DE2753007C2

DE2753007C2 - Schaltungsanordnung zur automatischen Nachregelung eines Stelltransformators

Info

Publication number: DE2753007C2
Application number: DE2753007A
Authority: DE
Inventors: Helge 1000 Berlin Kayser
Original assignee: Rotaprint 1000 Berlin De GmbH; Rotaprint 1000 Berlin GmbH
Current assignee: Neue Rotaprint GmbH
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1977-11-28
Publication date: 1983-11-03
Also published as: IT7829205A0; IT1099876B; JPS5476953A; GB2009467A; DE2753007A1; FR2410420A7; GB2009467B

Description

50

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Nachregelung eines Stelltransformators gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. der eine Wechselspannung für einen oder mehrere Verbraucher liefert und dabei automatisch so nachgeregelt wird, daß der Transformator auch bei sehr stark schwankenden Belastungen eine immer konstante Spannung abgibt. Die Verstellung des Stelltransformators erfolgt zweckmäßig mit einem Einphasen-Kondensatormotor, dessen Hilfsphase entsprechend der gewünschten Drehrichtung zum Herauf- oder Herunterregeln der Spannung einfach umgeschaltet wird.

Wird die übliche Reversierschaltung eines solchen Einphasen-Kondensatormotors (vgl. hierzu A. Richter: »Einphasenmotoren«, AEG-Handbücher, Bd. 4, 1964, 5.52), zugrundegelegt und wird ein ebenfalls üblicher Komparator verwendet in dem die zu regelnde Istspannung mit einer als Referenz vorgegebenen Sollspannung verglichen wird und der unterschiedliche Steuersignale abgibt wenn die Istspannung größer oder kleiner als die Referenzspannung ist so ergibt sich für einen herkömmlichen Regler das Schaltbild nach Fig. 1: Sollspannung U₁ und Istspannung Ui werden in einem Komparator 1 miteinander verglichen; je nachdem ob die Istspannung größer oder kleiner als die .Sollspannung ist erscheint entweder auf der Leitung 2 oder auf der Leitung 3 ein positives Potential, das nach geeigneter Verstärkung in 4 und 5 den Relais 6 bzw. 7 zugeführt wird. Die Schaltkontakte 8 bzw. 9 der Relais 6 bzw. 7 schließen dann den Wechselstromkreis zwischen der Netzspannung 10 und dem Motor 11.

Eine solche Schaltungsanordnung hat in der Praxis erhebliche Nachteile. Da der Komparator den auftretenden Spannungsschwankup.gen möglichst schnell und genau folgen, also bereits bei möglichst kleinen Abweichungen der Istspannung von der Sollspannung ansprechen soll, reagiert er auch auf sehr kurzzeitige Störspannungen, die für den eigentlichen Beirieb ganz unerheblich sind. Derartige Störspannungen können aus dem Wechselstromnetz selbst kommen, insbesondere, wenn es sich um ein größeres Industrienetz handelt sie können aber auch durch die Schaltung selbst bewirkt werden, weil das Abschalten des Motori 11 Spannungsspitzen erzeugt die vom Komparator erkannt und wieder in Einschaltvorgänge umgesetzt werden. Es kommt also zum Rattern der Schaltkontakte 8 und 9, d. h. zu einem un&ctig häufigen Schalten unter Last so daß die Schaltkontakte schnell verbrennen. Ein weiterer Nachteil ist daß der Stellmotor Π unmittelbar zwischen beiden Drehrichtungen umschalten kann, womit eine unnötig hohe mechanische Beanspruchung für Motor, Getriebe und Transformator verbunden ist

Um die Beanspruchung der Schaltkontakte herabzusetzen, ist es bei der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden Schaltung bekannt (Eiin-Zeitschrift 1077, H. 3, S. 120/122), eine Verzögerungseinrichtung vorzusehen, so daß nur langer andauernde, nicht aber kurzzeitige und für den eigentlichen Betrieb unerhebliche Spannungsschwankungen einen Regelvorgang auslösen. Dabei wird das Fehlersignal einmal einer bipolaren Triggerschaltung zugeführt die darüber entscheidet, in welcher Richtung die Spannung nachgeregelt werden muß. und gleichzeitig einem Zeitglied, das auf den Betrag der Regelabweichung, d. h. auf die absolute Größe des Fehlersignals anspricht und die Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Stellimpulsen festlegt. Die Ausgänge der Triggerschaltung und des Zeitgliedes werden über UND-Glieder zusammengefaCt und ergeben den eigentlichen Stellbefehl. Obwohl also auf diese Art kurzzeitige Störspannungen eliminiert sind, arbeiten die Schaltkontakte wie in Fig. 1 unter voller Last und können schnell verschleißen, zumal ein Regelvorgang nicht kontinuierlich bis zum Verschwinden des Fehlersignals durchgeführt, sondern in unter Umständen mehrere Stellbefehle unterteilt wird.

Es ist auch bekannt (DE-PS 19 09 862). bei dreiphasigen Stellmotoren, bei denen eine Drehrichtungsumschaltung nicht so einfach ist wie bei Einphasen-Motoren und die nicht automatisch, sondern von Hand gesteuert werden, getrennte Schalter für die Phasenumschaltung und für die Spannungsanschaltung vorzusehen. Doch werden die obengenannten Nachteile damit nicht beseitigt, weil auf die spezifische Kombination von automatischer Spannungskonstanthaltung und von

Antriebsfragen zur Realisierung dieser Konstanthaltung nicht eingegangen wurde.

Aufgabe der Erfindung ist daher, die eingangs erwähnte Schaltungsanordnung so abzuändern, daß unter Beibehaltung einer hohen Ansprechgenauigkeit und bei Unterdrückung kurzzeitiger Störspannungen die Schaltkontakte geschont werden und gleichzeitig ein unmittelbarer Obergang von einer Motordrehrichtung zur anderen vermieden wird. Dabei ist eine Schonung von Schaltkontakten natürlich dann am größten, wenn die Kontakte im stromlosen Zustand geschaltet werden. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst Vorteilhafte Einzelheiten sind in den Unteransprüchen angegeben.

Entsprechend Fig.2 werden die Ausgänge des Komparator 1 über eine erste Verzögerungseinrichtung 14 geführt, deren Verzögerungszeit fi e^:·»· 'ellbar und so eingestellt ist, daß kurzzeitige Störspu .angen, die für den Betrieb unerheblich sind, nicht weitergeleitet werden. Bei länger andauernden Abweichungen der Istspannung von der Sollspannung erscheinen die entsprechenden Fehlersignale am Ausgang von 14. Der Einfachheit halber sei zunächst angenommen, daß ein positives Ausgangssignal auf der Leitung 17 einer zu hohen, ein negatives Ausgangssignal einer zu niedrigen Istspannung zugeordnet ist und daß ein positives Ausgangssignal die bistabile Schaltung 16 setzt und ein negatives Ausgangssignal die Schaltung 16 zurücksetzt. Die Signale am Ausgang von 16 erregen oder entregen, gegebenenfalls nach Verstärkung von 5. ein Relais 13, dessen Schaltkontakte im entregten Zustand imr.ier die gezeichnete Stellung einnehmen. Damit wird die Drehrichtung des Stellmotors 11 entsprechend der Polarität auf der Leitung 17 geändert: tritt dieselbe Polarität mehrmals hintereinander auf, so ändert sich am Schaltzustand von 16,5,13 und 11 nichts.

Der Ausgang der ersten Verzögerungseinrichtung 14 wird auch an eine zweite Verzögerungseinrichtung 15 geführt, deren Verzögerungszeit t₂ etwas größer ist als die Zeit, die zum Setzen bzw. Rücksetzen der Schaltung 16 zum Erregen bzw. Entregen des Relais 13 erforderlich ist. Das um i2 verzögerte Ausgangssignal von 15 wird gegebenenfalls in 4 verstärkt und betätigt dann den elektronischen Schalter 12, der den einen Pol der Netzspannung 10 an den Stellmotor 11 legt. Damit ist sichergestellt, daß zuerst die empfindlichen Schaltkontakte von 13 stromlos schalten und daß erst dann der Motor 11 an Spannung gelegt wird.

Nach einem besonderen Erfindungsgedanken besteht der elektronische Schalter 12 aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren oder aus einem Triac; verschwindet nämlich deren Zündspannung, d. h. ist die istspannung gleich der Sollspannung geworden, dann verlöschen die Thyristoren bzw. der Triac im Augenblick des Stromnulldurchgangs, also in einem Augenblick, in dem das «ibschalten der Motorinduktivität keine Abschaltspitzen erzeugt.

Die Entscheidung für zwei antiparallel geschaltete Thyristoren oder für den Triac ist abhängig von dem Leistungswert. Der Triac ist in seiner Funktion den zwei antiparallel geschalteten Thyristoren gleich, in seiner Anwendung einfacher, jedoch wegen seiner größeren Empfindlichkeit für höhere Leistungen weniger geeignet

Voraussetzung für das ordnungsgemäße Arbeiten der Schaltungsanordnung, d. h. für das Vermeiden von Regelschwingungen ist daß die Verzögerungszeiten fi und ti nur beim Einschalten des Motors 11 wirksam werden, daß aber das Ausschalten sofort erfolgt, wenn

ίο auf den Leitungen 2 und 3 die Fehlersignale verschwinden. Diese Bedingung läßt sich mit verschiedenen Mitteln erreichen.

Eine sehr einfache und betriebssichere Lösung ergibt sich erfindungsgemäß, wenn der Komparator 1 digital arbeitet, wenn also je nach den Spannungsverhältnissen die Leitungen 2 und 3 nur ein konstantes hohes Potential H oder ein konstantes niedriges Potential L führen, beispielsweise nach folgendem Schema:

Istspannung

Potential Leitung 2

Potential Leitung 3

U₁-U,

u,<u,

U.> U₁

L
H
L

L
H

In diesem Fall können die Verzögerungseinrichtungen 14 und 15 und die Schaltung 1--5 nach Fig.3 zusammengefaßt werden, in der die /?C-Glieder 18, 19 und 20, 21 der Verzögerungszeit tu die beiden NAND-Glieder 22 und 23 der bistabilen Schaltung 16 und das RC-G\\ed 24, 25 der Verzögerungszeit r₂ entsprechen. Die Dioden 26,27 und 28 sorgen dafür, daß die Verzögerungen über die /?C-Glieder nur wirksam werden, wenn an den Leitungen 2 und 3 und am Ausgang des ODER-Gliedes 29 Übergänge von L auf H

stattfinden; bei einem Übergang von H auf L der das Ende eines Regelvorgangs anzeigt und zum sofortigen Ausschalten des Motors 11 führen soll, werden die Kondensatoren 19, 21 und 25 durch die Dioden sehr schnell entladen.

Aus dem Schaltbild F i g. 3 folgt, daß am Ausgang des NAND-Gliedes 23 nur dann ein L-Potential steht, wenn die Leitung 3 Η-Potential führt; zweckmäßigerweise wird dann der invertierende Eingang des Verstärkers 5 benutzt, weil dann das Relais 13 am wenigsten häufig zu schalten braucht.

Der Eingang des Verstärkers 4 könnte auch unmittelbar an den Verbindungspunkt von Widerstand 24 und Kondensator 25 angeschlossen werden; da dort aber im Fall eines H-Ausgangs am ODER-Glied 29 die Spannung exponentiell ansteigt, wird ein definierterer Schaltzeitpunkt für den elektronischen Schalter 12 gewonnen, wenn der Verstärker 4 an ein UND Glied 30 angeschlossen wird, an dessen Eingänge die verzögerte und die unverzögerte Ausgangsspannung von 29 geführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Nachregelung eines Stelltransformators mit Hilfe eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Wechselstrom-Stellmotors,

bei der die vom Stelltransformator abgegebene Spannung in einem Komparator mit einem Sollwert verglichen wird, bei der das dabei entstehende Fehlersignal um eine erste einstellbare Verzögerungszeit verzögert wird und

bei der das Fehlersignal über getrennte Kanäle für das Drehrichtungs- und das Ein-Ausschaltsignal weitergeleitet wird, und in dem Kanal für das Drehrichtungssignal eine bipolare Triggerschaltung angeordnet ist

dadurch gekennzeichnet, daß über den Kanal für das Drehrichtungssignal ein Umschalter und über den Kanal für das Ein-Ausscha'iisignai ein Leistungsschalter zum Schaken des Motorstroms gesteuert wird, daß zusätzlich zu der ersten Verzögerungseinrichtung (14) in dem Kanal für das Ein-Ausschaltsignal eine zweite Verzögerungseinrichtung (115) angeordnet ist

daß die Verzögerungszeit (ti) der zweiten Verzögerungseinrichtung (15) etwas größer ist als die für die Umschaltung der Drehrichtung des Motors (11) benötigte Zeit und daß beide Verzögerungseinrichtungen (14, 1*) nur beim Auftreten, nicht aber beim Verschwinden eines Fehlersifals wirksam sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Anschaltung des Stellmotors (11) an die Netzspannung (10) über einen elektronischen Schalter (12) erfolgt und daß dieser Schalter (12) aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren oder aus einem Triac besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (1) digitale Ausgangssignale an zwei Ausgängen liefert von denen der eine eine zu niedrige und der andere eim zu hohe Istspannung anzeigt und daß die Verzögerungseinrichtungen (14,15) aus /?C-Gliedern (18,19 bzw. 20, 21) bestehen, deren Widerstände (18 bzw. 20) durch Dioden (27 bzw. 28) überbrückt sind.