DE2355487A1

DE2355487A1 - Positioning servo motor with reactive load compensation - has additional control axis windings connected to capacitor

Info

Publication number: DE2355487A1
Application number: DE19732355487
Authority: DE
Inventors: Klaus Paikert
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1973-11-07
Filing date: 1973-11-07
Publication date: 1975-05-15
Also published as: NL7414447A; CH584984A5

Abstract

The application is to position control servo motors with control and excitation windings fed from a common A.C. supply, typically via a transformer, and having a controller to shift the phase and, or, amplitude of the control windings to give the required output. To compensate for the reactive power component additional windings on the control axis are connected in series and shunted by a power factor correcting capacitor. The excitation windings are in series with a capacitor to give the 90 deg. phase shift required for 2-phase operation. Minimum demands on space and output are provided with an optimal adjustment.

Description

Hartmann & 3raun ⁶ Frankfurt a/M, den 5. November 1973 AktiengeseUHchaf t Graf straße 97 WRHartmann & 3raun ⁶ Frankfurt a / M, November 5, 1973 AktiengeseUHchaf t Graf Strasse 97 WR

Schaltung zur Kompensation der induktiven Blindlast eines WechselstrommotorsCircuit for compensating the inductive reactive load of an AC motor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Kompensation der induktiven Blindlast eines Wechselstrommotors als Stellmotor, dessen Steuer- und Erregerwicklungen mit Spannungen gleicher Frequenzen gespeist sind und dessen Drehzahl und Drehrichtung durch die Amplitude bzw. den Phasenwinkel einer Steuerwechselspannung gegebener Frequenz über einen Verstärker steuerbar sind.The invention relates to a circuit for compensating the inductive reactive load of an AC motor as a servomotor, whose control and excitation windings are fed with voltages of the same frequencies and whose speed and direction of rotation by the amplitude or the phase angle of a control alternating voltage of a given frequency via an amplifier are controllable.

Durch induktive Stromverbraucher wird der Leistungsfaktor einer elektrischen Anlage herabgesetzt. Um zu verhindern, daß er unter einen bestimmten Wert herabsinkt, muß ein Ausgleich in Form von kapazitiver Blindleistung geschaffen werden, wozu im allgemeinen Kondensatoren benutzt werden. Ist der induktive Stromverbraucher ein Servo-Motor, dessen Steuerwechselspannung von einem Verstärker geliefert wird, dann ist eine Blindstrom-Kompensation in dessen Steuerkreis erforderlich, wenn die Verluste im Versorgungssystem für den Servo-Motor gering gehalten werden müssen. Die Kapazität der dafür erforderlichen Kondensatoren vergrößert sich praktisch im Quadrat mit derThe power factor is increased by inductive power consumers an electrical system. To prevent that if it falls below a certain value, compensation must be created in the form of capacitive reactive power, for which purpose capacitors are generally used. If the inductive power consumer is a servo motor, its control AC voltage is supplied by an amplifier, reactive current compensation is required in its control circuit if the Losses in the supply system for the servo motor must be kept low. The capacity of the necessary Capacitors increases practically to the square of the

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Herabsetzung des Betriebsspannung. Andererseits wird für eine günstige Auslegung der im allgemeinen aus Halbleiter-Verstärkerelementen aufgebauten Versorgungselektronik eine niedrige Motorbetriebsspannung gefordert. Bei niedrigen Betriebsspannungen sind dann aber - wie gesagt - Kompensations-Kondensatoren mit größerer Kapazität erforderlich, die kostspieliger sind und einen größeren Platzbedarf beanspruchen.Reduction of the operating voltage. On the other hand, for a favorable design of the generally made of semiconductor amplifier elements built-up supply electronics required a low motor operating voltage. At low operating voltages But then - as I said - compensation capacitors with a larger capacity are required, which are more expensive and take up more space.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für einen Wechselstrommotor als Stellmotor eine Schaltung zur Kompensation der induktiven Blindlast anzugeben, die bei minimalem Raumbedarf und minimalem Leistungsverbrauch eine optimale Anpassung von Verstärker und Stellmotor gestattet. The invention is therefore based on the object of specifying a circuit for compensating the inductive reactive load for an AC motor as a servomotor, which circuit allows the amplifier and servomotor to be optimally matched with minimal space requirements and minimal power consumption.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltung zur Kompensation der induktiven Blindlast eines Wechselstrommotors der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens einer Motorwicklung eine Kompensationswicklung zugeordnet ist, der ein Kondensator parallel geschaltet ist und daß die für die Kompensation wirksame Wicklung eine höhere Windungszahl aufweist als die Steuer- bzw. Erregerwicklung.To solve this problem, a circuit for compensation the inductive reactive load of an AC motor of the type specified in the introduction proposed according to the invention, that at least one motor winding is assigned a compensation winding with a capacitor in parallel is switched and that the winding effective for the compensation has a higher number of turns than the control or Excitation winding.

Hierdurch wird erreicht, daß die Motorwicklung aufgeteilt iet in einen von der Versorgungselektronik gespeisten !Teil, dessen Spannung für die Elektronik optimal ausgelegt werden kann und in einen Teil für die Blindstrom-Kompensation, dessen Spannung optimal an den Kompensations-Kondensator angepaßt werden kann.This means that the motor winding is divided into a part fed by the supply electronics, the voltage of which can be optimally designed for the electronics, and a part for reactive current compensation, the voltage of which can be optimally adapted to the compensation capacitor.

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Durch die höhex-e Windungszahl für die Kompensationswicklung wird die Motorbetriebsspannung auf einen größeren Spannungswert herauftransformiert, so daß der erforderliche Kompensations-Kondensator zwar für einen höheren Spannungswert ausgelegt sein muß, dafür sinkt aber seine Kapazität quadratisch mit der Spannung.Due to the high number of turns for the compensation winding the motor operating voltage is stepped up to a higher voltage value, so that the required compensation capacitor Although it has to be designed for a higher voltage value, its capacitance decreases by the square of the factor with the tension.

Um die Kompensationswicklungen auf die Wickelkörper aufwickeln zu können, sind nach einer Ausbildung der Erfindung die Wicklungen des Steilmotors in Teilwicklungen nach Art einer Sparwicklung aufgeteilt, deren freie Wickelenden mit dem Kondensator verbunden sind und an deren Anzapfungen die Steuerbzw, die Erregerspannung anliegt.To wind the compensation windings on the winding body to be able to, according to one embodiment of the invention, the windings of the high-speed motor in partial windings like a Split economy winding whose free winding ends are connected to the capacitor and at whose taps the control or the excitation voltage is applied.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Figur 1 einen Zweiphasen-Servo-Motor mit getrennten Steuer- und Kompensationswicklungen undFigure 1 shows a two-phase servo motor with separate control and compensation windings and

Figur 2 einen Zweiphasen-Stellmotor mit Steuer- und Kompensationswicklungen als Sparwicklung.Figure 2 shows a two-phase servomotor with control and compensation windings as an economy winding.

Figur 1 zeigt das Schaltbild eines Zweiphasen-Stellmotor 14 mit den Steuerwicklungen1, 2 und den Erregerwicklungen 15, 16 sowie der zugehörigen Steuerschaltung. Jeder Steuerwicklung 1 bzw. 2 ist eine Kompensationswicklung 3 bzw. 4 zugeordnet. Die Wicklungen 3 und 4- sind in Heine geschaltetFigure 1 shows the circuit diagram of a two-phase servomotor 14 with the control windings 1, 2 and the excitation windings 15, 16 and the associated control circuit. Each control winding 1 or 2 is assigned a compensation winding 3 or 4. The windings 3 and 4- are connected in Heine

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und mit einem Kondensator 5 verbunden. Die Steuer- und Erregerwicklungen werden über getrennte Sekundär-Wicklungen eines ÜTetztransformators 18 mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz versorgt. In Eeihe mit den Erregerwicklungen 15ϊ 16 liegt ein Phasenschieber-Kondensator 19, der die für den Betrieb des Zweiphasen-Motors erforderliche Phasenverschiebung von 90 grd zwischen Steuer- und Erregerspannung erzeugt.and connected to a capacitor 5. The control and excitation windings are via separate secondary windings an ÜTetztransformators 18 with an alternating voltage supplied at the same frequency. In series with the field windings 15ϊ 16 is a phase shifter capacitor 19, which is for The operation of the two-phase motor requires a phase shift of 90 degrees between the control and excitation voltage generated.

Die Figur 2 zeigt das Schaltbild eines Zweiphasen-Stellmotors, bei dem die zur Steuerung des Motors vorgesehenen Wicklungen in je zwei Teilwicklungen 6 und 3 bzw. 7 und 9 aufgeteilt sind. Die inneren Teilwicklungen 8 und 9 sind in Eeihe geschaltet und bilden die Steuerwicklungen. Die Steuerspannung wird zwischen der Anzapfung 10 der oberen Wicklung und der zweiten Anzapfung 11 der unteren Wicklung eingespeist. Die "beiden äußeren Wicklungsteile 6 und 7 bilden die Kompensationswicklungen. Sie sind über die Steuerwicklungen 8 und 9 in Beine geschaltet«, während die freien Wickelenden 12 und 13 herausgeführt und mit einem Kondensator 5 verbunden sind, der zur Kompensation der induktiven Blindlast dient.FIG. 2 shows the circuit diagram of a two-phase servomotor in which the windings provided for controlling the motor are divided into two partial windings 6 and 3 or 7 and 9. The inner partial windings 8 and 9 are connected in series and form the control windings. The control voltage is fed between the tap 10 of the upper winding and the second tap 11 of the lower winding. The two outer winding parts 6 and 7 form the compensation windings. They are in via control windings 8 and 9 Legs switched «, while the free winding ends 12 and 13 are led out and connected to a capacitor 5, the serves to compensate the inductive reactive load.

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Claims

1.) Circuit for compensating the inductive reactive load of a AC motor as servomotor, its control and excitation winding are fed with voltages of the same frequency and its speed and direction of rotation through the amplitude "or the The phase angle of an AC control voltage of a given frequency can be controlled via an amplifier, characterized in that that at least one motor winding is assigned a compensation winding to which a capacitor is connected in parallel and that the winding effective for the compensation has a higher number of turns than the control or excitation winding.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that

3ede compensation winding on the winding body of the one assigned to it Motor winding is arranged.

3. A circuit according to claim 1 with a servomotor whose Control or excitation winding is divided, characterized in that each winding (1,2) has a compensation winding (3 »4-) is assigned that the compensation windings of the Control and excitation windings are connected in series and that the compensation windings (3 * 4-) connected in series a capacitor (5) is connected in parallel.

4-, circuit according to claim 1 or claim 3 »characterized in that that the windings of the servomotor are divided into partial windings (6 and 8 or 7 and 9) in the manner of an economy winding

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are, those * for the Wicke = len <5en (12 or 13) with a capacitor (5) are connected and the control or excitation voltage is applied to their taps (10 or 11).

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