DE3245395A1

DE3245395A1 - Verfahren und einrichtung zum verringern der leistungsaufnahme von elektrischen antriebssystemen

Info

Publication number: DE3245395A1
Application number: DE19823245395
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 7321 Albershausen Wolf
Original assignee: Zinser Textilmaschinen GmbH
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-08
Publication date: 1983-10-20

Description

Verfahren und Einrichtung zum Verringern der
Leistungsaufnahme von elektrischen Antriebssystemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verringern der Leistungsaufnahme von elektrischen Antriebssystemen, die zum Antrieb veränderlicher Lasten dienen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei elektrischen Antriebssystemen, die beispielsweise innerhalb eines an sich kontinuierlichen Fertigungsprozesses eingesetzt sind, kommt es häufig vor, daß sich die Last und/oder Drehzahl abhängig von dem Fortgang dieses Prozesses ändert. Dies ist beispielsweise häufig bei'Textilmaschinen der Fall, beispielsweise bei Spul-, Spinn- und Zwirnmaschinen, die Vorgarne oder Fäden aufwinden. Auch kann es zum Verändern der Last dadurch oft kommen, daß zwar die Last bei einem einzelnen Arbeitsprozess ungefähr konstant bleibt, jedoch sich ändern kann, wenn der unter Antrieb durch das betreffende Antriebssystem durchgeführte Arbeitsprozess geändert wird.
Es sind schon Antriebssysteme für variable Lasten bekannt geworden. Aus der DE-OS 28 17 136 ist ein Verfahren zum Antreiben von Textilspindeln mit durch veränderbare Speisefrequenz drehzahlverstellbaren Elektromotoren bekannt, bei dem der Elektromotor in Abhängigkeit vom sich ändernden Leistungsbedarf der Spindel stets mit der Speisespannung versorgt wird, bei der sein Widerstand gegen eine Änderung seiner Drehzahl noch ausreichend hoch ist.
Aus der DE-OS 29 39 090 ist ein Verfahren zum Regeln der Drehzahl einer Wechselstrommaschine bekannt, das zur Verbesserung des com\\ des Motores dient.
Dabei wird in vorbestimmter Weise in Abhängigkeit von der Speisefrequenz und vom Lastmoment das Verhältnis der eingeprägten Spannung zu der vom Frequenzumrichter gelieferten Speisefrequenz verstellt.
Aus der DE-AS 26 44 748 schließlich ist eine Anordnung zur Regelung der Drehzahl einer Asynchronmaschine bekannt, bei der der Speisestrom der Maschine abhängig von der Speisespannung der Maschine gesteuert wird. Mit Hilfe dieser Anordnung kann die Maschine Laststössen schnell folgen, gleichzeitig entstehen keine Überspannungen, die die der Maschine vorgeschalteten Steuergeräte zerstören könnten.
Die bekannten Verfahren und Anordnungen ermöglichen es jedoch den Antriebsmotoren nicht, auch bei Teillastbetrieb mit der jeweils geringstmöglichen Leistungsaufnahme zu arbeiten.
Bei Textilmaschinen oder sonstigen Maschinen, Geräten, Anlagen oder dergleichen, bei denen die von einem elektrischen Antriebs system angetriebene Last oder Lasten, vorzugsweise die von einem Elektromotor angetriebene Last oder die von mehreren gleich ausgebildeten und zueinander parallel geschalteten, jeweils ungefähr gleich großen Elektromotoren angetriebenen Lasten, während eines Arbeitsprozesses oder dergleichen oder bei unterschiedlichen Arbeitsprozessen sich ändert bzw. ändern, müssen der oder die Elektromotoren so ausgelegt sein, daß er oder sie die höchste zu erwartende Last antreiben können. In allen übrigen Lastbereichen sind dann der oder die und ihr Wirkunqsrad sinkt.
Motoren nicht voll ausgelastet/ Wegen des geforderten Höchstwertes des Leistungsbedarfs ist der Einsatz kleinerer Motoren aber nicht möglich.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das es auf einfache Weise ermoglicht, die Leistungsaufnahme eines mindestens eine Wechselstrommaschine aufweisenden Antriebssystems im Teillastbereich zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 7 beschrieben.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zumindest bei Teillastbetrieb des elektrischen Antriebssystems erhebliche Verringerung der Leistungsaufnahme erreichen, so daß der Leistungsverbrauch entsprechend reduziert wird und Kosten eingespart werden. Dabei kann die Last während eines Arbeitsprozesses oder dergleichen oder bei unterschiedlichen Arbeitsprozessen variieren. Dieses. Verfahren ermöglicht praktisch Minimierung des Leistungsverbrauches des Antriebssystemes.
Das Antriebs system kann einen einzigen Wechselstrommotor oder gegebenenfalls auch mehrere zueinander parallel geschaltete, unter sich gleiche und jeweils ungefähr gleichen momentanen Belastungen ausgesetzte Wechselstrommotoren aufweisen. Beispielsweise kann die Wechselstrommaschine der Hauptantriebsmotor einer Textilmaschine sein; bei zueinander parallel geschalteten, gemeinsam gespeisten Wechselstrommaschinen kann es sich beispielsweise um Einzelantriebsmotoren einer Vielzahl von Textilspindeln einer Spinnmaschine handeln. Der Wechselstrommotor kann ein Asynchronmotor, vorzugsweise ein Drehstrommotor, oder, was auch möglich ist, ein Synchronmotor sein. Der Asynchronmotor kann vorzugsweise einen Kurz schlußläufer aufweisen. Doch sind auch andere Bauarten möglich.
Weitere Verbesserungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprechen.
Weitere zweckmäßige auges i gestaltungen und Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine graphische Darstellung des Leistungsbedarf s einer angetriebenen Maschine und der Leistung des sie antreibenden Motors für verschiedene Belastungsfälle, Fig. 2 eine graphische Darstellung von Kurven einer Asynchronmaschine, Fig. 3 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen Speisestrom und Speisespannung, Fig. 4 ein Ersatzschaltbild einer Asynchronmaschine, Fig. 5 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, Fig. 6 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit Pulsbreitenmodulation und gesteuertem Wechselrichter, Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel mit Drehzahlregler, Fig. - 9 einen Unnaistranreggemäß einem Ausführungsbeispiel, Fig. 10 eine graphische Darstellung von Verfahrensschritten.
Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel eines Minimalstromreglers.
Viele Elektromotoren sind in ihrem Betriebszustand nicht voll ausgelastet und arbeiten damit unwirtschaftlich.
Dies gilt beispielsweise auch für Antriebsmotoren von Textilmaschinen der oben genannten Art. Dies sei am Beispiel einer Ringspinnmaschine erläutert.
In Fig. 1 ist mit der Kurve 11 der konstante zeitliche Verlauf der Maximalleistung eines Elektromotors gezeigt. Die Kurve 12 zeigt den Leistungsbedarf einer Ringspinnmaschine. im Verlauf eines Aufwindeprozesses A. Der maximale Leistungsbedarf ist erst bei vollen Kops im Punkt X erreicht. Im gesamten darunterliegenden Bereich ist der Motor nicht voll ausgelastet. Er arbeitet im Teillastbereich und muß nicht seine volle Leistung aufbringen. In diesem - schraffiert gekennzeichneten - Bereich kann also Energie eingespart werden. Energie kann dadurch gespart werden, daß der Motor "elektrisch verkleinert" wird. Durch eine Verkleinerung des Spannung/Frequenz-Verhältnisses wird die Ortskurve eines Asynchronmotors, der Heylandkreis, verkleinert und in Richtung zum Schnittpunkt der reellen und imaginären Achse eines Motorstrom-Diagramms verschoben, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Bei gleich großem vom Motor erbrachten Drehmoment Md = M'd vermindert sich der aufgenommene Motorstrom von IS auf In' . Dementsprechend vermindert sich auch die aufgenommene Leistung.
In Fig. 3 sind zwei Stromkurven 13, 13' dargestellt, von denen jede einzelne dem Fall konstanter Motorlast, konstanter Motordrehzahl und variablerSpeisespannung U5 entspricht, wobei die Stromkurve 13 höhert Motorlast als die Stromkurve 13' zugeordnet ist. Im weiteren ist/er Stromkurve eine Kurve verstanden, die bei einer konstanten Motorlast und einer konstanten Motordrehzahl die Abhängigkeit des Speisestromes Is von der Speisespannung Us wiedergibt. Die Minima der beiden dargestellten Stromkurven 13, 13-' sind mit 9 bezeichnet.
Und zwar ist bei einem Antriebssystem, das dem Antrieb einer oder mehrerer Lasten, beispielsweise Maschinen oder dergleichen dient, die Drehzahl vorgegeben, gleichgültig ob sie konstant ist oder in Abhängigkeit der Zeit oder sonstiger Variablen geführt verändert wird. Demzufolge steht zur Minimierung der Stromaufnahme die Veränderung der Speisespannung des Antriebssystemes zur Verfügung.
Wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, das ungefähre Minimum der momentan möglichen Stromaufnahme eingeregelt wird, dann liegt gleichzeitig auch ein ungefähres Minimum der Leistungsaufnahme vor, d. h., daß das elektrische Antriebssystem bei minimaler Stromaufnahme auch mit minimaler Leistungsaufnahme und entsprechend mit ungefähr dem bei der gegebenen Last für es günstigstem Wirkungsgrad arbeitet.
Das Prinzip der "elektrischen Verkleinerung" läßt sich vorzugsweise an einem System mit eingeprägtem Strom oder mit eingeprägter Spannung verwirklichen. Die Verminderung der Speisespannung wird über eine Verminderung des eingeprägten Stroms oder aber der eingeprägten Spannung erreicht. Eine Minimierung des Speisestromes ist im Hinblick auf eine Verminderung der Leistungsaufnahme des Motors ohnehin ein Ziel der Erfindung. Die Speisespannung vermindert sich dadurch, daß der verminderte Speisestrom am zunächst gleichbleibend angenommenen Motorwiderstand oder der zunächst als gleichbleibend angenommene Speisestrom am verminderten Motorwiderstand einen geringeren Spannungsabfall erzeugt.
In Fig. 4 ist das an sich bekannte Ersatzschaltbild eines an der Speisespannung U5 liegenden Asynchronmotors gezeigt. Der Speisestrom IS spaltet sich in einen Erregerstrom I# und einen Läuferstrom IL auf.
im wesentlichen Da der Läuferstrom IL jedoch/das vom Motor abgegebene Drehmoment bestimmt, das nicht vermindert werden darf, muß der Läuferwiderstand RL so vermindert werden, daß der Läufer strom IL im wesentlichen gleichbleizt und eine Verminderung des Speisestromes IS überwiegend zu Lasten des Erregerstromes I# geht.
Dies ist auch zulässig, da dadurch nur die im Teillastbereich gegebene übererregung des Motors gegebenenfalls bis zur gerade erforderlichen Erregung vermindert wird. Der Läuferwiderstand kannbei einem Asynchronmotor durch eine Veränderung der Läuferschlupffrequenz cm f verändert werden (L1, L2, LM sind Blindwiclerstände und R1 ist ein ohmscher Widerstand). Bei einem Synchronmtor kann die Erregung verändert werden.
In Fig. 5 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Minimalstromreglers 21' in Verbindung mit einem Antriebssystem dargestellt, Das Antriebssystem besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Elektromotor 16, der vorzugsweise ein Asynchronmotor, beispielsweise ein Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer sein kann.
Jedoch ist es auch möglich, diesen Motor 16 als.
Synchronmotor vorzusehen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die vom 3-phasigen Netz 14 gelieferte Netzspannung mittels eines durch einen Stellmotor 15' verstellbaren Stelltransformators 15 verstellt. Anstelle des Stelltransformators 15 können auch andere Spannungsstellmittel vorgesehen sein. Die Spannungsverstellung erfolgt in kleinen Schritten mittels -des Minimal.stromreglers 21', der einen Eingang für den von einem Stromfühler 18 gefühlten Istwert des Speisestroms des Motors 16 aufweist. Dieser istwert wird mittels eines Messumformers 28 gleichgerichtet und dem einen Eingang eines Vergleichers 60 aufgedrückt. In diesem Vergleicher 60 ist ein Schreib-Lesespeicher 61 enthalten, in den der unmittelbar vor der jeweils letzten Verstellung des Stelltransformators 15 vorliegende Strom-Istwert Is eingeschrieben und ge- speichert wird. Dieser gespeicherte Stromwert sei mit Iv bezeichnet. Der Befehl für das Einschreiben wird vom Ausgang des Befehlsgebers 62 geliefert. Der Befehlsgeber 62 steuert auch den vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildeten Stellmotor 15' zur Durchführung einer Änderung der Speisespannung U5 um jeweils einen Schritt an. In dem Vergleicher 60 wird dann der momentan gespeicherte Wert 1v mit dem jeweiligen Momentanwert Is fortlaufend verglichen. Dieser Vergleicher 60 hat zwei Ausgänge, die zu je einer Schwellwertstufe 63, 64 führen. Die Schwellwertstufe 63 läßt nur Ausgangssignale des Vergleichers 60 durch, die signalisieren, daß Is um mindestens einen vorbestimmten kleinen Betrag größer als 1v ist und die andere Schwellwertstufe 64 läßt nur Signale durch, die signalisieren, daß Iv um mindestens einen vorbestimmten kleinen Betrag größer als Is ist.
Die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 5 sei nachfolgend anhand konkreter Arbeitsabläufe beschrieben, wobei ggfs auch noch. andere Arbeitsabläufe vorgesehen werden können.
Mit Beginn eines Arbeitsprozesses einer Maschine oder dergleichen, die durch den Elektromotor 16 angetrieben wird, der vorzugsweise ein Asynchronmotor sein kann, wird zunächst die Maschine aus dem Stillstand auf die Betriebsdrehzahl beispielsweise durch Handsteuerung hochgefahren oder es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung für Sanftanlauf mit auszunutzen. Letzteres sei angenommen. In diesem Fall wird zunächst durch eine Anfahrautomatik 65 in den Schreib-Lesespeicher 61 des Vergleichers 60 ein vorbestimmter, unterschiedlich programmierbarer Wert 1vo eingeschrieben, der so getroffen ist, daß er größer als der nach dem Hochfahren des.
Motors 16 sich einstellende Speisestrom 1 ist.
5 Ferner wird für Sanftanlauf der Stelltransformator 15 zunächst auf eine niedrige Speisespannung Us eingestellt, die beispielsweise 100 Volt unter der Netzspannung UN liegen kann. Durch die Anfahrautomatik 65 werden die beiden Schwellwertstufen 63, 64 zunächst völlig gesperrt. Der Motor 16 wird dann eingeschaltet und läuft entsprechend der vom Stelltransformator 16 gelieferten niedrigen Spannung langsam im Sanftanlauf hoch. Die Anfahrautomatik 65 ist so programmiert, daß sie erst nach einer vorbestimmten Zeitdauer diese beiden Schwellwertstufen 63, 64 entsperrt, die so getroffen ist, daß der Motor 16 seine Betriebsdrehzahl erreicht hat. Nunmehr wird der im Vergleicher 60 stattfindende Vergleich durch Bildung der Differenz zwischen Is und Iv infolge Entsperrens der Schwellwertstufen 63, 64 wirksam und, da deutlich kleiner als 1vo ist, erhält der Befehlsgeber 62 dies über die Schwellwertstufe 64 signalisiert. Dieser Befehlsgeber 62 ist zu diesem Zeitpunkt durch die Anfahrautomatik 65 so programmiert, daß er hierdurch dem Stellmotor 15' befiehlt, mittels des Stelltransformators 15 die Speisespannung U5 um einen Schritt +AU zu erhöhen. Gleichzeitig damit veranlaßt der Befehlsgeber 62, daß der momentane Wert von Is als neuer Wert 1v in den Speicher 61 eingeschrieben und der alte Wert Ivo gelöscht wird. Da unmittelbar vor Beginn dieser Speisespannungserhöhung sich Is links oder rechts vcm Strarnürturn oderim Stromminimum der derzeit gültigen Stromkurve (13. , Fig. 3) sich befinden konnte, dient diese erste Erhöhung der Speisespannung um einen Schritt + # U dazu, zu ermitteln, ob Is links oder rechts vom Stromminimum oder im Stromminimum liegt. Wenn sich Is links vom Stromminimum befindet, dann merkt der Vergleicher 60 dies daran, daß sich infolge der Erhöhung der Speisespannung um + A U der Strom Is verringert. Ist diese Verringerung ausreichend groß, wird sie über die Schwellwertstufe 64 dem Befehlsgeber 62 mitgeteilt und dieser erkennt nun, daß er die Speisespannung weiter erhöhen muß, um zum Minimum zu gelangen und gibt in diesem Fall zum einen den Befehl, daß der Stellmotor 15' die Speisespannung um einen weiteren Schritt + 'U vergrößert, und ferner dem Vergleicher 60 den Befehl, den momentanen Wert I 5 als neuen Wert 1v in den Speicher 61 einzuspeichern.
Sinkt nunmehr der mittels des Fühlers 18 in den Vergleicher 60 eingegebene Stromwert Is erneut soweit unter den gespeicherten Wert Iv ab, daß dies über die Schwellwertstufe 64 dem Befehlsgeber 62 wieder mitgeteilt wird, führt dieser erneut die eben beschriebene Spannungsänderung um einen weiteren Schritt +Au ein weiteres Mal durch und dies wiederholt sich solange, bis das ungefähre Stromminimum bei der momentanen Last der durch den Motor 16 angetriebenen Maschine erreicht ist, denn dann erhält der Befehlsgeber 62 wegen der Schwellwertstufen63, 64 vom Vergleicher 60 keine Mitteilung mehr. Wenn dagegen der Strom IS nach der ersten + 2NU -Erhöhung schon das Stromminimum erreichte, bleibt zunächst die Speisespannung auf dem momentanen Wert. Falls dagegen nach der ersten +U -Erhöhung sich Is so vergrößert, daß Is - 1v größer als der Schwellwert der Schwellwertstufe 63 ist, dann bedeutet dies, daß sich Is rechts vom Minimum der momentanen Stromkurve 13 befindet und der Befehlsgeber 62 gibt den Befehl Us um einen Schritt - Q U zu verringern und, falls hierdurch das Stromminimum noch nicht erreicht wird, was sich durch überschreiten des Schwellwertes der Schwellwertstufe 64, also durch deren Ansprechen zeigt, wird U5 entsprechend noch um einen oder mehrere weitere Schritte - a U verringert bis das Stromminimum erreicht ist. Die jeweils neue richtige Verstellrichtung des Stellmotors 15' läßt sich gegebenenfalls auch aus der Stellrichtung der jeweils letzten Verstellung von U5 in Verbindung damit, welche der beiden Schwellwertstufen 63 oder 64 anspricht, ermitteln. Ergibt sich nämlich im Gefolge einer Verstellung von U5 um + U Ansprechen der Schwellwertstufe 63, dann muß die nächste änderung - a U sein. Spricht bei + AU dagegen die Schwellwertstufe 64 an, dann muß die nächste Änderung + A U sein. Spricht im Gefolge von - # U die Schwellwertstufe 63 an, dann muß die nächste Änderung +AU sein. Spricht bei - AU dagegen die Schwellwertstufe 64 an, dann muß die nächste Änderung -nU sein.
Dies führt dazu, daß im Gefolge jedes Überschreitens des Schwellwertes der Schwellwertstufe 63 unabhängig davon, ob dies durch einen Stellschritt + # U oder - A U eintrat, die Stellrichtung des Stellmotors 15' umzukehren ist. Die jeweils neue Stellrichtung wird dann solange beibehalten, bis die Schwellwertstufe 63 wieder anspricht. Nach Beginn jedes solchen Stellschrittes + nU oder - AU vergeht kurze Zeit bis der Motor soweit reagiert hat, daß falls die hierdurch verursachte Stromänderung groß genug ist, es zum Überschreiten des Schwellwertes der Schwellwertstufe 63 bzw. 64 kommt. Es ist deshalb in diesem Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, in vorbestimmten Zeitabständen nach dem jeweiligen Verstellschritt + ß U bzw. - # U abzufragen, ob eine der Schwellwertstufen 63, 64 angesprochen hat. Falls erwünscht, kann jedoch auch solch getaktetes Abfragen vorgesehen werden, wie es bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 vorgesehen ist.
Damit wird in jedem Falle nach erfolgtem Anlauf des.
Motors 16 ein erstes Mal das Stromminimumeingeregelt.
Falls im weiteren die Last während des betreffenden Arbeitsprozesses konstant bleibt, bleibt dieses Stromminimum bestehen und es bedarf keiner weiteren Nachregelung. Falls sich jedoch die Last nach dem erstmaligen Einregeln des Stromminimums ändert, dann ändert sich auch die Stromkurve und der momentane Strom verlagert sich relativ zum Stromminimum der jeweils gültigen Stromkurve mit Änderung der Last zunehmend, wobei bei Zunahme der Last das Stromminimum 9 bezogen auf Fig. 3 sich nach rechts und bei abnehmender Last nach links verlagert. Man kann nun zweckmäßig vorsehen, daß jedesmal dann, wenn sich der Strom Is nach der jeweils letzten Einregelung seines Minimums wieder soweit geändert hat, daß I - 1v bzw. 1v s I den Schwellwert der betreffenden Schwellwertstufe 63 bzw. 64 überschritten hat, dieselbe beschriebene Einregelung des Stromminimums erneut abläuft, also in einem ersten Schritt durch ein erstes + aU ermittelt wird, ob Is links oder rechts vom Stromminimum der momentan geltenden Stromkurve oder bereits in deren ungefährem Minimum angelangt ist und dann, falls erforderlich, wie beschrieben, das neue Stromminimum durch eintoder mehrere weitere Schritte + A U bzw.
- A U eingeregelt wird.
Falls man jedoch weiß, daß sich die Last zeitlich nur erhöhen oder nur erniedrigen kann, dann kann man auch bei jedem Einregeln eines neuen Stromminimums auf den ersten Schritt + 2SU U verzichten und den Befehlsgeber 62 nach der erstmaligen Einregelung des Stromminimums bei dem betreffenden Arbeitsprozess so programmieren, daß er nunmehr nur noch Spannungsänderungen in der dem L-istanstieg bzw. der Lastabnahme entsprechenden Richtung durchführt, also nur entweder noch Schritte +dU (Lastanhebung)oder nur Schritte - 2 U (Lasterniedrigung). Der Minimalstromregler 21' nach Fig. 5 läßt sich auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen nach den Fig. 6 bis 8 einsetzen, wobei es lediglicb-erforderllch ist, ihn so ausgangsseitig auszubilden, daß er wie der in Fig. g dargestellte und weiter unten beschriebene k>rozessrechner 21"die Ausgangsspannungen n dS U liefert, wo n =0,1,2, 3 ... ist, also entsprechende Regelvorgängewie der weiter unten beschriebene Minimalstranregler 21' zur Einregelung des jeweiligen Stromminimums durchführen kann, wobei während eines einzelnen Einregelungsvorganges die Verstellung der. Ausgangsspannung um jeweils AU in einem aer Reaktionszeit des Motors 16 angepaßten zeitlichen Abstand nacn der jeweils vorangegangenen Spannungsänderung iXU U zeitlich verzögert erfolgt.
Eine solche Möglichkeit, den in Fig. 5 dargestellten Minimalstromregler 21' mit dem zugeordneten Stellmotor 15' nicht zur Verstellung des Stelltransformators 15 einzusetzen, sondern zur Verstellung eines Stufenpotentiometers ist in Fig. 11 dargestellt.
sas Stufenpotentiometer 49 weist einen an der Ausgangsleitung 49' liegenden drehbaren Abgriff 70 auf, der durch den Stellmotor 15' um jeweils einen Schritt 3c nach erfordernis nach links oder recnts verdreht werden kann, so daß er bei Jedem Schritt von einem Kontakt 71 des Potentiometers 49 zu einem benachbarten Kontakt 71 verstellt wird, wodurch sich die auf der Ausgangsleitung 49' auftretende Ausgang spannung um jeweils +AU oder - 9SU ändert. Diese Spannungsänderungen werden durch die Widerstände 72 einer Widerstandskette bestimmt. Diese Spannungsänderungen # U sind jeweils gleich groß, wenn diese Widerstände 72 gleich groß sind, oder es kann auch vorgesehen sein, diese Widerstände unterschiedlich groß zu machen, so daß die Spannungsschritte iS U cann entsprechenu unterschiedlich groß sind.
Diese Widerstandskette mit den Widerständen 72 liegt an einer Gleichspannungsquelle 52 konstanter Gleichspannung Uo . Die am Ausgangsleiter 49' auftretende variable Ausgangsgleichspannung beträgt also n . # U, wo n = 0, 1, 2, 3 je nach Stellung des Abgriffes 70 betragen kann.
In Fig. 11 besteht der Minimalstromregler 21 nicht mehr nur aus dem in Fig. 5 dargestellten Regler 21', sondern ist noch erweitert um einen Stel g tor 15 das Stufenpotentiometer 70 mit zugeordneter Widerstandskette und Gleichspannungsquelle 52 und dieser Minimalstromregler ist im ganzen mit 21 bezeichnet und bei den Ausfünrungsbeispielen nach Fig. 6 - 8 eingesetzt, die nachfolgend näher beschieben werden. Der Speisestrom wird jeweils durch einen Stromfühler 18 gefühlt und sein Momentanwert über einen Meßumformer 28 in den Minimalstromregler 21 eingegeben.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausfhrungsbeispiel wird der Motor 16 statt über einen Stelltransformator 15 über einen steuerbaren Gleichrichter 22 und einen von einem Frequenzsteller 25 getakteten steuerbaren Wechselrichter 23 mit eingeprägter Spannung gespeist. Die Verbindungsleitungen zwischen dem Gleichrichter 22 und dem Wechselrichter 23 sind mit einem Glättungskondensator 24 versehen. An den Steuereingang des Gleichrichters 22 ist der Ausgang eines Addierers 19 angeschlossen. Der eine Eingang des Addierers 19 liegt am Ausgang des in Fig. 11 dargestellten Minimalstromreglers 21. Der andere Eingang des Addierers 19 ist an eine Gleichspannungsquelle 26 mit verstellbarer Gleichspannung u angeg schlossen, deren Gleichspannung proportional zur jeweiligen Ausgangsfrequenz des Frequenzsteilers 25 ist.
Der Gleichrichter 22 liefert über den Wechselrichter 23 eine eingeprägte Spannung an den Motor 16. Diese eingeprägte Spannung ist mittels des Minimalstromreglers 22 in Schritten + A U zur Einregelung des jeweiligen Stromminimums- verstellbar, wobei keine weitere Erläuterung erforderlich ist, da die zu Fig.5 hierzu gemachten Ausführungen entsprechend für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 gelten.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Pulsbreitenmodulator 27. Einem Gleichrichter 22 ist der in diesem Fall löschbare gesteuerte Wechselrichter 23 nachgeschaltet. Der Steuereingang des Wechselrichters 23 ist mit dem Ausgang des Pulsbreitenmodulators 27 verbunden. Ein Eingang des Pulsbreitenmodulators 27 liegt am Ausgang eines >requenzstellers 25. Der andere Eingang des Puisbreitenmodulators 27 liegt am Ausgang eines Addierers 19. Die Eingänge des Addierers 19 liegen einerseits am Ausgang des Reglers 21 und andererseits am Ausgang eines D/A-Wandlers 25', dessen Eingang am Ausgang des Frequenzstellers 25 liegt. Der Wandler 25' liefert eine zur Ausgangsfrequenz des Frequenzstellers 25 proportionale Gleichspannung Ug.
Der Pulsbreitenmodulator 27 gibt Impulse konstanter Höhe, aber veränderlicher Breite ab. Mit diesen Impulsen werden die Elemente des steuerbaren Wechselrichters 23 gezündet bzw. gelöscht. Die Breite der vom Pulsbreitenmodulator 27 abgegebene Impulse hängt vom Ergebnis der Differenzbildung Ug - n . # U ab, die der Addierer 19 liefert. Die Impulse sind so gestaltet, daß dem Motor 16 - in Verbindung mit dessen Impedanz - eine sinusförmige Spannung vorgetäuscht wird. Je kleiner Ug - n .dU a U ist, umso kleiner wird der Effektivwert der dem Motor 16 zugeführten Speisespannung Us. Der Glättungskondensator 24 (Fig. 6) ist hier durch einen Akkumulator 29 ersetzt. Dadurcn wird eine Notlaufeigenschaft ermöglicht, weil der Wechselrichter 23 auch bei Netzausfall weiter gespeist wird. Die Regelung des jeweiligen Stramiinimums . erfolgt im übrigen mittels des Ausgangssignale der Größe n .# U liefernden Minimalstromreglers 21 im Prinzip wie in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6.
In Fig. d ist ein Ausführungsbeispial gezeigt, das eine Weiterentwicklung der aus der DE-AS 26 44 748 bekannten Schaltungsanordnung darstellt.
Zwischen den steuerbaren Gleichrichter 22 und den steuerbaren Wechselrichter 23 ist eine Induktivität 31 zwischengeschaltet. Mit dem Motor 16 ist ein Tachogenerator 30 gekoppelt. Der Motor 16 ist ein Asynchronmotor. Der vom Dreh- zahl-Sollwertsteller 26' gelieferte Sollwert der Drehzahl des Motors 16 wird am Verknüpfungspunkt 32 mit dem vom Tachogenerator 30 gelieferten Drehzahl-Istwert verglichen und diese Regelabweichung einem Drehzahl-Regler 33 aufgedrückt, dem noch ein unterlagerter Stromregler 35 nachgeschaltet ist.
Der Ausgang des Stromreglers 35 ist über einen Wandler 36 an den Steuereingang des Gleichrichters 22 angeschlossen. Der Eingang des Minimalstromreglers 21 (Fig. 11) ist über einen Meßumformer 28 an den Stromfühler 18 gelegt; der Ausgang des Minimalstranreglers2l liegt über einen Verbindungspunkt 37 am Eingang eines Erregerstromreglers 38. Der Ausgang des Erregerstromreglers 38 ist mit einem Eingang eines Addierers 39 verbunden, dessen anderer Eingang am Ausgang des Tachogenerators 30 liegt. Der Ausgang des Addierers 39 ist an den Eingang eines Spannung-Frequenz-Wandlers 41 gelegt, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Wechselrichters 23 ver- Speisespannung Us wird vom Fühler 17 Fühler 17 gefühlt und durch bunden ist). den Meßumformer 28' einem Additionspunkt 37' zugeführt.
Über den Gleichrichter 22, die Induktivität 31, den Wechselrichter 23 wird aus dem Netz 14 ein eingeprägter Strom an den Motor 16 geliefert. Dieser eingeprägte Speisestrom Is wird, wie es in der DE-AS 26 44 748 beschrieben ist, mit Hilfe des Drehzahlreglers 33 bestimmt. Die Läuferschlupffrequenz A f bestimmt der Erregerstromregler 38. Der Minimalstromregler 21 kann an dem einen Eingang eines Additionspunktes 37'dem Erregerstromregler 38 eine höhere als die tatsächlich vorhandene Speisespannung U5 des Motors 16 vortäuschen, der deshalb eine um jeweils n . AU verringerte Speisespannung regelt, indem er den Erregerstrom entsprechend vermindert. Der Erregerstromregler 38 regelt an sich wie in der DE-AS 26 44 748 beschrieben bei gegebener Drehzahl eine konstante Speisespannung UsO und damit konstanten Erregerstrom, wobei bei Änderung der Drehzahl die Speisespannung u und der Erregerstrom hierzu ungefähr proportional geändert werden. Doch wird nunmehr bei der jeweils geregelten Drehzahl der Sollwert der Speisespannung zu jeweils U5 = UsO - n .LU U geändert, also damit auch das Spannungs-Frequenzverhältnis des Motors 16 geändert.
Der Drehzahlregler 33 hält dabei die Drehzahl des Asynchronmotors 16 auf dem Drehzahl-Sollwert. Die Minimalstromregelung mittels des Minimalstromreglers 21 erfolgt wiederum nach dem in Fig. 5 bereits beschriebenen Prinzip, gemäß welcnem der Befehlsget;er 62 (Fig. 5) immer dann Verstellung der Speisepannung um einen Schritt ii U befiehlt, wenn das vom Vergleicher 60 gelieferte Ausgangssignal den Schwellwert einer der Schwellwertstufen 63, 64 überschreitet, wobei dann der jeweilige Minimal strom durch Verstellung der Speisespannung in einem oder mehreren derartigen, jeweils die Reaktionszeit des Motors 16 abwartenden Spaiinungsänderungsschritten 4 U erreicht wird, wobei wiederum diese Änderung der Ausgangsspannung durch die in Fig. 11 dargestellte Schaltung erreicht wird.
Dabei versteht es sich, daß der Minimalstromregler 21.
auch andere als die in Fig. 11 dargestellte.
Ausbildung aufweisen kann, beispielsweise kann das in Fig. 11 dargestellte Stufenpotentiometer 49 durch ein Schieberegister ersetzt werden. Auch andere Abwandlungen sind möglich.
In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, daß während des Laufs der Antriebseinrichtung in jeweils vorbestimmten Zeitabständen jeweils eine neue Minimalstromregelung durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel eines hierfür geeigneten, als Prozessrechner 21'' ausgebildeten Minimalstromreglers ist in Fig. 9 dargestellt.
Der in Fig. 9 dargestellte Minimalstromregler 21'' kann bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. .6 bis 8 anstelle des,dort'dargestellten Minimalstromreglers 21 eingesetzt werden. EsSis£ àhh möglich; ihn bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 einzusetzen, indem das Stufenpotentiometer 49 weggelassen wird, und der Stellmotor 15' direkt den Stelltransformator 15 in Fig. 5 verstellt.
Dieser Minimalstromregler 21'' hat einen Eingang, an den der Stromfühler 18 zum Messen des momentanen Speisestrom-Istwertes des betreffenden Antriebssystemes 16 angeschlossen ist. Der gemessene Stromwert wird in einem Messumformer 28 in ein zu ihm proportionales Gleichspannungssignal umgewandelt, das an den einen Eingang eines UND-Gatters 44 ständig angelegt ist. Der andere Eingang des UND-Gatters 44 wird von einem gleicnzeitig eine Programmzeitschaltuhr bildenden Taktgeber 43 während einer durchzuführenden Einregelung des momentan möglichen Minimalspeisestromes in vorbestimmten, der Reaktionszeit des Antriebssystemes 16 angepaßten konstanten Zeitabständen zum Öffnen des Gatters 44 mit öffnungsimpulsen bescnicKt. Der Ausgang des UND-Gatters 44 ist an den Eingang eines zweistufigen Schreib .-Lesespeichers 45 angeschlossen. Dieser Speicher 45 ist ein Ringspeicher. Jeder neu eingeschriebene Stromwert 1sn wird zuerst in seiner ersten Speicherstufe gespeichert und bei dem nächsten öffnungsimpuls des Taktgebers 43 zum öffnen des Gatters 44 wird dann der in der ersten Stufe des Speichers 45 gespeicherte Stromwert Isn in die zweite Stufe verschoben und in die nunmehr leere erste Stufe der nunmehrige momentane Stromwert Isn + 1 eingeschrieben. Ein diesem Speicher 45 nachgeschalteter Differenzbildner 46 bildet die Differenz zwischen den jeweils gespeicherten Werten, also Isn + 1 - Isn . Der Ausgang dieses sfl Differenzbildners ist an zwei Schwellwertstufen 63', 64' angescnlossen, die in ihrer Funktion den Schwell- wertstufen 63, 64. der Einrichtung nach Fig. 5 entsprecht.n,wObei jedoch / hwellwertstufe 64' eine positive Differenz Isn + 1 - Isn durchläßt, wenn diese einen vorbestimmten Wert überschreitet, und die andere Schwellwertstufe 63' läßt nur eine negative Differenz Isn + 1 - 1 durch, wenn diese einen vorbesn stimmten Absolutwert übersteigt. Die beiden Schwellwertstufen sind an eine Auswerteschaitung 48 angeschlossen, die einen Schrittmotor 15' im Gefolge eines jeden über eine Leitung 48' kommenden Abfrageimpulses ansteuern kann,wobei die Abfrageimpulse vom Taktgeber 43 oder kurz nach na .
gieicnzeitig mit/den Öffnungsimpulsen erzeugt werten.
Je nachdem, ob die Auswerteschaltung 48 zum Zeitpunkt des Auftretens eines Abfrageimpulses ein Signal vom Ausgang der Schwellwertstufe 63' oder vom Ausgang der Schwellwertstufe 64' oder kein Signal von den Schwellwertstufen aufgedrückt erhält, wird der Schrittmotor 15' zum Ausführen eines Drehschrittes in der einen oder eines Drehschrittes in der anderen Drehrichtung erreot oder er wird nicht erregt. Dieser Schrittmotor 15' verstellt wiederum den Abgriff 70 eines Drehstufenpotentiometers 49, das wie das Potentiometer 49 nach Fig. 11 ausgebildet ist. Desgleichen ist wie bei Fig. 11 wiederum eine Widerstandskette mit Widerständen 72 und eine Gleichspannungsquelle 52 vorhanden, so daß auf der Ausgangsleitung 49' des Potentiometers eine von der Stellung des Abgriffes 70 abhängige Spannung n AU auftritt, wo n = 0, 1, 2, ist.Der Abgriff 70 des Drehpotentiometers 49 legt also wie im Falle der Ausführungsform nach Fig. 11 an die Ausgangsleitung 49' des Minimalstromreglers 21" eine in Stufen verstellbare Spannung n . # U an, wobei n abhängig von der Winkelsteliung des Abgriffes 70 ist.
Es sei in diesem Zusammennang erwähnt, daß man in der Praxis vorzugsweise die Gesamtschaltungsanordnung des Minimalstromreglers 21" - wie auch des Minimalstromreglers 21 oder gegebenenfalls auch des Minimalstromreglers 21'-rein elektronisch ausbilden wird.
Die Arbeitsweise dieses Minimalstromreglers 21'' wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 8 erläutert; wobei er in diesen drei Ausführungsbeispielen jeweils dieselbe Aufgabe hat, nämlich in vorbestimmten Zeitabständen jeweils eine erneute Minimalstromregelung durchzufünren, indem der Speisespannung in einer oder mehreren Stuf annungsänderungen n U hinzugefügt oder von ihr abgezogen werden bis das ungefähre strcrtixmmm der momentanen, durch die momentane Last sich ergebenden Stromkurve eingeregelt ist. Jede solche Einregelung läuft in einem oder mehreren Spannungsverstellschritten ab und in den Pausen zwischen zwei solchen Einregelungen bleibt die Speisespannung auf dem jeweils durch den Regler 21'' zuletzt eingestellten Wert, der bei der damals'voriiegenden Stromkurve ein Stromminimum ergab.
Zunächst wird der betreffende Motor 16 beispielsweise durch Handsteuerung auf Betriebsdrehzahl gebracht.
Sobald dies erfolgt ist, wird unter Abgabe von Offnungsimpulsen durcn den Taktgeber 43 eine erste Einregelung des bei der vorliegenden Last sich ergebenden Speisestromminimums durchgeführt. Zu diesem Zweck erzeugt der Taktgeber 43 einen ersten Offnungsimpuls für das Gatter 44 und der momentane Stromwert Isn wird in die erste Stufe des Registers 45 eingespeichert. Der Differenzbildner-46 ist zu diesem Zeitpunkt in nicht näher dargestellter Weise gesperrt. Der Abgriff 70 des Potentiometers 49 befindet sich in einer Stellung, in der n .#U = 0 ist. Nunmehr wird durch einen über die Leitung 59 zum Auswerter 48 gelieferten Sonderimpuls bewirkt, daß der Stellmotor 15 den Abgriff von seiner O-Stellung (n . #U = O)in einer solchen Richtung dreht, daß nunmehr auf der Ausgangsleitung 49' die Spannung + # U auftritt. Damit vermindert sich bei den Ausführungsbeispielen nacn den Fig. 6 bis 8 die Speisespannung um da und es wird nunmehr die Reaktioslszeit des Motors 16 von beispielsweise 100 - 1000 ms abgewartet und der Taktgeber 43 erzeugt dann einen neuen Offnungsimpuls, so daß in den Speicner 45 der nunmehrige Stromwert Isn + 1 eingeschrieben und der vorangegangen eingeschriebene Wert Isn in die zweite Stufe verschoben wird. Der Differenzbildner 46 wird nunmehr entsperrt und ermittelt die Differenz (Isn + 1 - Isn) und je nachdem, ob diese Differenz den den Schweliwert einer der Schwellwertstufen 63', 64' übersteigt oder nicht, wird dies der Auswerteschaltung 48 in dem AugenblicK mitgeteilt, in welcnem der Taktgeber 43 dieser Auswerteschaitung einen Abfrageimpuls aufdrückt. Die Auswerteschaltung 48 erfährt dann also, ob die Schwellwertstufe 63' oder die Schwellwertstufe 64 die betreffende Differenz durchlief oder nicht, und merkt infolge des Abfrageimpulses auch, wenn keine der beiden Schwellwertstufen einen Differenzwert durchließ, da sie dann im Gefolge des Abfrageimpulses keine Differenzwert zugeliefert bekommt. In letzterem Faile bleibt der Schrittmotor 15' aberregt. In den ersten beiden Fällen wird er je nachdem, welche der beiden Schwellwertstufen 63' oder 64' den Differenzwert durchließ, zum zum Verstellen des Abgriffes 70 in der einen oder anderen Drehrichtung um einen Schritt erregt und verstellt entsprechend die Ausgangsspannung auf der Leitung 49' um einen Schritt -A U oder 4 # U.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sei ferner angenommen, daß zunächst nach Beginn eines Arbeitsprozesses vor dem ersten Einregelstromminimums der Motor 16 mit maximaler Speisespannung gespeist wurde. Dies bedeutet, daß auf der Leitung 49' zunächst noch keine Spannung liegt. Ferner sei angenommen, daß die Addierer 19 (Fig. 6, 7)als Subtrahierer arbeiten, (in Fig.8 addiertdagegen der Punkt 37'), also die auf der Leitung 49' liegende Spannung von der anderen eingangsseitigen Fig.6-8 vor dem jeweils Spannung abziehen. Damit befindet sich bei den Einrichtungen nach / ersten Einregeln des Stromminimums der momentane Speisestrom auf der zu diesem Zeitpunkt gültigen Stromkurve 13 (Fig. 3) rechts vom Stromminimum und durch Erzeugen einer Spannung + #U auf der Ausgangsleitung 49' wird die Speisespannung des Motors 16 um verringert, was bedeutet, daß diese Spannungsverstellung bereits in Richtung auf das momentane. Stromminimum zu erfoigt, es sei denn, daß das momentane Stromminimum bei maximaler Speisespannung vorgeiegen hätte, in welchem Falle der Regler 21'' beim näcnsten Spannungsverstelischritt diese Verringerung der Maximalspannung wieder rückgängig machen würde.
Normalerweise müssen jedoch nunmehr ein oder mehrere Spannungsschritte zur Verminderung der effektiven 16 Speisespannung des Motors/durchgeführt werden. Zu diesem Zweck arbeitet der Regler 21'' im weiteren wie folgt.
Wenn die nach Anlegen der Spannung an die Ausgangsleitung 49' sich im Gefolge der hierdurch ergebenden Änderung der Speisespannung im Differenzbildner 45 einstellende Differenz Ix, + 1- Isn negativ ist und den Schwellwert der Schwellwertstufe 63' überschreitet, dann erhält dies die Auswertescnaltung 48 sofort im Gefolge des gleichzeitig mit dem betreffenden offnungsimpuls auftretenden Abfrageimpulses mitgeteilt und wertet diese. Mitteilung dahingehend aus, daß sich der momentane Stromwert derzeit auf der geltenden Stromkurve noch rechts vom Stromminimum befindet und gibt deshalb dem Stellmotor 15'den Befehl, den Abgriff 70 des Potentiometers 49 um einen weiteren Schritt zu verdrehen und hierdurch die Ausgangs spannung auf der Leitung 49' auf 2 qU zu erhöhen, wodurch die Speisespannung nunmehr ein zweites Mal um ZSU verringert wird, also bisher insgesamt um 2 AU. Nach der Reaktionszeit des Motors 16 gibt der Taktgeber 43 dann einen neuen offnungsimpuls an das Gatter 44, so daß nunmehr im Schieberegister die Werte 1sn + 2 und Isn + 1 gespeichert sind und der Differenzbildner bildet die Differenz+.sn+2 - Isn +1) und gleichzeitig wird durch den Abfrageimpuls der Auswertescnaltung 48 mitgeteilt, ob diese gespeicherte Differenz den Schwellwert einer der Schwellwertstufen über steigt oder nicht und in letzterem Fall ist das Stromminimum bereits eingeregelt oder in ersterem Fall wird je nachdem, ob die Schwellwertstufe 63' oder 64 den gespeicherten Differenzwert durchließ der Stellmotor zum Verstellen des Potentiometers 49 in der einen oder anderen Drehrichtung erregt und so beispielsweise die Spannung auf der Ausgangsleitung nunmehr auf 3U vergrößert und die Speisespannung entsprechend um einen weiteren Schritt vermindert. Dies erfolgt solange, bis das Stromminimum eingeregelt ist.
Es sei hier erwähnt, daß der einzelne Spannungsverstellschritt t U bspw. 1-3% der maximalen oder der momentanen Speisespannung betragen kann.
Sobald dies die Auswerteschaltung 48 merkt, teilt sie dies dann dem Taktgeber 43 über die Leitung 43" mit, welcher nunmehr die Aussendung weiterer offnungsimpulse und Abfrageimpulse für eine vorprogrammierte Zeitspanne von beispielsweise einigen Minuten einstellt und nach Ablauf dieser Ruhepause beginnt der Taktgeber 43 wieder mit dem Aussenden von Offnungsimpulsen in der Reaktionszeit des Motors 16 angepaßten Zeitabständen zur Durchführung einer neuen Einregelung des Stromminimums.
Bei dieser nächsten Einregelung kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß zu ihrem Beginn zunächst der Abgriff 70 wieder in seine Stellung zurückgedreht wird, in der auf der Leituny 49' keine Ausgangsspannung auftritt. Oder es kann auch vorgesehen sein, was besonders zweckmäßig ist, daß zu Beginn jeder neuen Einregelung ab der zweiten Einregelung der Schrittmotor 15t den Abgriff 70 nur um eine vorbestimmte Anzahl von Schaltstufen zurückdreht, die so getroffen ist, daX in jedem Fall dann zu Beginn eines neuen Einregelungsvorganges die dann eingestellte Speisespannung ausreichend groß ist, um mit Sicherheit sich auf der momentanen Stromkurve rechts des Minimums zu befinden.
Wie aus vorstehender Beschreibung der Fig. 9 auch zu erkennen ist, merkt der Minimalstromregler 21'' im Gefolge des jeweils ersten Schrittes - bU U einer Minimalstromrege lung durch Ansprechen der Schwellwertstufe 63' oder 64' auch, ob sich der momentane Strom rechts oder links vom Stromminimum der geltenden Stromkurve- befindet.
Es ist auch möglich, den Minimalstromregler 21'' noch so weiter auszugestalten, daß er wie der Minimalstromregler 21 1 nach Fig. 5 von selbst ermittelt, ob sich der momentane Strom bezogen auf die jeweils geltende Stromkurve links oder rechts vom Strommininum befindet und ihn dann ebenfalls zu veranlassen, die weiteren Spannungsänderungen in Richtung auf das Stromminimum vorzunehmen.
Es könnte auch denkbar sein, den Minimalstromregler anstelle der beschriebenen unstetigen Arbeitsweise mit stetiger Spannungsverstellung der Speisespannung zu betreiben. Es ist dabei auch denkbar, daß das Stromminimum'nicht nur in Zeitabständen eingeregelt wird, sondern ständig eine Regelung des Stromminimums stattfindet, indem die Speisespannung ständig in der hierfür erforderlichen Weise um das Stromminimum pendelnd verstellt wird.
Die oben beschriebene Arbeitsweise des Reglers 21' sei anhand der Fig. 10a - IOc noch an Beispielen zusätzlich. graphisch erläutert. Zu Beginn des ersten Einregelungsvorganges nach Anlaufen des Motors 16 befindet sich die Speisespannung auf dem WertÄ1. ie momentane Stromkurve ist mit 13 bezeichnet. Die Speisespannung wird dann in der Reaktionszeit des Motors 16 entsprechenden Zeitabständen solange um Schritte A U verringert, bis das Stromminimum 9 ungefähr erreicht istDie Speisespannung hat dann den Wert E1 . Wenn nunmehr angenommen wird, daß sich im weiteren Verlauf die Last verringert, dann verschiebt sich bspw. gemäß Fig. 1Ob die Stromkurve des Motors 16 von 13 zu 13'. Damit hat sich das Stromminimum verschoben und nacn der vorb>stimmten Zeitdauer wird deshalb das Stromminimum erneut eingeregelt, indem die Spannung von dem zuletzt eingestellten Wert E1 in Spannungsverstellschritten A U solange weiter verringert wird, bis das neue, etwas erniedrigte Strcmmininlm, in diesem Fall bei der Spannung E2 eingeregelt ist.
Dies wiederholt sicn dann in vorprogrammierten Zeitabständen, so daß der Strom stets wieder in die Nähe seines Minimums eingeregelt wird. Wenn dagegen die Last nach dem ersten Einregelungsvorgang ansteigt, bedeutet dies, daß sich die Stromkurve von der in Fig. 10c dargestellten Lage 13 zu der weiter rechts liegenden Stromkurve 13''verschoben hat und in diesem Falle kann man beispielsweise so vorgehen, daß man zum neuen Einregeln des Stromminimums zunächst die zuletzt eingestellte. Spannung E1 um den Wcrt A U* erhöht una dann in Schritten Au die Speisespannung wieder erniedrigt bis das neue Stromminimtin bei der Spannung E3 erreicht ist. Wenn man dabei weiß, daß bezogen auf die Spannung E1 sich die Stromkurve nur nach rechts verschoben haben kann, weil die Last nur ansteigen kann,'dann kann man auch direkt von der Spannung E1 aus diese Spannung durch Spannungsschritte + S U bis zum neuen Stromminimum bei der Spannung E3 erhöhen, wie es in Fig. 10c strichpunktiert mit eingezeichnet ist.
Auch bei den Minimalstromreglern 21,21' kann zumindest bei der Stromminimierung nach Beginn eines Arbeitsprozesses bei der ersten Einregelung des Stromminimums oder auch bei nachfolgenden Einregelungen zu Beginn der oder jeder solchen Einregelung die Speisespannung anfänglich so hoch eingestellt sein oder werden, bspw.
von der Spannung ug (Fig. 7) ausgegangen werden, daß das > Stromminimum durch ausschließliches Vermindern der Speisespannung U5 eingeregelt wird, wie es Fig. l0a bspw. zeigt.
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Claims

Patentansprüche Verfahren zum Verringern der Leistungsaufnahme eines zum Antrieb veränderlicher Lasten dienenden elektrischen Antriebssystemes, vorzugsweise mindestens einer Asynchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung (U5) des Antriebssystems selbsttätig so verstellt wird, daß der Speisestrom (Is) des Antriebssystems entsprechend der momentanen Last im wesentlichen seinen kleinstmöglichen Wert erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimierung des Speisestromes selbsttätig zimmer dann erneut wiederholt wird, wenn der Speisestrom um einen vorbestimmten Betrag von dem zuletzt eingeregelten Wert des Stromminimums abweicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einregelung der Minimierung des Speisestromes in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorbekanntsein der Richtung der Änderung der vom Antriebs system ange- triebenen Last die jeweilige Änderung der Speisespannung so durchgeführt wird, daß . der Speisestrom in Richtung auf das Stromminimum verstellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einregelung des Stromminimums durch stufenweises Verstellen der Speisespannung erfolgt, wobei nach jeder Verstellung der Speisespannung um eine Stufe der sich ergebende Speisestrom mit dem vor Beginn dieser stufenweisen Änderung vorgelegenen Wert des Speisestroms verglichen und hieraus auf das Erreichen des ungefähren Stromminimums oder -das Erfordernis einer weiteren stufenweisen apannungsverstellung geschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei. der nach Anfahren des Antriebssystemes während eines Arbeitsprozesses stattfindenden erstmaligen Einregulierung des Minimums des Speisestromes die Speisespannung in einem ersten Schritt um einen vorbestinnnten kleinen Betrag geändert, vorzugsweise erhöht und die sich hierdurch ergebende Änderung des Speisestromes dahingehend ausgewertet wird, ob sich der Momentanwert des Speisestroms auf der momentanen Stromkurve links oder rechts vom Stromminimum befindet und daß dann- erforderlichenfalls die Speisespannung in einem oder mehreren Schritten in der zum Einregeln des ungefähren Stromminimums erforderlichen Richtung verstellt wird.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche Verstellmittel zum Verstellen der Speisespannung des Antriebs systems und einen Stromfühler zum Fühlen des Speisestromes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Minimalstromregler C21;21';21") aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalstromregler zum stufenweisen Verstellen der Speisespannung ausgebildet ist und Vergleichsmittel zum Vergleichen der bei einer stufenweisen Verstellung der Speisespannung eintretenden Speisestromänderung aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zeitsteuermittel (43) zur Vorgabe von Einregelungen des ungefähren Stromminimums aufweist.
10.. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalstromregler (21') so ausgebildet ist, daß er bei jedesmaligem Auftreten einer vorbestimmten Abweichung des Speisestromes des Antriebssystemes von dem zuletzt eingeregelten Minimalwert eine neue Einregelung des Minimalwertes des Speisestromes selbsttätig durchführt.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Minimalstromregler (21'), wenn das Antriebssystem (16) zur Durchführung eines Arbeitsprozesses in Betrieb genamen wird, zum erstmaligen Einregeln des Minimalstromes ein vorbestimmter Stromwert als angeblicher, zuletzt geltender Minimalstrom (Ivo) eingebbar ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schreib-Lesespeicher t45;61) aufweist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Spannungsstellmittel einen Stelltransformator (15) aufweisen, der durch ein Stellglied (15') verstellbar ist, das vom Minimalstromregler ansteuerbar ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Spannungsstellmittel eine Vorrichtung zur Phasenanschnittsteuerung aufweisen.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Spannungsstellmittel eine Vorrichtung zur Pulsbreitenmodulation (27) aufweisen, die einem steuerbaren Wechselrichter zugeordnet ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Spannungsstellmittel einen vorzugsweise steuerbaren Gleichrichter und einen dem Gleichrichter nachgeschalteten, vorzugsweise steuerbaren Wechselrichter aufweist.
17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Gleichrichters (22) eingeprägten Strom oder eingeprägte Spannung führt und mit einer Induktivität (31) bzw. einem Kondensator (24) und/oder einem Akkumulator -(29) verbunden ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sielflittel zum Bilden der Summe oder der Differenz zwischen einem Grundwert oder einem Momentanwert der Speisespannung des Antriebssystemes und einer Änderungsspannung (n,- A U) aufweist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie dem stufenweisen Verstellen der Speisespannung dienende Schaltmittel (49) aufweist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalstromregler (21) in die an sich bekannte Anordnung nach der DE-AS 26 44 748 eingefügt ist und sein Eingang an die vom Stromfühler kommende Leitung (23 der bekannten Anordnung) und sein Ausgangssignal die Regelabweichung des Erregerstromreglers (42 der bekannten Anordnung) beeinflußt.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Antriebssystem einen oder mehrere Asynchronmotoren, vorzugsweise Drehstrommotoren aufweist.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Antriebssystem mindestens einen Synchronmotor aufweist.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Schwellwertstufe (63, 64; 63', 64') für einen Stromdifferenzwert aufweist, der sich durch eine stufenweise Verstellung der Speisespannung des Antriebssystemes ergibt, und daß bei jedesmaligem Ubersteigen des Schwellwertes einer Schwellwertstufe eine weitere vorbestimmte Änderung der Speisespannung vorgenommen wird, durch die der Speisestrom in Richtung auf das momentane Stromminimum der Stromkurve C13) geändert wird.
24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromdifferenzwert aus zwei in Abständen der ungefähren Reaktionszeit des Antriebssystemes bei unterschiedlichen Speisespannungen gefühlten effektiven Speisestromwerten gebildet ist.
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 24 gekennzeichnet durch einen-zusätzlichen Drehzahlregler (33).