DE2811302C2

DE2811302C2 - Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufermotors

Info

Publication number: DE2811302C2
Application number: DE19782811302
Authority: DE
Inventors: Jurij Petrovi&ccaron; Kuznecov; Michail Jur'evi&ccaron; Moskau/Moskva Sokolov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE2811302A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufermotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung kann zur Regelung der Dreh- und der Anlaß(Anlauf)geschwindigkeit von mit Asynchron-Schleifringläufermotoren ausgerüsteten Anlagen verwendet werden, insbesondere von Bandförderern, Ziehbändern, Kränen und Bohrwinden.

Aus der FR-OS 23 04 210 ist eine Einrichtung zur Regelung eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufermotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der die Erzeugung einer Sägezahnspannung unter Einfluß der Differenz zwischen Soll-Spannung und einer Spannung proportional zur Ist-Spannung des Läufers erfolgt. Dabei nimmt mit zunehmender Differenz zwischen diesen beiden Spannungen die Steilheit der Sägezahnspannung bei ein und derselben Läuferdrehzahl zu.

Deshalb hängt bei der aus der FR-OS 23 04 210 bekannten Einrichtung die Symmetrie des Betriebs der Steuerkanäle 12 bis 14 (vgl. dort insbesondere Fig. 1) vom Verstärkungskoeffizienten des Transistors 10 ab, was für einen Normaltbetrieb eines Mehrkanal-Regelsystems eine ziemlich komplizierte Auslegung erfordert und die Betriebskennwerte verschlechtert

Durch Unsymmetrie in den einzelnen Kanälen werden Drehzahlschwankungen verursacht, so daß kein sanfter Anlauf und keine gleichmäßige Drehzahl ohne Schwankungen erreicht wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die aus der FR-OS 23 04 210 bekannte Einrichtung derart auszubilden, daß ein sanfter Anlauf und eine gleichmäßige Drehzahl ohne Schwankungen erreicht werden.

Bei einer Einrichtung zur Regelung eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufermotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichendes Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet.

Die Erfindung gestattet einen stufenlosen Anstieg des Drehmomentes des Asynchronmotors von Null bis auf den für das Motoranlassen erforderlichen Wert mit weiterem Hochfahren des Asynchronmotors in Abhängigkeit von den technologischen Anforderungen an den Elektroantrieb, was die Erhöhung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der den Elektroantrieb verwendenden Anlage ermöglicht.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufermotors;

F i g. 2 das elektrische Schaltbild eines Sägezahnspannungsgenerators gemäß der Erfindung;

F i g. 3 graphisch die Abhängigkeit dir Schleifringläuferspannung und der Sägezahnspannung von der Zeit so bei stillstehendem Schleifringläufer gemäß der Erfindung; und

F i g. 4 graphisch die Abhängigkeit der Schleifringläuferspannung und der Sägezahnspannung von der Zeit bei rotierendem Schleifringläufer, dessen Drehzahl 50% der synchronen Drehzahl des Asynchronmotors beträgt.

In F i g. ! ist des Blockschaltbild einer Einrichtung zur Regelung eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufers dargestellt.

Die Einrichtung zur Regelung eines Asynchronmotors 1 mit einem Schleifringläufer 2 enthält einen Transformator 3, dessen Primärwicklung an den Schleifringläufer 2 des Elektromotors 1 und dessen Sekundärwicklung an einen der Eingänge eines Sägezahnspannungsgenerators 4 angeschlossen ist, an dessen anderen Eingang ein den Drehzahlistwertgeber bildenden Drehzahlfühler 5 zur Abgabe einer der Drehzahl des Schleifringläufcrs 2 des Asynchronmotors 1 proportionalen

Spannung angeschlossen ist, der mit dem Schleifringläufer 2 des Elektromotors 1 verbunden ist

Der Drehzahlfühler 5 kann als ein elektrisch mit dem Schleifringläufer 2 des Elektromotors 1 gekoppelter Transformator, als ein mechanisch mit dem Schleifringläufer 2 des Elektromotors 1 gekoppelter Gleichstromgenerator sowie als ein optisch mit dem Schleifringläufer 2 des Elektromotors 1 gekoppelter fotoelektrischer Fühler ausgeführt sein.

Die Einrichtung enthält auch einen Drehzahlsollwert- ίο geber 6 für d^n Schleifringläufer 2 des Elektromotors 1, dessen Ausgang mit einem der Eingänge einer Vergleichsschaltung 7 verbunden und zur Vorgabe der Intensität und der Art des Hochfahrens des Asynchronmotors I bestimmt ist. Der Drehzahlsollwertgeber 6 kann nach jeder bekannten Schaltung, sowohl als autonome Einheit, die nach einem in dieser eingespeicherten Programm arbeitet, wie auch als Steller, z. B. als Drehmelder (Selsyn), der ein Signal je nach Stellung eines Steuerknopfes (nicht mitgezeichnet) liefert, ausgeführt sein.

Die Vergleichsschaltung 7 erzeugt am Ausgang ein in Phase mit der Sägezahnspannung liegendes Signal aus der vom Drehzahlsollwertgeber 6 erhaltenen Spannung, aus der der Spannung des Schleifringläufers 2 des Elektromotors 1 proportionalen Spannung und aus der Sägezahnspannung.

Ein Steuerimpulsgenerator 8, dessen Eingang mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung 7 und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Thyristorstellers 9 verbunden ist, erzeugt Steuerimpulse für den Thyristorsteilere und hat einen beliebigen bekannten Aufbau.

Der Thyristorsteller 9 kann sowohl in Brückenschaltung als auch mit antiparallel geschalteten Thyristoren in jeder Phase des Schleifringläufers 2 ausgeführt sein.

Der Thyristorsteller 9 ist in den Stromkreis des Schleifringläufers 2 des Elektromotors 1 geschaltet und mit einem Vorwiderstand 10 abgeschlossen.

Zur Anpassung des Drehmomentes des Asynchronmotors an das Lastmoment wird eine Schalteinrichtung (nicht mitgezeichnet) zum Überbrücken eines Teils bzw. des gesamten Vorwiderstandes 10 verwendet. Die Schalteinrichtung kann sowohl mit einem oder mehreren Thyristoren als auch in Form eines Wahlschalters ausgeführt sein.

F i g. 2 zeigt das elektrische Schaltbild des Sägezahnspannungsgenerators 4.

Der Sägezahnspannungsgenerator 4 weist einen Widerstand 11 auf, dessen einer Anschluß an die Sekundärwicklung des Transformators 2 (F i g. 1) und dessen anderer Anschluß an antiparallel geschaltete Dioden 12 und 13 gelegt ist, die parallel zur Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 14 liegen, dessen Kollektor über einen weiteren Widerstand 16 an einen Umformer 15 der vom Drehzahlfühler 5 gesteuert ist, angeschlossen ist. Der Widerstand 11 hat den Zweck, den Strom über die Dioden 12 und 13 zu begrenzen. Die Dioden 12 und 13 dienen zur Begrenzung der Steuerspannurg für den Transistor 14 als Schalter.

Der Umformer 15 ist mit dem Widerstand 16 verbunden, um den Ladestrom und die Ladezeitkonstante eines Kondensators 17 der parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 14 liegt bestimmt, und erzeugt eine Spannung, die den Kondensator 17 auflädt.

Der Kondensator 17 ist dasjenige Bauelement der b5 Schaltung, an dem eine Sägezahnspannung erzeugt wird, die als Ausgangsspannung für den Sägezahnspannungsgenerator 4 (F i g. 1) dienx.

Der Umformer 15 (Fig.2) ist ein Gleichrichter, falls der Drehzahlfühler 5 (Fig. 1) zur Abgabe einer der Drehzahl des Schleifringläufers 2 des Asynchronmotors 1 proportionalen Spannung als mit dem Schleifringläufer 2 des Asynchronmotors 1 gekoppelter Transformator ausgeführt ist, oder ein Gieichstromverstärker, falls der Drehzahlfühler 5 als Gleichstromgenerator bzw. als fotoelektrischer Fühler ausgeführt ist Hierbei ist bei Ausführung des Drehzahlfühlers 5 als Gleichstromgenerator der Umformer 15 ein Gleichstromverstärker mit inversem Ausgang.

In Fig.3 ist die Abhängigkeit der der Spannung des Schleifringläufers 2 (Fig. 1) proportionalen Spannung U und der Sägezahnspannung am Ausgang des Sägezahnspar.nungsgenerators 4 bzw. — was dasselbe ist — am Kondensator 17 (Fig. 2) bei stillstehendem Schleifringläufer 2(F ig. l)von der Zeit .'graphisch dargestellt.

In F i g. 4 ist die Abhängigkeit der der Spannung des Schleifringläufers 2 (Fig. 1) proportionalen Spannung U und der Sägezahnspannung am Ausgang des Sägezahnspannungsgenerators 4 bzw. — was dasselbe ist — am Kondensator 17 (F i g. 2) beim Rotieren des Schleifringläufers 2 des Elektromotors 1 (Fig. 1) mit einer Drehzahl, die 50% der synchronen Drehzahl des Asynchronmotors 1 beträgt, von der Zeit t graphisch dargestellt.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt:

An den Ständer des stillstehenden Elektromotors 1 wird die Speisenetzspannung angelegt, so daß am Schleifringläufer 2 eine Spannung erscheint, die nach Erhöhung bzw. Verminderung (je nach Wert der Nennspannung des Schleifringläufers 2 bei stillstehendem Motor 1) im Transformator 3 einem der Eingänge des Sägezahnspannungsgenerators 4 zugeführt wird, dessen zweiten Eingang gleichzeitig die Spannung vom Drehzahlfühler 5 zugeführt wird. Infolgedessen erscheint am Ausgang des Sägezahnspannungsgenerators 4 eine Sägezahnspannung.

In diesem Fall arbeitet der Sägezahnspannungsgenerator 4 (F i g. 1); dessen elektrisches Schaltbild in F i g. 2 dargestellt ist, wie folgt.

Die der Spannung des Schleifringläufers 2 (Fig. 1) proportionale Spannung gelangt zum Eingang des Sägezahnspannungsgenerators 4, um den einer der Anschlüsse des Widerstandes 11 (Fig. 2) gelegt ist, und wird nach Begrenzung ihrer Amplitude mit Hilfe der Dioden 12 und 13 der Basis des Transistors 14 zugeführt. Dies ist erforderlich, damit die erzeugte Sägezahnspannung in Phase mit der Spannung des Schleifringläufers 2 liegt und deren Dauer eine halbe Periode der Spannung des Schleifringläufers 2 (F i g. 1) beträgt. Der Transistor 14 (Fig. 2) dient als Schalter, der in leitendem Zustand den Kondensator 14 überbrückt und die Erzeugung der Sägezahnspannung unterbricht. Bei gesperrtem Transistor wird den Kondensator 17 bis auf die Amplitude A aufgeladen, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Die Aufladung des Kondensators 17 (F i g. 2) erfolgt durch die der Drehzahl des Schleifringläufers 2 (Fig. 1) proportionale Spannung über den Widerstand 16 (F i g. 2). Die so erzeugte Sägezahnspannung wird zusammen mit der Spannung vom Drehzahlsollwertgeber 6 (Fig. 1) und der der Spannung des Schleifringläufers 2 proportionalen Spannung der Vergleichsschaltung 7 zugeführt, die am Ausgang Steuerimpulse für den Steuerimpulsgenerator 8 erzeugt, deren Dauer der Differenz der eintreffenden Spannungen proportional ist. Beim Anlegen der Spannung an den Ständer des Elektromotors 1 ist diese Diffe-

renz gleich Null, so daß am Ausgang der Verleichsschaltung 7 kein Signal anliegt. Gelangt vom Ausgang der Vergleichsschaltung 7 zum Eingang des Steuerimpulsgenerators 8 kein Signal, so erzeugt dieser keine Steuerimpulse für den Thyristorsteller 9. In diesem Fall bleiben der Strom im Schleifringläufer 2 und folglich das Drehmoment des Asynchronmotors 1 aus.

Während der Regelung des Schleifringläuferstromes bzw. der Änderung der Sollspannung nimmt die Differenz der Signale am Eingang der Vergleichsschaltung 7 zu. was an deren Ausgang Impulse hervorruft. Weiterhin arbeitet der Thyristorsteller 9 als Dreiphasenthyristorsteller mit Änderung des Thyristorzündwinkels auf einer mit der Schlupffrequenz des Schleifringläufers 2 synchronen Frequenz.

Durch die Regelung des Tyhristorzündwinkels wird ein stufenloser Anstieg des Stromes im Schleifringläufer 2 und damit des Drehmoments des Elektromotors 1 gesichert.

Das Drehmoment steigt so lange an, bis der Elektromotor angelassen wird, und sodann findet ein Hochfahren des Schleifringläufers 2 entsprechend der vom Drehzahlsollwertgeber 6 vorgegebenen Geschwindigkeit statt.

Da die Sägezahnspannung in Phase mit der Spannung des Schleifringläufers 2 liegt, die Dauer der Sägezahnspannung gleich der halben Periode der Spannung des Schleifringläufers 2 ist und ihre Amplitude A sowohl bei stillstehendem Schleifringläufer 2 als auch bei laufendem Schleifringläufer 2 konstant ist, wie aus Fig.4 er- jo sichtlich ist, wird eine stufenlose Regelung des Drehmomentes des Asynchronmotors 1 (Fig. 1) von Null bis zum Anlassen des Asynchronmotors 1 und weiter eine stufenlose Regelung der Drehzahl des Elektromotors 1 im gesamten Drehzahlbereich ermöglicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

50

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines mehrphasigen Asynchron-Schleifringläufermotors, bei der die Zündimpulse zur Steuerung eines im Stromkreis des Schleifringläufers angeordneten, in Phasenanschnittssteuerung betriebenen, mehrphasigen Thyristorstellers in einer Steueranordnung, die mindestens einen Vergleicher, dem die Spannung eines Drehzahlsollwertgebers und eines die Läuferspannung messenden Drehzahlistwertgebers zugeführt sind, und mehrere Sägezahnspannjngsgeneratoren, deren Sägezahnspannungen jeweils mit einer Halbwelle der Läuferspannung phasensynchronisiert sind, umfaßt, gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Sägezahnspannungsgenerator (4) die Läuferspannung in eine Sägezahnspannung mit drehzahlabhängiger Steigung und konstanter Endamplitude (A) umgesetzt ist und daß jedem Sägezahnspannungsgenerator ein Vergleicher zugeordnet ist, dem zusätzlich die Sägezahnspannung zugeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahnspannungsgenerator (4) einen Transistor (14) enthält, dessem Emitter-Basis-Übergang antiparallele Dioden (12, 13) parallel geschaltet sind, dessen Basis über einen Widerstand (11) an die Sekundärwicklung eines mit seiner Primärwicklung an der Läuferspannung angeschlossenen Transformators (3) gelegt ist, wobei der Kollektor über einen weiteren Widerstand (16) an einen von einem, den Drehzahlistwertgeber bildenden Drehzahlfühler(5)gesteuerten Umformer(15) angeschlossen ist, und parallel zum Emitter-Kollektor-Übergang ein Kondensator(17) liegt (F i g. 2).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlfühler (5) ein an der Sekundärwicklung angeschlossener Transformator ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlfühler (5) ein Gleichstromgenerator ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlfühler (5) ein fotoelektrischer Fühler ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer (15) ein Gleichrichter ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer (15) ein Gleichstromverstärker mit inversem Ausgang ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer (15) ein Gleichstromverstärker ist.