DE2739474A1 - Regelanordnung fuer drehstrommotoren - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung für mittels Frequenzwandlern gespeiste.Dreh- oder Wechselstrommotoren, im folgenden kurz Drehstrommotoren, insbesondere auf eine Regelanordnung, mit der der Drehstrommotor auch dann mit hoher Drehzahl betrieben werden kann, wenn die obere Frequenz der Ausgangs des Frequenzwandlers auf einen niedrigen Wert eingestellt ist.

Bekanntermaßen können aus einem aus Thyristoren aufgebauten Frequenzwandler gespeiste Drehstrommotoren mit variabler Drehzahl betrieben werden. Dabei ist kein Kommutator notwendig, so daß die Wartung erleichtert wird. Diese Art von Motoren wird häufig als "kommutatorloser Motor" bezeichnet.

Es ist ferner bekannt, dass die Drehzahl solcher kommutatorloser Motoren von der Ausgangsfrequenz des Frequenzvandlers nach folgender Gleichung abhängig istr

worin: η : Drehzahl des Motors

f : Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers, und

ρ : Polpaarzahl des Motors

Anderseits ist die obere Grenze der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers begrenzt. Die obere Grenzfrequenz ist verhältnismäßig niedrig, wenn die Kommutierung der den Frequenzwandler bildenden Thyristoren unter Verwendung einer Wechselstromquelle erfolgt. So liegt beispielsweise bei einem zur Regelung des Zündwinkels der Thyristoren zur Erzeugung einer sinusförmigen Spannung mit variabler Frequenz aus dem netzgespeisten Umrichter die obere Grenzfrequenz in der Größenordnung von einem Drittel der V/echceIstromfrequenz. Die höchst-

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zulässige Drehzahl des Motors ist durch die obige Gleichung (1) beschränkt. Der Motor kann selbst dann nicht mit einer höheren als der höchstzulässigen Grenzdrehzahl betrieben werden, wenn die Last diese hohe Drehzahl erfordert.

In "Cyclo Converter Control of "the Doubly Fed Induction Motor" von Willis F. Long in " The Institute of Electrical and Electronics Engineers", Band IGA-7 Nr. 1 (1971), Seiten 95-100, wurde bereits eine Regelanordnung für Induktionstnotoren beschrieben, bei der die Primär-und Sekundärwicklung des Motor.*; miteinander in Reihe und in Gegenphase geschaltet sind und durch einen gemeinsamen Umrichter erregt werden. Hierbei wird eine Drehfrequenz erreicht, die zweimal höher ist als die Frequenz des Regelstroms. Der Induktionsmotor mit in Reihe geschalteten Wicklungen hat doch Eigenschaften, die in manchr-n Anwendungsfällen nachteilig sind.

Als Beispiel sei die Verwendung des kommutatorlosen Motors zum Antrieb eines Stahlwalzwerks betrachtet. In diesem Fall wird für den Antriebsmotor Nebenschlußraotorverhalten gefordert, weil das Verhalten des Reihenschlußmotors der Lastkennlinie nicht entspricht.

Weiter wird für den Schlupfring zur Verbindung der Primär- und der Sekundärwicklung miteinander eine große Leistung benötigt. Mit anderen Worten, die der Primär- und der Sekundärwicklung zuführte elektrische Leistung wird durch die Regelfrequenz bestimmt. Im Falle des in der genannten Druckschrift beschriebenen Induktionsmotors beträgt daher die der Sekundärwicklung zugeführte elektrische Leistung die Hälfte der Nennleistung des Motors. Bei steigender Leistung des Motors wird die Leistung des Schlupfringes entsprechend erhöht. Als obere Grenze der Schlupfringleistung v/ird daher aus wirtschaftlichen Gründen eine Leistung in der Größenordnung von 1000 kW betrachtet. Daher werden Motoren mit großer Leistung iffl allgemeinen als nicht ausftthrbar betrachtet.

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Die Erfindung liogt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile und Mängel des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine Regelanordnung für Drehstrommotoren geschaffen werden, bei der der Motor Nebenschlußverhalten haben und ein Schleifring bzw. Schleifringläufer mit verhältnismäßig geringer ; Leistung verwendet werden kann.

Nach einem Aspekt der Erfindung werden die Primär- und die Sekundärwicklung des Drehstrommotors in Gegenphase über je einen getrennt für beide Wicklungen vorgesehenen Frequenzwandler erregt . Die Frequenzen des Primär- und des Sekundärerregerstroms werden auf ein vorbestimmtes gegenseitiges Verhältnis angestellt.

Ferner ist ein Stellungsdetektor zur Erfassung der Stellung des Rotors des Drehstrommotors vorgesehen. Der Primärstrom wird proportional zu einem Strom-Bezugscignal in Abhängigkeit von der Abweichung des Drehzahl-Rückkopplungssignals von einem Drehzahl-Bezugssignal geregelt, während der Sekundärstrom auf einen konstanten Wert geregelt wird. Die Phasen des Primär- und des Sekundärstroms werden auf der Grundlage der Läuferstellung goregelt. Die Erregerfrequenzen der Primär- und der Sekundärwicklung v/erden auf ein bestimmtes Verhältnis zwischen einer bestimmten ganzen Zahl und einer Summe der Erregenfrequenzen gleich einer Winkelfrequenz des elektrischen Drehwinkels des Läufers eingestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das schematieche Schaltbild einer ersten AusfUhrungsfore der erfindungsgemäßen Motorregelanordnung, Fig.2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Motorregelanordnung der Fig.1,

Fig. 3a - 3c ein Diagramm bzw. schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Drehaomenttrzeugung bei ·1η·Β

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erfindungsgcrinir; geregelten Indi?li.t.ionspjot'jr, Fig. 4 ein Fig. 1 ähnliches Schaltbild einer ζ\·κ· itc-d Au;;Iü:-r-o)\-■■ form dor erfindungsgernäßim Motor.";-go!anordnung, Fig. 5 fein D.tanrainm zui· Erläuterung dor Arbeitsweise el or ScJ)C-J .t :::■ der Fig. A,

Fig.6a das Sol·.. ItMId einer Steniurt/iSsignal.-Verar'bci Uüj>;s-schaltung, die bui der er.'f.'.indun^iißcinSßca IiotorrOgGlanor^nunr; angewendet werden kann,

Fig. 6b ein Djί■ r_r.)ücn zn.r Εΐ·τ äuterung der Arbeitsweise der Sclialt.uiig der ilg, 6a,

Fig. 7 eine Fi_tt.1 fimilichc Darstellung einer dritten Aurifiihrur,:; form der crfinduvi^nomuiv-ri i-iotorrogelsriorörung, Fig. 8 das sehe":at l3cbe Schaltbild einer Frecuienzo.1n;;t.ellncliai.tvdie bei eier üotorrcr.u!anordnung dr-r Π.£. 7 vcr\;cir' ·ϊ: υντά^η huv,, Fiß. 9 ein Dia^^i-jüii y,u.r ]'^:>rlüutea-ung der ArLoJtf.v-c.; . der Scbalttmc dor Fi<?. 7.

Fig. 1 zeißt das ucliemetirciie Schaltbij d dos OeKamtauibauis ein. r erfiiidim^i.cc-nliö uii.i>oban't(;;i Reßeliinordntai^ für elektrische-Drehstrorandtorcn. In dei· i'olgeiiden Beschreibung dos in Fig. 1 gezeigten /iucfübrungsbeispic-ls int .αηρεηοΐκπΌη, ds.Π ale FrequeniTvandler ein lferiolitor verwendet wird, mit dea eine sinusförniige Spajiuun^; erzeugt verdeu kann. Es ktfnnon Jedoch ?mcl'< andere . Arten von Frcqucnj-Avuntllern verwendet. v.'erden.

Die Schaltung der Fig. 1 enthält einen an ein dreiphasiges Netz variabler Frequenz angoschlocsouen Umrichter 1 . Dar Umrichter 1 enthalt drei Paare von Thyristorbrücken U_p , O_n, Vp, V_n ixrd T?_p, % In Grätzi-ohaltung, Λ-iobei die Thyristoren der- einzelnen Thyristorpaare Jeweils antijjarallcl geschaltet wird. Fin Induktionsmotor 2 enthalt eii^e droipha.ci.ge Prljnarwicklimg U. - V. und W. (Stände^-ricklung) und eine dreiphasige Sckundan-zickivng U₂, V₂ und ¹W₂ (l.aufcrviiclfJunr;).. Ein Drehzahlgenorator 3 d.umt zur Erfassung der Istdrelizr-ihü. les Induktioncraotors 2 , während die Solldrehzahl von einem

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L^nalgencrator 4 vorgegeben v;ird. Die Ausgang: ;/:-±sn"ile dt·?.; Drtlizahl-Bozugsni/^.Mlgenfirfii.-ori.i 4 und dos Drehr.r,hl£onerators 3 werden einet.« Drchzahl-iLhrfnichunf.svörst-.'rkc-r oder Differenzverstärker 5 zugfcfv.ViVt, der die beiden brc^:h2ahlsign?,lo miteinander vor pie ich t und ein ver.'.-t-Ix^kI³K Si_t-.na 1 erzeugt, das di'* Abweichung des IsL-drehr.^:ihlr.:;..'"nal;: vca SolMriihzHhiciftnal wiedergibt. Kin StelJungsdetektor G erzeugt ein dreiphasiger S.inus signal, dessen Einzelsi gnalfi um 120° gcßOJio sind, und sv?ar entsprechend einsr vorbostiitnuten Drehv.^rink»ißtcl3.uiig dcir Vielle des Iivluktionsniotiirs 2. Der Stcllunsisdetcktor C kann aus am Läufer des Ividukti oneaotors befostigten Dauermagneten und drei diet;on gesonüberlio/iOnd am Stander befestigten Hallgeneratoren aufgebaut sein. BinC3 der 4usgangssignale des Stellungsdetektors 6 wird eihor Ilultiplizierstuf e 7 zußsführt und mit dem AuDgangssignal des Differenzverst^rkers 5, also der Regelabweichung multipliziert« Hj.erdur*eh entsteht ein sinusförmiger Bezugsstrom, der zur Regelung des Ausgrangsstroras der Phase U des ünirichters verwendet vird. Dor Ausgangöstrom der die Phase U bildenden Thyristoriichaltung (Up, U_n) des Umrichters 1 wird durch einen Sti-ombandlox¹ 8 erfasst, dessen Außgangüsignal zusan^en mit dem ütroa~BifZugs~ signal von der Multiplizieretufe 7 einem Ope.rationsvoriitärker zugeführt viird, in dem die beiden Signale miteinander verglichen werden. Dan Ausgsngssignal des Operations- odor Differenzverstärker 9r das die verstärkte Abweichung des Ausgangssignals des Stromv/andlers 8 gegenüber dem Stroia-Bezugssignal darstellt, wird einem autouatischen Impulsschieber 10 zugeführt, mit dem die ZUndphase oder der Zündwinkel der Thyristorschaltung, (Up^fUj^) geregelt wird. Ein Steuersignalgenerator 11 führt je nach der Richtung des Ausgangsstroms der Thyristoren U^. oder U_n^ diesen abvechselnd Steuersignale zu. In Fig. 1 ist nur die Steuerschaltung für die Thyristoren der Fhas?» U gezeigt. Die anderen Thyristorschaltungen der Phase V bzw. \I werden ähnlich geregelt. Die zugehörigen Schaltungen sind

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der besseren Übersichtlichkeit.halter in Fig. 1 nicht gcii.'i.ißt.

Ein zweiter Umrichter 12 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau vio der ernte Umrichtür 1; er führt der Sekundärwicklung U_? , V₂, W₂ einen dreiphasigen Strom wit variabler Frequenz zn. Ein SekiJnda^strorfl-Eezii£srJgnalgo:^"critor 13 bßötimi'it ά·:^;η durch die Selruridäirv/icklxm^cn U_{0 f} V-, bzw. V.V, flior.sevi.'len Sekundär strom. Eines des Aussongßfjif.-.nalc des Stellung.'Kk'tektorR 6 wird mittels einer Multiplisierst^fe mit den Atisgangßcigrml des Sokundarstro-ri-Bs^uc^ 13 Dult:!pliziert; ec entsteht ein sinutförmiger, signal zur Steuerung des AusgangaSignaIo der Phase U des Umrichtei'S 12. Das StrorabOiiußSBignal von der Kultiplizierstufe 14 und das Aungangssignal eines fJ-lrouwandlers 15 werden mittels eines Differcnzetrcmavor stärirers 16 miteinander vorglichen, der ein verstärktes Abvoichimfifi.sigu^l ensprochend der Abweichung des Ausgangssignals da:j Stromwandlers 15 gegenüber dem Strom-Bezugs signal erzeugt. Ein Mutowatif^chiür Impulsschieber 17 steuert die Ztindphssr oder dvn Zür."Jv:J.r};ol der Thyristoren Up₂* ^utjp ^^οε Umrichters 12 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal dos Differenzstromvorstärkers 16. Mittels eines Steuersignalgenerators 18 wird sehliesslieh ein Steuersignal zur Thyristorschaltung der Fhäfc*? U des Umrichters 12 geliefert.

In Fig. 1 ist die Steuerschaltung der vorstehend beschriebenen Anordnung der besseren ÜLeisichtlichkeit halber wieder nur für die Phase U des Umrichters 12 gezeigt. Die Phasen V, \i des Umrichters 12 haben selbstverständlich im wesentlichen die gleichen Regelschaltungen wie die Phase U. Eine detaillierte Boschreibung dieser Steuerschaltungen erübrigt sich daher.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Regelschaltung der F.ig.1 beschrieben.

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V»ic- crvi-biri;, besteht der Stellungßdetektor 6 nus an der Welle cIoü Induktioiir.iriotors ? befestigten Davu, ι Magneten und am .Otander befestigten HO.l^enoratoren, die die von den. D:iur-:-r;o.< ..m-ten crr.euctcn Magnetfelder erfassen und Sififvle erzeugen, die vor. der Feldstärke der Kagnotfelder abhäijg.ir; sinrl. Die I\ivier3;.-aßncten sind am Rotor so angeordnet, CrJ) uiv. Polo I! und f> einander anwechccln, und zwar iii oiiic-r Λώ^γ.}.;.1, die f-leich dor Pol2:ahl des Ind;iktionpüiolorc 2 ist. Die Ifell/veneratorcn eJnd an Ständer in Abiii-Llndcn von 120° bofoistif-t. Dor Stelluftccdetektor 6 erzeugt sowit oin 3-pbyfjigoii f-i.nuijJCörwigea Stelluugesifnal H^» H^, H..,_r äo^^f-n Phaiion in Abhängigkeit vom Dr€]?\7inkol der Wolle tlsfl Tndulctionsjsotore 2 eine gleiche und konatantc Anplitude habon. Diesoü Stellungasi^nal kenn reaihenntinch folgendermaßen aurrodrückt werden:

H₀ ~ Gin U_üt +5-) ...(2)

Hy - oi.n (^_Ht + cp - 120°) ...(3)

= c5n (uijjt + J + 120°) ...(A)

worin λ·τ, ruf.' VJinke3.."Trctnicn2 des StelltmgGsignals und ψ öio An?«nt;iJplJape des Signals zuai Zeitpunkt t = 0 sind. Da die Amplituden der obißen Signals konstant sind, er übrigt sich eine nKbere lleacbrcibung derselben.

Die Multiplizierstufe 7 multipliziert das Ausgangssignal Hy des Stellvjr)gsdet<.-:ktoro 6 mit dem in Xolgewleii als Stroa-Besußssj.ßaal Ip hoseichneten Aiisgangssignal des Differcnsvcrrxörl: :-ira 5 und gibt ein Ausgangsslgnal ab, das gloicliphaciß mit dem Stellungöf.ignal H-. und dessen Aiaplitude proportional zum Axisgangsüignal des Differenzverstärkern 5 ist. Die see Signal itird mit Hilfe des DifierenzctroBverstärkcrs 9 ßit dem Ausgangssignal des Stroanrandlers 8 verglich-· η. Da;; ti ich ergebende Abweichungscignal wird

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dem automatischen Impulsfjchiebcu' 10 zugeführt. Der cutomatiecho Impulaschieber 10 spricht seinerseits auf das Abweichungssignal an und regelt die Zündphace oder den ZUndvsinfcel der Thyristorsehaltung Up₁, U^₁ und führt den Thyristoren U_p1 oder U_f,.j über den Stouersirn'ilgeneretor 11 das Steuersignal zu. Auf diese Weise arbeiten die Schaltungen β Mj? 11 ::u^c!air:ium und regeln dje Zündung der Thyrintorfichaltuiig U_pi, Uj^ . Da din Zlhidro(iellung in ähnlicher Weine geschieht wie bei der bekannten statischen Leenerdanordnung, mit der der Strom in beiden Richtungen geregelt v.'ird, erübrigt sich eine nähere Beschreibung der ZUn.dregelling. Jedenfalls wird der Prinürstrovi Iy₁ auf einen l.^rert geregelt, der proportional i»t den Strora-Eezugssignal Ip., also dein Ausgangftnignal des Differenzverstärkers 5. l>3r PriishrHtroM Iy₁ wird fornnr so geroßolt, daß er mit dom Stollungssigna] Hy Jn Pbc.fiC liegt.

Die gleichen Rogelvorgängo laufen für die anderen Thyristo ·- paare V_pi, V_H1 und V^p₁, VAj₁ ab. Die Primärst^-öir:.» i_y^ unü 1_W1 der Pl» aß on V bzw. W verdcn in ähnlicher Weise wie der Priißärßtrom i„, für die Phase U geregelt, wobei ©13erdJiif:G die Strörae i_v1 und J_W1 in Phase mit dom Stellungssignal IJ,- bzw. H_w liegen.

Die PrinSratröme der Phnnen U, V und W können οD so durch folgende Gleichungen dargestellt werden:

^J U1 - ¹InI ^sin ("H* ⁺ Γ ⁾

V1 ⁼ m1 ⁿ '^ωΐρ ⁺ ¥ " '

i_w1 = I_m1 sin (w_Ht +5» + 120°) ...(7)

worin I₁ die Amplitude d<?ii den Signal Ip₁ proportioüfilon Ständer- oder Priraärstro':·■■% ist.

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- Vi -

Die Multiplizierstufe 14' dient zur Multiplikation des Ausgangasignals des Stellungsdetektors 6, des Stellungssignals H^, mit dem Ausgangssignal des Sekundärstroia-Bezugesigna!generators 13, das im folgenden auch als Strom-Bezugssignal Ip₂ bezeichnet wird. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 14 ist sinusförmig; en liegt in Phase mit dera Stellungscignal H^ und seino Amplitude ist proportional zu der des Strom-Bezugssignals Ipo· Das Auogangssignal der Multiplizierntufe 14 wird mittels des Differenzstromverstärkers 16 mit dem Ausgangssignal des Stromwandler 15 verglichen. Da3 sich ergebende Abwaichungasignal wird dem automatischen Impulsschieber 17 zugeführt. Dieser spricht auf das Abweichungssignal an und regelt die Zündphase oder den Zündwinkel des Thyristor paare Q Up₂, U_N9 und führt das Steuersignal den Thyristoren Up₂ oder U^₂ über den Steuersignalgenerator 18 zu. Die Teile 13 bis 18 regeln also zusammen die Thyristorschaltung Up2» υ«? ^önnli^ch ^w^© kei der Regelung der Thyristorschaltung Up₁, U_N1. Somit wird also der Sekundärstrom Iy₂ so geregelt, daß er proportional zu dem Strom-Bezugssignal Ipp und in Phase zum Stellungssignal ist. Die Thyristorschaltungen Vp₂, V_N2 und Wp₂, W_N2 werden in ähnlicher V/eise geregelt, so daß die Sekundärntrßme iy₂ und i_W2 ähnlich wie der Primärstrom iy₂ geregelt werden, mit der Ausnahme, daß die Sekundärströme Iy₂ und i_W2 gleichphasig mit den Stollungssignalen Hy bzw. H^ sind.

Hinsichtlich der oben beschriebenen Regelung der Sekundärströme sei erwähnt, daß die Stellungssignale Hy, Hy und H„ die der jeweils für die Phase U, V oder W vorgesehenen Multiplizierstufe 14 zugeführt werden, in Gegenphase zu den jeweiligen Multiplizierstufen 14 zugeführten Stellungs signalen Hy, Hy und H^ liegen, so daß die Sekundärströme iy₂, Iy₂ und i_w2 gleichphasig mit den Primärströroen i«-»» Iy₁ bzw. Iy₁ liegen. Die Sekundär- oder Ankerströme iy₂,

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^ll-^;'^nnen somit durch folgende Gleichungen wiedergegeben werden:

i_U2 = 1^₂ sin (iu_Ht + f + 120°) ...(8)

i_V2 = I_m2 sin (u)_Ht + f - 120°) ...(9)

i_w2 = I_m2 sin (uujjt +<f ) ..(10)

worin I_m2 ^d*^e Amplitude de3 zum Signal Ip₂ proportionalen Sekundür- oder Läuferstroms ist.

Die durch die Primär- oder Stßnderv.'icl:lung und die Sekundär- oder Läufüi-v/icklung dea Incl\»ktiofuujot.or3 2 fließenden Primär- und Sekundärströrae erzeugen öin Drehmoment, durch das der Läufer angetrieben wird. Dies v.'.Lrd nun anhand der Fig. 2 beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen der aignetoinotoriachen Kraft F₁ der Primärwicklung und der D!Qgnßt.onotorlar.hen Kr^ft Fp der Sekundän-ricklung dea Induktionpnotora 2. Dd die Primär- und die Sekundärwicklung durch einen sinusförmigen dreiphaeigen Drehstroin errc-gt. werclon, erzeugen die magnetomotorlachen Kröfte F₁ und F₂ kreisförmige Magnetfelder, die mit gleichen Drehzahlen umlaufen.

Es sei angenommen, daß zum Anfangisz&itpunkt T₀ die iragnetomotorische Kraft F₁ sich bei O₁ und F₂ büi O₂ bofinde. Der Läufer beginnt sich dann unter dem Einfluß dos Drehmoments, das durch die elektromagnetische Kraft aufgrund F₁ und F₂ erzeugt wird, im Uhrzeigersinn zu drth'-ri, Kaeh Ablauf von t Sekunden hat sich die magnf>tou:otoriucho Kraft F₁ um cinon elektrischem Winkel entsprechend -..^t fortbewegt, während sich der Läufer um einen Elektrischen Uhikyi. uu t gedroht hat, worin ω eine V/ink&lfrequenz iat (i^vi£. 2).

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Da difc Sekurr ^rwicklung in der Gegenphase errogt wird, hat sich F₂ um den elektrischem Winkel (^t - Wjjt) gedroht. Die WinkeIfroquenz ui^ sei auf die Half to von ω eingestellt. Bei einer 4-poligen Maschine kann diese Einstellung durch Verwendung des Stellungodetektors erreicht verrten, der je Umdrehung des k-poligen Induktionsmotors einen Signalr.yklus erzeugt. Ist der Induktionsmotor 2 eine 2-polige Maschine, so kenn ein Stellung3detektor verwendet vorden, der Je Und rohling der Maschine einen halben Signallyk3us erzeugt. In diesem Fall wird der St.c3Lungsdetek.tor mit einer Anzahl von Magnetpolen entsprechend der Hälfte der Polzahl des Induktionsnotors auscsfuhrt. Alternativ kann zur Verbindung des Hotors mit der;. Stcllungtföetektor ein Getriebe oder ein Rieifsentrinb mit ein&ni f,anr^fihligen UntorsetEungsverhUltniü

Wc im die IJimx-lfrequc-nzen m^ tmd uJ_r in der oben beschriebenen Weise eingontellt werden, ergibt sich für die magnetopotoriijcho Kraft Fp folgende Verstellung:

UU t - lUj^t " lüjjt ...(1O)

da i»_H = 1/2 ω .

Auf öiece Meivn bleibt auch noch AbIwf von t Sekunden die Rianenhorsichung zwischen den magnetomotorischen KrUlkcn F. und F„ die gleiche wie beim Startzeitpunkt t - O, itjIt öem Ergebnis, daß der Lä\ifer unter dom Einfluß d&c durch die elektromagnetische Kraft erzeugten Drehmoment« weitorlauft.

Es sei nun die Beziehung zwischen den Ausgar.gs-Winkel-.eii &„ der Umrichter 1 und 12 und der Winkelgo-

ii f.iroit γ-betrachtet. Die Umdrehi«igisgenchv:indigkeit

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wild gleich uijj/p, wenn die Primär- und die fir wicklung phasengleich erregt werden. Bei Em zxmg in Gegenphase wird die Umdrt-hungßgescbwindigkoit gleich 2 uujj/p, weil u) = 2 ω». Das bedeutet, daß dio Drehzahl des Induktionsrcotors verblieben mit einer bisher bekannten Anordnung um daß Zweifache erhöht werden kann, und zvar auch dnnn, wenn die obere Gronze <U-r Aus^angsfrequcnz des Frequenzwandler oder Uiarichtorc die gleiche bleibt.

Das vom Motor erzeugte Drehiaoment kann r-iathoRstisch folgendermaßen ausgedrückt werden:

τ=- ρ (3/2)² M I_m1 l_m2 · sin (2 y>- θ + 120°) ...(H)

worin pj Anzahl der Polpaars,

M: Maximalv/ort der Ccgeninduktivität zwiechen Primär- und S

θ: elektriFchor Winkel zwiscbon den Plia.^on U^ \md U« der Primär- und Sekundärwicklung zura Zeitpunkt t = 0.

Gemäß Gleichung (1) ist daß Drehmoment τ abhängig von den Amplituden I_m1 und I₀₂ dee Primär- und des SekundärstroKs und von einem Winkel (2f - θ). Der Winkel (2y> - Θ) kann willkürlich gewählt v/erden, und zv/ar durch Kin.« te llung der Phase des Ausgangssignals des Detektors 6. let beispielsweise das Koppelverhältnis zwischen Stellungsdetektor 6 und Motor 2 so eingestellt, daß das nal Hy des Stellungsdetektors bei 2 ψ - θ = 150°, d.h. θ = 30° einen Maximalwert anninunmt, so wird das Drehmoment ebenfalls maximal und knnn durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

τ =p (3/2)²I_o1I_m2M ...(12)

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Der Sekundärstrom Iwp kann in diesem Zusammenhang auf einen konstanten Wert eingestellt werden, der durch den Sekundärstrom-Bezugssignalgenerator 13 bestimmt wird. Das Drehmoment wird schließlich proportional dem Prinärstrom I₁, wodurch Nebenschlußverhalten erzielt wird.

Im folgenden sei kurz das Prinzip der Drehmomenterzeugung erläutert.

Fig. 3a zeigt den Verlauf der Primärströme Iy₁, iy«. und i_w1. Der Primärstrom wird, wie beschrieben, so geregelt, daß er proportional ist dem Stellungssignal am Ausgang des Stellungsdetektors 6 und einen dreiphasig sinusförmigen Verlauf hat (Fig. 3a).

Fig. 3b zeigt die Beziehung zwischen der Primärwicklung (Ständerwicklung) und der Sekundärwicklung (Liiuferwicklung) des Iiiduktionamotors 2 zum Zeitpunkt t = t₁ bei θ = 30°. Wird die Einstellung so gewählt, daß 2γ- θ = 150°, so wird der Phasenwinkel γ des Primärstroms zum Zeitpunkt t₁ gleich 90°. Die 3-phasigen Primäratröme Iy₁, Iy₁ und 1_W1 zum Zeitpunkt t₁ sind durch die vertikalen Kaßpfeile dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ steht die magnetomotorische Kraft F₁ der Primärwicklung in der durch einen weißen Pfeil X in Fig. 3b angedeuteten Richtung, während die magnetomotori3Che Kraft Fp der Sekundärwicklung in Richtung des schwarzen Pfeils Y verläuft. Wegen der zueinander senkrechten Ausrichtung der magnetomotorischen Kräfte F und Fp wird ein Drohmoment erzeugt, das in Richtung uu umläuft.

Zu einem folgenden Zeitpunkt t^, zu dem θ gleich 90° wird, wird f gleich 120°, wobei die beiden magnetomotorischen Kräfte F₁ und Fp senkrecht aufeinander stehen , wie durch dlo Pfeile angedeutet, so daß ein Drehmoment erzeugt wird.

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In der obigen Erläuterung v/urde die Erzeugung dos Drehmoments zu zwei Zeitpunkten untersucht. Die gleichen Bedingungen gelten £Ur jeden beliebigen Zeitpunkt. Bei der vorstehond erläuborten Regelung kann die Drehzahl des Induktionsmotors 2 auf einen Wert geregelt v/erden, der mit dom Drehzahl-Bszugssignal kompatibel ist, da der Primäratrom I * vom Differenzverstärker 5 entsprechend dem Strom-Bezugcsignal geregelt v/ird. Da, wie sich aua Gleichung (12) ergibt, der Motor Ifcbonschraißverhaltcn hat, kann er vorteilhafterweise zum Antrieb einet* Stahlwalzwerks verwendet werden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Drehzahl das Motors gegenüber den bisher bekannten Regelanordnungen um das Zweifache erhöht werden, und zwar auch denn, wenn die obere Grenze der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandler die gleiche bleibt. Darüberhinaus kann der Induktionsmotor stabil betrieben v/erden, ohne daß er gestört oder sein Arbeitspunkt verlagert würde, woil Primär- und Sekundärstrom durch das Ausgangssignal des gemeinsamen Stollungadetoktors geregelt werden.

Bei der vorstehenden Boschreibung wurde angononrncn, daß die Erregerfrequenz der Primär- und der Sekundärwicklung gleich ist. Die beiden Wicklungen können jedoch auch mit unterschiedlichen Frequenzen erregt v/erden. In nllgou-einon kann dabei das gleiche Verhalten erzielt werden, vorausgesetzt, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:

""1 ^{+ m}2 ~ ^wr ... (13)

worin ω,. Winkelfrequenz des Priniärstroms, ω« Winkelfrequenz des Sekunda rs troraö und ω Uradrehungsfrcquenz des elektrischen V,^rin!:olG.

Yferiri £50 fjorcgelt wird, daß zusiitzli r.'i ^u der };'\'llr<^.mg der Gleichung (13) ^₁ ^> ujp» ^so kann die der Sekundä oder· Läufei^wicklung zuzuführende elektrische Leistung

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- ιυ₉ vermindert werden. Für einnn Motor

ig wird natürlich die der Sekundärwicklung o elektrische Energie erhöht. Dabei besteht ei:)o :3chv;-ior.i£kcit darin, daß die Leistung dc«3 Schlüpfriges entsprechend erhöht und die Abmessungen des Elektromotors entsprechend vergrößert werden nüssen. Um diesen Nachteilen zu entgehen, ergibt sich häufig die Notwendigkeit für Einrichtungen, iait denen eine Verringerung der der fiekuodhrwiclvlung zugexUhrten elektrischen Leistung möglich ist.

In Hinblick hierauf wird anhand Fig. 4 eine Ausfübrungsfoin flor erfindungsgemäßen Anordjiung erläutert, bei der die Rt?£el\mg derart erfolgt, daß ω^ = 2/3 ω und u>_o =s

ι r &

1/3 iM_r.

In Fip. 4 cind gleiche odor älmllche Teile mit den gleichen F^zugci.eichen bezeichnet wie in Fig. 1. Eine nochmalige- Beschreibung dieser Teile exHibrigt sich daher, mit Aufnahme eines fJtellungsdetektors 6A, der bei dieser Auofiihrungcform sinucförmige Stellungf?signale Hy, Hy und erzeugt, deren WinkeIfrcquenz gleich einem Drittel

(1/3) der V/in!:elirequenz ui des umlaufenden elektrischen Winkels ist, und der zusätzlich 3-phaßige Stellungssignale erzeugt, die gegenüber den Stellungssignalen Hy, Hy und II_W vm 90° voratiseilen. Eine Hultiplizierstufe 19 verarbeitet die Signale vom Stellungsdetektor 6A in der im folgenden beschriebenen Weise. Für die Phasen V und U sind die gleichen, der besseren Klarheit halber nicht gezeigten Schratungsanordnungen vorgesehen.

Geraäß Fig. 4 erzeugt der Stellungsdetektor 6A zwei Gruppen von sinusförmigen 3-phasigen Signalen Hy, Hy, Hy und und Hy¹ nach folgenden Gleichungen:

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lly = ßin (ujpjt + σ ) (1/;)

H_v = «in (iu_Ht + φ - 120°) ...(15)

H₁₇ = sin (uijjt + (.'.· +120°) ...(16)

U₁J¹=* co.': (u>_Ht + <;.·■) ...(17)

H_v·= cor. (uJ_Ht + J - 120°) ...(18)

H_Vf'= eof; (lUjjt + i/;+ 120°) ...(19) darin ist w^ = 1/3 ω .

Die Multiplisierstufe 19 multipliziert die Signale Hy und lly ' Eiiteinnnozr; ihr Av.Gßn.ngr>f:irns.l entspricht eier

Jy = Hy · Hy¹ · α π in (2 u^t + 2 γ) ...(2O)

Für die Signal.; Ii_v, I?_y' und Hy, Ify· werden folgende
Kultij-'likßtioii'.n aur^eführt:

J_v = M_v · H_v' · α r An (2 u>_Ht 4 2y>- 120°) (21) J_w = II_tf · U_w' · α sin (2 ^t + 2 c;+ 120°) (2Σ?)

Daa öifinal Jy wird mit dom Aungen^saißnal dos
Verstärkers mittels der lailtipliziorstufo 7 nult
die ein Ströme j £-mal orzou^t. Dor Pi'iraUrsti.-oM rf ;s I'otors 2 v/irr» wie bei dem Aue:Ci.)hrrmgsl>oicpicl der Fip. 1 prcportion-il »\i die aero 3t rom geregelt, Die Pj im^^atrc! f> .1». iy,- und i.,_;^ jedcir PJ)PrC können somit durch folgende
Gleichungen 'wiedergegeben vierden:

¹VI ^{β J}m1 ^{nin (? 111}H* ^{+ 2}5^:i) ...(^3)

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BAD ORIGINAL

i_v1 = }_ju1 sin (2 u»_Ht + ψ - 120°) ...(2A)

¹WI ^{= 1}HH ^{ain (2} "H* * f* ¹²⁰°^ -'(2S)

Der Sekundärstrom wird entsprechend des sieh aus der Multiplikation des Stellungseignale Hy mit dem Ausgangssignal Ip₂ des Sekundärstrom^Beaugsaignalgenerators 13 ergebenden Stromsignal mit!Hilfe der Multiplizierstufe 14 geregelt, ähnlloh wie btl der AusfUhrungsfora) dtr Fig. 1 bis 3. Demzufolge UM·* 41 e Sekundärstra» i_V2 und i_V2 für .jede Fha··*»*!» die Oleiohungen (8), (9) bzw. (10) wiedergegeben werden.

Fig. 5 zeigt die T>i<Üip^it «wischen der mefnetomotoriechen Kraft F₁ der rrimärwioklung und der «agnet©motori schen Kraft F₂ ^der itkuodllrWieklunf, dl· duroh dia Erregung erzeugt werden.

Da Primär- und Sekundärwicklung durch den 3-phasigen sinusförmigen Strom erregt werden, erzeugen die magnetomotorischen Kräfte F₁ und F₂ kreisförmige Magnetfelder, die wie bei dem vorhergehenden Ausfuhrungebeispiel mit einander gleichen Drehzahlen umlaufen. Zum Zeitpunkt t = 0 liege die magnetomotorische Kraft F₁ in der Stellung O₁ und die magnetomotorische Kraft F₂ in der Stellung O₂. Unter diesen Bedingungen dreht sich der Läufer (Sekundärwicklung) unter dem llnfluß des Drehmoments, das durch die elektromagnetischen Kräfte infolge der magnetomotorischen Kräfte F₁ und F₂ erzeugt wird, im Uhrzeigersinn. Nach t Sekunden hat sich die magnetomotorische Kraft F₁ um einen elektrischen Winkel 2 u>_Ht weitergedreht (Flg. 5). Der Läufer hat sieh ebenfalls um einen elektrischen Winkel von 2 uijjt gedreht. Die magnetometerisctie Kraft F₂ hat sich um (ujt - tvgt) Weiterbewegt, tla die Sekundärwicklung in Gegenphase zur Primärwicklung erregt wird. In diesem Zusammenhang «ei daran erinnert, daß die Winkelfroquenz

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BAD OftlGINAJL

ujjt auf ein Drittel (i/3) von ω eingestellt int. Der elektrische Winkel, um den sich die magnetomotorisch· Kraft Fp weitergedreht hat, kann oomit folgendermaßen wiedergegeben werden:

ω t - lUjjt = 2 uüjjt ...(26)

Die Beziehung zwischen den wagnetomotorirchen Kräften F^ und F₂ bleibt alao die gleich·'wie sun Zeitpunkt t_Q. Der Läufer dreht sich unter dec Einfluß deo durch die elektromagnetischen Kröft# erzeugten Drehmoments weiter,

Ein· Untersuchung der Beziehung zv/iachen der Winkelfrequenz U). des Primär-Erregerst.romH xind der Winkeldrehzahl u»_r/p zeigt, daß die Winkel-Drehj-.ahl mit 1,5 w-,/ρ angegeben werden kann. Mit cnafcren Worten, boi dor Regelanordnung der Fig. h kam: die Drehzahl des Motors gegenüber der bekannten RegalavOrdnung um C.&z 1,5-fache erhöht werden, und zwar auch dann, wenn äi.o obcic Gronze der Auogangsfreqiwnz des Frequenzwaudiei·«! die gloichw bleibt.

Das unter der oben beechriebenen Becliiiguüg im Motor erzeugt· Drehmoment τ kann durch folgenden Ausdruck wiedergegeben werden: |

τ - - P (3/2)² M I_B1 I₀₂ - sin (3 f - β * 120°) ...(27)

Wird daher der Stellungsdetektor 6 so eingestellt, daß

(3 φ - ö) gleich 150° wird, so kann, wie sich aus Gleichung

(12) ergibt, «in maximales Drehmoment erzeugt werden.

Mit der Regelanordnung der Fig. h kann der Motor 2 also im wesentlichen in gleicher Weise wie mit der Regelanordnung der Fig. 1 gez'«/*ölf- werden.

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In ά^m fjoioi* ? virrl dc der J.Yin&i'-- ιΐ:;·' del' i.\:!v'.;.^::Oaiv.».-:' ·;-.; zugeführtυ eO.oktr.'iw;}:?·.· I .ei 3 tr.'-■·.» nfO.l·::! v-::;r;-t'^: c'Udi in <..:'.:." raeclia'jir»c5i(? /lungVingrliastung iir^-cwaiü'r.lt. In dir,, ti Zur .-nenhang επί. crv^hnt, daß dos Verhältnis zwieohi η don l;j:·- gangsücißt-uijgen dor Prirc?\r- und der fifciiumiarwic.OJ.ung proportional ist zta (iciTi Verhältii;.': £Y»'i.£Sch?n don Frf-q-iirci«?.:'! i«^ imc*. ω (I ?::· riiopon \iiokl\m^::ri !'ti^ci^-rtcn Err·.-,'errti'ö; :τ. Im Folie ucr /iu&fiibrimgßforrii der Fig. /< v/erdcn r-.vei Drittol dor ^ecymtcPv Mot<»rlr»j.ytung dor Pi'iiaUi'\,^r:icMutig uvid eJn Drittel dc.r ίί? ]cu^vxr3;.ii-vrjckl^ing :iu^oflHirt» Dan bedeutet, daß die tcJoraduro Einlange lei stung verringort vcrdon korn, ao CzR auch die LaiKtung des Sclilupi'rin^os, über den der Stx'oia dor SokiuKirhivicMung zugeführt wird, verringert werden kann.

Bei der anband der F.1g. U und 5 fceechricliGnen Pon<^?3

JT v.'urdt.· C3\".::u.o:i;ü>r;rj, daß de:·.· ^tollu^^tiOctektor- ί^:Λ Stc?..-n^r-rji^nMr· IL., )L·. \mo H,., wv.O. zuaHtrJ.;i'-ne Stc-llVi^-.'jsi^- n&lc IJ,j^f, Dy¹ und Ut-' erzeugt, riic gegenüber den orüterun Sigralen um 90° i>haf,:;i:vorüchobtin ti.irjt', Vii.o Stollungs.'jicnnlc I^i)'» I- >' und Ii,,„' können jodooh bei Verwendung fcincr Opc:rai:Jon;.: ohalliii.·^ λ veh in einfacher Wc.'lr.o gewonnen worden.

Ein jlajcpioi einer aoTchon Operationsschitltung 5v,t in Fig. 6a gor...-;-igt. Die.· Schaltung enthält Subtraktionsstufen 31, 32 r,iid 33 rr.'.i· Er2,r-\jgung von Differonscn zv.'icclien den Signalen Iiy, U₁, und Hy, v/ie in dera Vektordiagramm der Fig. 6b in £CKi-.ric}v.lten Linien gezeigt. Die Ausgangr.signale der S\^l'tr:i:tif^)-.jiufcn 31, 32 und 33 siud nichtn andnres als di^ i-XTätzT-'chfn Stollnngseißnale H₁,¹, Hy' und Hy¹, wie sie i.a'vch o.tc· G'l(;i(;hui:.£;en (17), (1ö) bzw. (19) angegeben wei-flc·!, Vfcjv-· din Operationsßcbrtltung der Fig. 6a vorwendet wirrl, k'inn r.:v i-iteJluTigfidetcktor 6Λ der Fjg. 4 durch einen Stcllungjso;. .,f.'ktor iüit vereini'iKhte;n Auibr.u cr«6t*:t werden, der nvr d.ic 3-p]Tifiiron Signale H^, H„ und H,, erzeugt.

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BAD ORIGINAL

Bei der in Fig. 4 gezeigten K(._belö.rn rdnung x:wdr>n die Frequenzen des Eriiaär- und cloo iickuTjaarorrcgeitfitx-ciiii so geregelt., daß ßio proportional zur- Drehzahl dos Mo tors 2 sind. Wenn cbe-r dio Βοόίη^τωρ; «ίίη* Gleichung (15) und die Bedingung w- > ^o C'-'^ü^"*"· cii;d, kann <Ue Motor- drehzahl in beliebiger f.ndercr Ifeii/ft f^?r-e

Fig. 7 zei^t eine dritte Au5/-:rührung.:.j:orr; der orfinoungsgemäßen Regelanor&muic bei der die Frequenz ros ßeliuudiirerrcgurstrons mitt.clü cirr.-'· Outij i?r'^c.-rrj gürr-^-olt Vf.iicl. In Fig. 7 si lid gleiche tm.d ähnliche Teile vie ir, Fig. 4 mit den gleichen Es?.ug.v2,eichon bezeichnet; eine nähere Beschreibung dieser Teile erübrigt sieli cUüisr. Ein Stellungßdetektor 6E erzeugt sinuifförraigis Signale mit der Frequenz des umlaufenden olektrlnchen i'jnlreli'. Ein Oazillator 20 erzeugt 3-phacigc fiinurfiiroif-e Signale. Ferner ist eine Vektor-Operationoschaltung 21 ?.ur Urzeugung von Signalen vorgeseJien, dors-η Froq-aenzc-)^. oovreilr· den Differenzen zv/ischcm den Aurgani'S!?.jß?;.alen Coc- Stellungsdetektors 6D und des Oezillatorp 20 entsprachen. Im Betrieb erzeugt de?r Oszillator 20 z\-:ai Gruppen von 3-phasigen ßinusförwigen Signalen Sy, ,%., S„ und Sy¹, , Sv._r ^! nach folgenden Gleiolniiigen:

Sy = sin (iu_Bt + 6) ...(28)

S_v = sin («igt + 6 - 120°) ...(29)

S_w = sin (α- t + 6 + 120°) ...(30)

Sy¹= CO3 (w t +6) ...(31)

S. '= cos (οι t + 6 - 120°) ...(32)

V S

S_w·= cos (tt»_at + 6 + 120°) ...(33)

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v/ογλτι ι-¹,. V7iiiV.olircout?n;.', C^r Schv/iu^ung und 6 /aifangsphase de: t'.;;4?J.s F_a isrra Zextpi^kt t = 0.

Dar Stellung^ticlektor 6i> cvj'.ougt -z\:ei Gruppen von 3-ph·--

Uy = sin (u>_rt + <; ) ...(34)

IJy = sin (*_rt + ψ - 120°) ...(35)

H_w = sin (u._rt + f + 120°) ...(36)

Hy'= cog (uyb + γ) ...(37)

Hy¹= cos (u»_rt + f - 120°) ...(38)

Hy¹« cor, (u._rt + f-v 120°) ...(39)

worin υ.· V.^ri5il: el frequenz cl.os umlaufenden elektr.i ochen VTinkela, ;-.· Aiifr.n/ji-jpbase zur Zelt t = 0.

Diο Vektor~Oii&ratior>.ßßchnltung ?Λ fuhrt eine Operationsfuiiktioxi an dsn Eingangssignalsn Hy, Hy', Sy und Sy ^f aus. G^näß Fi^. 8 besteht die Vektor-Opcrabionsschaltuiig aue l-iultiplizicriitufen 34 und 35, die das Signal Hy nit dem Signal Sy¹ bzw. dor. Signal Hy¹ mit dum Signal Sy¹ multipliziert sov.'ie einer Subtr&ktionsatufe 36 zur Bestimmung der Diiferenr. zv/ifcchen den Ausgangsaignalen der MultipliziftratiiiTin 34 und 35. Die Subtraktioiiaatufe 36 erzeugt das /ius£;G.ngs«i£nal Jy. Für die Phasen V und W sind ähnliche Vcktor-Opcration-icchaltxingen vorgesehen.

Die Aucgangoüignale Jy, Jy und J^ der Vektor-Operationscchalt.im/>on 21 für die jevreiligen Phasen können folgendernraßtn nu/sgodrückt v/erdcn:

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BAD ORIGINAL

⁰U - ¹¹U ^WU ¹¹U °U

α gin !('.υ., - ui )t + φ' -

α sit! ;(ω - Ot + o> « 6 -

X' <J /

u. Gin ^ii· - Ui₁₁)I + ψ - h ■:■

Die !fräsen der Priin^r:?trün:o v;e/c·?:-» la cüi;;.licL:;r Vciwö \;io boi den voraur>^:fhonrten Au;>i'ührv',..'(-;!;.boiap:;.c Ik>.a öut-rj* die Signale .Ty, Jy und J^ ^iTi?gelt. Die Pi-ir^rJrr-tvfee ^!'/--obfrn üich dnnn aus folgordr-n Gloicluro.^sn:

IH "

" ^T

ui1

^flin

(uu - uj )t + Q- -64 120°

Die S(?kundär.';trüin.e weiden fiO ßcnzu Con Aur^r.ngEnifrnalcn dou; OijÄ.r geben nich aus folgenden dni; üie proportioual 20 sind. Sie- er

_U2 «

₂ · sin (uu_ßt + δ + 1?0°)

i_v2 « I_n2 * ain (u»_Bt + δ - 120°)

^clu

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BAD ORIGINAL

Fj^. 9 £.i-if;t ι; ic- gcf;t:.c:r."?i.tif;e Abhängigkeit zwischen der magnetoraotcriachen Krcft F₁ der Primärwicklung und der mr.piotoDctor.Ii.chen Kraft Fp der E'eJiundlirvicklung boi der ng- de' Fig. 7. L^ P'-i a n ^c. π Garnen, daß sich die

Rt;-'..i."ts F₁ Ui-r} l·' in do·' ivtolliuvr O₁ bzv. Op befinden. Nach Ablauf von t Söh'vr.aen hat κ ich die r;"gnc-toniotcrische Kraft F₁ \\v «^:·"ΐ? elektrischen \Vi>il;cl (i«_ - tu_)t ueiterbe-

I Γ 5

ve^t (Fig. 9). Der Läufer hat r>.\cb um den elektrischen Winkel ta t. voitcrbov'ißt. Die Kvaft Fp hat sich um

(¹^ - ¹¹¹OH vcitciLGve^t, ν,-eil die Sekundilrv/ickluiig in rs

Ge/,'cnphase erregt vird. Die· Pbakonbesiehung zwischen den Kräften F₁ untl. F₀ bleibt also die gleiche wie zum Zeitpunkt t == O υτΛ es vird dousrnd ein Di'ehtioLv^nt erzeugt.

Eine Untersuchung der Beziehung zwischen der Frequenz U) des Priniarerregerstroma und der Winkelgeschwindigkeit ω /p zeigt, doß die Winke!geschwindigkeit bei dieser Ausführungßform durch (u>. + *u )/p ausgedrückt werden kann.

Ί S

Kit anderen Weiten, auch wenn die obere Grenze der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandler.", die gleiche bioibt, kann die Drehzahl des Motors 2 verglichen mit der bekannten Regelanordnung um ω erhöht werden.

Da die primäre und die sekundäre Eingangfileistung proportional zu UJ₁ bzw. Uj^ sind, muß \u no gewählt werden, daß ein möglichst wirtschaftlicher Betrieb erreicht wird. Die Winkel.frequcnz ω kann zwar auf einem konstanten Wert gehalten werden; ebenso kann aber ui auch in Abhängigkeit von der Motordrehsahl geändert werden, indem ein Oszillator 20 verwendet wird, dessen Ausgangsfrequenz in Abhängigkeit vom Eingangssignal veränderlich ist. Wird die V.'inkelfrequenz w„ in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert, so kann das Verhältnis zwischen w,. und cup dauernd auf einem konntonten Wort, gehalten werden. Wird U)₁, auf einen konstanten Wert eingestellt, so ist das Verhältnis w,/iu₅ in Abhängigkeit von der Notordrehzahl

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BAD ORIQtNM.

ü ich, v/eil »υ., Ver^n^o-'UTi^cn untorVorr;.-/! j nt.

Aus der vorstehenden B&schroi'r.un^ treibt sic'¹- daß dem Ui ^liKtroirimotor f'obonscljlußvcvi-hr.ilton avf/'opriii-!: wird, go ί)^Γίβ er nit e.i.nor Dr<'-h/;'ih3 hi.■ !,viel* pi? v^v<.:'!'(.!«;■ η ?-i.''v die· höher ist al.s dio dvrch clio ^■■■"^-anro^rcooiJini-. C/.<-< J-'rcque^ vandleiT, beotJ.rr.mte. Da ferner die Krr.-i.^.riru-vur: iü: c i Prinär- und die r'ü]iiri.*där'.'.'i-CiC^. ^np auf civ vorh-. ·—■' \r::.i-^n Vcrliültnifj «:in{·-Getollt verein κεηυ, rc-.lebt ei-v ^'j/'-'luv^i'·- r:i.Hg mit ve-rhUltnit^X-Q-xp; U.c:l\Vir Lei;:lun.fi av:j, r-o oa;'j die Abi>'oeeUiiHon des I'otorf: v^rr

I!r\eh dev vorctrhoidcn BcGchroibung vird die eirl;f<>rc7»£:<?- sotüte Phajjcnbe^.irJump; zwischen PrimMr- und Svlcm^üratro mit Hilfe der. Ausganf&Gißnnls des Stfclluiif.odetcMrtoAT; erreicht, Der gleiche Effekt kann aber aucl¹. durch entsprechende Verbindungen zwischen d(?n Thyr.rtiotrccjM.lv.ungt.-n des P'requenzv.'andllcrs und den V'icklungen des Ho i ore- crziolt worden.

Statt bei Freqiumzwandlcrn, die auß anliparalloJ gencha3. teten Thyristoren in Grät^r.choltung bestehen, lrann die Erfindung auch bei anderen Arten von Fxequenzvnnd'lorn angewandt werden.

de/p.0 809810/0908

BAD ORIGINAL

Claims (6)

.-J SCIJIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPr=· EBBINGHAUS" FINCK MARIAHILFPLArZ 5ί,3, MDNCH'. N OO Sti POSTFACH 9h Ol CiU, D-HOO) ..4UNCHEN QS Κ*;·*Ι. L-Jt)WlO Γΐ^.Ηίί-Γ OIPL. CMEM. DU. ΛΙ C'.»Ul'HM V. fC'MI-F- UIPL. INQ. PETtTr, SlKt.llL ClIPl. CHCM. HU. UliiiUl A SCHÜllEI. Htll'l DIPI . IN'.l. OIEirR V 111 IiMOtIi 1.IS dm. INH. DiCTt-!* f in;>: TELEFON (OSO) -Ir. 3O5> TELDX 6-33BG5 A'.T'l» ti TELCtIRAMMF. AUHUUAKCPAr M HITACHI, LTD. DA-14185

1. ßepiü-.absr 1977

Regelanordnung für Drehstrommotoren

Pa bentanBprüchß:

/ 1 /) Regelanordnung für Drehotromaotoren mit mehrphas tgar Primär- und mehrphasiger Sekundärwicklung, gekennzeichnet durch ein^n Stollungsüetekt'^r (6) zur Erzeugung eines Stellongssignals in Abhängigkeit von der Läuferstellung des Drehstrommotors, durch einen ersten Frequenzwandler (1) zur Zufuhr einen Drehstroros variabler Frequenz zur Primär₁, W₁), durch eine Drehzahl-Regel schaltung zur Erzeugung oines Strom-Bezupnsignalr. in Abhängigkeit von der Abweichung eines Drehzahl-HLickv.opp-

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wicklung (U₁,

ORIGINAL INSPECTEt)

von einem Drehzahl-Bezugssignal, durch eine Strom-Regelschaltung zur Regelung des der Primärwicklung zügeführten Drehstroms derart, daß der Drehstrom in Phase mit dem Stellungssignal liegt und seine Größe proportional zum Strom-Bezugssignal ist, durch einen zweiten Frequenzwandler (12) zur Zufuhr einos Drehntroroa variabler Frequenz zur Sekundärwicklung (Up, V₂, Wp), durch eine zweite Strom-Regelschaltung zur Regelung dea der Sekundärwicklung zugeführten Drehstroms derart, daß der Strom in Phase mit dem Stellungsaignal liegt und seine Größe konstant ist, durch eine Phasenfolge-Bestimmungseinrichtung zur Einstellung der Phasenfolgen für die Primär- und die · Sekundärwicklung in Gegenphase zueinander, und durch eine Frequenz-Regeleinrichtung zur Regelung der Priiaär- und der Sekundär err egerfrequenz derart, daß das Verhältnis der Frequenzen einen vorbestimmten Wert annimmt und die Summe der Frequenzen gleich der Winkelfrequenz des umlaufenden elektrischen Winkels des Motors ist.

2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Phasenfolge-Beatimmungseiririchtung derart ausgebildet ist, daß die Phasenfolgen für die Primär- und Sekundärwicklung in Gegonphiiöo in Abhängigkeit vom Stellungssignal bestimmt •werden.

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3. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenfolgen-Bestimmungseinrichtung bo ausgebildet ist, daß die Folge der Verbindung zwischen der Primärwicklung (U., V₁, W^) und den ersten Frequenzwandler (1) und der Verbindung zwischen der Sekundärwicklung (U₂, V«, Vp) und dem zweiten Frequenzwandler (12) umgekehrt wird.

U. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenzregeleinrichtung so ausgebildet ist, daß die WinkeIfrequenz des Stellungesignals gleich der Winkelfrequenz des umlaufenden elektrischen Winkels dos Läufers, multipliziert mit einer ganzen Zahl, gehalten wird.

5. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strororegelanordnung so ausgebildet ist, daß der dor Primärwicklung (U , V., Wp) zugefUhrte Primärstrom in Phase mit einem Stellungssignal geregelt wird, dessen Frequenz der des Stellungßsienalo, multipliziert mit einer c^anzen Zahl, entspricht und dessen Größe proportional dem Strom-Bezugesignal i3t.

6. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freq\ienzregel einrichtung einon Stellungodetektor (GB) zur Erzeugung eines Stellung rs;:?, ignn In onth?-Al c, dßsnen Frequenz gleich der Winkel frequenz dca umlaufenden elektrischen Kinkels des

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Motors ist, sowie einen Oszillator (20), dessen Schwingungsfrequenz geringer ist als die Frequenz dea umlaufenden elektrischen Winkels und mit dem die Frequenz des der Sekundärwicklung (U₂, V«, Wp) zugefUhrten Drehstroms auf der Basis der Schwingungsfrequenz bestimmt werden kann, und eine Frequenz-Einstellschaltung zur Bestimmung der Frequenz des der Primärwicklung (U₁, V₁, W₁) zugeführten Drehstroms in Abhängigkeit zwischen der Differenz zwischen der Frequenz des vorstehend erwähnten Stellungssignals und der Schwingungsfrequenz.

Beschreibung •01110/000·