DE3108349A1 - REGULATOR FOR THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR - Google Patents
REGULATOR FOR THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTORInfo
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Description
Regler für DrehstromasynchronmotorController for three-phase asynchronous motor
Die Erfindung betrifft einen Regler für Wechselstromasynchronmotoren, insbesondere einen Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen des Asynchronmotors in eine Sternschaltung, um bei leichten Lasten Energie zu sparen.The invention relates to a controller for AC asynchronous motors, in particular a controller for switching the primary windings of the asynchronous motor into a star connection to at light loads to save energy.
In der US-Patentschrift 2 106 833 wird ein Motor mit Regler zur I Betätigung einer Rolltreppe bekanntgemacht, bei welchem die Pri-In US Pat. No. 2,106,833, a motor with a controller for actuating an escalator is disclosed, in which the pri-
märwicklungen des Motors in Sternschaltung für niedrige Geschwinj digkeit ausgelegt waren, die dann auf eine Dreieckschaltung fürmary windings of the motor in star connection were designed for low speed, which then on a delta connection for
hohe Geschwindigkeit bei Transport von Fahrgästen umgeschaltet werden konnte. Eine lichtempfindliche Vorrichtung diente zum Ab-I tasten von Personen, um die Rolltreppe mit niedriger und hoherhigh speed when transporting passengers could be switched. A photosensitive device was used for the Ab-I Groping people to the escalator with low and high
j Geschwindigkeit laufen zu lassen.j run speed.
! In der US-Patentschrift 2 709 775 ist ein automatischer Regler ( für elektrische Maschinen bekanntgemacht, bei welchem die Motor-I wicklungen von Dreieck- auf Sternschaltung nur für solche Last-! In US Pat. No. 2,709,775 an automatic controller ( for electrical machines is made known, in which the motor-I windings from delta to star connection only for such load-
■ unterschiede umgeschaltet werden konnten, die für eine bestimmte ■j Zeitdauer aufrecht erhalten blieben. Der Schaltvorgang erfolgte■ differences could be switched over for a specific ■ j duration were maintained. The switching process took place
" in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Strommenge, die ;: einem bestimmten Lastzustand entsprechen."Depending on the motor current supplied amount; corresponding to a certain load condition.
; Dio. US-Patentschrift 3 764 872 zeigt ein Gerät: zur Dämpfung der iWotortlrah ζ ah !schwingungen bei einom Wechselstrommotor mit regel-; Dio. US Pat. No. 3,764,872 shows a device: for attenuating the iWotortlrah ζ ah! vibrations in an AC motor with regulating
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barer Geschwindigkeit, der einen Leitungsprüfer enthält, um ein phasengleiches Signal zu erzeugen, das sich in Abhängigkeit von den Drehzahlschwankungen des Motors ändert.speed that includes a line tester to generate an in-phase signal that varies as a function of changes the speed fluctuations of the engine.
Die US-Patentschrift 3 863 741 offenbart einen Regler für eine Rolle zum Auf- und Abwickeln eines Stromversorgungskabels einerU.S. Patent 3,863,741 discloses a regulator for a Roll for winding and unwinding a power supply cable of a
elektrisch betriebenen Planierraupe mit einem Dreiphasenasynchron-electrically operated bulldozer with a three-phase asynchronous
mitwith
motor/konstantem Drehmoment, der die Kabelrolle mechanisch antreibt. Der Drehmomentmotor ist wahlweise an eine elektrische Quelle über eine Sternschaltung angeschlossen, wenn sich die Maschine vorwärts bewegt und über eine Dreieckschaltung, wenn sie rückwärts fährt. Ein Schalthebel dient zur Änderung der Fahrtrichtung der Maschine, die an einen Getriebekasten angeschlossen ist.motor / constant torque that mechanically drives the cable reel. The torque motor is optionally connected to an electrical source via a star connection when the Machine moves forward and via a delta connection when moving backwards. A shift lever is used to change the Direction of travel of the machine, which is connected to a gear box.
Die US-Patentschrift 4 084 406 zeigt einen Halbleiteranlasser für den Kompressormotor einer Kühlmaschine, der einen Meßfühlerkreis für den Motorstrom enthält, welcher steuerbar einen Satz von halbleitergesteuerten Gleichrichtern umschaltet, um den Strom zum Motor des Start und Lauf zu leiten.U.S. Patent 4,084,406 shows a semiconductor starter for the compressor motor of a refrigeration machine, which contains a sensor circuit for the motor current, which controllably a set switched by semiconductor controlled rectifiers to direct the current to the motor of the start and run.
Bei verschiedenen Anwendungen von Maschinen wie Fliehkraftturboverdichtern, die von Wechselstromasynchronmotoren betrieben werden, unterliegt der Betrieb der Motoren den verschiedensten Lastbedingungen. Es ist bekannt, daß solche Motoren für den Betrieb mit hohem Wirkungsgrad und hohen Leistungsfaktorwerten unter vollen Lastbedingungen gebaut werden können, wenn jedoch dieIn various applications of machines such as centrifugal turbo compressors, which are operated by AC asynchronous motors, the operation of the motors is subject to the most varied Load conditions. It is known that such motors are designed to operate with high efficiency and high power factor values full load conditions can be built, but if the
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Motoren bei verringerter oder leichten Lasten betrieben werden, sinken Wirkungsgrad und Leistungsfaktor erheblich ab, wodurch Energie vergeudet wird. Erhebliche Verbesserungen bei Wirkungsgrad und Leistungsfaktor können durch Umschaltung der Primärwicklungen solcher Motoren auf Sternschaltung zur Ankopplung an die elektrische Quelle erreicht werden, wenn die der Motorlast zugeführte Spannung unter einen bestimmten Pegel abfällt. Motors are operated at reduced or light loads, the efficiency and power factor decrease significantly, which Energy is wasted. Substantial improvements in efficiency and power factor can be achieved by switching the primary windings such motors can be star-connected for coupling to the electrical source when the voltage supplied to the motor load drops below a certain level.
Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen neuen und verbessserten Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen eines Elektromotors auf Sternschaltung bei leichten Lasten zu schaffen, um Energie zu sparen. Erfindungsgemäß soll ein Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen auf Sternschaltung zur Ankopplung an die elektrische Quelle geschaffen werden, wenn die der Motorlast zugeführte Spannung unter einen bestimmten Pegel abfällt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen eines Elektromotors auf Sternschaltung vorgesehen, der einen Differentialvergleichskreis zur Erzeugung •eines Auslösesignals enthält, das eine Schaltvorrichtung betätigt, um abwechselnd und wahlweise eine erste und zweite Verbindung zwischen einen Elektromotor und einer elektrischen Stromquelle herzustellen. Die Erfindung bezweckt auch einen Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen eines Elektromotors auf eine Sternschaltung zu schaffen, die einen Stern-Dreieckumschalter zum Anschluß des Elektromotors an eine elektrische Stromquelle enthält.The object of the invention is therefore to create a new and improved controller for switching the primary windings of an electric motor to star connection with light loads in order to save energy. According to the invention, a controller is to be created for switching the primary windings to star connection for coupling to the electrical source when the voltage supplied to the motor load falls below a certain level. In a further embodiment of the invention, a controller for switching the primary windings of an electric motor to star connection is provided, which contains a differential comparison circuit for generating a trigger signal that actuates a switching device to alternately and selectively establish a first and second connection between an electric motor and an electric power source . The invention also aims to provide a controller for switching the primary windings of an electric motor to a star connection, which contains a star-delta changeover switch for connecting the electric motor to an electrical power source.
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Erfindungsgemäß ist ein Regler mit einer Schaltvorrichtung, dem Leistungswandler und einem Differentialvergleichskreis vorgesehen, die miteinander verbunden sind, um die Primärwicklungen eines Elektromotors auf Sternschaltung zur Ankopplung an eine elektrische Quelle umzuschalten, wenn die der Motorlast zugeführte Spannung unter einen bestimmten Pegel abfällt. Dann ist erfindungsgemäß ein Regler von verhältnismäßig einfachem Aufbau vorgesehen, der leicht zu fertigen ist.According to the invention, a controller with a switching device, the power converter and a differential comparison circuit is provided, which are interconnected to the primary windings of an electric motor in star connection for coupling to a switch electrical source when the voltage applied to the motor load drops below a certain level. Then according to the invention a regulator of relatively simple construction is provided which is easy to manufacture.
Erfindungsgemäß ist ein Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen eines Elektromotors auf Sternschaltung vorgesehen, um der Motor an eine elektrische Quelle anzuschließen, der einen Stern-Dreieckumschalter, einen Leistungswandler und einen Differential vergleichskreis enthält. Die Schaltvorrichtung ist zwischen eine elektrische Stromquelle und den Elektromotor gelegt. Ein Leistungswandler erzeugt ein Steuersignal proportional der am Elektromotor anliegenden Spannung. Der Differentialvergleichskreis enthält einen Rechenverstärker, der in Abhängigkeit vom Steuersignal und einem einstellbaren Bezugssignal ein Auslösesignal für die Schaltvorrichtung erzeugt, die abwechselnd und wahlweise zwischen einer ersten und zweiten Stellung für den Elektromotor und die elektrische Stromquelle hin- und hergeschaltet wird.According to the invention is a controller for switching over the primary windings an electric motor on a star connection, in order to connect the motor to an electrical source, which has a star-delta changeover switch, contains a power converter and a differential comparison circuit. The switching device is between a electrical power source and the electric motor. A power converter generates a control signal proportional to the voltage applied to the electric motor. The differential comparison circle contains an arithmetic amplifier that generates a trigger signal as a function of the control signal and an adjustable reference signal for the switching device generated alternately and optionally between a first and second position for the electric motor and the electrical power source is switched back and forth.
Normalerweise besteht die Schaltvorrichtung während des Vollastbetriebes in der zweiten Stellung, in welcher der Elektromotor über eine Dreieckschaltung an die elektrische Quelle geführt wire Wenn die am Motor anliegende Spannung unter einen bestimmtenThe switching device normally exists during full load operation in the second position, in which the electric motor is fed to the electrical source via a delta connection If the voltage applied to the motor falls below a certain
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Pegel abfällt, wird die Schaltvorrichtung durch das Auslösesignal betätigt, wobei sie zurück in die erste Stellung geschaltet wird, um den Elektromotor über eine Sternschaltung an die elektrische Quelle anzuschließen.Level drops, the switching device is triggered by the trigger signal actuated, whereby it is switched back to the first position to the electric motor via a star connection to the to connect an electrical source.
Die Erfindung ist nachstehend naher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnung, ein schema-'tisches Blockschaltbild, zeigt einen erfindungsgemäßen Regler zur Umschaltung der Primärwicklungen eines Elektromotors auf eine Sternschaltung, um diesen an eine elektrische Stromquelle anzuschließen.The invention is explained in more detail below. All in the description Features and measures contained may be essential to the invention Be meaning. The drawing, a schematic block diagram, shows a controller according to the invention for switching the primary windings of an electric motor to a star connection in order to connect it to an electrical power source to connect.
Die Zeichnung zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Reglers 10. Der Regler enthält eine Schaltvorrichtung 12 die einen Stern-Dreieckumschalter, der zwischen eine dreiphasige elektrische Spannungsquelle und einer Lastschaltung gelegt ist, die aus einem Dreiphasenasynchronmotor besteht. Die Stromquelle ist an die Eingangsanschlüsse 16, 18 und 20 der Schaltvorrichtung 12 über die mehrphasige Eingangsleitung L1, L2 und L3 geführt. Die Ausgangsanschlüsse 22, 24 und 26 der Schaltvorrichtung führen zu entsprechenden Mehrphasenleitungen 28, 30 und 32. Die Anschlüsse 14a, 14b und 14c sind jeweils mit einem Ende der Primärwicklungen des Motors 14 und auch mit den entsprechenden Mehrpahsenleitungen 28, 30 und 32 verbunden. Die Leitungen 34, 36 und 38 sind zwischen die Ausgangsanschlüsse 40, 42 und 44 der Schaltvorrichtung und die entsprechenden Anschlüsse 14d, 14e und 14f des Motors 14The drawing shows a schematic block diagram of an inventive Controller 10. The controller contains a switching device 12 which is a star-delta switch between a three-phase electrical voltage source and a load circuit is placed, which consists of a three-phase asynchronous motor consists. The current source is fed to the input connections 16, 18 and 20 of the switching device 12 via the polyphase input line L1, L2 and L3. The output terminals 22, 24 and 26 of the switching device lead to corresponding multi-phase lines 28, 30 and 32. The connections 14a, 14b and 14c are each connected to one end of the primary windings of the motor 14 and also to the corresponding multi-phase lines 28, 30 and 32 connected. The lines 34, 36 and 38 are between the output terminals 40, 42 and 44 of the switching device and the corresponding connections 14d, 14e and 14f of the motor 14
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geschaltet. Diese Anschlüsse sind auch mit den anderen Enden der Primärwicklungen des Motors 14 verbunden.switched. These connectors are also with the other ends of the Primary windings of the motor 14 connected.
Der Regler umfaßt einen Leistungsmeßfühler, der aus einem Leistungswandler 46, einer Sternschaltung 48 sowie einem Stromwandler 50 besteht. Die Sternschaltung 48 dient zum Abgreifen der am Motor 14 anliegenden Spannung zwischen Phase und Sternpunkt (neutral) , wobei sie einen scheinbaren Nullpunkt bildet, indem ihre Eingangsleitungen 52 und 54 an die Mehrphasenleitungen 30 und 28 angeschlossen sind. Zum Messen des vom Motor 14 aufgenommenen Stromes ist die Mehrphasenleitung 32 durch den Stromwandler 50 geführt. Die Eingänge des Leistungswandlers 4 6 sind über die Leitungen 56 und 58 an den Stromwandler 50 geführt. Der Spannungseingang des Leistungswandlers 46 ist über eine Leitung 60 mit der Sternschaltung 48 und über eine Leitung 62 mit der Mehrphasen- I leitung 32 verbunden. Am Ausgang gibt der Leistungswandler 46 ein ] Steuersignal auf eine Leitung 64 ab, das direkt proportional der j am Asynchronmotor 14 anliegenden Spannung ist. |The controller includes a power sensor consisting of a power converter 46, a star connection 48 and a current transformer 50. The star connection 48 is used to tap the am Motor 14 applied voltage between phase and star point (neutral), whereby it forms an apparent zero point by its Input lines 52 and 54 are connected to the polyphase lines 30 and 28. For measuring the recorded by the engine 14 The multiphase line 32 is routed through the current transformer 50. The inputs of the power converter 4 6 are via the lines 56 and 58 led to the current transformer 50. The voltage input of the power converter 46 is connected via a line 60 the star connection 48 and via a line 62 to the multi-phase I line 32 connected. At the output, the power converter 46 emits a] control signal on a line 64 which is directly proportional to the j at the asynchronous motor 14 is applied voltage. |
Der Differentialvergleichskreis besteht aus einem Rechenverstär- jThe differential comparison circuit consists of an arithmetic amplifier
I ker 66 und einem Relais 68 mit dreipoligem Umschaltkontakt, das über eine Leitung 70 mit dem Ausgang des Verstärkers 66 verbunden ist. Der Inversionseingang des Rechenverstärkers 70 ist über ein Potentiometer 72 an eine positive Gleichspannung geführt, um ein einstellbares. Schwellwert- oder Bezugssignal zu erzeugen. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 66 ist an einen Festwiderstand 7 7 und ein Potentiometer 76 gekoppelt. Die andereI ker 66 and a relay 68 with three-pole changeover contact, the is connected to the output of the amplifier 66 via a line 70. The inversion input of the processing amplifier 70 is via a Potentiometer 72 led to a positive DC voltage to provide an adjustable. Generate threshold or reference signal. Of the The non-inverting input of amplifier 66 is coupled to a fixed resistor 7 7 and a potentiometer 76. The other
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Seite des Widerstandes 74 ist über die Leitung 64 an den Ausgang des Leistungswandlers 46 geführt. Das Relais 68 ist mit drei Arbeitskontakten (nicht gezeigt) bestückt, die in herkömmlicher Weise zur Betätigung der Schaltvorrichtung 12 arbeiten.The side of the resistor 74 is led to the output of the power converter 46 via the line 64. The relay 68 has three normally open contacts (not shown), which operate in a conventional manner for actuating the switching device 12.
Der Leistungswandler 4 6 besteht vorzugsweise aus dem Typ, der von der Ohio Semitronics, Inc., Modell Nr. PC5-36D gefertigt und auf den Markt gebracht wird. Die Sternschaltung 48 wird durch Zusammenschaltung entsprechender Widerstandswerte mit den Spannungseingängen des Leistungswandlers 46 gebildet wodurch sich eine Sternschaltung mit einem scheinbaren Sternpunkt ergibt. Der Stern-Dreieckregler 12 kann ein herkömmlicher handelsüblicher Regler sein, dessen speziellen Nennenstrombelastung an den Reglcrkontakten so gewählt sind, daß sie sich für die Sollmotorlast eignen.The power converter 4 6 is preferably of the type identified by manufactured and marketed by Ohio Semitronics, Inc., Model No. PC5-36D. The star connection 48 is made by interconnection corresponding resistance values are formed with the voltage inputs of the power converter 46, whereby a star connection is formed with an apparent star point. The star-delta regulator 12 can be a conventional, commercially available regulator its special rated current load at the regulator contacts are chosen to suit the target engine load.
Zunächst sei angenommen, daß die elektrische Spannung an den Mehrphasenleitungen L1, L2 und L3 anliege, und daß der Asynchronmotor 14 mit verminderter oder leichter Last laufe. Daher liegt die Steuerspannung auf der Leitung 64, die der am Motor anliegenden Last direkt proportional ist,unter den einstellbaren Bezugsfiigricil, das am Inversioniseingang dos Rechen verstärkern 66 ansteht. Normalerweise ist dieses Schwellwert- oder Bezugssignal auf einen Sollwert eingestellt, der etwa gleich ist 40% der Volllast. Unter diesen Bedingungen ist das Ausgangssignal des Verstärkers 66 auf der Leitung 70 niederpegelig, wodurch das Relais 68 unerregt bleibt. Dadurch koppelt die Schaltvorrichtung die elektrische Stromquelle an die Primärwicklungen des Motors 14 in der Sternschaltung an. -13-First of all, it is assumed that the electrical voltage is applied to the polyphase lines L1, L2 and L3, and that the asynchronous motor 14 is running with reduced or light load. The control voltage on the line 64, which is directly proportional to the load applied to the motor, is therefore below the adjustable reference figure which is applied to the inversion input of the computing amplifier 66. Typically, this threshold or reference signal is set to a setpoint that is approximately equal to 40% of full load. Under these conditions, the output of amplifier 66 on line 70 is low, leaving relay 68 de-energized. As a result, the switching device couples the electrical power source to the primary windings of the motor 14 in the star connection. -13-
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Beim Anstieg des Steuersignals auf der Leitung 64 infolge eines an der Last anliegenden Spannungsanstieges, wird das Ausgangssignal des Verstärkers 66 hochpegelig, nachdem das Steuersignal '■-stärker als das durch das Potentiometer 72 eingestellte Bezugssignal wird. Durch die Hochspannung auf der Leitung 7O zieht das T Relais 68 an, wodurch die nicht gezeigten drei Arbeitskontakte ■ fließen. Dadurch schaltet die Schaltvorrichtung wahlweise und abwechselnd von der Sternschaltung auf eine Dreieckschaltung um, so daß der Motor unter Vollastbedingungen laufen kann. Nachdem die am Motor anliegende Spannung unter einen Sollwert abfällt, fällt auch das Relais wieder ab, und die Schaltvorrichtung wechsel automatisch zurück, um die Primärwicklungen des Motors über eine Sternschaltung mit der elektrischen Stromquelle zu verbinden. Das in der Rückführungsleitung des Verstärkers 66 angeordnete Potentiometer 76, das eine Einstellung des Hysteresebeiwerts bietet, dient zur Einstellung dieses Sollpegels. Meist erfolgt die Umschaltung, wenn die Leistung um 30% der Vollastleistung abfällt,wodurch eine schnelle Hin- und Herschaltung zwischen Stern- und Dreieckschaltung infolge unerwünschter Lastschwankungen oder Schwingungen vermieden wird.At the rise of the control signal on line 64 due to a voltage applied to the load voltage increase, the output signal of amplifier 66 becomes high level, after the control signal '■ - is stronger than that set by the potentiometer 72 reference signal. Due to the high voltage on the line 70, the T relay 68 picks up, whereby the three working contacts (not shown) flow. As a result, the switching device switches selectively and alternately from the star connection to a delta connection so that the motor can run under full load conditions. After the voltage applied to the motor drops below a nominal value, the relay also drops out again and the switching device automatically changes back to connect the primary windings of the motor to the electrical power source via a star connection. The potentiometer 76, which is arranged in the feedback line of the amplifier 66 and offers an adjustment of the hysteresis coefficient, is used to adjust this setpoint level. The switchover usually takes place when the power drops by 30% of the full load power, which avoids rapid switching back and forth between star and delta connection as a result of undesired load fluctuations or oscillations.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung einen neuen und verbesserten Regler bietet, der einen Leistungswandler zum Abgreifen der an einer Motorlast anliegenden Spannung enthält,und dadurch die Umschaltung der Primärwicklungen des Elektromotors auf eine Sternschaltung bei leichter Belastung bewirkt, um Energie zu sparen. Außerdem umfaßt der ReglerFrom the foregoing description it can be seen that the invention provides a new and improved regulator which includes a power converter for tapping the voltage applied to a motor load, and thereby switching the primary windings of the electric motor to a star connection with light load in order to save energy. The controller also includes
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I einen Differentialvergleichskreis zur Erzeugung eines Auslöse-I a differential comparison circuit for generating a tripping
j; signals für eine Schaltvorrichtung, um wechselweise und wahlweisej; signals for a switching device to alternately and optionally
; eine Stern- und eine Dreieckschaltung zwischen den Asynchronmotor; a star and a delta connection between the asynchronous motor
[j und der elektrischen Stromquelle hin- und herzuschalten.[j and switch the electrical power source back and forth.
Außer dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich/ ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Except for the preferred embodiment described above others are also possible / without departing from the scope of the invention.
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Claims (5)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE3108349A Withdrawn DE3108349A1 (en) | 1980-03-13 | 1981-03-05 | REGULATOR FOR THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR |
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