DE2731503C2

DE2731503C2 - Schaltungsanordnung zur Zweizonen-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mit abhängiger Feldsteuerung des Motors

Info

Publication number: DE2731503C2
Application number: DE2731503A
Authority: DE
Inventors: Michail Izrailevi&ccaron; Moskva Lapidus; Michail Jakovlevi&ccaron; Pistrak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-12
Filing date: 1977-07-12
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE2731503A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen, aus ED. Lebedev et al. »Steuerung elektrischer Ventil-Gleichstromantriebe«, Moskau, Energija, 1970, S. 94 bekannten Art.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist bei einer Motordrehzahl unterhalb der Nenndrehzahl das Ausgangssignal des EMK-Reglers und damit der Erregerstrom des Motors von der Drehzahl unabhängig, weil sich der EMK-Regler in der Sättigung befindet. Falls eine Motordrehzahl oberhalb der Nenndrehzahl vorgegeben ist, ändert sich das Vorzeichen des resultierenden Signals am Eingang des EMK-Reglers, weil der Sollwert vom EMK-Rückkopplungssignal überschritten wird. Somit wird der EMK-Regler wirksam, wodurch die Vorgabe am Eingang des Erregerstromreglers abnimmt. Im Ergebnis sinkt der Signalpegel am Ausgang des Erregerstromreglers ab. Der die Erregerwicklung des Motors speisende Ventilumformer sperrt, so daß der Erregerstrom des Motors auf einen der die Nenndrehzahl übertreffenden Vorgabe entsprechenden Wert absinkt.

Bei größeren statischen Drehmomenten an der Motorwelle und im Betrieb des Motors bei einer Drehzahl oberhalb der Nenndrehzahl steigt der Motorstrom wesentlich an. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache muß der vorgegebene unveränderliche EM K-Wert so gewählt werden, daß die Klemmenspannung am Anker des Motors den Nennwert bei maximalem Laststrom nicht übersteigt.

Zur Erfüllung dieser Bedingung muß der EM K-Einstellwert unterhalb des EMK-Sollwertes des Motors liegen, wodurch die Ausnutzung der Leistung des Motors im Bereich geringer Belastungen verschlechtert wird.

Soll die EMK auf dem Sollwert gehalten werden, so muß die Spannungsreserve des den Motoranker speisenden Leistungs-Ventilumformers erhöht werden. Diese Spannungsreserve wird zur Abdeckung der ohmschen Verluste im Ankerstromkreis bei höheren Lastströmen benötigt. Bei geringen Lastströmen wird der Leistungs-Ventilumformer überregelt, d.h. eine Verringerung des cos φ der Schaltungsanordnung bewirkt

Verwendet man die bekannte Schaltungsanordnung zur Zweizonen-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mit abhängiger Feldsteuerung des Motors, so führt dies in einem weiten Drehzahl- und Belastungsbereich zur Verschlechterung der energetischen Kennwerte des Ventil-Elektroantriebs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Zweizonen-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mit abhängiger Feldsteuerung des Motors zu schaffen, bei der beim Anstieg des Laststromes des Motors auf einen Wert oberhalb des Nennwertes der vorgegebene EMK-Wert am Eingang des EMK-Reglers unter Beibehaltung einer konstanten Spannung am Anker des Motors geändert werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der gattungsgemäßen Schaltungsanordnung erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch beschriebenen Maßnahmen gelöst

Dabei sind aus der DE-OS 22 11 464 und der DE-AS 1015 109 bereits Schaltungsanordnungen mit einem Spannungsregler bekannt. Mit diesen ist es aber nicht möglich, sowohl die Leistungsausnutzung des Motors als auch den Leistungsfaktor des Ventilümformers zu verbessern. Hinzu kommt, daß die aus der DE-OS 22 11 464 bekannte Anordnung einen überaus komplizierten Aufbau hat.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erlaubt

es, die energetischen Kennwerte des Ventil-Umformers zu erhöhen, d. h. die Leistungsausnutzung des Motors zu verbessern, und des cos φ des Ventil-Umformers zu steigern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Zweizonen-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mit abhängiger Feldsteuerung des Motors.

Die Schaltungsanordnung zur Zweizonen-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mit abhängiger Feldregelung des Motors 1, dessen Anker von einem Leistungs-Ventilumformer 2 und dessen Erregerwicklung von einem Ventilumformer 3 gespeist wird, enthält einen Erregerstromregler 4, dessen Ausgang mit dem Ventilumformer 3 verbunden ist. Der eine Eingang des Erregerstromreglers 4 ist über einen Erregerstromgeber 5 elektrisch mit der Erregerwicklung des Motors 1 verbunden.

Der andere (Einstell-)Eingang des Reglers 4 ist mit

dem Ausgang eines EMK-Reglers 6 verbunden. Der eine Eingang des EMK-Reglers 6 ist mit dem Ausgang eines Sollwertgebers 7 für ein dem EMK-Sollwert proportionales Vergleichssignal, der andere Eingang des Reglers 6 ist elektrisch über einen EMK-Geber 8 mit dem Anker des Motors 1 verbunden. Der Regler 6 verfügt über einen weiteren mit dem Ausgang eines einpoligen Spannungsreglers 9 verbundenen Eingang.

Der eine Eingang des Reglers 9 ist mit dem Ausgang eines Nennspannungsgebers 10 für ein Vergleichssignal für den Motor 1 und der andere Eingang über einen Ankerspannungsgeber Π mit dem Anker des Motors 1 verbunden.

Sämtliche Regler sind in bekannter Weise, zum Beispiel aus Gleichstrom-Operationsverstärkern mit

Halbleitern, aufgebaut Hierbei weist der Erregerstromregler 4 eine proportional-integrale Charakteristik, der EMK-Reglei 6 eine integrale Charakteristik und der Spannungsregler 9 eine proportionale Charakteristik auf. *

Die Geber 7 und lö für ein Vergleichssigr.-al stellen im einfachsten Fall einen Spannungsteiler (Potentiometer) dar.

Die Drehzahl des in einem weiten Bereich von die Nennwerte übersteigenden Drehzahlen und Belastungen arbeitenden Gleichstrommotors 1 wird mit Hilfe der beschriebenen Schaltungsanordnung wie folgt geregelt

Im Betrieb des Motors 1 mit Drehzahlen unterhalb der Nenndrehzahl wird in einem den Nennstrom nicht übersteigenden Bereich auf den Einstelleingang des Erregerstronireglers 4 ein dem vorgegebenen Erregerstrom proportionales Signal gegeben, das durch das Begrenzungsniveau des Ausgangssignals des EMK-Reglers 6 bestimmt wird.

Auf den einen Eingang des Reglers 6 gelangt vom Ausgang des Sollwertgebers 7 für ein Vergleichssignal ein dem EMK-Sollwert des Motors 1 proportionales Signal und auf den anderen Eingang des EMK-Reglers 6 ein dem EMK-Istwert des Motors 1 proportionales, vom EMK-Geber 8 abgenommenes Signal, das im Betrieb des Motors 1 im genannten Betrieb unterhalb des vorgegebenen Vergleichssignals bleibt, so daß der Regler in der Sättigungszone arbeitet

Beim Anlauf des Motors 1 auf eine die Nenndrehzahl übersteigende Drehzahl steigt proportional zur Drehzahlerhöhung dessen EMK und folglich die Größe des Signals am Ausgang des EMK-Gebers 8 an. Das vorgegebene Signal und das am Eingang des EMK-Reglers 6 vom EMK-Geber 8 eingetroffene Signal werden ausgeglichen, worauf eine dynamische Überschreitung des vorgegebenen Vergleichssignals durch den Pegel des vom EMK-Geber 8 ankommenden Signals erfolgt. Das Vorzeichen des resultierenden Signals ändert sich, der EMK-Regler 6 kommt aus der Sättigung, und sein dem vorgegebenen Wert des Erregerstroms proportionales Ausgangssignal nimmt ab und gelangt an den Eingang des Erregerstromreglers 4.

Der Ventilumformer 3 sperrt, wodurch der Erregerstrom des Motors 1 auf einen der die Nenndrehzahl übertreffenden Vorgabe entsprechenden Wert abfällt.

Die EMK des Motors 1 wird im betrachteten Betrieb durch die Sollwerteinstellung bestimmt und durch den Regler 6 auf dem Sollpegel gehalten.

Bei in einem Bereich unterhalb des Nennwertes liegenden Belastungsströmen des Motors liegt die Ankerspannung unter dem Nennwert. Der im betrachteten Fall dem laufenden Wert des Laststroms proportionale Spannungswert bleibt unter der Sollspannung. Im Ergebnis überschreitet das zur Sollspannung des Motors 1 proportionale, vom Ausgang des Nennspannungsgebers 10 kommende vorgegebene Signal am Eingang des Spannungsreglers 9 das zur Istwertspannung des Motors 1 proportionale, vom Ankerspannungsgeber 11 abgenommene Signal. Das Ausgangssignal des Reglers 9 ist gleich Null.

Die einen Stromanstieg über den Sollpegel bewirkende Lastzunahme auf der Motorwelle führt zur Überschreitung des vorgegebenen Signals am Eingang des Spannungsreglers 9 durch das vom Spannungsgeber 11 kommende Signal. Am Ausgang des Reglers 9 erscheint ein am dritten Eingang des FM K-Reglers 6 ankommendes Signal, das ein dem Vergleichssignal des Sollwertgebers 7 entgegengesetztes Vorzeichen aufweist.

Die Vergrößerung des Ausgangssignals des Reglers 9 und folglich die Verringerung des resultierenden vorgegebenen Signals am Eingang des Reglers 6 oberhalb der Nennlast erfolgt in Funktion der Überschreitung der Sollspannung durch den Wert der Istspaiinung des Motors 1 in der Weise, daß die Ankerspannung gleich der Nennspannung gehalten wird.

Die Aufrechterhaltung der EMK auf dem Sollpegel verbessert bei in einem Bereich bis zum Sollstrom einschließlich liegenden Lastströmen die Leistungsausnutzung des Motors gegenüber der bekannten Schaltungsanordnung.

Die Verringerung der EMK-Einstellung abhängig von der Überschreitung des vorgegebenen Wertes durch den Wert der Istspannung des Motors 1 schließt bei Lastströmen oberhalb des Nennwertes die Notwendigkeit aus, die Spannungsreserve des den Motoranker speisenden Leistungs-Ventilumformers 2 zu vergrößern. Hierbei wird ein Betrieb des Leistungs-Ventilumformers 2 mit Überregelung bei geringen Lastströmen vermieden, was eine Erhöhung des cos φ des Ventil-Umformers zur Folge hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Zweizonen-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mit abhängiger Feldsteuerung des Motors (1) mit einem EMK-Regler (6), dessen einer Eingang mit einem ein dem EMK-Nennwert des Motors proportionales Signal abgebenden Sollwertgeber (7) und dessen anderer Eingang mit einem EMK-Geber (8) verbunden ist, und mit einem Erregerstromregler (4), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des EMK-Reglers (6), dessen anderer Eingang mit einem Erregerstromgeber (5) und dessen Ausgang mit einem die Erregerwicklung des Motors (1) speisenden Ventilumformer (3) verbunden ist, gekennzeichnet d u r cli einen Spannungsregler (9), dessen Eingänge an einen Nennspannungsgeber (10) und einen Ankerspannungsgeber (11) und dessen Ausgang an einen zusätzlichen, seinem Nennwerteingang entgegengeschalteten Eingang des EMK-Reglers (6) angeschlossen ist, wobei das Ausgangssignal des Spannungsreglers (9) bei 0 < /u» £ /Nenn gleich Null und bei /u« > Λι«™ der Erhöhung der Spannung über den Nennwert proportional ist