionalen Spannungssteuerung ein mit der Zündimpulssteuerschaltung zusammenarbeitender Spannungssteuerkreis vorhanden ist, der die Zündimpulse im Sinne einer Phasenanschnittsteuerung verschiebt.This object is achieved according to the invention in that a multivibrator whose two outputs each associated with a control electrode of one of the thyristors, is provided by the output pulses of an oscillator circuit used as a counting circuit is controlled, the frequency of which is eini certain, adjustable number of half waves corresponds, and that as a device for frequency proportional tional voltage control a cooperating with the ignition pulse control circuit voltage control circuit is present, which shifts the ignition pulses in the sense of a phase control.

Durch die Verwendung einer einfachen Oszillatorschaltung als Zählkreis ist es auf einfache Weise möglich, die gewünschte Frequenz zu wählen, da die Frequenz der Oszillatorschaltung z. B. durch einer Kondensator bestimmt werden kann, der eine bestimmte Anzahl von Halbperioden benötigt, um ein Schaltelement durchzuschalten. Die Ladezeitkonstante des Kondensators kann dabei durch einen Einstellwiderstand verändert werden. In ähnlicher Weise ist es auch möglich, die zur Phasenanschnittsteuerung erforderliche feinfühlige Verschiebung der Zündimpulse der Thyristoren zu erreichen, die in der Zuleitung des Motors liegen.It is easy to use by using a simple oscillator circuit as a counting circuit possible to choose the desired frequency, since the frequency of the oscillator circuit z. B. by one Capacitor can be determined, which needs a certain number of half cycles to a switching element to switch through. The charging time constant of the capacitor can be adjusted using an adjustable resistor to be changed. In a similar way, it is also possible to use the one required for phase control to achieve sensitive shifting of the firing pulses of the thyristors, which are in the supply line of the Engine.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 7 beispielsweise erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 7, for example. It shows

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung,F i g. 1 is a block diagram of the arrangement according to the invention,

Fig. IA den Verlauf einer dem Motor in Fig. 1 zugeführten Spannung,FIG. 1A shows the profile of a voltage supplied to the motor in FIG. 1,

F i g. 2 das durch eine Spannungssteuerung erweiterte Blockschaltbild der Fig. 1,F i g. 2 the block diagram of FIG. 1 expanded by a voltage control,

Fig. 2A den Verlauf einer dem Motor in Fig. 2 zugeführten Spannung,FIG. 2A shows the profile of a voltage supplied to the motor in FIG. 2,

F i g. 3 ein erweitertes Blockschaltbild der Anordnung der F i g. 2,F i g. 3 is an expanded block diagram of the arrangement of FIG. 2,

F i g. 4 den Verlauf von Spannungen in der Anordnung der F i g. 3 zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Anordnung,F i g. 4 shows the course of stresses in the arrangement of FIGS. 3 to explain how this works Arrangement,

F i g. 5 ein detailliertes Schaltbild der Anordnung der Fig. 3.F i g. 5 is a detailed circuit diagram of the arrangement of FIG. 3.

Fig.6 den Verlauf von Spannungen der Anordnungen der F i g. 3 und 5 zur Erläuterung der Arbeitsweise6 shows the course of voltages in the arrangements the F i g. 3 and 5 to explain the operation

dieser Anordnungen bei verschiedenen suhharmonischen Frequenzen der Cirundireqiien/ undthese arrangements in various suhharmonic Frequencies of the Cirundireqiien / and

F i g. 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsfoim der Erfindung.F i g. 7 is a circuit diagram of a further embodiment the invention.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung mit einem ,^steuerten Zweirichlungsschalter 8 und einem Rückwiirtszahlkreis 4 zur Steuerung des Durchlasses bestimmter negativer und positiver Teile der Wechselspannung einer Wechselspannungsquelle 12 zu einem Einphasen-Wechselstrommotor 11. Der Zwcirichtungsschalter 8 kann aus Thyristoren, Triaks, Transistoren od. dgl. bestehen. Der Rückwiirtszahlkreis 9 zählt eine ganze Anzahl von llalbperioden der Wechselspannung und veranlaßt, daß eine Torschaltung 22 den Durchgang positiver und negativer Halbwellen der Wechselspannung für bestimmte Zeitintervalle entsprechend den Halbpcrioden der gewünschten Ausgangsfrequenz steuert.Fig. 1 shows a block diagram of the arrangement according to the invention with a, ^ controlled two-directional switch 8 and a reverse host number circuit 4 for controlling the passage of certain negative and positive parts of the AC voltage of an AC voltage source 12 to a single-phase AC motor 11. The bidirectional switch 8 can be composed of thyristors, triaks, transistors or the like. the Reverse number circuit 9 counts a whole number of half periods of the alternating voltage and causes that a gate circuit 22 the passage of positive and negative half-waves of the alternating voltage for certain Controls time intervals according to the half-periods of the desired output frequency.

In Fig. IA stellen die schraffierten Teile 24 der Wechselspannung 12;; der WeehsHspannungsquelle 12 die Spannung dar, die auf den Motor 11 gegeben wird. Die gestrichelte Welle 36 gibt die Grundfrequenz des Motors an. Im Fallt der Fig. IA wird somit eine Geschwindigkeitsverringerung von 1 : 2 erreicht.In Fig. IA, the hatched parts 24 represent AC voltage 12 ;; the electrical voltage source 12 represents the voltage applied to the motor 11. The dashed wave 36 indicates the fundamental frequency of the motor. In the case of FIG Speed reduction of 1: 2 achieved.

Bekanntlich ist es im allgemeinen notwendig, nicht nur die Frequenz, sondern auch die Spannung zu steuern. Zu diesem Zweck hat die abgewandelte Anordnung 10 der Fig. 2 eine Hinrichtung 21 zur frequenzproportionalen Spannungssteuerung, die von der Wechselspannung ein Signal ableitet, das zusammen mit dem Ausgangssignal des Zählkreises 9 dazu dient, Triggersignale für den Schalter 8 im Sinne einer Phasenanschnittsteuerung zu erzeugen. F i g. 2A zeigt den Verlauf einer in diesem Sinne gesteuerten Spannung.As is well known, it is generally necessary to adjust not only the frequency but also the voltage steer. For this purpose, the modified arrangement 10 of FIG. 2 has an execution 21 for frequency-proportional voltage control, which derives a signal from the alternating voltage, which together with the output signal of the counting circuit 9 is used to trigger signals for the switch 8 in the sense of a To generate phase control. F i g. 2A shows the course of a controlled in this sense Voltage.

Aus F i g. 2A ergibt sich, daß durch eine Verzögerung (angegeben durch die Strecke 24Dj bei der Triggerung des Schalters nur ein Teil der Wechselspannung, nämlich die Impulse 24, zu dem Motor 11 gelangen.From Fig. 2A shows that due to a delay (indicated by the distance 24Dj during triggering of the switch, only part of the alternating voltage, namely the pulses 24, reach the motor 11.

Fig.3 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform der Anordnung 10 zur Erregung eines Motors 11 durch eine Wechselspannungsquelle 12. Die Wechselspannung ist eine Sinuswelle 12/4, wie in dem Diagramm 11 der F i g. 4 gezeigt ist. Ein Hauptschalter 13 stellt die Verbindung zwischen der Wechselspannungsquelle 12 und einer Gleichrichterschaltung 14 her. Letztere erzeugt eine gleichgerichtete Wechselspannung 14a auf zwei Ausgangsleitungen 15, 16, wie in dem Diagramm I der Fig.4 gezeigt ist. Die gleichgerichtete Wechselspannung wird zur Ansteuerung zweier Thyristoren SCR 1 und SCR 2 verwendet, die in der Zuleitung zum Motor 11 liegen.3 shows in detail an embodiment of the arrangement 10 for exciting a motor 11 by an alternating voltage source 12. The alternating voltage is a sine wave 12/4, as in the diagram 11 of FIG. 4 is shown. A main switch 13 establishes the connection between the AC voltage source 12 and a rectifier circuit 14. The latter generates a rectified alternating voltage 14a on two output lines 15, 16, as shown in diagram I of FIG. The rectified AC voltage is used to control two thyristors SCR 1 and SCR 2 , which are in the supply line to the motor 11.

Die beiden Thyristoren SCR 1 und SCR 2 sind antiparallel geschaltet und werden durch eine positive bzw. negative Spannung an ihrer Steuerelektrode G 1 bzw. G 2 durchgesteuert. Die Frequenz und die Größe der dem Motor 11 zugeführten Spannung wird durch die Zündung der Thyristoren SCR 1 und SCR 2 gesteuert, während sich die Wechselspannung 12a mit einer bestimmten Frequenz (von z. B. 60 Hz) ändert.The two thyristors SCR 1 and SCR 2 are connected in anti-parallel and are controlled by a positive or negative voltage on their control electrode G 1 or G 2 . The frequency and the magnitude of the voltage supplied to the motor 11 is controlled by the firing of the thyristors SCR 1 and SCR 2 , while the alternating voltage 12a changes at a certain frequency (e.g. 60 Hz).

Die Ausgangsleitungen 15,16 der Gleichrichterscha! tung 14 übertragen die gleichgerichtete Wechselspannung 14a (Diagramm 1, Fig. 4) auf einen Kreis 18 zur Erzeugung von Steuerimpulsen. Der Kreis 18 hat einen Multivibrator 19, der gesteuert von einem Oszillator Impulse erzeugt.The output lines 15, 16 of the rectifier circuit! device 14 transmit the rectified alternating voltage 14a (diagram 1, FIG. 4) to a circuit 18 for Generation of control pulses. The circuit 18 has a multivibrator 19 which is controlled by an oscillator Generates impulses.

Der Multivibrator 13 wirkt mit dem Oszillator 20 zusammen, um die Grundfrequenz zu erzeugen, mit der der Motor 11 betrieben wird. Der Multivibrator 14 gihi abwechselnd Steuerimpulse auf die Steiierelektrodcn Cl 1 und G 2 der Thyristoren SCR 1, SCR 2. Somit wird die Anzahl der positiven und negativen llalbweüen der Quellenspannung, die auf den Motor 11 gegeben wird, durch die Zeit bestimmt, die der Multivibrator in dem einen oder anderen Zustand bleibt. Die Periode des Multivibrators wird durch den Oszillator 20 gesteuert, der so die auf den Motor gegebene Ausgangsfrcquen/ bestimmt.The multivibrator 13 cooperates with the oscillator 20 in order to generate the fundamental frequency with which the motor 11 is operated. The multivibrator 14 gihi alternately control pulses on the Steiierelectrodcn Cl 1 and G 2 of the thyristors SCR 1, SCR 2. Thus, the number of positive and negative llalbweüen of the source voltage that is applied to the motor 11 is determined by the time that the multivibrator remains in one state or another. The period of the multivibrator is controlled by the oscillator 20, which thus determines the output frequency / output given to the motor.

Eine Einrichtung 21 zur Spannungssteuerung ist mit dem Oszillator 20 verbunden und bestimmt, wenn in jeder I lalbpcriode der Wechselspannung, die auf den Motor 11 gegeben werden soll, die Thyristoren gezündet werden sollen. Die von der .Spannungssteuereinrichtung 21 abgegebenen Signale werden auf eine Torschaltung 22 gegeben, die diese zu dem jeweiligen Thyristor in Abhängigkeit von den von dem Multivibrator 19 erhaltenen Steuersignale überträgt.A device 21 for voltage control is connected to the oscillator 20 and determines when in every half period of the alternating voltage that is to be applied to the motor 11, the thyristors should be ignited. The signals emitted by the voltage control device 21 are applied to a Gate circuit 22 given that this to the respective thyristor depending on the from the multivibrator 19 received control signals.

Das ideale Ausgangssignal (unter Vernachlässigung der Induktivität des Motors) ergibt eine Frcquen/verminderung von 1 : 2, wie es das Diagramm Il der F i g. 4 zeigt.The ideal output signal (neglecting the inductance of the motor) results in a frequency reduction of 1: 2, as shown in diagram II in FIG. 4 shows.

F i g. 5 zeigt die Anordnung 10 der F i g. 3 in detaillierterer Form. Der Multivibrator 19 des Kreises 18 hat zwei Thyristoren SCR3 und SCR 4, deren Anoden durch einen Kondensator 30 verbunden sind. Der Multivibrator 19 erhält über die Leitungen 15, 16 die gleichgerichtete Wechselspannung 14a, wobei die Kathoden der Thyristoren SCR 3 und SCR 4 gemeinsam mit der Leitung 15 verbunden sind. Eine Diode 32 in Reihe mit einem Filterkondensator 31 sind /wischen die Leitungen 15 und 16 geschaltet. Zwischen die Reihenschaltung der Kathode der Diode 32 und des Kondensators 31 und die Anoden der Thyristoren SCR 3 und SCR 4 sind Strombegrenzungs- und Vorspannungswiderstände 33, 34, 35 geschaltet. Um die Thyristoren SCR 3 und SCR 4 durchzusteuern und dadurch ein Ausgangssignal zu erzeugen, sind deren Steuerelektroden über Leitungen 37 und 38 mit dem Oszillator 20 verbunden. Ein Strombegrenzungswiderstand 34#bzw. 35,g·ist zwischen die Steuerelektrode des Thyristors SCR 3 bzw. SCR 4 und die Leitung 15 geschaltet.F i g. 5 shows the arrangement 10 of FIG. 3 in more detail. The multivibrator 19 of the circuit 18 has two thyristors SCR 3 and SCR 4, the anodes of which are connected by a capacitor 30. The multivibrator 19 receives the rectified alternating voltage 14a via the lines 15, 16, the cathodes of the thyristors SCR 3 and SCR 4 being connected together with the line 15. A diode 32 in series with a filter capacitor 31 is connected between lines 15 and 16. Current limiting and biasing resistors 33, 34, 35 are connected between the series connection of the cathode of the diode 32 and the capacitor 31 and the anodes of the thyristors SCR 3 and SCR 4. In order to activate the thyristors SCR 3 and SCR 4 and thereby generate an output signal, their control electrodes are connected to the oscillator 20 via lines 37 and 38. A current limiting resistor 34 # or. 35, g · is connected between the control electrode of the thyristor SCR 3 or SCR 4 and the line 15.

Der Oszillator 20 hat einen Doppelbasistransistor UJTX mit einem Emitter 39, einer Basis 40 und einer Basis 41. Die Vorspannung des Transistors UJTX wird von einer Diode 94 erzeugt, deren Kathode mit der einen Seite eines Glättungskondensators % verbunden ist, dessen andere Seite mit der Leitung 15 verbunden ist. Die Gleichspannung an dem Kondensator 96 wird über einen Strombegrenzungswiderstand 98 auf die Basis 41 des Transistors U]TX gegeben. Der Zustand des Transistors U]TX ist von der Ladung eines Kondensators 42 abhängig, der zwischen den Emitter 39 und die Leitung 15 geschaltet ist. Ein Vorspannungswiderstand 45 verbindet den Transistor U]TX mit der Leitung 15, Der Ladeweg des Kondensators 42 führt über eine Eingangsleitung 16a des Oszillators 20, einen festen Widerstand 90 und einen Einstellwiderstand 92. Wenn die an den Emitter 39 und die Basis 40 des Transistors U]TX angelegte Spannung einen bestimmten Wer! überschreitet, der von der Spannung an den Basen 4C und 41 bestimmt wird, wird der Transistor zwischen den-Emitter und der Basis 40 leitend. Infolgedessen lädt sich der Kondensator 42 über den Emitter und die Basis 4C des U]TX. Auf diese Weise werden Impulse 4A (Diagramm III, F i g. 4) an dem Widerstand 45 erzeugt.The oscillator 20 has a double base transistor UJTX with an emitter 39, a base 40 and a base 41. The bias of the transistor UJTX is generated by a diode 94, the cathode of which is connected to one side of a smoothing capacitor%, the other side to the line 15 is connected. The DC voltage on the capacitor 96 is applied to the base 41 of the transistor U] TX via a current limiting resistor 98. The state of the transistor U] TX is dependent on the charge of a capacitor 42 which is connected between the emitter 39 and the line 15. A bias resistor 45 connects the transistor U] TX to the line 15, the charging path of the capacitor 42 leads via an input line 16a of the oscillator 20, a fixed resistor 90 and a setting resistor 92. When the at the emitter 39 and the base 40 of the transistor U. ] TX applied voltage a certain Who! exceeds, which is determined by the voltage at the bases 4C and 41, the transistor between the emitter and the base 40 is conductive. As a result, the capacitor 42 charges through the emitter and base 4C of the U] TX. In this way, pulses 4A (diagram III, FIG. 4) are generated at resistor 45.

Um den Beginn der Ladung des Kondensators 42 auf den Beginn einer Halbwclle der Wechselspannung zu synchronisieren, ist der Kondensator 42 mit einem Thyristor SCR 5 verbunden, dessen Anode mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 90 und 92 und dessen Kathode mit der Leitung 15 verbunden ist. Der Thyristor wird von der gleichgerichteten Wechselspannung 14<-i in den leitenden Zustand vorgespannt und seine Steuerelektrode ist über eine Diode 48 und einen Widerstand 49 mit der Basis 40 des Transistors U)TX verbunden, um die Impulse 44 zu empfangen. Die Steuerelektrode 46 ist auch über einen Widerstand 91 mit der Leitung 15 verbunden. Dadurch wird der Kondensator 42 an der Aufladung gehindert, bis der Thyristor SCR 5 (der durch einen Impuls 44 durchgeschaltet wurde) gesperrt wird, was eintritt, wenn die Durchlaßvorspannung am Ende einer Halbpcriode der gleichgerichteten Wechselspannung 14a nicht mehr vorhanden ist. Der Impuls an dem Widerstand 45 wird durch Reihenschaltungen einer Diode 50 und eines Widerstands 51 bzw. einer Diode 52 und eines Widerstands 53 über die Lei ung 37 bzw. 38 auf die Steucrelcktrodcn der Thyristoren SCR 3 bzw. SCR 4 übertragen. Aufgrund der Impulse 44 ändert sich dann der Zustand des Multivibrators 19.In order to synchronize the beginning of the charging of the capacitor 42 to the beginning of a half cycle of the alternating voltage, the capacitor 42 is connected to a thyristor SCR 5 , the anode of which is connected to the junction of the resistors 90 and 92 and the cathode of which is connected to the line 15. The thyristor is biased into the conductive state by the rectified AC voltage 14 <-i and its control electrode is connected to the base 40 of the transistor U) TX via a diode 48 and a resistor 49 in order to receive the pulses 44. The control electrode 46 is also connected to the line 15 via a resistor 91. This prevents the capacitor 42 from being charged until the thyristor SCR 5 (which was switched on by a pulse 44) is blocked, which occurs when the forward bias is no longer present at the end of a half-period of the rectified AC voltage 14a. The pulse at the resistor 45 is transmitted through series connections of a diode 50 and a resistor 51 or a diode 52 and a resistor 53 via the lines 37 and 38 to the control elements of the thyristors SCR 3 and SCR 4, respectively. The state of the multivibrator 19 then changes on the basis of the pulses 44.

FIs sei angenommen, daß ζ. Ii. der Thyristor SCR3 diirchgcschaltet und der Kondensator 30 geladen ist. Der nächste Impuls 44 schallet den Thyristor SCR4 durch, so daß tue positive Seite des Kondensators 30 mit dem negativen Anschluß der Gleichrichtcrschaluing 14, d. h. der Leitung 15 verbunden ist, so daß eine negative Vorspannung an den Thyristor SCR3 angelegt und dieser gesperrt wird. Daher bleibt der durchgeschalteie Thyristor SCR 4 leitend und der Kondensator 30 entlädt sich und wird danach mit umgekehrter Polarität aufgeladen. Dieser Vorgang wiederholt sich, wenn tier nächste Inipuls 44 auftritt, worauf der Thyristor SCRi wieder durchgeschaltet und die positive Seil« des Kondensators geerdet wird, so daß der Tlnristor .->C'R4 gesperrt wird. Wenn einer tier beiden Thyristoren SCR .1 oder .S(Vi 4 tlurchgeschallet wird, fällt tins Potential an tier Anode dieses Thyristors auf I Volt.FIs assume that ζ. Ii. the thyristor SCR 3 is switched and the capacitor 30 is charged. The next pulse 44 passes through the thyristor SCR 4, so that the positive side of the capacitor 30 is connected to the negative terminal of the rectifier circuit 14, ie the line 15, so that a negative bias voltage is applied to the thyristor SCR3 and this is blocked. Therefore, the switched thyristor SCR 4 remains conductive and the capacitor 30 discharges and is then charged with reverse polarity. This process is repeated when the next pulse 44 occurs, whereupon the thyristor SCRi is switched through again and the positive cable of the capacitor is grounded, so that the Tlnristor .->C'R4 is blocked. If one of the two thyristors SCR .1 or .S (Vi 4 is sounded through, the potential at the anode of this thyristor drops to I volts.

Wenn entweder tier Thyristor SCRi oder SCR4 gesperrt isi, hat die Spannung an der jeweiligen Anode einen relativ hohen Wert, so dal) eine der Dioden h5 und bh eine Sperrvorspaniuing erhall. Wenn jedoch entweder der Thyristor SCRi oder SCR4 durchge· schaltet wird, wird die Sperrspannung an der Diode (iS oder hh aulgehoben, so tlaß sie leiten kann.If either the thyristor SCRi or SCR 4 is blocked, the voltage at the respective anode has a relatively high value, so that one of the diodes h5 and bh receive a blocking bias. If, however, either the thyristor SCRi or SCR4 is turned on, the reverse voltage at the diode (iS or hh) is raised so that it can conduct.

Hei Kmplang eines jeden Impulses 44 von dem ()s/illator 20 under! der Multivibrator 19 seinen Zustund und bewirkt eine Änderung ties /ustantles der Toi Schaltung, die bestimmt, welcher der Thyristoren SCR 1 und ,S'( R 2 dtirchgcschallei wird. Der Oszillator ist auf die Wechselspannung der Quelle 12 synchroni siert und damit sind tue ZuMiiiKlsiliulerungoii des Multivibrators ebenfalls auf tliese Wechselspannung synchronisiert.Hei km plan of each pulse 44 from the () s / illator 20 under! the multivibrator 19 is in its state and causes a change in the structure of the Toi circuit, which determines which of the thyristors SCR 1 and 'S' ( R 2 is thyrchgcschallei. The oscillator is synchronized to the AC voltage of the source 12 and thus are to MiiiKlsiliulerungoii of the multivibrator is also synchronized to this alternating voltage.

Die Impulse des Multivibrators 14 werden über zwei Leitungen h2,h4 zu tier 'Torschaltung 22 übertragen. Die Torschaltung 22 hat zwei Dioden h¹) und W)₁ deren kathoden mil den Leitungen 62 und M verbunden sind und deren Anoden an jeweils ein Lude der l'riiuiirwick liiMgcn 7O₁ 71 zweier Transformatoren f>H und d^ct angeschlossen sind. Die anderen Luden tier l'riniiirwick hingen 70, 71 sind über Leitungen H8, 89 verbunden. Die Tniiisloimatorcii haben jeweils eine Sekundärwicklung 72 bzw. 74 iinil die Spannung, die an jede Seile tier Dioden 65, 66 angelegt wird, muß, wie später beschrieben wird, diese in Durchlaßrichtung vorspannen, damit ein Impuls an den jeweiligen Sekundärwicklungen 72, 74 auftreten kann. Um den Thyristoren SCR 1, SCR 2 einen Steuerimpuls zuzuführen, hat die Sekundärwicklung 72 zwei Anschlüsse 72#, 72c, die mit der Steuerelektrode bzw. der Kathode des Thyristors SCR 1 verbunden sind, und die Sekundärwicklung 74 hat zwei Anschlüsse 74g, 74c, die mit der SteuerelektrodeThe pulses from the multivibrator 14 are transmitted to the tier gate circuit 22 via two lines h2, h4. The gate circuit 22 has two diodes h ¹ ) and W) ₁ whose cathodes are connected to the lines 62 and M and whose anodes are each connected to a socket of the l'riiuiirwick liiMgcn 7O ₁ 71 of two transformers f> H and d ^c t. The other Luden tier l'riniiirwick hung 70, 71 are connected via lines H8, 89. The Tniiisloimatorcii each have a secondary winding 72 and 74 iinil the voltage that is applied to each cable of the diodes 65, 66 must, as will be described later, bias them in the forward direction so that a pulse can occur on the respective secondary windings 72, 74 . In order to supply a control pulse to the thyristors SCR 1, SCR 2 , the secondary winding 72 has two connections 72 #, 72c, which are connected to the control electrode and the cathode of the thyristor SCR 1, respectively, and the secondary winding 74 has two connections 74g, 74c, which with the control electrode

ίο bzw. der Kathode des Thyristors SCR 2 verbunden sind. Die Dioden 65, 66 sind mit der Spannungssteuereinrichtung 21 verbunden, die einen Doppelbasistransistor UJT2 hat, dessen Emitter mit einem Kondensator 75 und dessen eine Basis mit einer Leitung 86 verbunden ist. Diese Basis des Transistors UJT2 ist mit der Leitung 15 über einen in Reihe geschalteten Widerstand 93 verbunden. Der Transistor UJT2 ist über die Leitungen 15, 16 mit der Gleichrichtcrschaltung 14 verbunden, wobei ein Widerstand 76 mit einem Ende an die Leitung 16 und mit dem anderen Ende an die Kathode einer Zenerdiode 78 angeschlossen, deren Anode mit der Leitung 15 verbunden ist. Der Ladekreis für den Kondensator 15 hat außerdem einen Einstellwiderstand 97, der zwischen die Kathode der Diode 78 und den Emitter des Transistors UJT2 geschaltet ist, der ein Vorspannungsnetzwerk mit einem Widerstand 99 hat, der zwischen die Kathode der Diode 78 und die andere Basis des Transistors UJT2 geschaltet ist. Die Vorspannung, die an die beiden Basen des Transistors / IJT2 angelegt wird, bestimmt die Spilzen.spannung.dic zwischen den Emitier und die eine Basis angelegt werden muß, um den Transistor durchzuschallen. Der Kondensator 75 lädt sich entsprechend der Sägezahnkurve 83 des Diagramms IV der F i g. 4 auf, und wenn er auf die Spitzenspannung aufgeladen ist, wird er über den Tiansixtor U/T2 entladen. Daher werden Spannungsimpulse 85 (Diagramm IV der I"ig.4) an dem Widerstand 93 erzeugt. Die Leitung 86, die an die eine Basis des Transistors UJ T2 angeschlossen ist, verbindet die Spannungssicuereinrichlung 21 mit der Torschaltung 22.ίο or the cathode of the thyristor SCR 2 are connected. The diodes 65, 66 are connected to the voltage control device 21, which has a double base transistor UJT2 , the emitter of which is connected to a capacitor 75 and whose base is connected to a line 86. This base of the transistor UJT2 is connected to the line 15 via a resistor 93 connected in series. The transistor UJT2 is connected to the rectifier circuit 14 via the lines 15, 16, a resistor 76 being connected at one end to the line 16 and at the other end to the cathode of a Zener diode 78, the anode of which is connected to the line 15. The charging circuit for capacitor 15 also has a setting resistor 97 connected between the cathode of diode 78 and the emitter of transistor UJT2, which has a bias network with a resistor 99 connected between the cathode of diode 78 and the other base of the transistor UJT2 is switched. The bias voltage, which is applied to the two bases of the transistor / IJT2 , determines the Spilzen.voltage.dic between the emitter and which a base must be applied in order to pass through the transistor. The capacitor 75 charges in accordance with the sawtooth curve 83 of diagram IV in FIG. 4, and when it is charged to the peak voltage, it is discharged via the Tiansixtor U / T2. Voltage pulses 85 (diagram IV of I "ig.4) are therefore generated at resistor 93. Line 86, which is connected to one base of transistor UJ T2 , connects voltage protection device 21 to gate circuit 22.

In der Torschaltung 22 ist die Leitung 8h mit den Leitungen 88,89 verbunden, die mit den Primärwicklungen 70, 71 der Transformatoren 68 und 09 verbunden sind. Wenn die Torschaltung von der Spannungssteuereinrichtung 21 einen Impuls und zugleich kein Signal an tier jeweiligen Diode 65, 66 von dem Multivibrator 19 enthüll, so daß tliese Diode leitend ist, wird ein Impuls von einer der Sekundärwicklungen 72, 74 abgegebenIn the gate circuit 22, the line 8h is connected to the lines 88, 89 which are connected to the primary windings 70, 71 of the transformers 68 and 09. When the gate of the voltage control device 21 a pulse and at the same time no signal to animal respective diode 65, 66 enthüll from the multivibrator 19, so that tliese diode is conductive, a pulse of one of the secondary windings 72, issued 74

Somit wird einer tier Thyristoren .S¹CW 1, ,S'( R 2, die zu diesem Zeitpunkt in Durchlaßrichtung vorgespannt sind, durchgcsehallel und der Motor Il wird gespeist Der schraffierte Teil 24 tier Wechselspannung 12.7 isl tlas Ausgangssigual, tlas zu dem Motor 11 gelangt.Thus, one of the thyristors .S ¹ CW 1,, S '( R 2, which are biased in the forward direction at this point in time, is passed through and the motor II is fed got.

SS Hei tier vorherigen T'.rläiilerimg wurde angenommen daß die Induktivität des Motors ausreichend klein ist.iin ilen richtigen Betrieb mit nur einem Impuls zi ermöglichen, der au! die Steuerelektrode ties Thyristor! SCR I oder ,S'('W 2 gegeben wird, um diesen durch/uIn the previous period it was assumed that the inductance of the motor is sufficiently small. the control electrode ties the thyristor! SCR I or 'S'('W 2 is given to this by / u

(»0 schallen. Dies bedeutet, daß wenn der Thyristor eil Steuersignal erhalten hat, angenommen wird, daß ilii Anode bereits in Durchlaßrichtung vorgespannt wiir.si daß der Thyristor ilurchgesrluiltct werden würde. Wem dies bei bestimmten Anordnungen nicht tier Fall ist, is(»0 sound. This means that when the thyristor rushes Control signal, it is assumed that ilii Anode already biased in the forward direction wiir.si that the thyristor would be blocked. Whom this is not the case with certain arrangements, is

(i.s es erforderlich, die Dauer ties Steuersignals zi verlängern.(i.e. it is necessary to determine the duration of the control signal zi extend.

Fig. (1 erläutert die Arbeitsweise der Anordnung füi zwei verschiedene suhhamionischc Ireeiucuzcu, nliinFig. (1 explains the operation of the arrangement for two different suhhamionischc Ireeiucuzcu, nliin

lieh 20 Hz und 10 Hz. In dieser Figur zeigt das Diagramm I die 60 Hz-Sinuswellen-Wechselspanniing 12a und die Ausgangsimpulse 24. Das Digramm Il ist die gleichgerichtete Wechselspannung 14a der Wechselspannung 12;i. Diese gleichgerichtete Wechselspannung I4;( wird über die Leitungen 15 und 16 in F i g. 5 übertragen. Das Diagramm 111 der Fig. b zeigt das Signal, das über den Leitungen 15 und 16a infolge des Durchbruchs der Zenerdiode 78 auftritt. Die momentane Änderung auf 0 Volt dient dazu, die Frequenz- und Spannungssteuerkreise zu synchronisieren.borrowed 20 Hz and 10 Hz. This figure shows that Diagram I the 60 Hz sine wave alternating voltage 12a and the output pulses 24. The diagram II is the rectified alternating voltage 14a of the alternating voltage 12; i. This rectified alternating voltage I4; (is transmitted via lines 15 and 16 in FIG. 5 transfer. Diagram 111 of FIG. B shows the signal that is generated via lines 15 and 16a as a result of the Breakdown of the zener diode 78 occurs. The current change to 0 volts is used to set the frequency and Synchronize voltage control circuits.

Das Diagramm IV zeigt eines der Ausgangssignale des Multivibrators 19 (wobei die Umschaltspitzen vernachlässigt sind). Dieses Signal bestimmt, welcher der Thyristoren SCR 1 und SCR 2 durchgeschaltet wird, um den positiven oder negativen Teil der Wechselspannung des Diagramms 1 zu dem Motor 11 durchzulassen. Wie aus dem Diagramm IV ersichtlich ist, sind zwei Umschaltgeschwindigkeiten gezeigt, nämlich eine, die drei Halbwellen pro Reehtcckausgangssignal des Multivibrators 19 erfaßt, um ein 20 Hz-Ausgangssignal zu erzeugen, und eine weitere, die fünf Halbwelten erfaßt, um ein 12 Hz-Ausgangssignal /u erzeugen.Diagram IV shows one of the output signals of the multivibrator 19 (the switching peaks being neglected). This signal determines which of the thyristors SCR 1 and SCR 2 is switched through in order to allow the positive or negative part of the alternating voltage of diagram 1 to pass through to motor 11. As can be seen from diagram IV, two switching speeds are shown, namely one which detects three half-waves per square output signal of the multivibrator 19 in order to generate a 20 Hz output signal, and another which detects five half-waves for a 12 Hz output signal / u generate.

Das sich ergebende Ausgangssignal ist im Diagramm V in durchgehenden Linien und das effektive, vom Motor 11 aus gesehene Signal, ist in gestrichelten Linien gezeigt.The resulting output signal is in the diagram V in solid lines and the effective, vom The signal seen from the motor 11 is shown in dashed lines.

F i g. b zeigt für 20 1 Iz, daß tatsachlich zwei mögliche Spannungsnuister vorhanden sind, mit denen der Motor beaufschlagt werden kann. Dies bedeutet, daß, bezugnehmend auf das Diagramm I, ein abwechselndes 20 Hz-Muster es ermöglichen würde, I lalbperioden, die mit C'und ("bezeichnet sind, an dem Motor zu erzeugen und die mit Λ, A' und Il If bezeichneten zu unterdrücken. Die beschriebene Anordnung unierscheidel nicht /wischen diesen beiden Möglichkeiten, jedoch ermöglicht die Zufügung einer geeigneten Anlaßschaltung die richtige Wahl.F i g. For 20 1 Iz, b shows that there are actually two possible voltage nuisters that can be applied to the motor. This means that, referring to diagram I, an alternating 20 Hz pattern would make it possible to generate half periods denoted by C 'and ("and those denoted by Λ, A' and II If The arrangement described does not differ between these two possibilities, but the addition of a suitable starting circuit enables the correct choice.

F i g. 7 zeigt die durch eine Anlaßschaliung ergänzte Anordnung der Fi g. 5.F i g. 7 shows that supplemented by a tempering cladding Arrangement of Fi g. 5.

[•!in Thyristor .S"i dient dazu, die Frequenz- und Spannungssteiierkreise in einem bestimmten Zeitpunkt einzuschalten. Die Durchsleuerung des Thyristors SCR 1 wird durch die Triggerung eines in einer Richtung wirkenden Siliziumiimschaltcrs .SS gesteuert. Die Spannung, die den Schalter .S'> triggert, ist die Summe der differenzierten Spannung über einer der Dioden in der Gleichrichterschallung 14 und der Ladespannung des Kondensators Ci. Ein Kondensator C\ und ein Widerstand /Gebilden einen Differenzierkreis, der Impulse mit einer scharfen Vorderflanke am beginn einer Periode erzeugt, die den Schalter .Si durchschaltet. Dieser Impuls wird über dem Widerstand Rc erzeugt und zu der Spannung über dem Kondensator G addiert, die langsam ansteigt. Wenn die Summe dieser Spannungen gleich der Triggerspannung des Schalters S2 ist, wird dieser durchgeschaltet und damit wird auch der Thyristor S\ durchgeschaltet. Die Durchschaltung des Thyristors S\ bewirkt die Energieversorgung der Zeit- und Frequenzsteuerkreise und leitet deren Betrieb ein. Der Strom durch den Widerstand Rn schaltet den Thyristor SCR 4 durch, der die Seite des Multivibrators 19 iriggcrt, die der Steuerelektrode des Thyristors SCR 1 zugeordnet ist.[•! In thyristor .S "i is used to switch on the frequency and voltage control circuits at a certain point in time. The flow of thyristor SCR 1 is controlled by triggering a silicon switch .SS acting in one direction. S '> triggers, is the sum of the differentiated voltage across one of the diodes in the rectifier system 14 and the charging voltage of the capacitor Ci. A capacitor C \ and a resistor / form a differentiating circuit that generates pulses with a sharp leading edge at the beginning of a period, This pulse is generated across the resistor Rc and added to the voltage across the capacitor G, which increases slowly. If the sum of these voltages is equal to the trigger voltage of the switch S2, this is switched through and thus the The thyristor S \ is switched on . The switching on of the thyristor S \ causes the energy supply of the time and freq control circuits and initiates their operation. The current through the resistor Rn switches the thyristor SCR 4 through, which iriggcrt the side of the multivibrator 19 that is assigned to the control electrode of the thyristor SCR 1.

Um sicherzustellen, daß der Thyristor S\ während der Zeit eingeschaltet bleibt, in der die gleichgerichtete Wechselspannung Null wird, ist ein Netzwerk, bestehend aus einer Diode ü,\, einem Kondensator G und einem Widerstand Ry zugefügt. Der Kondensator G wird über die Diode D_A und die Gleichrichterschaltung 14 geladen. Der Widerstand Ri leitet einen Haltestrom von dem Kondensator G zu dem Thyristor Si, so daß sichergestellt ist, daß dieser, wenn er durchgeschaltet ist, in diesem Zustand bleibt. Auf diese Weise kann die Anordnung in der gewünschten Weise in Betrieb genommen werden.In order to ensure that the thyristor S \ remains switched on during the time in which the rectified AC voltage is zero, a network consisting of a diode ü, \, a capacitor G and a resistor Ry is added. The capacitor G is charged via the diode D _A and the rectifier circuit 14. The resistor Ri conducts a holding current from the capacitor G to the thyristor Si, so that it is ensured that it remains in this state when it is switched on. In this way the arrangement can be put into operation in the desired manner.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 709 03B/170 For this purpose 5 sheets of drawings 709 03B / 170

Claims

Patent claims:

I. Arrangement for the stepwise setting and control of the speed of a single-phase AC motor, which is fed by an AC voltage source via two anti-parallel connected thyristors in the supply line to the motor, with an ignition pulse control circuit that works with a counting circuit that, based on The 1 loaf waves of the alternating voltage determines how many of the successive half waves of the one and the other current direction to the motor are to be passed through, and with a device for frequency-proportional voltage control, characterized in that a multivibrator (19), the two outputs of which each have a control electrode the thyristors (SCR 1, SCR 2) are assigned, which is controlled by the output pulses of an oscillator circuit (20) used as a counting circuit, the frequency of which corresponds to a certain, adjustable number of half-waves, and that as a device for frequency proportional A voltage control circuit (.21) which works together with the ignition pulse control circuit and which shifts the ignition pulses in the sense of a phase cut control is present.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the oscillator circuit (20) has a double base transistor (UJTi) , the connection of which is agreed by a capacitor (42) whose charging time constant is adjustable.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the capacitor (42) from the AC voltage rectified in a rectifier circuit (14) (16 ;; each AC voltage source (112) is loaded.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the charge of the capacitor (42) is synchronized by a thyristor (SCR 5) to the AC voltage of the AC voltage source (12), which bridges the capacitor 42 and its bias in the forward direction at the end one half cycle of the alternating voltage is omitted and which is switched through by the double base transistor (UITX) of the oscillator circuit (20).

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the voltage control device (21) has a double base transistor (UJT2) , the switching of which is determined by a capacitor (75) whose charging time constant is adjustable.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the multivibrator (19) and the voltage control device (21) are connected to the inputs of a gate circuit (22), which in the supply line of the motor (11) connected thyristors ( SCR i.SCR 2) controls.