DE2601567C3 - Anordnung zur Steuerung von Hysteresismotoren - Google Patents
Anordnung zur Steuerung von HysteresismotorenInfo
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- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
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- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
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Description
Eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist aus »Elektrotechnik und Maschinenbau«,
1970, Seiten 567 bis 576 bekannt. Bei dieser Anordnung
geht es darum, die Leistungsaufnahme der Hysteresismotoren unter konstanter Belastung einer Gleichspannungsquelle
und konstanter Beanspruchung des Umrichters zu stabilisieren.
Eine grundsätzliche Eigenschaft des Hysteresismotors besteht darin, daß er trotz einfachen Gesamtaufbaus
über einen weiten Drehzahlbereich ein konstantes Drehmoment erzeugen kann und sich einfacher
betreiben läßt als Synchronmotoren anderer Typen. Aus diesem Grund wird der Hysteresismotor in großem
Umfang für Tonbandgeräte verwendet, bei denen es auf eine sehr genaue Steuerung der Motordrehzahl
ankommt, sowie für Zentrifugen, bei denen die hohe Drehzahl des Hysteresismotors ausgenützt wird. Ein
stabiler Betrieb ist dann gegeben, wenn die Spannung E und die Frequenz f der Antriebs-Wechselspannung
derart gesteuert werden, daß das Verhältnis Elf konstant bleibt.
Eine Schwierigkeit der bekannten Hysteresismotoren besteht jedoch darin, daß ihr Wirkungsgrad mit nur 50
bis 60% wesentlich unter dem Wirkungsgrad eines Synchronmotors mit einem feste Magnetpole aufweisenden
Rotor (85 bis 95%) liegt.
Aus »AIEE Transactions«, Band 66(1947), Seiten 1419
bis 1430 ist es ferner bekannt, daß sich der Wirkungsgrad eines Hysteresismotors steigern läßt,
indem der Rotor nach Erreichen des Synchronlaufs einmal übermagnetisiert wird, so daß er sich danach wie
ein gewöhnlich permanent-magnetisierter Rotor verhält. Allerdings ist ein Hysteresismotor in dieser
Betriebsart gegen Überlastungen empfindlich, da Belastungsspitzen, die die Phasenlage des Rotors
momentan ändern, zu einer Entmagnetisierung führen. Deshalb ist der Hysteresemotor in dieser Betriebsart
eigentlich nur für geringe Lasten geeignet und kann jedenfalls nur mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand
unter der Grenzlast betrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen oder mehrere Hysteresismotoren derart zu steuern, daß
unter Aufrechterhaltung eines hohen Wirkungsgrads eine höhere lastmäßige Ausnutzung sowie Lasiunempfindlichkeit
erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt ausgehend von der .i.n—\tt
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Kennzeichnungsmerkmalen des Patentanspruchs. Danach wird eine Steuerschaltung geschaffen, die eine
periodische kurzzeitige Übermagnetisierung des Rotors des bzw. sämtlicher jeweils angeschlossener Hysteresismotoren
bewirkt. Gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik vermittelt die Erfindung also einen
Hysteresismotorbetrieb mit höherem Wirkungsgrad; gegenüber dem weiteren Stand der Technik zeichnet
sich die Erfindung dadurch aus, daß der bzw. die ίο erfindungsgemäO gesteuerten Hysteresismotoren normal
belastbar und auch gegen Belastungsspitzen unempfindlich sind.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand
der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 ein Gesamt-Blockschaltbild eines Hysteresismotors mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur
Steuerung der dem Hysteresismotor zugeführten elektrischen Leistung,
Fig.2 ein Schaltbild mit den Einzelheiten der
erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,
F i g. 3a bis 3d Diagramme, aus welchen die Eingangsund Ausgangswellenformen in den einzelnen Schaltungen
gemäß den Fig.! und 2 ersichtlich sind, und
Fig.4 ein Diagramm, welches die Beziehungen zwischen Frequenz und Spannnung in verschiedenen
Betriebszuständen wiedergibt.
Gemäß F i g. 1 wird der Hysteresismotor 1 durch einen Umformer 2 mit einer Antriebs-Wechselspannung
versorgt. Anstelle des einen Hysteresismotors 1 können zwei oder mehr parallellaufende Hysteresismotoren
vorgesehen sein. Die von einer Versorgungsquelle 3 kommende Wechselspannung wird durch einen Umformer
2, welcher im wesentlichen aus einem Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer (AC-DC-Umformer) 20
und einem Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer (DC-AC-Umformer) 25 besteht, in eine Antriebs-Wechselspannung
gewünschter Frequenz umgeformt. Der AC-DC-Umformer und der DC-AC-Umformer weisen
eine Vielzahl von Thyristoren auf, deren Steuerwinkel durch die Steuerschaltung 4 für die Leistungszufuhr zum
Hysteresismotor steuerbar ist.
Wie in F i g. 1 gezeigt, weist die Steuerschaltung 4 eine Gleichspannungssteuerung 40 zur Steuerung der
aus dem AC-DC-Umformer 20 austretenden Ausgangs-Gleichspannung sowie eine Frequenzsteuerschaltung 45
zur Steuerung der aus dem DC-AC-Umformer 25 austretenden Antriebs-Wechselspannung auf. Die Amplitude
und Frequenz der Antriebswechselspannung kann durch den AC-DC-Umformer 20 bzw. den
DC-AC-Umformer 25 festgelegt werden.
Es wurde experimentell gefunden, daß der Rotor des Hysteresismotors nur für eine kurze Zeit übermagnetisiert
zu werden braucht. Beispielsweise ergibt bei einem Hysteresismotor mit 60 000 Umdrehungen pro Minute
und 100 Watt Ausgangsleistung eine Übermagnetisiening für ungefähr eine Sekunde einen beträchtlich
verbesserten Wirkungsgrad.
Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist die erfindungsgemäße Steuereinrichtung derart ausgebildet,
daß die Atisgangs-Gleichspannung des AC-DC-Umformers
20 etM'a eine Sekunde lang erhöht wird, um
den fiotor des Hysteresismotors 1 zu übermagneiisieren.
F1 g. 2 zeigt die in F i g. 1 nur schernatisch dargestellte
Gleichspannungs· Steuerschaltung 40 im Detail. Die vjiciCNSpannürig-dicüersCNaltüfig 40 iäi gebildet durch
26 Ol
einen Ultratieffrequenz-Steuersignalgenerator 43, eine Spannungsreglerschaltung 42 und eine Impulsphasensteuerschaltung 41.
Der Generator 43 seinerseits ist gebildet durch einen Ultratieffrequenz-Impulsgenerator 430 und einen monostabilen Multivibrator 435. Die Ausgangswellenformen der Kreise 430 und 435 sind in den F i g. 3a bzw. 3b
gezeigt. Die Ausgangsgröße des Generators 430 hat einen Zyklus von der Größenordnung von 10 Minuten.
Die Daujr des Zeitimpulses gemäß Fig. 3b beträgt ι ο
etwa 1 Sekunde und hängt von der Zeitkonstanten des monostabilen Multivibrators 435 ab.
Wie in Fig.2 gezeigt weist die Spannungsreglerschaltung 42 zwei Verstärker 421, 422 zur Verstärkung
der Ausgangsgröße eines Spannungsgenera tors 47, ein UND-Gatter 423, dessen einer Eingang mit dem
Ausgang des Verstärkers 421 verbunden ist, ein UND-Gatter 424, dessen einer Eingang mit dem
Ausgang des Verstärkers 422 verbunden ist, einen Verstärker 425 sowie einen Gleichrichter 426 zur
Gleichrichtung der Ausgangsgröße eines Transformators HO auf.
Wie bereits oben erwähnt, führt der Spannungsgenerator 47 der Spannungssteuerschaltung 42 eine Ausgangsspannung zu, wobei das Verhältnis Elf konstant
bleibt Somit wird Jie Frequenz /durch die Drehzahl des
Hysteresismotors bestimmt, und die dieser Frequenz entsprechende Spannung E wird dann durch den
Spannungsgenerator 47 bestimmt und erzeugt
Das Frequenz/Spannungs-Verhältnis ist durch Geraden a und £>
in F i g. 4 gezeigt, wobei die Gerade a den Wert für die normale Umlaufperiode und die Linie
b
den
Wert für die Übermagnetisier-Periode wiedergibt.
Das Ausgangssignal des Generators 43 wird dem anderen Eingang des UND-Gatters 423 und durch ein
NEIN-Gatter 427 dem anderen Eingang des UND-Gatters 424 zugeführt. Die Ausgangsgrößen der UND-Gat
ter 423, 424 werden kombiniert und über einen Widerstand 429 dem Gleichrichter 426 zugeführt. Die
kombinierten Ausgangs-Wellenformen der UND-Gatter 423,424 sind in F i g. 3c dargestellt.
Das Ausgangssignal des Spannungsgenerators 47 wird durch die Verstärker 421, 422 verstärkt, welche
unterschiedliche Verstärkungsfaktoren haben. Das Ausgangssignal des Verstärkers 421 erscheint nur dann
am Ausgang des UND-Gatters 423, wenn das Ausgangssignal »1« durch den Steuersignalgenerator 43
erzeugt wird. Wenn das Ausgangssignal »0« durch den Steuersignalgenerator 43 erzeugt wird, erscheint das
Ausgangssignal des Verstärkers 422 am Ausgang des UND-Gatters 424. Die Verstärkungsfaktoren der
Verstärker 421, 422 werden durch die in Fig.4 gezeigten Geraden a und b bestimmt und der
Verstärkungsfaktor des Verstärkers 421 ist größer als der des Verstärkers 422.
Das kombinierte Ausgangssignal der UND-Gatter 422,423 und das Ausgangssignal des Gleichrichters 426
werden durch die Widerstände 428 bzw. 429 dem Verstärker 425 zugeführt Das Ausgangssignal des
Verstärkers 425 hat eine Wellenform gemäß F i g. 3d.
Die Impulsphasensteuerschaltung 41 steuert die Thyristoren des AC-DC-Umformers 20 in Abhängigkeit
vom Ausgangssignai der Spannungsreglerschaltung 42. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Dreiphasen-Wechselstromspannung der Versorgungsquelle 3
durch sechs Thyristoren gleichgerichtet In der Impulsphasensteuerschaltung sind für die einzelnen Thyristoren Phasensteuerschaltungen U, V. W, LJ', V, W
vorgesehen. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber nur die Phasensteuerschaltung LJ im einzelnen dargestellt
Die Phasensteuerschaltungen LJ, V, W, W, V, W sind mit den Ausgängen des Transformators 100 zum
Erfassen der Versorgungs-Wechselspannung für den Hysteresismotor 1 verbunden.
Die Impulsphasensteuerschaltung
4i-U
ist durch eine
Reihenschaltung gebildet, welche aus einer Impulsformerschaltung 410, einer integrierenden Schaltung 411,
einer Vei gleichsschaltung 412 und einem Verstärker 413 besteht. Die Eingangs- und Ausgangssignal-Wellenformen der einzelnen Schaltungskomponenten sind schematisch an der oberen Seite der F i g. 2 dargestellt.
Wie aus diesen Wellenformen ersichtlich, wird das Ausgangssignal des Transformators 100 in ein Rechteckwellensignal umgeformt, welches durch die integrie
rende Schaltung 411 integriert wird. Das integrierte Ausgangssignal wird dem Ausgangssignal der Spannungssteuerschaltung
42 an einer Verbindungsstelle 414 hinzugefügt und das kombinierte Signal wird der
Vergleichsschaltung 412 zugeführt, welche ein Ausgangssignal liefert, wenn das kombinierte Signal eine
vorgegebene Vergleichsspannung übersteigt. Die Ausgangsgröße der Vergleichsschaltung 412 wird durch den
Verstärker 413 verstärkt.
Die Steuerwinkel der 6 Thyristoren des AC-DC-Umformers 20 werden durch die Ausgangsgrößen der
Phasensteuerschaltungen 41-t/, 41- V, 41-W, 41-L/' 41- y
und 41- W gesteuert.
Der Hysteresismotor 1 kann periodisch übermagnetisiert
werden durch die Wirkung des Umformers 2, welchem die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zugeordnet
ist.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann vorteilhafterweise zur Steuerung eines Umformers, welcher
eine Mehrzahl von Thyristoren aufweist und einem Hysteresismotor eine Antriebs-Wechselspannung zuführt,
oder zum Übermagnetisieren einer Zentrifuge mit einem einzigen Hochleistungs-Hysteresismotor oder
mehreren Hysteresismotoren verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- 26 Ol 567Patentanspruch:Anordnung zur Steuerung eines oder mehrerer parallelgeschalteter Hysteresismotoren, die über einen Umrichter mit einer Wechselspannung einstellbarer Frequenz und Amplitude gespeist sind, mit einer Einrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung, gekennzeichnet durch einen Frequenzgenerator (430) sehr kleiner Frequenz (Ultratieffrequenz), dessen Ausgangsklemmen mit den Eingangsklemmen eines m onostabilen Multivibrators (435) verbunden sind, dessen Ausgangssignal die Einrichtung (42) zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung derart beeinflußt, daß die Amplitude der Wechselspannung periodisch kurzzeitig erhöht ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50006295A JPS5181924A (de) | 1975-01-16 | 1975-01-16 |
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DE2601567C3 true DE2601567C3 (de) | 1978-05-24 |
Family
ID=11634372
Family Applications (1)
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DE2601567A Expired DE2601567C3 (de) | 1975-01-16 | 1976-01-16 | Anordnung zur Steuerung von Hysteresismotoren |
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Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3667013A (en) * | 1970-09-25 | 1972-05-30 | Honeywell Inc | Hysteresis motor control circuit apparatus |
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1975
- 1975-01-16 JP JP50006295A patent/JPS5181924A/ja active Pending
-
1976
- 1976-01-16 DE DE2601567A patent/DE2601567C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5181924A (de) | 1976-07-17 |
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DE2601567B2 (de) | 1977-09-29 |
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