DE2716270A1 - Verfahren und einrichtung zum steuern der drehzahl eines selbstanlaufenden synchronmotors - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum steuern der drehzahl eines selbstanlaufenden synchronmotors

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DE2716270A1
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DE19772716270
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Oskar Aschwanden
Oskar Bollinger
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Drehzahl eines
  • selbstanlaufenden Synchronmotors Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines selbstanlaufenden Synchronmotors, der aus einem Wechselstromverteilnetz mit unveränderlicher Frequenz gespeist wird, wobei man dem Synchronmotor abwechselnd Stromimpulse positiver Polarität und Stromimpulse negativer Polarität zuführt. Ferner betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung mit einem selbstanlaufenden Synchronmotor mit einem an ein Wechselstromverteilnetz anschliessbaren Speisestromkreis, mindestens einem im Speisestromkreis angeordneten elektronischen Schalter und einer elektrischen Schaltungsanordnung zum Steuern des elektronischen Schalters.
  • Wenn ein Synchronmotor mit Wechselstrom gespeist wird, nimmt der Motor eine synchrone Drehzahl an, die mit der Frequenz des Wechselstromes in einem unveränderlichen Verhältnis steht. Es ist bekannt, die Drehzahl eines Synchronmotors durch Veränderung der Wechselstromfrequenz zu steuern, zu welchem Zweck verschiedenartige rotierende oder statische Frequenzumformer oder Frequenzwandler bekannt geworden sind. Solche Frequenzumformer oder Frequenzwandler sind jedoch verhältnismässig aufwendig und teuer. Zudem erlauben sie in vielen Fällen nicht oder nur mit zusätzlichen Mitteln, eine relativ hohe Konstanz der umgeformten Wechselstromfrequenz zu erzielen. Zum Herbeiführen von stark unter synchronen Drehzahlen eines selbstanlaufenden Synchronmotors ist es auch bekannt, diesen periodisch intermittierend mit Wechselstrom aus dem Wechselstromverteilnetz mit unveränderlicher Frequenz zu speisen, wobei das periodische Ein- und Ausschalten des Speisestromkreises des Motors z.B. mittels eines elektronischen Schalters geschieht. Der so erzielbare zeitliche Mittelwert der Drehzahl des Synchronmotors ist jedoch nicht exakt proportional zur Frequenz des Wechselstromverteilnetzes, weshalb diese Art der Steuerung für manche Anwendungsgebiete und Anwendungszwecke mangels ausreichender Genauigkeit nicht in Betracht kommt.
  • Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass bei Speisung des selbstanlaufenden Synchronmotors aus einem Wechselstromverteilnetz mit unveränderlicher Frequenz eine dieser Frequenz exakt proportionale untersynchrone Drehzahl des Synchronmotors resultiert. Weiter ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verhä1tniinässig einfache und preisgünstige Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen.
  • Das die gestellte Aufgabe lösende Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Anfang und das Ende eines jeden Stromimpulses mittels wenigstens eines elektronischen Schalters steuert, dessen Umsteuerung Jeweils bei einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung erfolgt, so dass eine der Netzwechselspannungsrroquenz exakt proportionale unter synchrone Drehzahl des Synchronmotors herbeigefahrt wird.
  • Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung zum Steuern des elektronischen Schalters einen an das Wechselstromverteilnetz anschliesabaren Phasendetektor zum Erzeugen eines mit den Nulldurchgängen der Netzwechselspannung synchronisierten elektrischen Taktsignals und Mittel zu. Srzeugen eines mit einem ganzzahligen Vielfachen einer Halbwelle der Netzwechselspannung synchronisierten elektrischen Signals zum Steuern des elektronischen Schalters aufweist.
  • Das Verfahren kann zweckmässig darin bestehen, dass man mittels des elektronischen Schalters periodisch jeweils während eines ersten Zeitintervalles, das ein ganzzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, einen Stromimpuls mit der einen Polarität und während eines zweiten Zeitintervalles, das ein die Zahl eins übersteigendes ganzzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, einen Stromimpuls mit entgegengesetzter Polarität dem Synchronmotor zuführt.
  • Mit Vorteil kann man aber in der Weise verfahren, dass man periodisch jeweils während eines ersten Zeitintervalles, das ein ganzzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor einen mit der Netzfrequenz synchronen Wechselstrom zuführt und während eines zweiten Zeitintervalles, das ein die Zahl eins übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechseispannung ist, dem Synchronmotor einen Gleichstrom zuführt, dessen Polarität jener der zuletzt zugeführten Wechselstromhaibwelle entgegengesetzt ist.
  • Statt dessen ist es aber auch möglich, periodisch jeweils während der Dauer eines ersten Zeitintervalles, das ein ganzzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor einen mit der Netzfrequenz synchronen Wechselstrom zuzuführen und während eines zweiten Zeitintervallesw das ein geradzahligea Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, die Stromzufuhr zum Synchronmotor zu sperren.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten des Verfahrens und der Einrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen, aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den zugehörigen Zeichnungen, in denen die Erfindung rein beispielsweise und schematisch veranschaulicht ist.
  • Fig. 1 ist ein elektrisches Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Einrichtung; Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schalt schema nach Fig. 1; Fig. 3 ist das elektrische Schaltschema eines zweiten Ausführungsbeispieles der Einrichtung; Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schaltschema nach Fig. 3; Fig. 5 veranschaulicht das elektrische Schaltschema eines dritten Ausführungsbeispieles der Einrichtung; Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schaltschema nach Fig. 5; Fig. 7 ist ein elektrisches Schaltschema eines vierten Ausführungsbeispieles der Einrichtung; Fig. 8 stellt den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schaltschema nach Fig. 7 dar; Fig. 9 ist ein elektrisches Schaltschema eines fünften Ausführungsbeispieles der Einrichtung; Fig. 10 zeigt den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schaltschema nach Fig. 9; Fig. 11 stellt ein elektrisches Schaltschema eines sechsten Ausführungsbeispieles der Einrichtung dar; Fig. 12 zeigt den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schaltschema nach Fig. 11; Fig. 13 ist ein elektrisches Schaltschema eines weiteren Ausführungsbeispieles der Einrichtung; Fig. 14 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen an verschiedenen Stellen im Schaltschema nach Fig. 13.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zum Steuern der Drehzahl eines selbstanlaufenden Synchronmotors 20 mit nicht dargestellten Haupt- und Hilfsphasenwicklungen ist wie folgt ausgebildet: Die Hilfsphasenwicklung ist in bekannter Weise über einen Phasenverschiebungskondensator 21 mit einem Anschlusspunkt 22 der Hauptwicklung des Motors 20 verbunden.
  • Der Speisestromkreis 23, 24 des Motors 20 steht mit Anschlussklemmen 25 und 26 zum Anschliessen an ein Wechselstromverteilnetz mit einer Effektivspannung von z.B. 115 V oder 220 V und einer unveränderlichen Frequenz von z.B. 50 oder 60 Hz in Verbindung. Im einen Zweig 23 des Speisestromkreises des Motors 20 befindet sich ein elektronischer Schalter 28, z.B.
  • ein sogenannter Triac, der einen Steuer- oder Zündeingang 29 aufweist.
  • Mit den Anschlussklemmen 25 und 26 ist auch ein Phasendetektor 30 verbunden, der an einem Ausgang 31 ein elektrisches Taktsignal in Form einer ununterbrochenen Folge von Rechteckimpulsen liefert, deren ansteigende und absteigende Flanken mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der sinusförmig verlaufenden Netzwechselspannung zeitlich zusammenfallen. Diese Rechteckimpulse können in einfacher Weise durch scharfe Amplitudenbegrenzung der positiven Wechselspannungshalbwellen und Unterdrückung der negativen Wechselspannungshalbwellen gebildet werden. Der Ausgang 31 des Phasendetektors 30 steht mit dem Eingang 32 eines binären Impulszählers 33 in Verbindung, der auch einen Eingang 34 für ein elektrisches Signal zur Nullrückstellung aufweist. Ferner ist der Impuls zähler 33 mit mehreren Zählstufenausgängen a bis k versehen, die je mittels eines individuell betätigbaren Schalters 35 über ein Ventil 36 mit einem Sammelleiter 37 verbindbar sind. Der Sammelleiter 37 ist an den Eingang 38 eines monostabilen Nultivibrators 39 angeschlossen, dessen Ausgang 40 über einen Leiter 41 mit dem Steuereingang 29 des elektronischen Schalters 28 und zusätzlth über einen Leiter 42 mit dem NullrUckstell-Eingang 42 des Zählers 33 in Verbindung steht.
  • Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung sowie das mit ihr durchfUhrbare Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Synchronmotors 20 werden nachstehend anhand von Fig. 2 erläutert. Die in Fig. 2 dargestellten elektrischen Spannungskurven sind mit unterschiedlichen Buchstaben bezeichnet; die gleichen Buchstaben sind auch im Schaltschema nach Fig. 1 Je in einem Kreis eingetragen, wobei ein Ueberweisungsstrich im Schaltschema die Stelle andeutet, an welcher die betreifende Spannung vorliegt.
  • Die oberste Kurve A in Fig. 2 stellt die sinusföreige Netzwechselspannung dar, die an die Anschlussklemmen 25 und 26 angelegt wird. Der Phasendetektor 30 erzeugt das Taktsignal B in Form von Rechteckimpulsen, deren Flanken zeitlich mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung A genau übereinstimmen. Die Impulse des Taktsignals B werden dem Eingang 32 des Impulszählers 33 zugeleitet, der die Taktimpulse zählt und das Zählergebnis fortlaufend an den Zählstufenausgängen a-k in binär kodierter Form zur Verfügung stellt. Durch Schliessen eines oder mehrerer der Schalter 35 wird der Zähler 33 auf ein bestimmtes Zählresultat vorprograrr miert, so dass bei Erreichen des gewünschten Zählresultates auf der Sammelleitung 37 ein kurzer Spannungsimpuls gemäss der Kurve K in Fig. 2 erscheint. Dieser Spannungsimpuls wird dem Eingang 38 des monostabilen Multiuibrators 39 zugeleitet, dessen Ausgang 40 einen Rechteckimpuls gemäss der Kurve L in Fig. 2 liefert. Dieser Rechteckimpuls wird über den Leiter 42 an den Nullrückstell-Eingang 34 des Zählers 33 geleitet, wodurch der Zähler sofort auf Null zurückgestellt wird und beim Eintreffen des nächsten Taktimpulses am Eingang 32 die Zählung wieder von vorn beginnt. Der vom monostabilen Multivibrator 39 gelieferte Rechteckimpuls wird gleichzeitig auch dem Steuer- oder Zündeingang 29 des Triac 28 zugeleitet, der hierdurch in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dabei erfolgt die Zündung des Triac 28 genau in einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung. Der Triac 28 kehrt selbsttätig in seinen sperrenden Zustand zurück, wenn der durch den Triac fliessende Netzwechselstrom nach Beendigung des Rechteck-Zündimpulses Null wird. Die Dauer T' des vom monostabilen Multivibrator 39 gelieferten Rechteckimpulses gemäss der Kurve L übersteigt die Dauer einer einzelnen Halbwelle der Netzwechselspannung A, ist aber kürzer als die Dauer von zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen der Netzwechselspannung. Somit ist der Triac 28 während der Dauer von genau zwei vollen Halbwellen der Netzwechselspannung leitend. Nachher bleibt der Triac 28 in seinem sperrenden Zustand bis der Impulszähler 33 erneut einen Ausgangsimpuls gemäss der Kurve K an den monostabilen Multivibrator 39 liefert, wonach sich die beschriebenen Vorgänge wiederholen.
  • Die Kurve M in Fig. 2 zeigt die resultierende Spannung, die zwischen der Anschlussklemme 26 und dem von ihr abgewandten Anschlusspunkt 22 des Synchronmotors 20 liegt. Man erkennt, dass der Motor periodisch jeweils während eines ersten Zeitintervalles T1 dessen Dauer zwei volle Halbwellen der Netzwechselspannung beträgt, an die Netzwechselspannung A angeschlossen ist und mit Wechselstrom gespeist wird, und Jeweils während eines zweiten Zeitintervalles T2, dessen Dauer ein geradzahliges Vielfaches, im gezeichneten Beispiel das Achtfache, der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung A beträgt, von der Anschlussklemme 25 abgeschaltet ist. Der Rotor des Synchronmotors 20 macht somit jeweils während des Zeitintervalles T1 zwei durch die Polteilung festgelegte Drehschritte und steht während des Zeitintervalles T2 still. Die resultierende Drehzahl des Motors 20 pro Minute ist somit exakt um den Faktor 5 niedriger als die synchrone Drehzahl, die bei kontinuierlicher Speisung des Motors aus deiVechselstromverteilnetz resultieren würde.
  • Es ist klar, dass das Reduktionsverhältnis zwischen der resultierenden untersynchronen Drehzahl und der synchronen Drehzahl mit Hilfe der Schalter 35 innerhalb eines durch die Zählkapazität des Impulszählers 33 begrenzten Bereiches beliebig wählbar und einstellbar ist, indem jeweils eine Anzahl der Schalter 35 entsprechend dem bekannten Binärkode geschlossen wird und die übrigen Schalter 35 geöffnet werden. Auf diese Weise können Reduktionsverhältnisse 1:2, 1:3, 1:4 i:2k eingestellt werden, wobei k gleich der Anzahl der Ausgänge a-k der binären Zählstufen des Zählers 33 ist.
  • Eine Aenderung des Reduktionsverhältnisses zwischen der resultierenden unter synchronen Drehzahl und der synchronen Drehzahl des Motors 20 kann auch dadurch herbeigeführt werden, dass man die Dauer T' der vom monostabilen Multivibrator 39 gelieferten Impulse (Kurve L in Fig. 2) erhöht, so dass das Zeitintervall T1, während welchem der Motor an das Wechselstromverteilnetz angeschlossen ist, ein von der Zahl 2 abweichendes geradzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung wird. Allgemein gesprochen soll das Zeitintervall T1 ein geradzahliges Vielfaches p = 2, 4, 6....
  • der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung und das zweite Zeitintervall T2 ein geradzahliges Vielfaches q = 2, 4, 6..... der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung betragen, wobei p und q gleich oder verschieden sein können. Dabei wird erreicht, dass dem Motor abwechselnd Wechselstromhalbwellen positiver Polarität und Wechselstromhalbwellen negativer Polarität zugeführt werden, wobei auch die Sperrung der Stromzufuhr in den Zeitintervallen T2 jeweils zwischen zwei Wechselstromhalbwellen entgegengesetzter Polarität erfolgt.
  • Das in Fig. 3 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung ist eine Weiterentwicklung des vorstehend beschriebenen ersten Beispieles. Diejenigen Komponenten des zweiten Ausführungsbeispiels, die mit den entsprechenden Komponenten des ersten Beispieles übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden im folgenden nicht mehr näher erläutert. Es werden daher nachstehend nur noch die Unterschiede des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 3 gegenüber jenem nach Fig. 1 beschrieben.
  • Der Ausgang 31 des Phasendetektors 30 ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 nicht mehr direkt mit dem Eingang 32 des Impulszählers 33 sondern mit dem Eingang 50 eines Hochpasses 51 verbunden. An den Ausgang 52 des Hochpasses 51 sind zwei elektrische Ventile 53 und 54, z.B. Dioden, mit entgegengesetzten Durchlassrichtungen angeschlossen. Das eine Ventil 53 steht mit einem Eingang 55 eines UND-Gatters 56 in Verbindung, während das andere Ventil 54 über einen Inverter 57 mit einem Eingang 58 eines zweiten UND-Gatters 59 verbunden ist.
  • Der Ausgang 60 des ersten UND-Gatters 56 und der Ausgang 61 des zweiten UND-Gatters 59 sind je an einen der zwei Eingänge eines ODER-Gatters 64 angeschlossen, dessen Ausgang 65 mit dem Eingang 32 des Impulszählers 33 in Verbindung steht. Der an den Ausgang 40 des monostabilen Multivibrators 39 angeschlossene Leiter 42 ist ausser mit dem Rückstell-Eingang 34 des Impulszählers 33 auch mit einem Eingang 67 einer bistabilen Kippstufe (Flipflop) 68 verbunden, welche zwei gegenphasige Ausgänge 69 und 70 aufweist, die je an einen zweiten Eingang 71 bzw. 72 der beiden UND-Gatter 56 und 59 angeschlossen sind.
  • Die übrige Ausbildung der Einrichtung gemäss Fig. 3 ist gleich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
  • Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3 sowie das mit ihr durchführbare Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Synchronmotors 20 werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.
  • Die oberste Kurve A in Fig. 4 stellt die sinusfönrige Netzwechselspannung dar, welche an die Anschlussklenmae 25 und 26 angelegt wird. Der Phasendetektor 30 erzeugt ein Taktsignal gemäss der Kurve B. Dieses Taktsignal besteht aus einer ununterbrochenen Folge von Rechteckimpulsen, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken zeitlich mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung A genau übereinstiumen.
  • Das Taktsignal B wird dem Hochpass 51 zugeleitet, der so ausgebildet ist, dass an seinem Ausgang 52 nur noch kurze Spitzenimpulse gemäss der Kurve C auftreten, wobei diese Spitzeni-pulse Jeweils mit den aufsteigenden bzw. absteigenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals B zeitlich zusanienfallen. Das Ventil 53 bewirkt, dass dem Eingang 55 des UND-Gatters 56 nur die positiven Spitzenimpulse zugeleitet werden, die Jeweils mit den aufsteigenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals B zusammenfallen, wie die Kurve D zeigt. Das andere Ventil 54 und der Inverter 57 bewirken, dass dem Eingang 58 des UND-Gatters 59 nur die ursprünglich negativen Spitzenimpulse, die jeweils mit den absteigenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals B zeitlich zusammenfallen, zugeführt werden, und zwar ebenfalls mit positiver Polarität, wie die Kurve E zeigt. Am Ausgang 69 der bistabilen Kippstufe 68 und somit auch am zweiten Eingang des einen UND-Gatters 56 liegt zunächst das Potential logisch "O", weshalb die Spitzenimpulse gemäss der Kurve D im UND-Gatter 56 gesperrt werden. Umgekehrt liegt am Ausgang 70 der Kippstufe 69 und somit auch am zweiten Eingang 72 des andern UND-Gatters 59 zunächst das Potential logisch "1", so dass die Spitzenimpulse gemäss der Kurve E durch das UND-Gatter 59 zum ODER-Gatter 64 übertragen werden, weiches die Spitzenimpulse zum Eingang 32 des Impulszählers 33 durchlässt, wie die Kurve I zeigt.
  • Im Zähler 33 werden die ankommenden Spitzenimpulse gezählt. Sobald das Zählresultat den mittels der Schalter 35 vorgewählten Wert erreicht, liefert der Zähler über den Sammelleiter 37 einen kurzen elektrischen Impuls gemäss der Kurve K an den Eingang 38 der monostabilen Kippstufe 39. Die letztere erzeugt nun einen Ausgangsimpuls gemäss der Kurve L, wobei die Dauer T' dieses Impulses kürzer ist als die Dauer einer einzigen Halbwelle der Netzwechselspannung. Der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippschaltung 39 bewirkt die Zündung des Triac 28, der somit während eines ersten Zeitintervalles T1 mit der Dauer einer einzigen negativen Wechselstromhalbwelle leitend ist und dem Synchronmotor 20 Strom aus dem Wechselstromverteilnetz zuführt. Gleichzeitig gelangt der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 39 über den Leiter 42 auch an den Nullrückstell-Eingang 34 des Zählers 33 und an den Eingang 67 der bistabilen Kippstufe 68, so dass die letztere in ihren anderen stabilen Zustand umkippt, bei welchem das Potential am Ausgang 69 logisch *i" und am Ausgang 70 logisch |0" ist, wie die beiden Kurven F und F in Fig. 4 zeigen. Von diesem Augenblick an lässt das erste UND-Gatter 56 die ankommenden Spitzenimpulse gemäss den Kurven E und G passieren, wogegen das zweite UND-Gatter 59 die Spitzenimpulse gemäss der Kurve D sperrt. Das ODER-Gatter 64 überträgt die vom UND-Gatter 56 durchgelassenen Spitzenimpulse zum Eingang 32 des Impulszählers 33, wie die Kurve I veranschaulicht.
  • Im Zähler 33 werden die ankommenden Spitzenimpulse wiederum gezählt. Während dieses Zählvorganges bleibt der Triac 28 in seinem sperrenden Zustand, so dass dem Motor 20 kein Strom zugeführt wird. Sobald das Zählresultat den mittels der Schalter 35 vorgewählten Wert erreicht, liefert der Zähler wieder einen elektrischen Impuls gemäss der Kurve K an den Eingang 38 der monostabilen Kippstufe 39, die einen Ausgangsimpuls gemäss der Kurve L liefert. Dieser Ausgangsimpuls bewirkt erneut die Zündung des Triac 28, so dass dieser während der Dauer einer einzigen positiven Wechselstromhalbwelle leitend wird und nachher selbsttätig wieder seinen sperrenden Zustand annimmt. Der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 39 wird auch an den Nullrückstell-Eingang 34 des Zählers 33 und an den Eingang der bistabilen Kippstufe 68 übertragen, so dass der Zähler auf Null zurückgestellt wird und gleichzeitig die Potentiale an den Ausgängen 69 und 70 der Kippstufe 68 wechseln. Dadurch wird erneut das erste UND-Gatter 56 für die Spitzenimpulse gemäss der Kurve D leitend, während das andere UND-Gatter 59 die Spitzenimpulse gemäss der Kurve E sperrt.
  • Somit gelangen jetzt wieder die Spitzenimpulse gemäss der Kurve D über das ODER-Gatter 64 zum Eingang 32 des Impulszählers 33, der diese Impulse zählt bis das vorgewählte Zählergebnis erreicht ist, während dieses Zählvorganges bleibt der Triac 28 in seinem sperrenden Zustand, so dass die Energiezufuhr zum Synchronmotor 20 gesperrt ist.
  • Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich periodisch oder zyklisch mit dem Ergebnis, dass gemäss der Kurve M in Fig. 4 der Synchronmotor 20 jeweils während der Dauer T1 einer einzigen negativen Halbwelle der Netzwechselspannung an das Wechselstromnetz angeschlossen wird, dann während eines Zeitintervalles T2, das ein ganzzahliges Vielfaches, im gezeigten Beispiel das Vierfache, der Dauer einer Netzspannungshalbwelle ist, vom Wechselstromnetz abgeschaltet wird, hierauf während der Dauer T3 = T1 einer einzigen positiven Netzspannungshalbwelle wieder an das Wechselstromnetz angeschlossen wird und nachher erneut während eines Zeitintervalles T4 = T2 vom Wechselstromnetz abgeschaltet wird. Die resultierende Umdrehungszahl pro Minute des Synchronmotors ist niedriger als die sogenannte synchrone Drehzahl, die sich bei ununterbrochener Speisung des Motors aus dem Wechselstromverteilnetz ergeben würde.
  • Dabei ist die resultierende untersynchrone Drehzahl exakt proportional zur Frequenz des Wechsel stromes. Bei dem in Fig. 4 veranschaulichten Beispiel ist die Drehzahl des Motors im Verhältnis 1:5 reduziert.
  • Durch entsprechende Wahl der Kombination der geschlossenen Schalter 35 lässt sich die Dauer der Zeitintervallte T2 und T4, während denen die Stromzufuhr zum Motor 20 jeweils gesperrt ist, mühelos verändern, wodurch auch das Reduktionsverhältnis der Drehzahl entsprechend verändert wird. Damit die aufeinanderfolgenden Wechselstromhalbwellen, die dem Motor 20 zugeführt werden, abwechselnd positive und negative Polarität haben, ist es nötig, dass die dazwischenliegenden Pausenzeitintervalle T2 und T4 stets ein geradzahliges Vielfaches der Dauer einer Netzspannungshalbwelle betragen. Diese Bedingung ist mit der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung in jedem Fall gewährleistet; sie führt aber dazu, dass nur ungeradzahlige Reduktionsverhältnisse 1:3, 1:5, 1:7 usw. eingestellt werden können. Da dieselben Reduktionsverhältnisse auch mit der Einrichtung gemäss Fig. 1 erzielbar sind, könnte man annehmen, dass die Ausführungsvariante nach Fig. 3 trotz materiellem Mehraufwand keinen Vorteil bringt. Dem ist aber nicht so, weil mit der Ausführungsvariante nach Fig. 3 eine bessere Auflösung der Drehschritte des Rotors des Synchronmotors bei gleicher Polzahl erzielt wird. Tatsächlich ergibt sich mit der Einrichtung nach Fig. 3 während jedes Zeitintervalles T1 bzw.
  • T3, in welchem die Stromzufuhr erfolgt, eine Drehung des Rotors um die Hälfte desjenigen Winkels, um den sich der Rotor bei Steuerung des Synchronmotors mittels der Einrichtung nach Fig. 1 in jedem Zeitintervall T1 dreht. Diese Verkleinerung des Drehwinkels in jedem Steuer zyklus kann bei gewissen Anwendungen der erfindungsgemässen Einrichtung von Bedeutung sein.
  • Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das Jenem gemäss Fig. 3 sehr ähnlich ist, weshalb nachstehend nur noch die Unterschiede der beiden Ausführungsformen beschrieben werden. In Fig. 5 erkennt man, dass im Ausgangsstrompfad der ersten Zählstufe des binären Impulszählers 33 anstelle eines willkürlich betätigbaren Schalters 35 ein elektronischer Schalter 75, z.B. ein Feldeffekt-Transistor, vorhanden ist. Der Steuereingang 76 dieses elektronischen Schalters ist durch einen Leiter 77 mit dem einen Ausgang 70 der bistabilen Kippstufe 68 verbunden. Hierdurch wird erreicht,dass Jeweils beim Umkippen der bistabilen Kippstufe 68 der elektronische Schalter 75 automatisch vom leitenden in den sperrenden Zustand oder umgekehrt gesteuert wird, wodurch jeweils das vorbestimmte Zählresultat des Impulszählers 33 um die Zahl 1 vermindert bzw. erhöht wird. Die Folge hiervon ist, dass die aufeinanderfolgenden Zeitintervalle, während denen jeweils der Zählvorgang stattfindet und der Triac 28 in sperrendem Zustand ist, alternierend um die Dauer von zwei Halbwellen der Netzwechselspannung verkürzt bzw. verlängert werden.
  • Das ist deutlich in Fig. 6 erkennbar, in welcher die Kurven I und K die dem Eingang 32 des Impulszählers 33 zugeführten Spitzenimpulse bzw. die Ausgangsimpulse des Impulszählers zeigen. Es ist ersichtlich, dass abwechselnd dem Eingang des Zählers 33 drei Spitzenimpulse bzw. vier Spitzenimpulse zugeführt werden müssen bis jeweils ein Ausgangsimpuls des Zählers auftritt. Dementsprechend sind die zeitlichen Abstände der vom monostabilen Multivibrator 39 gelieferten Ausgangsimpulse gemäss der Kurve L wie auch die Pausenzeitintervalle T2 und T4, während denen gemäss der Kurve M der Motor spannungslos ist, abwechselnd verschieden gross. Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten Beispiel beträgt das eine Pausenzeitintervall T2 das Vierfache einer Netzwechselspannungshibwelle und das andere Pausenzeitintervall T4 das Sechsfache einer Netzwechselspannungshalbwelle. Durch Verändern der Schaltstellungen der Schalter 35 kann man die Länge der Pausenzeitintervalle T2 und T4 verändern, wobei automatisch jeweils das eine dieser Zeitintervalle um die Dauer von zwei Netzwechselspannungshalbwellen grösser wird als das andere.
  • Allgemein ausgedrückt ergeben sich mit der zuletzt beschriebenen Ausftllrungsform der Einrichtung zyklisch vier Zeitintervalle, nämlich ein erstes Zeitintervall T1, während welchem dem Motor eine einzige negative Wechselstromhalbwelle zugeführt wird, dann ein zweites Zeitintervall T2, das ein geradzahliges Vielfaches q = 2, 4, 6,.... der Dauer einer Netzspannungshalbwelle ist und während welchem die Stromzufuhr zum Motor gesperrt ist, weiter ein drittes Zeitintervall T3, während welchem dem Motor eine einzige positive Wechselstromhalbwelle zugeführt wird, und schliesslich ein viertes Zeitintervall T4, das ein um die Zahl 2 geändertes geradzahliges Vielfaches q + 2 der Dauer einer Netzspannungshalbwelle ist und während welchem die Stromzufuhr zum Motor ebenfalls gesperrt ist. Die resultierende Drehzahl pro Minute des Synchronmotors ist der Mittelwert jener Drehzahlen, die sich ergeben würden, wenn sämtliche Pausenzeitintervalle entweder gleich dem kürzeren Zeitintervall T2 oder gleich dem längeren Zeitintervall T4 wären. Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten Beispiel ergibt sich eine mittlere Drehzahl, die zur synchronen Drehzahl des Motors im Verhältnis 1:6 steht. Durch Verändern der Zähler-Voreinstellung mittels der Schalter 35 kann man mit der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung untersynchrone Drehzahlen erreichen, die exakt in geradzahligen Verhältnissen 1:2, 1:4, 1:6, 1:8 usw. zur synchronen Drehzahl des Motors stehen.
  • Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemessen Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines selbstanlaufenden Synchronmotors 20 weist wiederum einen im Speisestromkreis 23, 24 des Motors angeordneten elektronischen Schalter 28, z.B. ein Triac, mit einem Steuer- oder Zündeingang 19 auf. Der Speisestromkreis 23, 24 ist mittels Anschlussklemmen 25 und 26 an ein übliches Wechselstromverteilnetz mit unveränderlicher Frequenz anschliessbar. Mit den Anschlussklemmen 25 und 26 steht auch ein Phasendetektor 30 ir Verbindung, der zum Erzeugen eines Taktsignals in Form einer ununterbrochenen Folge von Rechteckimpulsen ausgebildet ist, wobei die aufsteigenden und die absteigenden Flanken der Rechteckimpulse jeweils mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung zeitlich übereinstimmen. An den Ausgang 31 des Phasendetektors 30 ist der Eingang 50 eines Hochpasses 51 angeschlossen, an dessen Ausgang 52 kurze, abwechselnd positive und negative Spitzenimpulse vorliegen, die jeweils zeitlich mit den aufsteigenden bzw. den abfallenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals zusammenfallen.
  • Die genannten Spitzenimpulse sind als Synchronisierimpulse an einen Triggereingang 80 eines Impulsgenerators 81 geleitet, der an seinem Ausgang 82 eine kontinuierliche Folge von Rechteckimpulsen liefert, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken je durch einen der dem Triggereingang 80 zugeleiteten positiven bzw. negativen Spitzenimpuls synchronisiert sind, wobei die Dauer jedes Rechteckimpulses und die Dauer der Pausen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen je ein ungeradzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung beträgt. Der Impulsgenerator 81 ist beispielsweise wie folgt ausgebildet: Der Triggereingang 80 steht mit dem positiven Eingang 84 eines elektrischen Spannungskomparators 85 in Verbindung, dessen Ausgang 86 an den Ausgang 82 des Impulsgenerators 81 angeschlossen ist. Vom Ausgang des Komparators 85 ist eine proportionale Rückführung 87 (über einen ohmschen Widerstand 88) zum positiven Eingang 84 gelegt.
  • Ferner ist ebenfalls vom Ausgang des Komparators 85 eine verzögerte Rückführung 89, die einen Tiefpass aus einem festen Widerstand 90, einem variablen, willkürlich einstellbaren Widerstand 91 und einem Kondensator 92 enthält, zum negativen Eingang 90 des Komparators gelegt. Die Zeitkonstante des Tiefpasses 90, 91, 92 ist mittels des einstellbaren Widerstandes 91 veränderbar, um die Dauer der durch den Impulsgenerator 81 erzeugten Rechteckimpulse und der dazwischenliegenden Pausen zwecks Wahl der unter synchronen Drehzahl des Synchronmotors 20 ändern zu können.
  • Der Ausgang 82 des Impulsgenerators 81 ist mit dem Eingang 95 eines Hochpasses 96 verbunden, an dessen Ausgang 97 kurze positive und negative Spitzenimpulse erscheinen, die jeweils zeitlich mit den aufsteigenden bzw. den abfallenden Flanken der vom Impulsgenerator 81 erzeugten Rechteckimpulse übereinstimmen. Der Ausgang 97 des Hochpasses 96 steht mit dem Steuereingang 29 des elektronischen Schalters 28 in Verbindung.
  • Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der mit Bezug auf Fig.7 beschriebenen Einrichtung sowie das mit ihr durchführbare Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Synchronmotors 20 werden nachstehend anhand der Fig. 8 erläutert. Die in Fig. 8 dargestellten elektrischen Spannungskurven sind mit unterschiedlichen Buchstaben bezeichnet; die gleichen Buchstaben sind zur Erleichterung des Verständnisses auch im Schaltschema nach Fig. 7 je in einem Kreis eingetragen, wobei ein Ueberweisungsstrich im Schaltschema die Stelle andeutet, an welcher die betreffende Spannung vorliegt, Die oberste Kurve A in Fig. 8 stellt die sinusförmige Netzwechselspannung dar, die an die Anschlussklemmen 25 und 26 angelegt wird. Der Phasendetektor 30 erzeugt das Taktsignal B in Form von Rechteckimpulsen, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken zeitlich mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung A genau übereinstimmen. Das Taktsignal B wird dem Hochpass 51 zugeleitet, dessen Ausgang eine Folge von kurzen, abwechselnd positiven und negativen Spitzenimpulsen gemäss der Kurve C in Fig. 8 liefert, wobei die positiven Spitzenimpulse jeweils mit den aufsteigenden Flanken der Taktsignalimpulse gemass der Kurve B und die neG-tiven Spitzenimpulse jeweils mit den absteigenden Flanken der Taktsignalimpulse zeitlich zusammenfallen. Die so gebildeten Spitzenimpulse gemäss der Kurve C in Fig. 8 werden als Synchronisier-oder Triggerimpulse dem Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 zugeleitet.
  • Der im Impulsgenerator 81 enthaltene Spannungskomparator 85 und die demselben zugeordneten Rückführungen 87 und 89 bewirken die Entstehung einer Schwingung mit rechteckförmigem Spannungsverlauf, wobei die natürliche Schwingungsfrequenz durch die Zeitkonstante des die verzögerte Rückführung 89 bildenden Tiefpasses 90, 91, 92 bestimmt wird. Da die an den Eingang 84 rückgeführten Rechteckimpulse mit den Spitzenimpulsen gemäss der Kurve C überlagert werden, ergibt sich eine Synchronisation der aufsteigenden Flanke jedes erzeugten Rechteckimpulses mit einem der positiven Spitzenimpulse wie auch eine Synchronisation der absteigenden Flanke Jedes Rechteckimpulses mit einem der negativen Spitzenimpulse. Die Kurven D, E und F in Fig. 8 zeigen den zeitlichen Verlauf der Spannungen am positiven Eingang 84, am negativen Eingang 90 bzw.
  • am Ausgang 86 des Komparators 85 beim synchronisierten Generatorbetrieb. Man erkennt, dass die erzeugten Rechteckimpulse gemäss der Kurve F je eine Dauer haben, die ein ungeradzahliges Vielfaches, im gezeichneten Beispiel das Dreifache, der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung A beträgt, und dass die Pausen zwischen den aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen je die gleiche Dauer haben.
  • Die vom Generator 81 erzeugten Rechteckimpulse werden dem Hochpass 96 zugeführt, an dessen Ausgang kurze, abwechselnd positive und negative Spitzenimpulse gemäss der Kurve L auftreten, wobei diese Spitzenimpulse zeitlich genau mit den aufsteigenden bzw. den absteigenden Flanken der Rechteckimpulse gemäss der Kurve F zusammenfallen. Die so gebildeten Spitzenimpulse werden dem Steuer- oder Zündeingang 29 des elektronischen Schalters 28 zugeleitet, wodurch der letztere jedesmal in den leitenden Zustand gesteuert wird, um den Synchronmotor an das Wechselstromverteilnetz anzuschalten. Jeweils beim nachfolgenden Nulldurchgang des echselstromes kehrt der elektronische Schalter 28 selbsttätig in seinen sperrenden Zustand zurück, wodurch die Stromzufuhr zum Motor 20 gesperrt wird. Somit wird der Synchronmotor 20 mittels des elektronischen Schalters 26 periodisch jeweils während der Dauer T1 einer positiven Halbwelle der Netzwechselspannung an das Wechselstromnetz angeschaltet, dann während eines Intervales T2, das ein geradzahliges Vielfaches q = 2, 4, 6 ... der Dauer einer Wechselspannungshalbwelle ist, vom Wechselstromnetz abgeschaltet, hierauf während der Dauer T2 = T1 einer negativen Netzwechselspannungshalbwelle an das Wechselstromnetz angeschaltet und schliesslich erneut während desZeitintervalles T4 = T2 vom Wechselstromnetz abgeschaltet, wie die Kurve M in Fig. 8 veranschaulicht. Die resultierende Drehzahl des Motors pro Minute ist bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel im Verhältnis 1 : 3 niedriger als die synchrone Drehzahl des Motors, die sich bei kontinuierlicher Speisung des Motors aus dem Wechselstromnetz ergeben würde.
  • Durch Veränderung der Zeitkonstante des Tiefpasses 90, 91, 92, d.h. durch Verstellen des veränderlichen Widerstandes 91, lässt sich die Dauer der vom Impulsgenerator 81 erzeugten Rechteckimpulse (Kurve F) wie auch die Dauer der zwischen diesen Impulsen liegenden Pausen ändern, so dass hierdurch auch die Zeitintervalle T2 und T4 entsprechend verändert werden, was eine Aenderung der untersynchronen Drehzahl des Motors 20 zur Folge hat. Dabei wird die Dauer eines jeden Zeitintervalles T2 bzw. T4, während welchem die Stromzufuhr zum Motor gesperrt ist, in jedem Fall zu einem ganzzahligen Vielfachen q = 2, 4, 6 .... einer Netzspannungshalbwelle. Die so erzielbaren untersynchronen Drehzahlen des Motors 20 stehen zur synchronen Drehzahl exakt in einem ungeradzahligen Verhältnis 1:3, 1:5, 1:7 usw.
  • Die beschriebene und in Fig. 7 dargestellte Einrichtung lässt sich auf einfache Weise so modifizieren, dass die erhaltenen untersynchronen Drehzahlen des Motors 20 exakt in einem geradzahligen Verhältnis 1:2, 1:4, 1:6 usw. zur synchronen Drehzahl stehen. Die hierfür nötige Modifikation ist in Fig. 7 mit gestrichelten Linien eingezeichnet und besteht darin, dass in der verzögerten Rückführung 89 eine direkte Verbindung zwischen zwei Punkten 101 und 102 gelöst und an deren Stelle ein erstes elektrisches Ventil 103, z.B. eine Diode, und parallel dazu die Reihenschaltung eines zweiten elektrischen Ventils 104 und eines ohmschen Widerstandes 105 eingeschaltet werden, wobei die Durchlassrichtungen der beiden Ventile 103 und 104 einander entgegengesetzt sind. Hierdurch erreicht man unterschiedliche Zeitkonstanten der ansteigenden bzw. der absteigenden Phasen des verzögert rückgeführten Signals gemäss der Kurve E in Fig. 8. Dies hat zur Folge, dass die Dauer eines jeden der mittels des Impulsgenerators 81 erzeugten Reckeckimpulse (Kurve F) und die Dauer einer jeden Impulspause unterschiedlich werden, wobei aber in jedem Fall die Impulsdauer ein ungeradzahliges Vielfaches und die Pausendauer ebenfalls ein ungeradzahliges Vielfaches der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist. Der Widerstand 105 ist derart gewählt, dass der Unterschied zwischen der Impulsdauer und der Pausendauer unabhängig von der Einstellung des veränderlichen Widerstandes 91 stets das Zweifache der Dauer einer Netzspannungshalbwelle beträgt. Die Kurve M der über dem Synchronmotor 20 herrschenden Spannung nimmt dann den in Fig. 6 zuunterst dargestellten Verlauf an, d.h. die Zeitintervalle T2 und T4, wäh -rend denen die Stromzufuhr zum Motor 20 jeweils gesperrt ist, werden um die Zahl 2 verschiedene geradzahlige Vielfache q = 2, 4, 6 ..... bzw. q + 2 der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle. Der resultierende Mittelwert der Drehzahl des Motors 20 steht dann exakt in einem geradzahligen Verhältnis 1:2, 1:4, 1:6 ...... zur synchronen Drehzahl des Motors, wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 dargelegt wurde.
  • Das in Fig. 9 schematisch veranschaulichte weitere Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung unterscheidet sich von dem soeben beschriebenen Beispiel nach Fig.? wie folgt: Zwischen dem Ausgang 52 des Hochpasses 51 und dem Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 ist anstelle einer direkten Verbindung ein elektrisches Ventil 110, z.B. eine Diode, eingeschaltet, welches die vom Ausgang des Hochpasses 51 gelieferten negativen Spitzenimpulse unterdrtlckt und nur die positiven Spitzenimpulse zum Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 durchlässt. Dem Komparator 85 sind zwei verzögerte Rückführungen 89 und 111 zugeordnet, die Je ein elektrisches Ventil 103 bzw. 104, z.B. eine Diode, enthalten, wobei diese beiden Ventile einander entgegengesetzte Durchlassrichtungen aufweisen. Die Zeitkonstante der einen verzögerten Rückfilhrung 89 ist mittels eines variablen, willkürlich einstellbaren Widerstandes 91 veränderbar, wogegen die Zeitkonstante der andern verzögerten Rückführung 111 fest eingestellt ist. Der Ausgang 82 des Impulsgenerators 81 ist unmittelbar mit dem Steuer- oder Zündeingang 29 des elektronischen Schalters 28 verbunden. Somit ist in dieser Ausführungsform der zweite Hochpass 96 des Beispieles nach Fig. 7 fortgelassen.
  • Zur Erläuterung der Gebrauchs- und Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 9 sowie des mit derselben durchführbaren Verfahrens zur Steuerung der Drehzahl des Synchronmotors 20 wird auf Fig. 10 verwiesen. Die oberste Kurve A stellt die sinusförmige Netzwechselspannung dar, die an die Anschlussklemmen 25 und 26 und somit auch an den Phasendetektor 30 angelegt wird. Der Phasendetektor 30 erzeugt das Taktsignal B in Form von Rechteckimpulsen, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken zeitlich mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung A genau übereinstimmen.
  • Das Taktsignal B wird dem Hochpass 51 zugeleitet, dessen Ausgang eine Folge von kurzen, abwechselnd positiven und negativen Spitzenimpulsen gemäss der Kurve C liefert, wobei die positiven Spitzenimpulse jeweils mit den aufsteigenden Flanken und die negativen Spitzenimpulse jeweils mit den absteigenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals B zeitlich zusammenfallen. Die positiven Spitzenimpulse werden durch das Ventil 110 zum Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 durchgelassen, wogegen die negativen Spitzenimpulse mittels des Ventils 110 unterdrückt werden. Am Triggereingang 81 liegt somit die durch die Kurve C veranschaulichte Spannung.
  • Der Impulsgenerator 81 erzeugt, wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben, eine ununterbrochene Folge von Rechteckimpulsen gemäss der Kurve F in Fig. 10. Die Dauer T jedes Impulses ist durch die Zeitkonstante der einen verzögerten Rückführung 111 bestimmt, während die Dauer T" der Pausen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen im wesentlichen durch die Zeitkonstante der andern verzögerten Rückführung 89 bestimmt ist. Die dem Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 zugeleiteten positiven Spitzenimpulse gemäss der Kurve C bewirken eine Synchronisierung der ansteigenden Flanken der erzeugten Rechteckimpulse, so dass diese Flanken immer mit einem der Spitzenimpulse zeitlich zusammenfallen.
  • Die vom Impulsgenerator 81 erzeugten Rechteckimpulse gelangen unmittelbar zum Steuer- oder Zündeingang 29 des elektronischen Schalters 28 und bewirken jeweils, dass dieser Schalter in den leitenden Zustand gesteuert wird. Die Dauer T' eines jeden Rechteckimpulses übersteigt die Dauer einer einzelnen Netzwechselspannungshalbwelle, ist jedoch kürzer als die Dauer von zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen der Netzwechselspannung. Somit bleibt der elektronische Schalter 28 Jeweils während der Dauer T1 von zwei Netzwechselspannungshalbwellen in leitendem Zustand, so dass dem Motor 20 Wechselstrom aus dem Wechselstromverteilnetz zugeführt wird, wonach der elektronische Schalter 28 von selbst in den sperrenden Zustand zurückkehrt und während eines Zeitintervalles T2, das ein geradzahliges Vielfaches, im vorliegenden Beispiel das Vierfache, der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist, die Stromzufuhr zum Motor 20 sperrt. Die sich einstellende unter synchrone Drehzahl des Motors pro Minute steht beim gezeigten Beispiel im Verhältnis 1:3 zur synchronen Motordrehzahl.
  • Durch Veränderung der Zeitkonstante der verzögerten Rückführung 89, d.h. durch Verstellen des variablen Widerstandes 91, lässt sich die Dauer der Intervalle T2, während denen die Stromzufuhr zum Motor gesperrt ist, verändern, wobei wegen der beschriebenen Synchronisierung des Impulsgenerators 81 die Intervalle T2 je ein geradzahliges Vielfaches der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle wird. Die so erzielbaren untersynchronen Drehzahlen des Motors 20 stehen exakt in einem ganzzahligen Verhältnis 1:2, 1:3, 1:4 ... zur synchronen Motordrehzahl.
  • Es ist natürlich möglich, die feste Zeitkonstante der Rückführung 111 derart zu wählen, dass die Zeitintervalle T1, während denen dem Motor 20 Wechselstrom aus dem Wechselstromverteilnetz zugeführt wird, ein die Zahl 2 übersteigendes geradzahliges Vielfaches p = 4, 6, 8 .... der Dauer einer Wechselspannungshalbwelle wird. Auf diese Weise lassen sich untersynchrone Drehzahlen des Motors erzielen, die exakt im Verhältnis 2:3, 2:5, 2:7 .... oder 3:4, 3:5, 3:7, 3:8 .... oder 4:5, 4:7, 4:9, 4:10 ... usw. zur synchronen Motordrehzahl stehen.
  • Das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung stimmt weitgehend mit der in Fig.7 dargestellten und mit Bezugdarauf beschriebenen Ausführungsform überein, weshalb es genügt, hier nur noch auf die Unterschiede hinzuweisen. Anstelle der in Fig. 7 gezeigten direkten Verbindung des Ausganges 52 des Hochpasses 51 mit dem Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 ist gemäss Fig. 11 ein elektrisches Ventil 110, z.B. eine Diode, angeordnet, das nur positive Impulse zum Triggereingang 81 durchlässt und die negativen Impulse unterdrückt. In analoger Weise ist auch anstelle der in Fig. 7 gezeigten direkten Verbindung zwischen dem Ausgang 97 des zweiten Hochpasses 96 und dem Steuer- oder Zündeingang 29 des elektronischen Schalters nun ein elektrisches Ventil 115 eingeschaltet, das nur positive Spitzenimpulse durchlässt und die negativen Impulse unterdrückt.
  • Anstelle des als elektronischer Schalter dienenden Triac 28 in Fig. 7 ist nun gemäss Fig. 11 ein Thyristor 128 vorhanden, der nur für eine Durchlassrichtung leitend gemacht werden kann. Ein elektrisches Ventil 130 ist dem Thyristor 128 parallel geschaltet, so dass die Durchlassrichtungen des Thyristors und des Ventils 130 einander entgegengesetzt sind. Dem Synchronmotor 20 ist schliesslich noch ein Speicherkondensator 131 mit einem vorgeschalteten Strombegrenzungswiderstand 132 parallel geschaltet.
  • Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der in Fig. 11 gezeigten Einrichtung sowie das mit derselben durchführbare Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Synchronmotors 20 werden nachstehend anhand der Fig. 12 erläutert. An die Anschlussklemmen 25 und 26 und somit auch an den Phasendetektor 30 wird eine sinusförmige Netzwechselspannung angelegt, die durch die Kurve A veranschaulicht ist. Der Phasendetektor 30 erzeugt ein Taktsignal B in Form einer kontinuierlichen Folge von Rechteckimpulsen, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken zeitlich genau mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung A übereinstimmen. Das Taktsignal B wird dem Hochpass 51 zugeleitet, dessen Ausgang eine Folge von kurzen abwechselnd positiven und negativen Spitzenimpulsen gemäss der Kurve C liefert, wobei die positiven Spitzenimpulse genau mit den aufsteigenden Flanken und die negativen Spitzenimpulse genau mit den absteigenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals B zusammenfallen. Das elektrische Ventil 110 sorgt dafür, dass immer nur die positiven Spitzenimpulse gemäss der Kurve D an den Triggereingang 80 des Impulsgenerators 81 gelangen und die negativen Spitzenimpulse unterdrückt werden.
  • Der Impulsgenerator 81 erzeugt eine kontinuierliche Folge von Rechteckimpulsen gemäss der Kurve G, wobei jeweils die aufsteigenden Flanken dieser Rechteckimpulse mit einem der positiven Spitzenimpulse gemäss der Kurve D synchronisiert werden. Die Dauer T' eines jeden Rechteckimpulses wird durch die Zeitkonstante der verzögerten Rückführung 89 bestimmt. Vom Ausgang 82 des Impulsgenerators 81 gelangen die erzeugten Rechteckimpulse zum Hochpass 96, dessen Ausgang eine Folge von kurzen, abwechselnd positiven und negativen Spitzenimpulsen gemäss der Kurve H liefert, wobei die positiven Spitzenimpulse mit den aufsteigenden Flanken der Rechteckimpulse und die negativen Spitzenimpulse mit den absteigenden Flanken der Rechteckimpulse zeitlich zusammenfallen. Ueber das elektrische Ventil 115 werden nur die positiven Spitzenimpulse zum Steuer- oder Zündeingang 29 des Thyristors 128 durchgelassen, wogegen die negativen Spitzenimpulse unterdrückt werden, wie die Kurve L zeigt.
  • Jedesmal, wenn ein positiver Spitzenimpuls gemäss der Kurve L zum Steuer- oder Zündeingang 29 gelangt, wird der Thyristor 128 in seinen leitenden Zustand gesteuert, den er bis zum folgenden Nulldurchgang des durch ihn fliessenden Wechselstromes beibehält, wonach er selbsttätig in den sperrenden Zustand zurückkehrt. Somit bewirkt jeder Spitzenimpuls gemäss der Kurve L, dass während der Dauer T1 einer Netzwechselspannungshalbwelle der Motor an das Wechselstromverteilnetz angeschaltet und mit Wechselstrom gespeist wird, wie die Kurve M in Fig. 12 erkennen lässt. Während der Zeitintervalle T2, in denen der Thyristor 128 in seinem sperrenden Zustand verharrt, fliessen die entgegengesetzt polarisierten Wechselstromhalbwellen durch das Ventil 130, wodurch der Kondensator 131 aufgeladen und der Motor 20 mit Gleichstrom gespeist wird, wobei der Kondensator 131 für eine Glättung der über dem Motor liegenden Gleichspannung und des durch den Motor fliessenden Gleichstromes sorgt.
  • Die Kurve M in Fig. 12 zeigt, dass der Motor periodisch jeweils während der Dauer T1 einer einzigen Netzwechselspannungshalbwelle mit Wechselstrom und jeweils während eines Intervalles T2, das ein ungeradzahliges Vielfaches, im gezeigten Beispiel das Fünffache, der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist, mit Gleichstrom gespeist wird, dessen Polarität jenem der zugeführten Wechselstromhalbwellen entgegengesetzt ist. Die sich ergebende untersynchrone Drehzahl des Motors 20 steht in einem ganzzahligen Verhältnis, das im Beispiel gemäss Fig. 12 1:3 beträgt, zur synchronen Motordrehzahl. Durch Aenderung der Zeitkonstante der verzögerten Rückführung 89 kann man die Dauer der Zeitintervalle T2, während denen der Motor jeweils mit Gleichstrom gespeist wird, verändern, wobei Jedes Zeitintervall T2 stets ein ungeradzahliges Vielfaches m = 3, 5, 7 .... der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist. Die dabei erzielbaren untersynchronen Drehzahlen des Motors stehen im Verhältnis 1:2, 1:3, 1:4 zur synchronen Drehzahl des Motors.
  • Die mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschriebene AusfUhrungsform hat gegenüber den vorhergehenden Beispielen den Vorteil, dass der Motor in keinem Zeitintervall stromlos wird und daher eine ungewollte Aenderung der Drehstellung des Rotors praktisch ausgeschlossen ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Drehmoment des Motors verbessert ist.
  • Es ist möglich, das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel auf einfache Weise derart zu modifizieren, dass der Thyristor 128 Jeweils während eines Zeitintervalles T1, das ein ungeradzahliges Vielfaches n = 1, 3, 5 .... der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist, mit Wechselstrom aus dem Wechselstromverteilnetz gespeist wird und jeweils während eines Zeitintervalles T2, das ein die Zahl eins übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches m = 3, 5, 7 .... ist, mit Gleichstrom gespeist wird, dessen Polarität jener der jeweils zuletzt zugeführten Wechselstromhalbwelle entgegengesetzt ist. Auf diese Weise lassen sich andere untersynchrone Drehzahlen des Motors erreichen, die mit der synchronen Motordrehzahl nicht in einem ganzzahligen, aber dennoch exakt propotionalen Verhältnis, wie z.B. 3:8, stehen.
  • Das in Fig. 13 schematisch gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung stimmt weitgehend mit demwenigen gemäss Fig. 7 überein, weshalb nachstehend nur noch die Unterschiede hervorgehoben werden. Anstelle des zweiten Hochpasses 96 in Fig. 7 ist bei der Ausführungsform nach Fig.
  • 13 eine Gegentakt-Verstärkerstufe 140 an den Ausgang 82 des Impulsgenerators 81 angeschlossen. Die Gegentaktstufe 140 weist zwei komplementäre Transistoren 141 und 142 auf, deren Basiselektroden zusammengeschaltet und über einen meinsamen Widerstand 143 an den Generatorausgang 82 angeschlossen sind.
  • Die Kollektoren der beiden Transistoren 141 und 142 sind ebenfalls zusammengeschaltet und über einen gemeinsamen Arbeitswiderstand 144 mit dem Ausgang 31 des Phasendetektors 30 verbunden, Anstelle des Triacs 28 in Fig. 7 sind nun nach Fig.13 zwei parallel geschaltete Triacs 164und 162 mit separaten Steuer- oder Zündeingängen 161 bzw. 163 vorhanden, wobei jeder der beiden Triacs 160 und 162 in Reihe mit einer Diode 164 bzw. 165 liegt und die Durchlassrichtungen dieser Dioden entgegengesetzt sind. Der Steuer- oder Zündeingang 161 des einen Triacs 160 steht mit dem Emitter des ersten Transistors 141 der Gegentaktstufe 140 und der Steuer- oder Zündeingang 163 des anderen Triacs 162 mit dem Emitter des zweiten Transistors 142 in Verbindung. Dem Motor 20 ist ein Speicherkondensator 150 mit einem vorgeschalteten Strombegrenzungswiderstand 151 parallel geschaltet. Ein weiterer Kondensator 152 mit einem vorgeschalteten Widerstand 153 ist parallel zu den beiden Triacs 160 und 162 und Dioden 164 und 165 angeordnet.
  • Im übrigen stimmt die Einrichtung nach Fig. 13 mit jener gemäss Fig. 7 völlig überein.
  • Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der in Fig. 13 gezeigten Einrichtung sowie das mit derselben durchführbare Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Synchronmotors 20 werden nachstehend anhand von Fig. 14 erläutert. An die Anschlussklemmen 25 und 26 und somit auch an den Phasendetektor 30 wird eine sinusförmige Netzwechselspannung angelegt, die durch die Kurve A veranschaulicht ist. Der Phasendetektor 30 erzeugt ein Taktsignal B in Form einer kontinuierlichen Folge von Rechteckimpulsen, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken zeitlich mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung A genau zusammenfallen. Das Taktsignal gelangt einerseits an den Eingang des Hochpasses 51 und andererseits gleichzeitig zum Arbeitswiderstand 144 der Gegentaktstufe 140. Der Ausgang des Hochpasses 51 liefert eine Folge von kurzen, abwechselnd positiven und negativen Spitzenimpulsen, wie die Kurve C zeigt, wobei die positiven Spitzenimpulse mit den ansteigenden und die negativen Spitzenimpulse mit den abfallenden Flanken der Rechteckimpulse des Taktsignals B zeitlich übereinstimmen. Die Spitzenimpulse werden als Synchronisierimpulse deKriggereingang 80 des Impulsgenerators 81 zugeleitet. Letzterer erzeugt eine ununterbrochene Folge von Rechteckimpulsen gemäss der Kurve F, wobei die ansteigende Flanke jedes Rechteckimpulses mit einem der positiven Spitzenimpulse gemäss der Kurve C und die absteigende Flanke jedes Rechteckimpulses mit einem der negativen Spitzenimpulse synchronisiert ist. Sowohl die vom Phasendetektor 30 als auch die vom Impulsgenerator 81 gelieferten Rechteckimpulse sind symmetrisch in bezug auf das Potential der Anschlussklemme 25, so dass sich also in beiden Fällen periodisch je ein Impuls positiver Polarität und ein Impuls negativer Polarität folgen.
  • Die vom Impulsgenerator 81 gelieferten Rechteckimpulse positiver Polarität haben je eine Dauer T1, die ein ungeradzahliges Vielfaches n = 1, 3, 5 ... der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist. Ebenso haben die dazwischenliegenden Rechteckimpulse negativer Polarität je eine Dauer T2, die ein ungeradzahliges Vielfaches m = 1, 3, 5 ..... der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle ist, wobei grundsätzlich n und m gleich oder verschieden sein können. Vom Ausgang 82 des Impulsgenerators 81 gelangen die erzeugten Rechteckimpulse gemäss der Kurve F über den Widerstand 143 zu den Basiselektroden der beiden Transistoren 141 und 142, während gleichzeitig, wie erwähnt, die vom Phasendetektor 30 erzeugten Rechteckimpulse gemäss der Kurve B zum Arbeitswiderstand 144 geliefert werden. Solange an den Basiselektroden der Transistoren 141 und 142 ein vom Generator 81 gelieferter Rechteckimpuls positiver Polarität liegt, wird jeder positive Rechteckimpuls des Taktsignals B mittels des ersten Transistors 141 zum Steuer-oder Zündeingang 161 des Triacs 160 übertragen, wie die Kurve L zeigt. Der Triac 160 wird somit in seinen leitenden Zustand gesteuert jeweils während der Dauer einer positiven Halbwelle der Netzwechselspannung. Die Diode 164 sperrt den Stromfluss durch den Triac 160 jeweils während den negativen Halbwellen der Netzwechselspannung. Dem Synchronmotor 20 werden deshalb während des Zeitintervalles T1 ausschliesslich positive Wechselstromhalbwellen zugeführt, so dass der Motor mit Gleichstrom positiver Polarität gespeist wird, wobei der Kondensator 150 für eine Glättung des Gleichstromes sorgt. Wenn hingegen an den Basiselektroden der Transistoren 141 und 142 ein vom Generator 81 gelieferter Rechteckimpuls negativer Polarität liegt, wird jeder negative Rechteckimpuls des Taktsignals B mittels des zweiten Transistors 142 zum Steuer- oder ZUndeingang 163 des Triacs 162 übertragen, wie die Kurve N zeigt, so dass der Triac 162 jeweils während der Dauer einer negativen Halbwelle der Netzwechselspannung in den leitenden Zustand gesteuert wird. Die Diode 165 sperrt den Stromfluss durch den Triac 162 jeweils während den positiven Halbwellen der Netzwechselspannung. Dem Synchronmotor 20 werden deshalb während des Zeitintervalles T2 ausschliesslich negative Wechselstromhalbwellen zugeführt, so dass der Motor mit Gleichstrom negativer Polarität gespeist wird, wobei wiederum der Kondensator 150 für eine Clättung des Gleichstromes sorgt. Der Verlauf der über dem Motor 20 liegenden Spannung ist durch die Kurve M in Fig. 14 veranschaulicht. Man sieht, dass die Speisung des Motors abwechselnd mit Gleichstromimpulsen positiver Polarität und negativer Polarität erfolgt, wobei die Dauer T1 Jedes positiven Gleichstromimpulses ein die Zahl 1 übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches der Dauer einer Netzwechselspannungshalbwelle und die Dauer T2 jedes negativen Gleichstromimpulses ein die Zahl 1 übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist.
  • Die resultierende Drehzahl des Motors 20 steht beim Beispiel nach Fig. 14 exakt im Verhältnis 1:5 mit der synchronen Motordrehzahl, die sich bei kontinuierlicher Speisung des Motors aus dem Wechselstromverteilnetz ergeben würde. Durch Verändern der Zeitkonstante der verzögerten Rückführung 89 im Impulsgenerator 81 lassen sich die Zeitintervalle T1 und T2 ändern, um andere untersynchrone Drehzahlen zu erhalten, die exakt proportional zur synchronen Drehzahl des Motors sind.
  • Wenn im Impulsgenerator 81 zwei verzögerte Rückführungen mit unterschiedlichen Zeitkonstanten und mit entgegengesetzt gepolten elektrischen Ventilen, wie z.B. bei der Ausführungsform nach Fig. 9, vorhanden sind, werden die Zeitintervalle T1 und T2 verschieden lang, so dass weitere Variationen der untersynchronen Drehzahl des Motors möglich sind. Allgemein ausgedrückt ist das Zeitintervall T1 ein die Zahl 1 übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches n = 3, 5, 7 .... der Dauer einer Wechselspannungshalbwelle und das Zeitintervall T2 ein die Zahl 1 übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches m = 3, 5, 7...
  • der Dauer einer Wechselspannungshalbwelle, wobei n und m gleich oder verschieden sein können.
  • Bei den in den Fig. 1, 3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen können untersynchrone Motordrehzahlen erzielt werden, die mit der Synchrondrehzahl in jedem Fall exakt proportional sind, unabhängig davon, wie gross das Reduktionverhältnis der resultierenden Drehzahl zur synchronen Drehzahl ist. Dabei sind dem Reduktionsverhältnis keine Grenzen gesetzt, ausser durch die Zählkapazität des verwendeten binären Impulszählers 33. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 7, 9, 11 und 13 sind die resultierenden untersynchronen Drehzahlen mit der synchronen Drehzahl ebenfalls exakt proportional, sofern das Reduktionsverhältnis 1:20 nicht überschreitet.Es sind allerdings auch grössere Reduktionsverhältnisse bis zu 1:1000 erzielbar, wobei jedoch mit zunehmend grösserem Reduktionsverhältnis gewisse Schwankungen des Proportionalitätsfaktors in Kauf genommen werden müssen.
  • Als Motor 30 ist grundsätzlich jeder ohne mechanische Starthilfe von selbst anlaufende Synchronmotor ohne Drehrichtungssperre geeignet, sofern der ohmsche Anteil der elektrischen Impedanz des Motors gross ist im Vergleich zum induktiven Anteil der Impedanz. Vorzugsweise wird ein zwei- oder mehrpoliger Kleinsynchronmotor mit permanentmagnetischem Rotor verwendet.
  • Anwendungsbereiche des erfindungsgemässen Verfahrens und der beschriebenen Einrichtung sind beispielsweise: Programmsteuerungen mit einstellbaren Ablauf- oder Umlaufzeiten von z.B. 1 Sekunde bis mehrere Tage; Programmsteuerungen mit während ihres Betriebes automatisch veränderlichen Laufzeiten; Programmsteuerungen mit unterschiedlichen Drehzahlen beim Vorwärts- und beim Rückwärtslauf; Zeitgeber (Timer), insbesondere für verhältnismässig lange Zeitintervalle.

Claims (21)

  1. Patentansprüche ß erfahren zum Steuern der Drehzahl eines selbstanlaufen ç Synchronmotors, der aus einem Wechselstromverteilnetz mit unveränderlicher Frequenz gespeist wird, wobei man dem Synchronmotor abwechselnd Stromimpulse positiver Polarität und Stromimpulse negativer Polarität zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass man den Anfang und das Ende eines jeden Stromimpulses mittels wenigstens eines elektronischen Schalters steuert, dessen Umsteuerung Jeweils bei einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung erfolgt, so dass eine der Netzwechselspannungsfrequenz exakt proportionale untersynchrone Drehzahl des Synchronmotors herbeigeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mittels des elektronischen Schalters periodisch Jeweils während eines ersten Zeitintervalles (T1), das ein ganzzahliges Vielfaches (n = 1, 2, 3....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, einen Stromimpuls mit der einen Polarität und während eines zweiten Zeitintervalles (T2), das ein die Zahl eins übersteigendes ganzzahliges Vielfaches (m = 2, 3, 4 ....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, einen Stromimpuls mit entgegengesetzter Polarität dem Synchronmotor zuführt.
  3. 3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man periodisch Jeweils während eines ersten Zeitintervalles (T1), das ein ganzzahliges Vielfaches (p = 1, 2, 3 ....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor einen mit der Netzfrequenz synchronen Wechselstrom zuführt und während eines zweiten Zeitintervalles (T2), das ein die Zahl eins übersteigendes ungeradzahliges Vielfaches (m = 3, 5, 7 ....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor einen Gleichstrom zuführt, dessen Polarität Jener der zuletzt zugeführten Wechselstromhalbwelle entgegengesetzt ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man den Wechselstrom Jeweils während der Dauer von einzelnen Netzwechselspannungs-Halbwellen mit stets gleicher Polarität zuführt und in den dazwischenliegenden Zeitintervallen (T2) den Gleichstrom mit stets gleicher Polarität, die jener der zugeführten Wechselstromhalbwellen entgegengesetzt ist, zuführt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Stromzufuhr zum Synchronmotor in regelmässigen zeitlichen Abständen Jeweils zwischen zwaL aufeinanderfolgenden Stromimpulsen entgegengesetzter Polarität mittels des elektronischen Schalters während eines Zeitintervalles (T2) das ein ganzzahliges Vielfaches (q = 1, 2, 3....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, sperrt.
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man periodisch Jeweils während eines ersten Zeitintervalles (T1), das ein ganzzahliges Vielfaches (p = 1, 2, 3, ....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor einem mit der Netzfrequenz synchronen Wechselstrom zuführt und während eines zweiten Zeitintervalles (T2), das ein geradzahliges Vielfaches (q = 2, 4, 6 ) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, die Stromzufuhr zum Synchronmotor sperrt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man den Wechselstrom jeweils während der Dauer einer einzigen Halbwelle der Netzwechselspannung zugeführt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man den Wechselstrom Jeweils während der Dauer von zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen der Netzwechselspannung zuführt.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man zyklisch Jeweils während eines ersten Zeitintervalles (T1), das ein ganzzahliges Vielfaches (p = 1, 2, 3 ) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor einen mit der Netzfrequenz synchronen Wechselstrom zugeführt, anschliessend während eines zweiten Zeitintervalles (T2), das ein geradzahliges Vielfaches (q = 2, 4, 6....) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, die Stromzufuhr zum Synchronmotor sperrt, dann während eines dritten Zeitintervalles (T3), das ein ganzzahliges Vielfaches (p) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, dem Synchronmotor wieder den mit der Netzfrequenz synchronen Wechselstrom zuführt und anschliessend während eines vierten Zeitintervalles (T4), das ein um die Zahl zwei verändertes geradzahliges Vielfaches (q = + 2) der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung ist, die Stromzufuhr zum Synchronmotor sperrt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man den Wechselstrom im ersten Zeitintervall (T1) teweils während der Dauer einer einzigen positiven Halbwelle der Netzwechselspannung und im dritten Zeitintervall (T3) jeweils während der Dauer einer einzigen negativen Halbwelle der Netzwechselspannung zuführt.
  11. 11. Einrichtunizum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, mit einem selbstanlaufenden Synchronmotor mit einem an ein Wechselstromverteilnetz anschliessbaren Speisestromkreis, mindestens einem im Speisestromkreis des Motors angeordneten elektronischen Schalter und einer elektrischen Schaltungsanordnung zum Steuern des elektronischen Schalters, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung zum Steuern des elektronischen Schalters (28; 128; 160; 162) einen an das Wechselstromverteilnetz anschliessbaren Phasendetektor (30) zum Erzeugen eines mit den Nulldurchgängen der Netzwechselspannung synchronisierten elektrischen Taktsignals und Mittel (33; 81) zum Erzeugen eines mit einem ganzzahligen Vielfachen einer Halbwelle der Netzwechselspannung synchronisierten elektrischen Signals zum Steuern des elektronischen Schalters (28; 128; 160; 162) aufweist.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendetektor (30) zum Erzeugen einer Folge von Rechteckimpulsen ausgebildet ist, deren aufsteigenden und absteigenden Flanken zeitlich mit den aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung zusammenfallen.
  13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang des Phasendetektors (30) ein Hochpass (51) angeschlossen ist zur Erzeugung von Spitzenimpulsen mit abwechselnd positiver und negativer Polarität jeweils zeitlich bei den ansteigenden bzw. absteigenden Flanken der Rechteckimpulse.
  14. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochpass (51) mindestens ein Ventil (53, 54; 110) zugeordnet ist zum Unterdrücken der Spitzenimpulse mit der einen Polarität.
  15. 15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen des Signals zum Steuern des elektronischen Schalters (28) einen Impulszähler (33) mit zugeordneten, wahlweise einstellbaren Schaltern (35) zum Vorwählen des Zählresultates aufweisen, welcher Impulszähler die vom Phasendetektor (30) gelieferten Impulse des Taktsignals zählt und jeweils beim Erreichen des vorgewählten Zählresultates einen Impuls zum Steuern des elektronischen Schalters (28) abgibt und dabei auf Null rückstellbar ist.
  16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (68, 75) zum selbsttätigen periodischen Verändern des vorgewählten Zählresultates des Impulszählers (33) vorhanden sind.
  17. 17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang (37) des Impulszählers (33) und einem Steuereingang (29) des elektronischen Schalters (28) ein monostabiler Multivibrator (39) eingeschaltet ist, der die Ausgangsimpulse des Impulszählers (33) in Steuerimpulse vorbestimmter Dauer (T') umwandelt entsprechend der gewUnschten Dauer des Zeitintervalles (T1), während welchen der elektronische Schalter leitend sein soll.
  18. 18. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen des Signals zum Steuern des elektronischen Schalters (28; 128; 160; 162) einen durch das Taktsignal des Phasendetektors (30) synchronisierbaren Impulsgenerator (33; 81) aufweist, der Rechteckimpulse erzeugt, deren Periode (T1 + T2) veränderbar, aber stets ein ganzzahliges Vielfaches der Periode des Taktsignals ist.
  19. 19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Dauer jedes Rechteckimpulses als auch die Dauer jeder Impulspause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen je ein ganzzahliges Vielfaches der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung sind.
  20. 20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang des Impulsgenerators (81) und einem Steuereingang (161; 163) des elektronischen Schalters (160; 162) eine Gegentaktstufe (140) eingeschaltet ist, die ausser durch die Rechteckimpulse des Generators (81) auch durch das Taktsignal des Phasendtektors (3C) steuerbar ist, und dass dem Synchronmotor (20) ein Speicherkondensator (150) parallel geschaltet ist.
  21. 21. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (128) nur eine einzige Stromdurchlassrichtung aufweist und parallel zu einem elektrischen Ventil (130) geschaltet ist, das für einen in der entgegengesetzten Richtung fliessenden Strom dauernd durchlässig ist, und dass demSynchronmotor (20) ein Speicherkondensator (131) parallel geschalw tet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986006893A1 (fr) * 1985-05-15 1986-11-20 Deutsche Thomson-Brandt Gmbh Circuit de commande d'un moteur electrique sans balais
DE19535676A1 (de) * 1994-10-14 1996-04-25 Telefunken Microelectron Verfahren zur Leistungssteuerung eines Induktionsmotors

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